MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA INFRAESTRUCTURA FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
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FLNV - MVS-012 MVS-012 VERSION 2
COMPACTACION (PROCTOR)
NOVIEMBRE 2003
MINISTERIO DE INFRAESTRUCTUR A FUNDACION LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
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METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPACTACION DE LOS SUELOS (PROCTOR)
NORMA
A.S.T.M. D 1557 / I.N.V.E – 142 / N.L.T- 108-91
1 OBJETO
El objeto de este ensayo es determinar en un suelo la relac ión entre la densidad seca y densidad humedad, y defi nir la densidad seca máxima y la humedad óptima, que alcanza un suelo a una energía de compactación determinada.
2 DURACIÓN
Para realizar el ensayo se estima un máximo de 24 horas.
4 EQUIPOS REQUERIDOS
Figura 1 Equipos requeridos
?
Balanza de 20 kg de capacidad y
?
sensibilidad de 1 g. ?
Horno
eléctrico
capacidad. con
control
de
temperatura regulable a 105 °C – 110 °C. ?
Gato hidráulico
Escudillas ó cápsulas de 200 g de
?
Cucharones, espátulas, martillo con mazo de goma, guantes de goma.
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?
?
?
Tamices N° 4, 3/8” (9,5 mm), ¾” (19 mm).
METODO B: Si mas del 20% del peso del
Moldes cilíndricos de metal de 4” y 6”,
METODO C: Si mas del 20% del material es
con base y collar.
retenido en 3/8” (9,5 mm) y menos del 30% del material es retenido en ¾” (19 mm).
Martillos metálicos para compactar el suelo de 18” de altura y 10 lbs de peso.
?
Escudillas ó cápsulas para la determinación de la humedad.
?
5.1 Preparación de la muestra para el ensayo
Recipientes (poncheras) de capacidad suficiente para mezclar.
?
material se retiene en el tamiz N° 4 y el 20% ó menos se retiene en 3/8 “.
Cilindro graduado de 1000 ml.
El peso de la muestra requerida para los procedimientos A y B es aproximadamente 16 Kg (35 lbm) y para el procedimiento C aproximadamente 29 Kg (65 lbm) de suelo seco. Por consiguiente la muestra de campo debe tener una masa húmeda de por lo
?
Frasco lavador
menos 23 Kg (50 lbm) y 45 Kg (100 lbm) respectivamente. Determinar el porcentaje
3 DEFINICIONES
de material retenido en los tamices N°4, 3/8” ó ¾”.
Humedad óptima (%Wopt): es la cantidad de agua conveniente que debe agregarse al suelo para obtener un grado de densificación satisfactorio.
Densidad Seca Máxima (D.S.M.): es el valor máximo definido por la curva de compactación, para una prueba de compactación modificada.
Si el material recibido está excesivamente húmedo, se extiende y se deja secar al aire o por cualquier otro método de secado, como por ejemplo el secado por cocina, tomando
la
METODO A: Cuando el material a usar retiene el 20% del material ó menos en el tamiz N° 4.
de
que
la
temperatura no exceda los 60 °C. Una vez conseguido
5 CONDICIONES PARA LA SELECCIÓN DEL METODO
precaución que
completamente desmenuzar
el
la
seca,
muestra se
material,
esta
procede
a
deshaciendo
terrones por medio del mazo de goma.
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El material será separado en las fracciones
Ejemplo 1: para un peso total de 3000 gr. y un
comprendidas entre los tamices según el
porcentaje de agua deseado al 6%, el volumen
procedimiento de ensayo (A, B ó C) que
de agua se calculará de la siguiente manera:
corresponda. Una vez preparado el material, se pesan cinco (5) porciones de 3 Kg para los
3000 X 0.06 = 180 ml
procedimientos A y B, y seis (6) Kg para el procedimiento C.
6.3 Determinado el volumen de agua a usar, se le agrega al suelo y se distribuye
6 PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
uniformemente como se muestra en la figura 3.
6.1 Se pesa el molde con la base como se aprecia en la figura 2 y se anota en la hoja de registros.
Figura 3 Adición de agua a la muestra de suelo
6.4 Luego para mezclar el laboratorista debe Figura 2 Peso del molde con la base
utilizar guantes de goma, para darle una repartición mas uniforme a la humedad como
6.2 Una vez colocada la muestra en el recipiente de mezclado, se le agrega un cierto volumen de agua, el cual se calculará con respecto al peso total de la muestra.
se aprecia en la figura 4.
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6.6 El suelo restante en el recipiente deberá ser tapado con un paño húmedo, para evitar perdida de humedad por evaporación, como se aprecia en la figura 6.
Figura 4 Mezclado de la muestra de suelo
6.5 Una vez mezclada la muestra se coloca una cierta de cantidad de suelo húmedo en el
Figura 6 Tapado de la muestra de suelo
molde (véase figura 5), de tal forma, que después de compactado, produzca una capa
6.7 La capa de suelo se compacta, aplicando
cuyo espesor sea igual a la quinta parte de la
con el martillo metálico, un número de golpes
altura del molde sin collarín.
previamente especificado (véase tabla N°1), según el método a usar (véase figura 7). NOTA 1 Par a la compactación, debe asegurarse de colocar el molde en una superficie rígida para que no amortigüe los golpes.
Figura 5 Colocación de la muestra en el molde
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Figura 8 Molde sin collarín
6.10 Retirado el collarín del cuerpo del molde, Figura 7 Compactación de la capa de Suelo
se procede a enrasar con la regla metálica, el material excedente sobre la parte superior del
NOTA 2 Antes de colocar las subsigu ientes capas
molde (véase figura 9).
de suelo para su compactación, se debe escarificar la capa anterior para que la unión entre capas sea más efectiva.
6.8 De igual forma se compactaran las capas restantes.
6.9 El plano superior de la última capa ha de estar situada 1.3 cm., por encima de la unión del molde y el collarín, esto con el fin de que pueda ser enrasado y medir el volumen del molde exacto de suelo compactado (véase figura 8).
Figura 9 Enrase del suelo compactado
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6.11 Para
lograr
una
superficie
plana
horizontal, es conveniente colocar una porc ión de material pasante por el tamiz N° 4 (véase figura 10).
Figura 11 Integración de nuevo suelo a la capa ya compactada
Figura 10 Material pasante por tamiz # 4
6.13 El molde y la base se limpian bien, retirando todo el excedente de suelo enrasado y se pesa en la balanza de 20 Kg. Se debe
6.12 Sobre la superficie de suelo compactado,
anotar el peso, como peso del molde más el
se coloca la regla metálica y se le dan unos
suelo húmedo compactado, en la hoja de
golpes con el martillo de goma, pa ra integrar el
registro.
nuevo suelo a la capa compactada como se aprecia en la figura 11.
6.14 Luego con ayuda del sacamuestras (gato hidráulico) se extrae del molde el suelo compactado como se observa en la figura 12.
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6.16
La
compactación
se
prosigue,
adicionándole la humedad correspondiente a las porciones restantes del material, siguiendo el
mismo
procedimiento
descrito
anteriormente. El incremento de agua será del 2%. NOTA 3 Hasta ahora no se ha determinado un procedimiento analítico, que pueda predecir el
Figura 12 Extracción del suelo compactado
6.15 Se coloca el espécimen en un recipiente limpio y se disgrega (véase figura 13). Se toma
óptimo de humedad de un suelo, sin embargo esta predicción esta basada en la observación visual según el tipo de suelo, lo cual se logra con la experiencia,
generalmente
se
deben
hacer
compactaciones con 2 % de humedad por el lado
una porción representativa del suelo y se pesa
de la rama seca y 2 % por la rama húme da del
en la balanza de 0.01 gr. de apreciación para
optimo de humedad predicha.
determinar el contenido de humedad del suelo compactado. Estos datos se anotan en la hoja
NOTA 4
de registros.
material, es decir, emplear el mismo suelo para obtener
Es posible la reutilización del
varios
puntos
de
la
curva
de
compactación, excepto cuando las partículas sean frágiles o si se trata de arcilla muy plástica. De requerir emplear el mismo suelo para varios puntos, se deberá reportar en el informe esta circunstancia.
NOTA 5 Generalmente, tres puntos en la rama ascendente y otros dos en la descendente son suficientes para definir la curva. Figura 13 Disgregación del material
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NOTA 6 Se recomienda para la determinación de la humedad correspondiente, comenzar por la
Wh = Peso del suelo húmedo compactado V = volumen del molde.
humedad menor y continuar aumentando esta con intervalos
comprendidos
entre
1%
y
3%
de
7.4 Densidad seca = Ds
humedad, según el tipo de suelos a ensayar.
Ds = Dh / (1 + w / 100)
(4 )
7 CALCULOS Donde
7.1 Contenido de compactado = W %
humedad
W% = (Ww / Ws) x 100
del
(1)
Donde
8 PREPARACIÓN DE CURVAS 8.1
Ww = Peso del agua Ws = Peso del suelo
Preparación
de
la
curvas
de
compactación
7.2 Peso del suelo húmedo compactado = Wh Wh = (Wh + Wm) – Wm
Dh = densidad húmeda w = humedad de compactación
suelo
(2)
En el papel aritmético, se coloca en eje de las ordenadas los valores de densidad seca en Kg/m
3
y en el eje de las abscisas los va lores
de humedad en (%) del suelo compactado. Según la tendencia de los puntos se traza la
Donde:
Wm = peso del molde Wh+Wm = peso del suelo húmedo + molde 7.3 Densidad húmeda = Dh Dh = Wh / V
(3)
curva de compactación.
8.2 PREPARACION DE LA CURVA DE SATURACION Con los valores de humedad de saturación y densidad de saturación se construye sobre la
Donde
rama húmeda de la curva de compactación. La curva de saturación corresponde al 100%.
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( Ds) = Gs / (1+ e)
(5)
e = Gs x (% w sat / 100 )
Los
?
(6)
valores
de
dos
(2)
resultados,
obtenidos por operadores diferentes, en laboratorios
Donde
diferentes,
deberán
considerarse dudosos si difieren en más
Ds= Densidad de saturación
del 15% de su valor medio óptimo para el
Gs = gravedad especifica % w sat = humedad de saturación
contenido de humedad y en 72 Kg./m3 para la densidad máxima.
e = relación de vacíos Como se puede observar en al grafico N° 1 (véase ANEXO ), se obtuvo la curva de compactación (línea negra) y la curva de saturación (línea fucsia), que nos señalan el porcentaje de humedad optimo (punto rojo) de la muestra y la densidad seca máxima que alcanza un material determinado.
9 PRECISION Los
?
valores
de
dos
(2)
resultados,
obtenidos por el mismo operador sobre la misma muestra, en el mismo laboratorio, empleando el mismo aparato, y en días diferentes, deberá considerarse dudoso si difiere en mas del 10% en su contenido medio óptimo de humedad y en 35.2 3
Kg./m la densidad máxima.
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9 ANEXOS Tabla 1 Caracte rísticas del ensayo de compactación
METODO
MOLDE
N° DE CAPAS
GOLPES POR CAPAS
PESO DEL MARTILLO
CAIDA DEL MARTILLO
TAMAÑO DEL MATERIAL
A
4”
5
25
10 lbs
18”
Pasa N° 4
B
4”
5
25
10 lbs
18”
Pasa 3/8 “
C
6”
5
56
10 lbs
18”
Pasa ¾ “
Grafico 1. Densidad seca Vs. % W
2.180 2.160
) 3 2.140 m / g k 2.120 ( A C 2.100 E S D 2.080 A D I S 2.060 N E D 2.040 2.020 2.000 2
3
4
5
6
7
%w
8
9
10
11
12
