UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria.”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO ENCARGADO

TEMA : ENSAYO PROCTOR

CURSO : MECANICA SE SUELOS I

INTEGRANTES : EFFIO HERRERA JHONATTAN JAVIER.

GALECIO PATIÑO JORGE MIGUEL.LOPEZ JULCA GERSON JESUS.PALACIOS PUCE DAVID FERNANDO.RAMIREZ ANTON FRANK TOMAS.SANTOS SILVA CARLOS WILLIAM.ZURITA JIBAJA JAIME.

DOCENTE : ING. TIMANA FIESTAS ANTONIO.

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PIURA, ABRIL DE 2013.INTRODUCCION

En cada una de las obras de construcción, es de gran importancia tener bien definidas las propiedades que tiene el suelo ya que este es la base sobre la cual se realizara el proyecto. En muchos casos dichas propiedades no cumplen con lo que buscamos en ellas, sin embargo, se pueden realizar alteraciones en estas para poder obtener las propiedades satisfactorias.

Una opción que nos permite tener características de suelo que nos sirvan para nuestra construcción es la de la sustitución de terreno por uno de propiedades ideales. Sin embargo este es un procedimiento de alto costo, por lo que en muchos casos se deben buscar otras soluciones con el suelo que tenemos.

La compactación es un procedimiento que nos permite mejorar el funcionamiento del suelo que tenemos en nuestro terreno. Este mejora propiedades como la resistencia al esfuerzo cortante, densifica el suelo y reduce los asentamientos al igual que la permeabilidad. Este es de menor costo, sin embargo, no en todos los casos es factible el uso de esta técnica de mejoramiento del suelo.

Es importante obtener la curva de compactación, y por medio de esta una humedad optima, para lograr alcanzar el máximo grado de compactación. Las pruebas que se realizan en los laboratorios nos generan una idea muy cercana de la humedad optima de nuestro terreno, esto en el caso de que se realicen correctamente los procedimientos de obtención y preparación de la muestra con el objetivo de que se obtenga lo más representativa posible.

Estos ensayos tienen por finalidad determinar la relación humedad – densidad de un suelo compactado en un molde normalizado mediante un pisón de masa normalizada, en caída libre y con una energía especifica de compactación.

La compactación se define como el proceso mecánico mediante el cual se disminuye la cantidad de huecos en una masa de suelo, obligando a sus partículas a un contacto más íntimo entre sí, es decir, a un aumento de la densidad de un material determinado.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Determinar la capacidad relativa, el grado de compactación, la máxima densidad seca y la humedad optima de una muestra de agregado o suelo mediante las pruebas de laboratorio indicadas para ello.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Realizar la grafica de resultados del proctor standard para conocer el peso unitario seco máximo y la humedad óptima.

Conocer el significado y el procedimiento para desarrollar el ensayo de proctor standard.

Aprender el procedimiento para la realización del ensayo de proctor según la norma.

Aplicar los conceptos vistos en clase para el cálculo de humedades y pesos unitarios.

Practicar la toma de muestras y ensayos en campo.

Aprender las técnicas adecuadas en el laboratorio para analizar una muestra de suelo.

Identificar las herramientas que se utilizan para analizar una muestra de suelo.

Encontrar los datos necesarios que permitan identificar cual es la humedad óptima para el suelo.

Tomar datos del suelo seco y húmedo, suelto y apisonado, para luego utilizarlos en los cálculos del suelo insitu.

Aprender a utilizar las herramientas que tenemos en el laboratorio de forma correcta.

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Beneficios de la compactación

a. Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.

b. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

c. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

d. Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.

e. Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

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ENSAYO DE COMPACTACION PROCTOR

Definiciones:

En la década de los años 30, R.R. Proctor desarrollo un método estandarizado para determinar el contenido de humedad óptimo y la correspondiente DMCS. Hoy, la AASHTO ha estandarizado mucho más el método desarrollado por Proctor en el llamado Proctor Estándar y además ha introducido en Ensayo Proctor Modificado. Debido a una mayor envergadura de las estructuras proyectadas, que requieren una mayor capacidad de soporte del suelo, para soportar las cargas y limitar los asentamientos.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 él 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 hidráulicoEl ensayo Proctor es un ensayo de compactación de los suelos en el que en laboratorio se alcanzan unas densidades secas máximas y unas humedades óptimas del mismo orden de las obtenidas en obra con maquinaria normal.El ensayo Proctor es una prueba de laboratorio que sirve para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de un suelo compactado

Este tipo de ensayos es aplicable a suelos con porcentaje de finos menor que 0.074 mm. (Tamiz N° 200 ASTM) igual o mayor que 12%. Para suelos con porcentaje menor, también es aplicable, siempre y cuando presenten una curva con un máximo bien definido. De no ser así, se recomienda determinar además la densidad máxima por el método de la densidad relativa e informar los resultados de ambos ensayos.

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¿EN QUE CONSISTE EL ENSAYO DE COMPACTACION PROCTOR?

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.

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TIPOS DE ENSAYOS PROCTOR

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo 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.

En algunos casos, según las condiciones, se emplea el ensayo conocido como Proctor

de 15 golpes. Básicamente, todos se realizan por compactación del suelo, con

condiciones variables. En la tabla siguiente se especifican las diferentes pruebas

(estándar, modificado y 15 golpes).

PROCTOR MODIFICADO

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Este ensayo se emplea para determinar la relación entre la humedad y el peso unitario

de los suelos compactados.

Para esta prueba se utiliza el mismo cilindro PROCTOR, pero el material se compacta

en 5 capas con un martillo de 4.5 kg y cayendo de una altura de 46 cm proporcionando

25 golpes por cada capa, el trabajo de compactación se incrementa de 60200 kg-m/m3

Podemos calcular la humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada

prueba asi:

Donde:

w = porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del suelo en el horno.A = Peso del recipiente y del suelo húmedo.B = Peso del recipiente y del suelo seco.C = Peso del recipiente.

=Peso unitario seco, en kg/m3 del suelo compactado.

=peso unitario húmedo, en kg/m3 del suelo compactado.

DIFERENCIA ENTRE PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO

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La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50 golpes.

Cada ensayo incluye la compactación de varias porciones del suelo con diferentes humedades, obteniéndose de cada una la densidad húmeda y la humedad del suelo, que son los puntos de la curva humedad-densidad seca. Cuatro o cinco muestras suelen ser suficientes para trazar dicha curva y poder determinar la densidad máxima Proctor y la humedad óptima correspondiente.

En el molde no pueden entrar partículas superiores a 50 mm, por lo que si el suelo a ensayar tiene un tamaño máximo mayor de lo que permite el ensayo, se hace necesario tamizar la muestra y realizar el ensayo sobre la fracción fina. Esto exigiría realizar una corrección, y la experiencia demuestra que no es fácil extrapolar los datos de laboratorio al campo.

No hay que olvidar, que el ensayo Proctor es una densidad de referencia, con la que se comparan las densidades que se obtienen insitu, y debe ser representativo. Por lo que si el suelo a ensayar contiene elementos grandes en mayor medida que elementos de pequeño tamaño, la densidad Proctor no es un buen elemento de comparación y se deben realizar otros ensayos que midan directamente la capacidad resistente y la deformabilidad del suelo.

MATERIALES Y EQUIPOS:

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Molde de acero de 4" de diámetro y aprox. 12 cm de altura.

Martillo de compactación con guía.

Base y extensión para el molde

W del martillo ( prueba estándar):

W del martillo ( prueba modificada):

Malla del No. 4

Cucharón.

Enrazador.

Probeta de 100ml.

5 cápsulas de aluminio.

Desarmador plano.

Charola cuadrada.

Balanza con aproximación de un gramo.

Balanza electrónica.

PROCEDIMIENTO:

Se requiere 50kg o más de agregado, el cual se tamiza por la mallas 2”, ¾”, 3/8”, 4 desechándose el material obtenido en el tamiz 2”.

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Con la muestra que queda, se realiza la granulometría referida a las mallas de ¾”, 3/8”, 4, trabajándose con alguno de los siguientes métodos de proctor, de acuerdo a la granulometría resultante:

Método AMás del 80% del materia pasa por la malla 4

Se emplea el material que pasa por este tamiz

Método BMás del 20% queda retenido en la malla 4Menos del 20% queda retenido en la malla 3/8”Se emplea material que pasa por el tamiz de 3/8”

Método CMás del 20% queda retenido en la malla 3/8”Menos del 20% queda retenido en la malla ¾”Se emplea material que pasa por el tamiz de ¾”

Se trabaja, de acuerdo al método, con el molde de 4” para los métodos A Y B y con el de 6” para el método C.

Se anota el peso y el volumen del molde a usar (sin la base metálica y sin la extensión desmontable). De acuerdo a la dimensiones, el volumen del molde de 4” es aproximadamente 948cm3 y el molde de 6” es aproximadamente 2130cm3.

Se arma el molde, fijándolo a la base y colocándole la extensión desmontable.Para determinar el peso de la muestra, nos basamos en la granulometría y el método de Proctor:

Método A: 3kg de material que pasa el tamiz 4

Método B: El porcentaje de muestras que retiene el tamiz 3/8” se acumula al retenido en el tamiz 4. El porcentaje que pasa el tamiz 4 se mantiene constante.Se distribuye 3kg proporcionalmente a los porcentajes retenidos.

Método C: El porcentaje de muestras que retiene el tamiz 3/4” se acumula al retenido en el tamiz 3/8.”Los porcentajes retenidos y que pasa el tamiz 4 se mantienen constantes.Se distribuye 6kg proporcionalmente a los porcentajes retenidos.

METODOS “A” Y “B”

Se seca la muestra al horno a 1100c hasta peso constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y se pesan 3kg de acuerdo a la granulometría indicada en cada método.

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Se colocan los tres kg en la bandeja y se añade 2% (60cm3) de agua, revolviendo con la cuchara para que la humedad sea uniforme en toda la muestra.

Se divide la muestra en 5 partes aproximadamente iguales.

Se coloca una de las partes en el molde de 4”, el cual previamente se arma, con su extensión desmontable y ajustada a la base.

Se pone sobre la muestra el pistón, y con la altura de caída, se alza y se deja caer por caída libre sobre el agregado 25 veces. Cada caída se considera un golpe. Los golpes deben repartirse en toda la superficie para compactar homogéneamente el material.

Se procede de la misma manera con las otras 4 partes, dándole a cada capa 25 golpes por caída de pistón.

Una vez pisoneadas las 5 capas, se retira la extensión desmontable, se separa el molde del soporte y con la escuadra se enrasa el material al nivel del molde.

Se anota el peso del molde con la muestra húmeda.

Se separa en una tara una porción de muestra del centro de lo pisoneado para determinar su contenido de humedad del modo antes explicado.

Todo este proceso nos da un punto para la gráfica: contenido de humedad vs densidad seca.

Se desecha la muestra y con los otros 3kg se procede de manera similar, solamente se varia el contenido de agua, añadiéndole 4% (120cm3) de agua, para conseguir otro punto de la gráfica.

Se repite la operación con otras muestras similares de 3kg cada una, añadiendo a cada una 2% (60cm3) más que la anterior, sacando en cada prueba muestra para el contenido de humedad.

El ensayo concluye cuando el peso del molde más la muestra húmeda disminuya de valores con respecto al punto anterior.

METODO “C”

Se seca la muestra al horno a 1100c hasta peso constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y se pesan 6kg de acuerdo a la granulometría indicada en el método.

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Se colocan los seis kg en la bandeja y se añade 2% (60cm3) de agua, revolviendo con la cuchara para que la humedad sea uniforme en toda la muestra.

Se divide la muestra en 5 partes aproximadamente iguales.

Se coloca una de las partes en el molde de 6”, el cual previamente se arma, con su extensión desmontable y ajustada a la base.

Se pone sobre la muestra el pistón, y con la altura de caída, se alza y se deja caer por caída libre sobre el agregado 56 veces. Cada caída se considera un golpe. Los golpes deben repartirse en toda la superficie para compactar homogéneamente el material.

Se procede de la misma manera con las otras 4 partes, dándole a cada capa 56 golpes por caída de pistón.

Una vez pisoneadas las 5 capas, se retira la extensión desmontable, se separa el molde del soporte y con la escuadra se enrasa el material al nivel del molde.

Se anota el peso del molde con la muestra húmeda.

A partir de ahí se procede de manera similar que para los métodos Ay B.

Cálculos:

Para cada prueba:

1. Peso del molde + muestra húmeda (gr)

2. Peso de molde(gr)

3. Peso de muestra húmeda(gr) (1-2)

4. Volumen de molde (cm3)

5. Densidad de muestra húmeda (gr/cm3)

Contenido de humedad:

6. Peso de tara+ muestra húmeda

7. Peso de tara +muestra seca

8. Peso de agua (1-2)

9. Peso de tara

10. Peso de muestra seca (2-4)

11. Contenido de humedad (w) (3/5)x 100

DENSIDAD SECA = DENSIDAD HUEMDA/ 1+ (W/100)

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Lo conveniente es trabajar cada punto con una muestra diferente para que no esté alterada y poder saber anticipadamente con mayor presión el contenido de humedad, de acuerdo a la cantidad de agua que le hemos añadido a la muestra. A veces, esto no es posible por no tener suficiente muestra, entonces se puede re compactar, cuidando de deshacer todos los grumos que se formen y añadiendo en cada vez 2% (60cm3) de agua. El contenido de humedad calculado variara en pequeña proporción al estimado, debido a que en cada punto hay que tomar una pequeña cantidad de la misma para calcular el contenido de humedad.

Con cada prueba se obtiene un punto en la gráfica: contenido de humedad vs densidad seca. Esta gráfica es una parábola, por lo que se necesitan por lo menos 4 puntos para poder determinar la gráfica con precisión, y si algún punto se aleja mucho de la curva, se descarta. Se obtiene la máxima densidad seca en el valor más alto de la parábola, y su correspondiente abscisa es el óptimo contenido de humedad.

El afirmado, que es el material que se emplea más en base y sub- base, generalmente se trabaja con el método C, y su óptimo contenido de humedad varía entre 5 y 7% generalmente, por lo que se puede trabajar con los porcentajes de agua señalados.

Otro tipo de agregados, y suelos en general, pueden presentar muy distintas características. El suelo arenoso fino, por ejemplo, presenta en su gráfica contenido de humedad vs densidad seca una doble parábola, por lo que su optima contenido de humedad no es el correspondiente a la máxima densidad seca de la primera parábola, sino de la segunda, pudiendo estar en su optimo contenido de humedad entre 12 y 16% y a veces hasta más, por lo que le incremento de contenido de humedad en este caso debe ser de 4 en 4% por lo menos, aunque tiene la ventaja de ser fácilmente re compactado.

El terreno arcilloso tiene su optimo contenido de humedad variable entre 15 y 20% dependiendo de cuan arcilloso sea el suelo, con la desventaja de ser un material muy difícil de re compactar , por formarse grumos duros, por lo que en estos casos si es casi una exigencia trabajar cada punto con una muestra diferente. En ambos casos el método empleado es el A.

Esa es la ventaja de poder elegir el agregado de la cantera que uno lo requiere, ya que la puede seleccionar, lo que no ocurre con un terreno natural, donde hay que trabajar con lo que se tiene, máximo cuando cambiar o mejorar el terreno es difícil de lograr, por la distancia, dificultad en transporte y acceso, lo que ocurre por ejemplo en muchos lugares de la selva.

Siempre es conveniente determinar la humedad natural del agregado para de acuerdo al porcentaje de agua que se le agrega, tener una referencia aproximada de la humedad que obtenemos en cada punto Proctor, esto nos puede servir para llegar a percatarnos de cualquier error en el contenido de humedad de cada prueba, ya sea por error en la pesada o por alguna caída accidental de muestra.

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Curva de Compactación de la cual se obtiene la humedad óptima y la masa específica.

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CONCLUSIONES

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La compactación es un método ideal para mejorar las propiedades de algunos suelos que se utilizan en obras de construcción.

El ensayo de Proctor modificado nos ayuda a representar en el laboratorio las técnicas de compactación utilizadas en campo.

Conocer el contenido de humedad óptimo es de mucha importancia ya que es de gran utilidad a la hora de buscar una solución para mejorar las propiedades de resistencia al cortante, densidad y otras del suelo.

Ahora se sabe que el ensayo Proctor modificado se utiliza en lo que se refiere a

pavimentación y el estándar se utiliza en tránsitos menores como veredas.

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