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ÍNDICE

Pág.

Índice .....................................................................................................2

Introducción ..........................................................................................3

Objetivos ...............................................................................................4

Marco Teórico .......................................................................................5

Materiales y Procedimiento ...................................................................8

Resultados ...........................................................................................20

Conclusiones .......................................................................................22

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INTRODUCCIÓN

El ensayo Proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual

un suelo alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante pues

aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar

mayores o menores densidades del mismo, la razón de esto es que el agua

llena los espacios del suelo ocupados por aire (recordemos que el suelo está

compuesto de aire, agua y material sólido), permitiendo una mejor

acomodación de las partículas, lo que a su vez aumenta la compacidad. Sin

embargo un exceso de agua podría provocar el efecto contrario, es decir

separar las partículas disminuyendo su compacidad.

Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la

construcción, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una base

resistente donde apoyarse, y un suelo mal compactado podría significar el

colapso de una estructura bien diseñada, en algunos casos, como por

ejemplo en caminos de poco tráfico o de zonas rurales, el suelo constituye

la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la compactación se hace

evidente.

En este trabajo práctico se realizará un Ensayo Proctor Modificado.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar la máxima densidad seca de una muestra de suelo

(afirmado) mediante el ensayo Proctor Modificado.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo

necesario para realizar el Ensayo Proctor Modificado.

Registrar ordenadamente los datos obtenidos durante el ensayo en las

tablas de reporte.

Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y

gráficos.

Determinar la humedad óptima de compactación de un suelo con la

cual se alcanza la máxima compacidad.

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MARCO TEÓRICO

Compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de

densificación de un material mediante sistemas mecánicos. El incremento

de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en

tanto se mantiene el contenido de humedad aproximadamente constante.

Generalmente la compactación se realiza sobre los materiales que se

utilizan para relleno en la construcción de terraplenes, siendo sus objetivos

lo siguiente:

o Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad de terraplenes

y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.

o Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos.

o Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.

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

congelamiento.

El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide

cuantitativamente mediante la densidad seca, la cual depende de la energía

utilizada durante la compactación y del contenido de humedad del suelo.

La relación entre la densidad seca, el contenido de humedad y la energía de

compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en

laboratorio.

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La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra de

suelo húmedo en un molde cilíndrico de un volumen específico y con una

energía de compactación determinada. Por lo general se utilizan diferentes

ensayos, pero la mayoría están basados en el mismo principio: la

compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de

una masa específica que se deja caer desde una altura determinada,

compactando el suelo en un determinado número de capas que reciben un

número de golpes.

Después de preparar la muestra compactada, se miden su densidad aparente

y su contenido de humedad. Se calcula la densidad seca y se repite el

procedimiento haciendo variar el contenido de humedad. Las características

de compactación se presentan en un gráfico que relaciona la densidad seca

en función del contenido de humedad. El punto más alto de la curva

obtenida en el gráfico que corresponde a la mayor densidad seca determina

el contenido de humedad óptimo.

Existen dos tipos de ensayo Proctor, el Proctor Estándar y el Proctor

Modificado, la realización de un tipo u otro, es acorde con el material, el

equipo de compactación que se utilizará, y el tipo de obra a realizar.

El ensayo Proctor Modificado constituye uno de los ensayos de

compactación de suelo mas utilizados y tiene como finalidad obtener la

humedad óptima de compactación de un suelo para una determinada

energía de compactación.

La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua) para

la cual la densidad del suelo es máxima, es decir la cantidad de agua que

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hemos de añadir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una

energía concreta.

Para esta prueba se usa un molde cilíndrico metálico de 6´´, donde el

material se compacta en 5 capas con un martillo de 4.5 kg y cayendo de

una altura de 18´´ (45.7 cm) proporcionando 56 golpes por capa.

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

para cada prueba así:

W = A−BB−C

∗100 , γ s=γ h

w+100∗100 ,

W = porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del

suelo en el horno.

A = Peso del recipiente + suelo húmedo

B = Peso del recipiente + suelo seco

C = Peso del recipiente

γ h=Peso unitario húmedo, en kg/m3 del suelo compactado

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

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MATERIAL Y PROCEDIMIENTO

MATERIALES

30-40 kilos de muestra de suelo (afirmado)

Plumón indeleble

Agua

EQUIPOS

Molde cilíndrico metálico de 6´´ de diámetro y una altura de 4.59´´.

Extensión del molde, desmontable y de igual diámetro y 2´´ de altura.

Base metálica con tornillos mariposa, para fijar el molde.

Pisón de 4.5 kg (10 lb) de peso.

Balanza de capacidad mayor a 20kg, con sensibilidad de 1gr.

Balanza de 500 gr de capacidad, con sensibilidad de 0.01gr.

Horno de secado con control de temperatura.

Enrasador de acero de 25 cm de largo.

Tamices de 2´´, 3/4´´, 3/8´´, N°04.

Probeta de plástico graduada de 1000 ml.

Alicate y martillo.

Palana.

Bandejas metálicas para mezclar.

Recipientes metálicos pequeños para secado de muestra en horno.

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PROCEDIMIENTO (basado en la norma ASTM D-1557)

Recolectamos una muestra de suelo (afirmado) representativa de 30-

40 kg aproximadamente en la Av. Industrial frente a la puerta

principal de SIDERPERU y la llevamos al laboratorio de Mecánica de

Suelos de nuestra Universidad San Pedro.

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Una vez en el laboratorio, pasamos toda la muestra de suelo a través

de los tamices 2´´, 3/4´´, 3/8´´ y N° 04, registrando los pesos retenidos

en cada tamiz.

GRAVA RETENIDA EN MALLA 3/4´´

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GRAVA RETENIDA EN MALLA 3/8´´

GRAVA RETENIDA EN MALLA N° 04

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Debido a que la muestra presentó una considerable cantidad de grava,

según los pesos obtenidos, y por consideración del Ing. Charcape,

usamos el método “C”. Entonces hallamos un porcentaje equivalente

para la malla 3/8´´ (sumando los porcentajes retenido parciales de las

mallas 3/4´´ y 3/8´´), pero mantuvimos el porcentaje retenido en la

malla N° 04 y el porcentaje que pasa la malla N° 04 para el cálculo de

los pesos a emplear en las 4 alternativas de 6000 gr.

Cuadro N° 01. Valores de pesos y porcentajes retenidos por las mallas 3/4

´´, 3/8´´, N° 04 y Pasante N° 04 después del tamizar la muestra de

suelo.

TAMIZ PESO RETENIDO

(gr)% RET. PARCIAL

PASA RETIENE

2´´ 3/4´´ 8324 13.19

3/4´´ 3/8´´ 8976 14.22

3/8´´ N° 04 8628 13.67

N° 04 Pasa N° 04 37182 58.92

PESO TOTAL 63110 100.00

Cuadro N° 02. Valores de pesos a medir en la balanza electrónica según

cada fracción de las mallas para un peso total de 6000 gramos.

TAMIZ% PESO (gr)

PASA RETIENE

3/4´´ 3/8´´ 27.41 1645

3/8´´ N° 04 13.67 820

N° 04 Pasa N° 04 58.92 3535

PESO TOTAL 100.00 6000

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Preparamos cada alternativa colocando en una bandeja metálica limpia

las fracciones de material según sus pesos que se indican en la tabla

N° 02.

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Pesamos el molde con su base metálica, registramos el peso y el

volumen del molde. Se usó el mismo molde para todas las

alternativas.

El molde, su base metálica y extensión deben estar limpios y

ensamblados.

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Medimos un volumen de agua para cada alternativa, cada vez

aumentando la cantidad de agua.

ALTERNATIVASVOLUMEN DE AGUA

(ml)

N° 01 120

N° 02 240

N° 03 360

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Verter los 120 ml de agua en la alternativa N° 01, mezclar bien hasta

que la humedad sea homogénea en todo el material.

Dividir la mezcla en cinco partes iguales, capa parte representa a una

capa que será colocada en el molde de Proctor.

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Ubicamos el molde sobre el piso limpio, y colocamos la primera capa,

seguidamente compactamos con 56 golpes del pisón de 4.5 kg (10lb).

Luego colocamos la segunda capa y compactamos con otros 56

golpes. Repetimos esto con la tercera, cuarta y quinta capa.

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Al terminar de compactar cada capa limpiamos el martillo o pisón.

Una vez compactada la quinta capa, con un cuchillo escarificamos el

borde libre del suelo y retiramos el collar o extensión. Luego

perfilamos el suelo compactado y alisamos ligeramente la superficie

con el mismo cuchillo. En caso de formarse cavidades al extraer

pequeñas gravillas, rellenamos la superficie con material fino pasante

de la malla N°04.

Limpiar la superficie del molde antes de pesarlo.

Terminando de pesar, retirar el material compactado del molde, luego

de la parte central recoger una pequeña porción de suelo en un

recipiente metálico y llevarlo al horno por 24 horas a 110° C para

determinar su humedad.

Repetir estos pasos desde la incorporación de agua tanto para la

alternativa N° 02 como para la alternativa N° 03.

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RESULTADOS

Cuadro N° 03. Reporte de Ensayo de Proctor Modificado ASTM D1557 a

una muestra de suelo (afirmado) proveniente de la Av. Industrial.

ALTERNATIVA N° 01 02 03

DENSIDAD

N°de capas 5 5 5

N°de golpes por capa 56 56 56

Peso del molde + suelo compactado (gr) 11720 11956 11928

Peso del molde (gr) 6754 6754 6754

Peso de la muestra compactada (gr) 4966 5202 5174

Volumen del molde (gr) 2092 2092 2092

Densidad Húmeda (gr/cm3) 2.374 2.487 2.473

HUMEDAD 004 S-5 F-14

Peso de la muestra húmeda + tara (gr) 65.7 65.7 80.2

Peso de la muestra seca + tara (gr) 63.5 62.7 74.9

Peso del agua (gr) 2.2 3.0 5.3

Peso de la tara (gr) 18.4 18.3 18.9

Peso del suelo seco (gr) 45.1 44.4 56.0

Humedad (%) 4.88 6.76 9.46

Densidad Seca (gr/cm3) 2.263 2.329 2.259

En este cuadro se muestran los datos obtenidos en cada alternativa o

muestra, como peso del suelo compactado, densidad húmeda, % humedad

y máxima densidad seca, notándose que la densidad seca aumenta

conforme aumenta su humedad entre 4.88 y 6.76 % pero cuando su

humedad es de 9.46% su densidad seca disminuye. Como sabemos, la

densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo, cuya

humedad es la óptima. A partir de este punto, cualquier aumento de

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humedad no supone mayor densidad seca, mas bien, ocasiona una

reducción de esta. Por lo tanto, la humedad óptima del suelo ensayado

(afirmado) se encuentra entre 6.76% y 9.46%, esto se aprecia en el

siguiente gráfico.

Método : C

Máxima Densidad Seca :2.33

1 gr/cm3

Optimo Contenido de humedad : 7.15 %

4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

2.240

2.260

2.280

2.300

2.320

2.340

CURVA DENSIDAD SECA vs HUMEDAD

Humedad (%)

Den

sid

ad S

eca

(gr/

cm3)

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CONCLUSIONES

La máxima densidad seca obtenida mediante el Ensayo de Proctor Modificado ASTM D1557 de la muestra de afirmado proveniente de la Av. Industrial, es de 2.331 gr/cm3.

La humedad óptima es de 7.15 %.