ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR

En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de el es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía utilizada, debido al mayor peso del pistón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.

Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condición de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 % en esta malla, pero que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8”. Cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor estándar.

El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de compactación, conforme las especificaciones de la obra: normal, intermedia y modificada.

La energía de compactación viene dada por la ecuación:

Dónde:

Y - energía a aplicar en la muestra de suelo; n - número de capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado; N - número de golpes aplicados por capa; P - peso del pisón; H - altura de caída del pisón; y V - volumen del cilindro.

El Grado de compactación de un terreno se expresa en porcentaje respecto al ensayo Proctor; es decir, una compactación del 85% de Proctor Normal quiere decir que se alcanza el 85% de la máxima densidad posible para ese terreno.

Las principales normativas que definen estos ensayos son las normas americanas ASTM D-698 (ASTM es la American Society for Testing Materials, Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales) para el ensayo Proctor estándar y la ASTM D-1557 para el ensayo Proctor modificado. En España existen las normas UNE 103-500-94 que define el ensayo de compactación Proctor normal y la UNE 103-501-94 que define el ensayo Proctor modificado.

Por medio de este ensayo se pretende obtener un dato teórico de la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde la cual ayudará a obtener en un futuro un grado de compactación siendo esta relacionada con lo anteriormente dicho respecto al terreno

Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material está sometido en la vida real, bajo una carga estática y el desarrollo de estos cálculos proveen información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactación del material y cual su humedad optima.

PROCTOR ESTÁNDA R   Y MODIFICADO

El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.

En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material en proyectos de mejoramiento del terreno.

El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del material en algunos aspectos:

Aumentar la resistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.

Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.

Disminuir la relación de vacíos y, por consiguiente, reducir la permeabilidad.

Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.

Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo.

Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtiene a partir de ensayos de compactación en laboratorio.

La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la actualidad se presentan deferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de golpes. La compactación en el quinto ensayo esta basado en la combinación de presión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa.

Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales de gradación uniforme que carecen de finos.

PROCEDIMIENTOS: Existen cuatro procedimientos alternativos:

Método A.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).

Método B.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).

Método C.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 19 0mm (¾ pulg) 19.0mm pulg).

Método D.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de( p g) diámetro y material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg

EQUIPOS

Moldes. Serán cilíndricos de paredes sólidas hechos de metal de 4 pulgadas y 6 pulgadas. Con un collar ajustable aproximadamente de 50 mm (2 pulg) de altura y una placa metálica de base perforada.

Pisón de Metal: cara plana circular de 2 pulg de diámetro, y una masa de (5.5 0.02)lb. Altura de caída libre 12 pulg Dispositivo extractor de muestra.- Un dispositivo para la extracción de muestras compactadas.

Pisón de Metal: cara plana circular de 2 pulg de diámetro, y una masa de (5.5 0.02)lb. Altura de caída libre 12 pulg Dispositivo

extractor de muestra.- Un dispositivo para la extracción de muestras compactadas.

Balanza. acuerdo los requerimientos de la norma AASHTO M231.

Horno. Termostáticamente controlado capaz de mantener una 5) C 9) F temperatura de (110 5)ºC (230 9)ºF para el secado de las muestras.

Tamices.- de 50mm (2pulg), 19mm (¾ pulg), y 4.75mm (Nº4) conforme al requerimiento de norma AASHTO M 92.

MÉTODO A Procedimiento de muestreo: Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta que se ponga desmenuzable al introducir una espátula El secado espátula. puede hacerse al aire o en un horno q que mantenga una temperatura que g p q no exceda los 60ºC (140ºF). Tamice una cantidad adec ada de na

adecuada suelo pulverizado sobre el tamiz de (4.75mm) (Nº4). Deseche el material grueso, si alguno es retenido en el tamiz de 4.75mm (Nº4).

PROCEDIMIENTO

o Seleccione una muestra representativa, con una masa aproximada de 3 kg (7 lb) o más del suelo.

o Mezcle la muestra seleccionada con agua para humedecerla hasta aproximadamente 4% por debajo del contenido de humedad óptimo.

o Deje la muestra en reposo en un recipiente herméticamente serrado por un tiempo mínimo, N 1. como lo especifica la tabla Nº1 Tabla No 1 Tiempo de reposo para muestras húmedas Clasificación Tiempo mínimo de reposo (h) GW, GP, SW, SP Ningún requisito GM, SM 3 Todos los demás  16 suelos

PROCEDIMIENTO

Forme un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 101.6mm (4pulg) con collar en tres capas collar, aproximadamente iguales, para una altura total compactada de 125 mm (5pulg). Compacte cada capa con 25 golpes del pisón p distribuidos uniformemente. Dejándolo caer libremente desde una altura de 305 mm sobre la altura del suelo compacto COMPETENCIAS TÉCNICAS  DE LABORATORISTA EN   VIALIDAD – VIALIDAD – GRADO  I

PROCEDIMIENTO

o Luego de la compactación, remueve el collar de extensión quitando el collar. material adherido en el collar

o Con cuidado recorte el suelo excedente compacto de la parte superior del molde usando el borde recto de la regla.

o Pese el molde con la muestra de suelo húmedo en kilogramos. o Saque l muestra compactada d l la t t d del molde con la ayuda

del dispositivo extractor de muestras muestras.o Realice un corte vertical por el centro. p Tome dos muestras de

material de una de las caras cortadas, pese inmediatamente. o Coloque la muestra en el horno para determinar el contenido de

humedad de acuerdo con la norma AASHTO T 265, registre los resultados.

o Desmenuce completamente la porción restante de la muestra moldeada hasta que se crea que pasa el tamiz de 4.75mm (Nº 4) y júntelo con la porción (N restante de la muestra que se ensaya.

o Agregue suficiente agua para incrementar el contenido de humedad del suelo de 1 % a 2 % y repita el procedimiento antes indicado para cada incremento de agua.

o Continué esta serie de determinaciones hasta que haya una disminución o no cambien la masa húmeda, W1 por metro cúbico (pie cúbico) del suelo compactado.

MÉTODO B Procedimiento de muestreo: Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta que se ponga desmenuzable al introducir i t d i una espátula. El secado puede át l d d efectuarse al aire o en un horno que mantenga una temperatura que no g p q exceda los 60ºC (140ºF). Tamice una cantidad adecuada de suelo pulverizado sobre el tamiz de 4.75mm (Nº 4). Deseche el material grueso si alguno es retenido en el tamiz de 4.75mm (Nº 4).

PROCEDIMIENTO

Seleccione una muestra representativa, con una masa aproximada de 7kg (16lb) o más del suelo. suelo Siga el mismo procedimiento del método A, excepto: Forme un espécimen compactando el suelo preparado, en el molde de 152.4mm (6pulg) con collar, en tres capas aproximadamente iguales, para una altura total compactada de g , p p alrededor de 125 mm (5pulg). Cada capa será compactada con 56 golpes del pisón metálico en 3 capas distribuidos uniformemente.

CÁLCULOS

Calcule el contenido de humedad y el peso u ta o unitario seco del suelo compactado para de sue o co pactado pa a cada ensayo como sigue: A−B Peso de la muestra W1 w= * 100 W1 = W = * 100 B−C Volumen w + 100 w (%) = Contenido de humedad . A = Peso del recipiente y suelo húmedo. B = Peso del recipiente y suelo seco seco. C = Peso del recipiente. W1 = Densidad húmeda en kg/m3 del suelo compacto. W = Densidad seca en kg/m3 del suelo compactado

RELACIÓN HUMEDAD - DENSIDAD La densidad del suelo deberá ser trazado como ordenadas y el contenido de humedad como abscisas. Contenido de humedad óptimo.- El contenido de humedad correspondiente a la cima de la curva será el “contenido óptimo de

humedad” del suelo bajo la compactación. Densidad máxima.- La densidad en kg/m3 correspondiente al máxima. contenido de humedad óptimo será la “densidad máxima” bajo la compactación.

BIBLIOGRAFIA:

HTTP://WWW.SLIDESHARE.NET/UCGCERTIFICACIONVIAL/PROCTOR-ESTNDAR-T-180-02

HTTP://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/ENSAYO_DE_COMPACTACI%C3%B3N_PROCTOR

HTTP://HTML.RINCONDELVAGO.COM/ENSAYO-DE-PROCTOR-ESTANDAR-Y-

MODIFICADO.HTML

WWW.UNALMED.EDU.CO/~GEOTECNI/GG-17.PDF