proctor

PROCTOR ESTANDAR Y PROCTOR MODIFICADO

MECANICA DE SUELOS I

INTRODUCCION Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estándar. El ensayo Proctor Estandar se realiz0 con el objetivo de determinar la humedad óptima a la cual un suelo alcanzará su máxima compacidad. La humedad del suelo es factor muy importante a estudiar antes de comenzar un proyecto constructivo porque es un factor que afecta la compacidad del suelo como tal; Un suelo puede tener un bajo contenido de humedad y podría ser bueno aunque muchas veces esta agua llena los espacios de aire que se encuentran en el suelo, pero mucha cantidad de agua generaría mal acomodamiento y cuando se presente una temperatura mayor esta agua podría evaporarse y así producir un nuevo acomodamiento de las partículas del suelo lo cual me afectaría en la construcción. Para realizar este ensayo nos ayudaremos de las normas establecidas NPT 339.142/ASTM D698 y cada uno de los materiales utilizados, procedimientos y cálculos se especificaran por medio de los métodos explicados, tanto en la norma, como en las instrucciones teóricas de clase y los libros especializados en la materia.

| UNIVERSIDAD RICARDO PALMA



PRUEBAS DE COMPACTACIÓN Se entiende por compactación la aplicación mecánica de cierta energía, o cantidad de trabajo por unidad de volumen, para lograr una reducción de los espacios entre las partículas sólidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus características mecánicas. Al obtenerse un mejor acomodo de las partículas sólidas y la expulsión de aire que contiene el suelo, se produce un aumento de su peso volumétrico o específico. Si a un suelo cuya humedad es baja se le van dando ciertos incrementos a su contenido de agua y se le aplica cada vez la misma energía de compactación, su peso volumétrico va aumentando, propiciado por la acción lubricante del agua, hasta que llega un momento en el que el peso volumétrico del material seco, calculado a partir del peso volumétrico del material húmedo y de la humedad, alcanza un valor máximo. Al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partículas y el mayor peso volumétrico o especifico del material seco, para una determinada energía de compactación, se le denomina humedad óptima y al peso volumétrico correspondiente se le designa como peso volumétrico o peso específico seco máximo. Cuando a partir de esta condición de humedad óptima y peso volumétrico seco máximo, se incrementa el agua para una mismo volumen, el agua con el aire remanente ocuparían el lugar de algunas partículas de suelo, obteniéndose en consecuencia pesos volumétricos que van siendo menores a medida que el agua aumenta. Si en un sistema de ejes coordenados se sitúan los puntos correspondientes a cada peso volumétrico seco con su respectiva humedad y se unen con una curva, quedará representada la variación del peso volumétrico de un material para diferentes contenidos de agua y una misma energía de compactación; esta curva adopta aproximadamente la forma de una parábola, siendo mas pronunciada su curvatura en el caso de suelos arenosos que en los suelos arcillosos. El contenido de agua óptimo y el peso volumétrico seco máximo de un suelo, también varían con la energía de compactación; cuando ésta se aumenta, se obtienen mayores pesos volumétricos secos máximos con humedades óptimas menores. A su vez, la humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo son función del tipo de suelo; los suelos gruesos, para una misma energía de compactación, tienen en general mayores pesos volumétricos y menores contenidos de agua que los suelos finos.




De acuerdo con la naturaleza de los materiales y con el uso que se les pretenda dar, se han establecido procedimientos de prueba para llevar a cabo la compactación de los suelos en el laboratorio, con objeto de referenciar y evaluar la compactación que se alcanza con los procedimientos aplicados en el campo, para determinar el grado de compactación del material. Tomando en cuenta la forma de aplicar la energía al material, las pruebas de compactación que generalmente se emplean son de los siguientes tipos: a) Por impactos, como son las pruebas de: Compactación dinámica AASHTO estándar, Proctor SOP, AASHTO modificada de 3 y 5 capas y los Métodos de California y de Texas. b) Por carga estática, como es la prueba de compactación Porter. c) Por amasado, como es el caso del método de compactación de Hveem. d) Por vibración, como es el método de compactación en que se utiliza una mesa vibratoria.







ENSAYO PROCTOR ESTÁNDAR NPT 339.142/ASTM D698 I.

DEFINICION El ensayo Proctor normal es un ensayo de compactación de los suelos en el que en laboratorio se alcanzan unas densidades secas máximas y unas humedades óptimas. El ensayo Proctor normal consiste en apisonar una muestra de suelo en un molde metálico de 1000 cm3 de capacidad (102 mm de diámetro interior y 122,4 mm de altura) con collar y base rígida. El molde, con el collar, se llena en tres tongadas y se apisona dando 26 golpes uniformemente distribuidos por capa, con una maza de 2,5 kg y una altura de caída libre de 305 mm. El ensayo puede realizarse manual o mecánicamente. 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.

I.

OBJETIVOS  





II.

Aprender a realizar de manera correcta el ensayo. Determinar el peso volumétrico seco máximo (γdmáx) y la humedad óptima (Wópt.) del suelo en estudio. Se determinará la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamaño dado con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb.) que cae desde una altura de 305 mm (12"). Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un punto.

MATERIALES Y EQUIPOS        

Compactador automático Molde de compactación de 944cm3 y su extensión. Pisón de un peso de 2.5 Kg. Charola rectangular. Cápsulas de aluminio. Horno. Balanza con aproximación a 0.1 gr y balanza normal. Probeta con capacidad de 100 ml. | UNIVERSIDAD RICARDO PALMA



    

Malla No. 4, No. ¾, No. 3/8. Regla o espátula para enrasar Agua Muestra de suelo. Pipeta.

Molde de compactación

Malla No. 4, No. ¾, No. 3/8

Pipeta

Probeta

Espátula para enrasar

Vasijas

Pison




III.

Balanza

Cápsulas de aluminio

Horno de secado

Muestra

PROCEDIMIENTO 1) Se escoge el método de compactación de proctor estándar, que puede ser Método A, B, C. Para los cuales se pesara la muestra de suelo y realizará un tamizado con las malla No. 4, No. ¾, No. 3/8.




Las tres variantes en el método de compactación Proctor, varían en algunas especificaciones que se resumen en la Tabla . El método de compactación se elige en función del porcentaje de tamaño de partículas presentes en la muestra de suelo. Para la selección del método de compactación el suelo debe ser tamizado a través de los tamices ¾ plg, 3/8 plg y Nº4.

Método A utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz Nº 4. Es aplicado a suelos con un porcentaje menor al 20 % de material retenido en el tamiz Nº 4.

Método B utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz 3/8 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido en el tamiz Nº 4 y con un valor menor al 20 % de material retenido en el tamiz 3/8 plg.

Método C utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz 3/4 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido en el tamiz 3/8 plg y con un valor menor al 30 % del material retenido en el tamiz 3/4 plg. | UNIVERSIDAD RICARDO PALMA



1) Para el método A(realizado por el grupo en laboratorio).Se prepara 4 muestras de 3 Kg. de suelo secado al sol. Es recomendable que esta prueba se logre en un mínimo de 4 ensayes y un máximo de 6, con el fin que se logre definir la parábola de forma completa.

2) Se le incorpora agua a cada porción muestra (3kg), cada una con porcentajes de agua distintos que pueden ir de 1% del peso del muestra a mas (varia según criterio del ensayante) y se mezcla(amasa) el agua con la muestra. En nuestro ensayo realizamos 4 ensayos, donde se mezcló 2%, 4%,6% y 8%. Cantidad de agua = 3,000 X 0.02 = 60 grs. de agua ó 60 ml.

3) Se pesa el molde y se procede a anotarlo.(Wmolde) 4) Luego se procede a realizar la compactación, se introduce dentro del molde la muestra húmeda en 3 capas del mismo espesor, se compacta utilizando el pisón de 2.5kg con 25 golpes en cada capa, dejando caer el pisón con golpes en toda la superficie circular. Después de que se haya compactado en suelo, la última capa no debe salir del molde mas de 2.5 cms.




5) Luego se enrasa la superficie del molde con la muestra, se procede a pesar y se registra como: Wmolde sw.




6) Se extrae una porción de la muestra compactada del centro de la muestra y se procede a echar en una capsula, se pesa y se registra: W recipiente sw 7) Después de 24 hrs. las cápsulas son extraídas del horno y se pesan, registrándolas como: W recipiente s

8) Con estos datos se procede a realizar los calculos




IV.

CÁLCULOS

A. CALCULOS DE LA MUESTRA(EN LABORATORIO) Para elegir el método a utilizar para el proctor, se realizó un tamizado como ya se mencionó, en la siguiente tabla se muestra el resumen del tamizado: TAMIZ ¾”

19.00 9.50 4.75

3/8” Nº004 PLATILLO TOTAL

PESO PARCIAL RETENIDO(gr)

% PARCIAL RETENIDO

% ACUMULADO RETENIDO

0 58.95 1399.82 1430.46 1

0 0.37 8.83 90.80 100

0 0.37 9.2 100

Utilizando la siguiente tabla y con nuestros datos del tamizado se procede a escoger el método.

El método A fue el escogido porque cumple con los criterios.

B. CALCULOS DE DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO El objetivo del ensayo es construir con los datos de Peso específico Seco y contenido de Humedad una curva que me permita encontrar el óptimo contenido de humedad (OCH) y la máxima densidad seca de la muestra.




Para hallar el peso específico seco(γd) por formula sabemos que es  

     

Donde:     

w=contenido de humedad En laboratorio obtendremos los pesos de Vmolde , W molde sw, W molde, con estos datos hallaremos el contenido de humedad El resumen de los ensayos se muestra en la siguiente tabla: PESO MUESTRA HÚMEDA + MOLDE

gr.

5747.0

5815.0

5860.0

5940.0

PESO DEL MOLDE

gr.

4005

4014

4005

4014

PESO MUESTRA HÚMEDA

gr.

1742.0

1801.0

1855.0

1926.0

VOLUMEN DEL MOLDE

cm3.

944.00

944.00

944.00

944.00

PESO ESPECIFICO HÚMEDO

gr/c3.

1.845

1.908

1.965

2.040

Ahora encontraremos el contenido de humedad sabemos por formula que es:   

 

  

Donde:

W recipiente: W recipiente sw: W recipiente s:

Peso del recipiente (gr) Peso del recipiente + suelo húmedo (gr) Peso del recipiente + suelo seco (gr)

A continuación mostramos tabla de los contenidos de humedad hallados: Nº DE TARA

120

DETERMINACIÓN PESO MUEST. HÚMEDA + TARA PESO MUESTRA SECA + TARA PESO DE LA TARA PESO DEL AGUA PESO MUESTRA SECA CONTENIDO DE HUMEDAD

2%

140

4%

121

6%

132

gr.

89.32

140.180

95.070

82.950

gr. gr. gr. gr. %

86.590 16.730 2.730 69.860 3.908

135.300 18.870 4.880 116.430 4.191

89.210 16.740 5.860 72.470 8.086

77.050 17.760 5.900 59.290 9.951


8%



Con estod datos podemos hallar el peso especifico seco:

 

     

Calculamos y obtenemos los siguientes resultados:

HUMEDAD PROMEDIO DENSIDAD SECA

%

3.908

4.191

8.086

9.951

gr/c3.

1.7759

1.8311

1.8180

1.8556

Con estos datos procedemos a realizar nuestra curva.

Final mente obtenemos lo siguiente:

Densidad Máxima Seca Humedad Optima

1.94 gr/cm3. 5.6 %



V.


ANÁLISIS DE RESULTADOS Antes de realizar el ensayo pudimos observar aparentemente se trataba de una arena. Comparando con algunas bibliografías observamos una gráfica: 

Según esta grafica se podría decir que es una arcilla arenosa bien distribuida.

Según esta grafica se podría decir que se trataría de una marga arena bien graduada.


proctor

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