PRACTICA PROCTOR.pdf

Instituto Politécnico Nacional. E.S.I.A. Zacatenco.

ASIGNATURA: ASIGNATURA :

GEOTECNIA GEOTECNIA V (MECÁNICA DE SUELOS).

TITULO DEL ENSAYO:

PRUEBA PRÓCTOR PRÓCTOR ESTÁNDAR.

Alumno: •

Morales Palma Luis Eduardo.

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Fundamento teórico.

INTRODUCCIÓN.

¿Qué es compactación? Se entiende por compactación de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. Se distingue de la consolidación de los suelos en que en este ultimo proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la acción natural de sobre cargas impuestas que provocan expulsión de agua por un proceso de difusión; ambos procesos involucran disminución de volumen, por lo que en fondo son equivalentes.

¿Cuál es la importancia de la compactación? La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumenten su peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar al terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arenas sueltas. Métodos empleados para la compactación.

La mejora del se suele denominar frecuentemente estabilización, que, en un sentido más amplio, es la modificación de cualquier propiedad del suelo para mejorar su comportamiento ingenieril. Ejemplos de las mejoras de suelos son: Aumento de la resistencia. o Disminución de la compresibilidad y o Reducción de la permeabilidad. o La mejora del terreno puede ser una solución provisional o puede constituir una medida permanente para mejorar el comportamiento final de la estructura. Los métodos de mejora del terreno pueden clasificarse según diversas formas, de acuerdo con la naturaleza del proceso aplicado, el material añadido, del resultado deseado, etc. El principal método y el mas usual de mejoramiento del terreno es el aumento de la compacidad. Considerando tres modalidades: 1. La compactación (aumento de la compacidad por medios mecánicos, generalmente rodillos). 2. Precarga (aumento de la compacidad por colocación de una carga temporal). 3. Drenaje (eliminación del agua intersticial y/o reducción de la presión intersticial).





Equipos empleados en la compactación.

Tipo de equipo

aplicabilidad aplicabili dad

Rodillos pata de cabra

Para suelos de grano fino o suelos de grano grueso que contengan más del 20% que pase la malla N° 200. No son apropiados para suelos granulares gruesos y limpios son particularmente adecuados para compactar la zona impermeable de presas de tierra o revestimientos, casos en que resulta importante la unión correcta entre capas.

Rodillos neumáticos

Para suelos gruesos limpios que tengan del 48% que pasan la malla N° 200. Para suelos finos, o suelos gruesos bien graduados con más de 8% de finos que pasan la malla N° 200.

Rodillos lisos

Compactadores vibratorios de placa

Adecuado Adecuado para compactar mezclas de grava-arena bien graduadas en subrasantes o bases de caminos. Pueden ser usados para otros suelos finos como en presas de tierra. No son adecuados para arenas limpias bien graduadas o arenas limosasuniforme uniformes. s. Para suelos granulares gruesos con menos del 12% que pasa la malla N° 200. Es mas apropiada para materiales con 4-8% que

Requisito para alcanzar una compactación de 95 a 100 % de la máxima densidad obtenida en la prueba próctor estándar Espesor de la Numero de Dimensiones y peso del equipo capa pasadas compactada, en cm. Tipo de Áre Área a de Presión 15.0 4 a 6 suelo contacto de pasadas de la contacto para suelos pata de la finos pata Kg./cm2 6 a 8 Suelo fino 32 a 77 17 a 35 pasadas Ip >30 para suelos Suelo fino 45 a 90 14 a 26 gruesos Ip < 30 Suelo 64 a 90 10 a 17 grueso La eficiente compactación de suelos con contenidos de agua superiores al optimo requiere menor presión de contacto que el mismo suelo con contenidos de agua menores que el optimo Para compactación de materiales 25.0 3a5 granulares limpios limpios de una base.

15 a 20

4a6

20 a 30

4

15 a 20

6

20 a 25

3

Las llantas estarán infladas con 4.2 a 5.6 Kg. /cm2 de presión. La carga por rueda varía de entre 8.2 y 11.4 ton. La presión de inflado en exceso de 4.6 Kg. /cm2 se utilizara para sauelos finos de alta plasticidad. Para arenas limpias y uniformes o limos con arena fina, empléense llantas gigantes con presiones de 2.8 a 3.5 Kg./cm2 El tipo de rodillos en tándem para compactación de bases o subrasantes, será de 10 a 15 ton de peso y carga lineal de 54 a 90 Kg. /cm /cm2de ancho del rodillo trasero. El rodillo de 3 ruedas para compactar suelos finos pesará desde 5 ó 6 ton para materiales de baja plasticidad, hasta 10 ton para materiales de alta plasticidad

Las placas no deben pesar menos de 91 Kg. Pueden usarse en tándem si el espacio de trabajo lo permite. Para suelos granulares gruesos y limpios, la frecuencia de la vibración

Variaciones posibles en el equipo de compactación

Para trabajos en presas, carreteras y aeropuertos generalmente es utilizado el rodillo rodill o con cilindro cili ndro de 152.4 cm. cm. de diámetro, cargando linealmente con 5 a 10 ton/m de largo del cilindro. Para proyectos de magnitud mas reducidas se emplea el cilindro de 101.6 cm. de diámetro, cargando linealmente con 2.5 a 5.8 ton/m de largo del cilindro. La presión de contacto de la pata debe ser controlada a fin de eliminar la falla del suelo por cortante en la tercera o cuarta pasada.

Se dispone de una amplia variedad de equipo de compactación con llantas neumáticas. Para suelos cohesivos los rodillos neumáticos ligeros, tales como las ruedas oscilantes pueden ser sustituidos por rodillos neumáticos pesados con tal de reducir el espesor de la capa por compactar. Para suelos sin cohesión, son recomendables las llantas e gran tamaño para eliminar la falla por cortante y la formación de surcos. Son comunes los rodillos de 3 tambores con un intervalo muy amplio de medidas. Se fabrican rodillos de tres tambores en tándem con pesos entre 1 y 20 ton. Rodillos en tándem de 3 ejes se usan generalmente para pesos entre 10 y 20 ton. Rodillos muy pesados se emplean para alisar las subrasantes o bases de caminos

Existen placas, tanto propulsadas manualmente como autopropulsoras, simples o múltiples, con anchos desde 0.46 hasta 4.57 m. varios tipos de equipos como rodillos vibratorios pueden resultar adecuados para la compactación de áreas





¿Qué es la prueba próctor ? La prueba próctor, es la primera históricamente históricamente en su tipo, que fue desarrollada por R. R. Próctor. Próctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor era de fundamental importancia en la compactación lograda. Observo que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando r esultando peores compactaciones en la muestra. Próctor puso de manifiesto que, para un suelo dado, existe una humedad inicial, llamada óptima y que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este tipo de compactación. Solo como referencia a continuación se presentan las características de compactación de la prueba próctor estándar y las variantes que hay con relación a esta prueba. PRUEBA

Próctor estándar Prueba E-10del U.S.B.R. Próctor (AASHO)estándar (variante A) Próctor (AASHO) modificada (variante D)

California variante A Variante B Británica estándar

Variante de SOP

próctor

TRATAMIENTO DEL MATERIAL

MOLDE

PESO DEL MARTILLO

ALTURA DE CAIDA

N° DE CAPAS

N° DE GOLPES POR CAPA

REUSO DEL SUELO

ENERGÍA ESPECIFICA

diámetro cm. 10.16

altura cm. 12.70

Kg. 2.490

cm. 30.48

3

25

Si

(Kg*cm)/cm3 4.02

10.80

15.24

2.490

35.72

3

25

Si

6.05

10.16

11.43

2.490

30.48

3

25

Si

6.05

Tras secar al aire, se desintegran los grumos y se escriba por la malla de ¾”, reemplazando material retenido con igual peso del material comprendido entre las mallas de ¾”y N°4. Cribado por la malla de ¾”en estado seco.

15.24

17.78

4.530

45.72

5

55

No

27.31

7.30

91.44

4.530

45.72

5

20

No

17.70

Cribado por la malla de ¾” en estado húmedo Secado al horno o al aire y cribado por la malla ¾”

7.30

91.44

4.530

45.72

10

20

No

35.40

10.16

11.68

2.492

30.48

3

25

Si

6.05

10.16

11.68

2.490

30.48

3

30

si

6.65

Cribado por la malla de 4” Cribado por la malla N° 4 , tras secado al aire y desintegración de grumos Cribado por la malla N°4, tras secado al aire aire

Secado al aire y cribado por la malla





OBJETIVO: Determinar por medio de ensayes el peso volumétrico volumétrico seco máximo que puede alcanzar un • material, y al mismo tiempo conocer la humedad óptima; estos parámetros indicaran el proceso de compactación en obra.

•

Después de la construcción al emplear la compactación para la mejora del suelo, se determina el grado de compactación alcanzado por el material durante la ejecución, se relaciona el peso volumétrico obtenido en la obra con el peso volumétrico máximo seco que se obtuvo en el laboratorio.

ALCANCES: •

La prueba próctor nos servirá en futuro para la determinación de la compactación que se debe de dar a un suelo según sean sus características.





PROCEDIMIENTO.

Equipo: 1. Molde de compactación estándar cilíndrico, con extensión. 2. Pisón o martillo martillo estándar metálico de compactación (con guía). 3. Regla recta metálica. 4. Enrazador. 5. Charola de madera. 6. Cucharón metálico. 7. Malla del N° 4. 8. Probeta de 500 ml. de capacidad. 9. 5 cápsulas de aluminio. 10. Balanza de laboratorio con aproximación a 1 gr. 11. Balanza digital. 12. Base para compactar. 13. Horno de laboratorio. Ejecución de la prueba: 1. Se seca el material (suelo) previamente por cuarteos. 2. Se tamiza el material por la malla N° 4 y se coloca el material en un molde metálico. 3. Se mezcla todo el material perfectamente y se le agrego agua necesaria para comenzar con la prueba. Aquí es necesario abrir un paréntesis acerca del agregado del agua al material al principio • de la prueba. La cantidad de agua que se le adiciona deberá ser la necesaria para que una vez repartida • uniformemente presente, el material, una consistencia tal que al ser comprimido en la palma de la mano no deje partículas adheridas a ella ni la humedezca, y que a la vez el material comprimido pueda tomarse con los dedos sin que se desmorone. 4. Se agregan tres capas de material en el molde cilíndrico, cada capa recibirá una serie de 25 golpes repartidos uniformemente sobre el material, esta operación se realiza con el pisón metálico dejándolo caer a éste de una altura de 30 cm. Después de apisonar cada capa se tiene que ranurar para poder recibir la siguiente capa y asegurar as egurar una continuidad del suelo con la capa siguiente. siguien te. 5. Para la tercera capa se debe de colocar la extensión al cilindro evitando así que el material se disgregue por los bordes del cilindro. 6. Al terminar con la compactación de la tercera capa se retira la extensión y se elimino (enrazo) el material excedente, empleando para esto la regla metálica. 7. Se pesa el cilindro con todo y el material compactado. 8. Se extrae la muestra del cilindro con ayuda de un gato hidráulico y un soporte especial , posterior a esto se extrajo una cantidad pequeña del corazón del material compactado y se coloca en una cápsula tomando así el peso del material y de la cápsula; y se coloca en horno de laboratorio por cerca de 24 horas. 9. Se disgrega el material y se desmorona el material retirado del cilindro, cilindro, se le agrega 90 ml. de







CALCULOS Los datos recopilados de cada muestra se presentan a continuación así como el volumen del cilindro y su peso.

PRUEBA PRÓCTOR ESTANDAR Volumen del cilindro: 948.31 cm3 = 0.00094831m3 Peso del cilindro . 2.017 Kg. Altura de caída del pisón: 30 cm. Peso del pisón. 2.5 Kg. Números de golpes: 25 Prueba N°

Cápsula N°

1 2 3 4 5 6 7

211 104 117 183 128

Peso tierra húmeda + cápsula gr. 106.77 74.50 156.40 76.92 92.98

Peso tierra seca + cápsula gr. 92.81 67.98 127.00 64.93 74.63

Peso de la cápsula gr. 15.67 14.18 8.53 8.91 8.98

Peso de tierra húmeda + cilindro Kg. 3.675 3.518 3.6445 3.6618 3.5918

Habrá que calcularse para cada muestra lo siguiente: Peso del agua (Ww) = (peso de la tierra húmeda + cápsula) – (peso de la tierra seca + cápsula) Peso del suelo seco (Wss) = (peso de la tierra seca + cápsula) – (peso de la cápsula ) del





1ª muestra: 1

=

1 1 + 0.24816

=

0.801

Ww = 106.77 – 92.81 = 13.96 gr.

1 + ω

Wss = 92.81 – 15.67 = 77.14 gr. 13.96 ω = = 18.097 % 77.14 Wth = 3.675 – 2.017 = 1.658 Kg.

Wts = 1.628* 0.801 = 1.304 Kg.

1 1 + ω

=

1 1 + 0.18097

=

0.847

Wts = 1.658 * 0.847 = 1.404 Kg. γ d

=

1.404 3 = 1480.53 Kg / m 0.00094831

2ª muestra:

γ d

=

1.304 3 = 1375.03 Kg / m 0.00094831

4ª muestra: Ww = 76.92 – 64.93 = 11.92 gr. Wss = 64.93 – 8.91 = 56.02 gr. 11.09 ω = = 18.097 % 56.02 Wth = 3.6618 – 2.017 = 1.645 Kg. 1

=

1 1 + 0.21403

=

0.824

Ww = 74.50 – 67.98 = 6.52 gr.

1 + ω

Wss = 67.98 – 14.18 = 53.8 gr. 6.52 ω = = 12.119 % 53.8 Wth = 3.518 – 2.017 = 1.501 Kg.

Wts = 1.645 * 0.824 = 1.355 Kg.

1 1 + ω

=

1 1 + 0.12199

=

0.892

Wts = 1.501 * 0.892 = 1.339 Kg.

γ d

=

1.355 3 = 1428.86 Kg / m 0.00094831

5ª muestra: Ww = 92.98 – 74.63 = 18.17 gr.





TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

PRUE BA

1 2

211 104

PÉSO TIERRA HUMEDA + CAPSULA gr 106.77 74.5

3 4 5 6 7 8

117 183 128

156.40 76.92 92.98

N°

CÁPSULA N°

PRUEBA N°

1

PESO TIERRA HUMEDA + CILINDRO Kg 3.675

PESO TIERRA SECA + CAPSULA gr 92.81 67.98

PESO DE LA CÁPSULA

PESO DEL AGUA

PESO SUELO SECO

ω

gr 15.67 14.18

gr 13.96 6.52

gr 77.14 53.80

127.00 64.93 74.63

8.53 8.91 8.98

29.40 11.99 18.17

118.47 56.02 65.65

% 18.097 121.11 9 24.816 21.403 27.677

PESO TIERRA HUMEDA Kg 1.658

1 1 + ω

0.847

PESO TIERRA SECA Kg 1.404

PESO VOLUMETRI CO SECO Kg/m3 1480.53





CONCLUSIONES o

o

El aumento de contenido de agua disminuye la tensión capilar en el agua haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores mejores resultados, si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre al grado de llenar casi todos los vacíos del suelo, ésta impide impide una buena compactación puesto que no puede desplazarse instantáneamente bajo los impactos del pisón. Al realizar la práctica también se puede observar que al aumentar la energía de compactación para un mismo suelo aumenta su peso volumétrico seco máximo y disminuye su humedad.

RECOMENDACIONES Únicamente como punto de observación tenemos que tener mucho cuidado con lo siguiente para elaborar a la máxima perfección la práctica: 

Mezclar perfectamente el material empleado en la práctica con el agua y destruir los grumos, que pudiera haber, en su totalidad esto para que todo el suelo tenga el mismo contenido de agua.



Tratar e repartir los golpes lo mas uniforme que pueda dar sobre la superficie y procurar que el pisón no golpee las aristas del cilindro y las paredes del mismo, todo esto para no perder energía de compactación.

o

Nota: disculpe nuestras imágenes presentadas en el trabajo pero fotográfico se daño (fue velado).

nuestro rollo





BIBLIOGRAFIA Titulo: Ingeniería de los suelos en las vías terrestres Carreteras, ferrocarriles y aeropistas. Vol.1

Autores: o Rico o Del castillo Editorial: Limusa. Titulo: Mecánica de suelos. Autor: o Lambe Editorial: Limusa. Titulo: Mecánica de suelos y cimentaciones. Autor: o Crespo Editorial: Limusa.

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