1. Introducción. Para el éxito de una obra de estructura vial una de las tareas más importantes es la compactación de cada una de las capas que componen dicha estructura ya que esta modifica características como resistencia al corte, compresibilidad, permeabilidad, entre otras. Con el ensayo de Proctor se pretende determinar los parámetros óptimos de compactación, lo cual asegurará las propiedades necesarias para el proyecto. El ensayo que se presenta a continuación es conocido como Proctor Estándar con su procedimiento alternativo llamado Método C el cual se rige bajo la norma para su realización I.N.V.E-141-07 del INVIAS el cual se utiliza para determinar los valores de humedad óptima y densidad seca máxima de una muestra de suelo que será utilizada en un proceso de compactación. Es comprobado que el suelo se compacta a la medida en que aumenta su humedad, la densidad aumenta hasta llegar a un punto máximo y su humedad es considerada óptima. A partir de este punto, cualquier aumento de humedad no supone mayor densidad seca a no ser, por lo contrario, uno reducción de esta. 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 en el terreno. Para llegar a esta consideración 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 provee información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactación del material y cual su humedad optima
2. Objetivo General
Determinar la humedad óptima de un suelo en función de su densidad seca máxima, que se obtiene al ser aplicada una energía de compactación.
3. Objetivos Específicos.
Manipular el equipo necesario para realizar el Ensayo Proctor Estándar. Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado. Obtener la curva de compactación de la muestra de suelo compactado en el laboratorio de los pesos específicos secos contra el contenido de humedad.
4. Marco teórico. Compactación. 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. Objetivo de la compactación. El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades 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. Grado de compactación de material. 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 obtienen a partir de ensayos de compactación en laboratorio. Métodos 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 está basada en la combinación de presión estática y la vibración. Los resultados obtenidos a partir de estos ensayos 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.
5. Materiales Y Equipos.
Molde De Compactación: Los moldes deberán ser cilíndricos de paredes sólidas fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades mostradas más adelante. Deberán tener un conjunto de collar ajustable aproximadamente de 60 mm (2 3/8") de altura, que permita la preparación de muestras compactadas de mezclas de suelo con agua de la altura y volumen deseado. El conjunto de molde y collar deberán estar construidos de tal manera que puedan ajustarse libremente a una placa hecha del mismo material.
Martillo De Compactación: Un martillo metálico que tenga una cara plana circular de 50.8 ± 0.127 mm (2 ± 0.005") de diámetro, una tolerancia por el uso de 0.13 mm (0.005") que pese 2.495 ± 0.009 kg (5.50 ± 0.02 lb.). El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 304.8 ± 1.524 mm (12.0 ± 0.06" o 1/16") por encima de la altura del suelo. La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, no menores de 9.5 mm (3/8") de diámetro espaciados aproximadamente a 90° y 19 mm (3/4") de cada extremo, y deberá tener suficiente luz libre, de tal manera que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.
Horno: Que debe mantener una temperatura de 110 grados centígrados +/- 5 grados centígrados el cual sirve para secar el material. Balanza: con error de un 1 gr. necesaria para pesar el material y diferentes tipos de recipientes Recipientes: En los cuales se deposita el material a analizar
Tamices: serie de tamices de malla cuadrada para realizar la clasificación No 4 y ¾”. Muestra: Material para súbase extraído de la cantera de Pabón.
6. Procedimiento.
Se toma una muestra representativa tomada por el método de cuarteo. Las partículas superiores a ¾ de pulgada fueron remplazadas por una cantidad igual en peso de ese material del retenido en tamiz N4.
Se tomaron 30 kg de la muestra representativa distribuyéndola en 5 partes de 6 Kg cada una para realizar el respectivo ensayo, adicionándole a cada una de ella un porcentaje de agua. Se pesa el molde de compactación. Se coloca una porción de la primera mezcla húmeda en el molde y se procede a compactar en 3 capas y a 56 golpes con el martillo de compactación. Se retira la placa base del molde y se pesa el molde y se obtiene el peso de la muestra húmeda compactada. Se coloca una porción de la muestra en un recipiente y se procede a secar en el horno para determinar su respectiva humedad. El anterior procedimiento se repite para obtener distintos puntos de la gráfica y poder determinar la densidad máxima seca.
7. Presentación de Datos. Fórmulas utilizadas: A continuación, se presentan las fórmulas que se tomaron en cuenta para la obtención de los datos. Peso Muestra Seca.
peso muestra seca=peso muestra seca mas molde−peso del molde
Peso muestra húmeda.
peso muestra humeda= peso muestra humeda masmolde− peso del molde Humedad.
Humedad=
peso muestra humeda− peso de lamuestra seca ∗100 peso de la muestra humeda
Peso muestra seca de ensayo.
peso muestra secade ensayo=
peso muestra humeda humedad 1+ 100
Densidad muestra seca.
Densidad muestra seca=
peso muestra seca de ensayo volumen del molde
Tabla de Resultados: En la cual se muestran los valores y resultados obtenidos en el laboratorio.
Los resultados anteriores se resumen en un gráfico que muestra el contenido de humedad versus la densidad seca. En el cual se puede apreciar la densidad seca máxima y la humedad óptima.
Densidad Máxima: 2.07 gr/cc Humedad Optima: 10.7 %
A continuación, se presenta los datos obtenidos a partir de un ensayo realizado con el procedimiento de Proctor Modificado que rige por la norma I.N.V.E.-142 a una muestra del mismo material utilizado en nuestro ensayo de Proctor Modificado.
Prueba numero No de golpes Humedad inicial (%) Humedad (%) Peso muestra húmeda (g) Peso muestra seca (g) Agua adicional (ml) Volumen del molde (cm^3) Peso de la muestra humedad + molde (g) Peso del molde (g) Peso de la muestra humedad (g) Densidad muestra Húmeda (g/cm^3) Peso del recipiente (g) Peso del recipiente + suelo húmedo (g) Peso del recipiente + suelo seco (g) Peso de la muestra seca de ensayo (g) Densidad muestra seca (g/cm¨3)
1 56 7.6 7.696726 02 750 696.4 0 2132.7
2 56 7.6 8.756665 73 775 712.6 250 2132.7
3 56 7.6 10.26792 63 712 645.7 400 2132.7
4 56 7.6 12.62518 47 686 609.1 550 2132.7
11036 6713 4323 2.027008 02 143
11545 6713 4832 2.265672 62 118
11696 6713 4983 2.336474 89 143
11565 6713 4852 2.275050 41 145
893 839.4 4014.049 6 1.882144 51
893 830.6 4442.946 06 2.083249 43
855 788.7 4518.993 12 2.118907 07
831 754.1 4308.095 04 2.020019 24
Los resultados anteriores se resumen en un gráfico que muestra el contenido de humedad versus la densidad seca. En el cual se puede apreciar la densidad seca máxima y la humedad óptima.
Densidad Máxima: 2.13 gr/cc
Humedad Optima: 9.85 % Para poder realizar una comparación entre los datos obtenidos con el Proctor Estándar y el Modificado se realiza la siguiente grafica comparativa.
COMPARACION PROCTORS 2.15 2.1 2.05 2 1.95 Densidad seca
1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65
2
4
6
8
10
12
14
% Humedad Estandar
Modificado
8. Conclusiones.
La densidad máxima seca obtenida en el ensayo de Proctor estándar es de 2.07 gr/cc a una humedad optima de 10.7 %. La densidad máxima seca obtenida en el ensayo de Proctor modificado es de 2.13 gr/cc a una humedad optima de 9.85 %. La grafica obtenida en el ensayo de Proctor estándar presenta unos puntos con desviación causa de que en el ensayo para la obtención de los mismos puntos no se aplicó la misma energía de compactación. En la comparación de los 2 ensayos se puede observar que el ensayo de Proctor estándar humedades óptimas para la densidad máxima seca son mayores que los obtenidos con el Proctor modificado. El valor de densidad máxima y humedad optima obtenidos en este laboratorio son importantes en los procesos de compactación en obra ya que para la toma de densidades se tiene en cuenta un porcentaje del Proctor modificado.
INFORME DE PAVIMENTOS RELACIONES HUMEDAD – PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (PROCTOR ESTANDAR) I.N.V. E 141-13
PRESENTADO POR: LUIS GERARDO MORENO JOSE DAVID ESTRELLA
UNIVERSIDAD DE NARIÑO FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL PASTO NARIÑO 2016
INFORME DE LABORATORIO RELACIONES HUMEDAD – PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (PROCTOR ESTANDAR) I.N.V. E 141-13
PRESENTADO POR: LUIS GERARDO MORENO JOSE DAVID ESTRELLA
PRESENTADO A: ING. GUILLERMO MUÑOZ RICAURTE
UNIVERSIDAD DE NARIÑO FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL PASTO NARIÑO 2016
