PROCTOR MODIFICADO
DOCENTE: ING. MARCELO AREVALO
TEMA: PROCTOR MODIFICADO Y ENSAYO DEL SPEEDY
ASIGNATURA: ASIGNATURA: MECANICA MECANIC A DE SUELOS II
ALUMNO : Gonzales Reyes Diego Alonso
CICLO: V
TARPOTO PER! "#
%$MECANICA DE SUELOS II
Página 1
PROCTOR MODIFICADO
INTRODUCCI&N
En el pres presen ente te trabajo dare daremo moss a cono conoce cerr acer acerca ca del del tema tema deno denomin minad ado o PROCTOR MODIFICADO; En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición ue optimi!a el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico. Existen dos tipos de ensayo Proctor normali!ados; el "Ensayo Proctor #ormal", y el "Ensayo Proctor $odi%icado". &a di%erencia entre ambos estriba en la distinta energ'a utili!ada, debido a una mayor masa del pisón y mayor altura de ca'da en el Proctor modi%icado. Ambos ensayos se deben al ingeniero ue les da nombre, (alph (. Proctor )*+-, y determinan la máxima densidad ue es posible alcan!ar para suelos o áridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condición de ue no tengan excesivo porcentaje de %inos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos ue pasen totalmente por la malla #o , o ue tengan un retenido máximo del */ 0 en esta malla, pero ue pase )dicho retenidototalmente por la malla 123. 4uando el material tenga retenido en la malla 123 deberá determinarse la humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor estándar. El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de comp compac acta taci ció ón máx máxima ima en el cual se obtie btien ne la hume humeda dad d ópti óptima ma de compactación. El ensayo puede ser reali!ado en tres niveles de energ'a de compactación, con%orme las especi%icaciones de la obra5 normal, intermedia y modi%icada. .
MECANICA DE SUELOS II
Página 2
PROCTOR MODIFICADO
O'(ETIVO GENERAL Este Este ensa ensayyo abar abarca ca los los proc proced edim imie ient ntos os de comp compac acta taci ción ón usad usados os en &aboratorio, para determinar la relación entre el 4ontenido de Agua y Peso 6nitario 7eco de los suelos )curva de compactación- compactados en un molde de ó 8 pulgadas )*/*,8 ó *9:, mm- de diámetro con un pisón de */ lb% ),9 #- ue cae de una altura de *2 pulgadas )9 mm-, produciendo una Energ'a de 4ompactación de 98 /// lb
MECANICA DE SUELOS II
Página 3
PROCTOR MODIFICADO PROCTOR MODIFICADO
$.$) $.$)
MATERIAL MATER IALES ES
El *a+e *a+e,i ,ial al a e*-l e*-lea ea,s ,see -a,a -a,a ,eal ,ealiz iza, a, el -,o -,o+o +o,, *o/i *o/i0i 0ia/ a/o o 01e 01e 1na 1na *1es+,a 21e nos 3,in/4 el la3o,a+o,io.
Ta*a5o Ta*a5o no*inal a-,o6i*a/o: "% a 7# 8ilos
MECANICA DE SUELOS II
Página 4
PROCTOR MODIFICADO $.") E9UIPOS DE LA'ORATORIO Ensa*3lae Ensa*3lae /el Mol/e.< &os &os mold moldes es debe deben n de ser ser cil'n cil'ndr dric icos os hech hechos os de materiales r'gidos y con capacidad ue se indican en >iguras * y :. &as paredes del molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. El tipo ?partido3 deberá tener dos medias secciones circulares, o una sección de tubo dividido a lo largo de un elemento ue se pueda cerrar en %orma segura %ormando un cilindro ue re@na los reuisitos de esta sección.
El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte in%erior del plato base y del área central ahuecada ue acepta el molde cil'ndrico debe ser plana
Mol/e /e ; -1lga/as.< 6n molde ue tenga en promedio ,/// /,/*8 pulg )*/*,8 /, mm- de diámetro interior, una altura de ,92 /,/*2 pulg )**8, /,9 mm- y un volumen de /,/ /,///9 pie )+ * cm-.
MECANICA DE SUELOS II
Página 5
PROCTOR MODIFICADO
= Pis4 Pis4n n o Ma Ma,+ ,+ill illo. o.<< 6n pisón operado manualmente ó mecánicamente. El pisón debe caer libremente a una distancia de *2 /,/9 pulg )9,: *,8 mmde la super%icie de espécimen.
'alanza.< 6na balan!a de aproximación de * gramo
>o,n >o,no o /e Sea Sea/o /o.< .< 4on contro controll termos termostát tático ico pre%er pre%eribl ibleme emente nte del del tipo tipo de ventilación %or!ada, capa! de mantener una temperatura uni%orme de :/ + B> )**/ )**/ 9 B4- a través de la cámara de secado.
MECANICA DE SUELOS II
Página 6
PROCTOR MODIFICADO Regla.< 6na regla metálica, r'gida de una longitud conveniente pero no menor ue */ pulgadas ):9 mm-. &a longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de /,//9 pulg )/,* mm-. El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso ue *12 pulg ) mm-.
= Ta*ies 4 Mallas.< Ce D pulg )*+,/ mm-, 12 pulg )+,9 mm- y #B ),9mm-, con%orme a los reuisitos de la especi%icaciones A7$ E** )?Especi%icación para mallas metálicas con %ines de ensayo3-.
= Ma,+illo /e >1le
= Cinel MECANICA DE SUELOS II
Página 7
PROCTOR MODIFICADO
= La+as en1*e,a/as
Civersas herramienta herramientass tales como cucharas, cucharas, = >e >e,, ,,a* a*ie ien+ n+as as /e Me Mez zla la.< .< Civersas me!cla me!clador dor,, paleta paleta,, espátu espátula, la, botell botella a de spray spray,, etc. etc. ó un aparat aparato o mecáni mecánico co apropiado para la me!cla completo de muestra de suelo con incrementos de agua.
$.7) FUNDAMENTO TEORICO MECANICA DE SUELOS II
Página 8
PROCTOR MODIFICADO PROCTOR MODIFICAD CADO METODO C 9UE SE EMPLEO EN EL LA'ORATORIO El térm términ ino o comp compac acta taci ción ón se util utili! i!a a en la desc descri ripc pció ión n del del proc proces eso o de densi%icación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire ue se encuentra en los espacios vac'os ue se encuentra en el material, manteniendo el cont conten enid ido o de hume humeda dad d rela relatitiva vame ment nte e cons consta tant nte. e. En la vida vida real real,, la compactación se reali!a sobre materiales ue serán utili!ados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material en proyectos de mejoramiento del terreno. 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 energ'a utili!ada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo. &as relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energ'a de compactación se obtienen a part partir ir de ensa ensayo yoss de comp compac acta taci ción ón en labo labora rato torio rio.. &a comp compac acta taci ción ón en laboratorio consiste en compactar una muestra ue corresponda a la masa de suelo ue se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cil' cil'nd ndri rico co de volu volume men n conoc onocid ido o y con una una ener energ' g'a a de comp compac acta taci ción ón especi%icada. En la actualidad se presentan di%erentes tipos de ensayos los cuales cuales determ determina inan n el grado grado de compac compactac tación ión del materi material, al, entre entre otros otros se pueden encontrar los ensayos de5 $étodo del martillo de :.9 Fg, método del martillo de .9 Fg, Proctor )estándar-, Proctor modi%icado y el método del martillo vibratorio. &os primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa espec'%ica ue ue se deja deja caer caer libr librem emen ente te desd desde e una una altu altura ra dete determ rmin inad ada, a, el suel suelo o se compacta en un n@mero de capas iguales y cada capa recibe el mismo n@mero de golp golpes es.. &a compa ompact cta ación ión en el uin uinto to ens ensayo ayo está está basad sada en la combinación depresión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado %uertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 8/ segundos en cada capa. &os resultados obtenidos a partir del ensayo 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 med medio de los los ens ensayos ayos sé a podido dido deter etermi min nar ue por lo gener enera al la compactación es más e%ica! en los materiales bien gradados ue contienen una cantidad de %inos ue en los materiales degradación uni%orme ue carecen de %inos.
6n suelo con un contenido de Gumedad determinado es colocado en 9 capas dent dentro ro de un mold molde e de cier cierta tass dime dimens nsio ione nes, s, cada cada una una de las las capa capass es compactada en :9 ó 98 golpes con un pisón de */ lb% ).9 #- desde una altura de ca'da de *2 pulgadas )9 mm-, sometiendo al suelo a un es%uer!o de MECANICA DE SUELOS II
Página 9
PROCTOR MODIFICADO compactación total de aproximadamente de 98 /// pie
IMPORTANCIA Y USO El suel suelo o util utili! i!ad ado o como como rell rellen eno o en Inge Ingeni nier er'a 'a )ter )terra rapl plen enes es,, relle relleno noss de ciment cimentaci ación, ón, bases bases para para camino caminoss- se compac compacta ta a un estado estado denso denso para para obtener obtener propiedad propiedades es satis%acto satis%actorias rias de Ingenier' Ingenier'a a tales como5 resistenc resistencia ia al es%uer!o de corte, compresibilidad ó permeabilidad. ambién los suelos de cimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingenier'a. &os ensayos de 4ompac 4ompactac tación ión en &abora &aborator torio io propor proporcio cionan nan las bases bases para para determ determina inarr el porcen porcentaj taje e de compac compactac tación ión y conte contenid nido o de agua agua ue ue se necesi necesitan tan para para obtener las propiedades de Ingenier'a reueridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación reuerida y los contenidos de agua. Curante el diseJo de los rellenos de Ingenier'a, se utili!an los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos ue reuieren la preparación de espec'menes de ensayo compactado a alg@n contenido de agua para alg@n Peso 6nitario. Es práctica com@n, primero determinar el óptimo contenido de hume humeda dad d )Ko)Ko- y el Peso Peso 6nit 6nitar ario io 7eco 7eco ) Ɣmáxmáx- medi median ante te un ensa ensayyo de compactación. &os espec'menes de compactación a un contenido de agua seleccionado )K-, sea del lado h@medo o seco del optimo )Ko- o al optimo )Koy a un Peso 6nitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Peso 6nitar 6nitario io 7eco máximo máximo ) Ɣmáx-. máx-. &a selecc selección ión del conten contenido ido de agua )K-, sea del lado h@medo o seco del óptimo )Ko- o al óptimo )Ko-, y el Peso 6nitario 7eco 7eco )Ɣmáxmáx- se debe basar basar en exper experien iencia ciass pasadas, pasadas, o se deber deberá á investig investigar ar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación.
Htro elemento importante e in%altable en el proceso de compactación, es la Energ'a espec'%ica o intensidad de compactación, dada por esta ecuación5
MECANICA DE SUELOS II
Página 1
PROCTOR MODIFICADO Cónde5 # L #@mero de golpes por cada capa. n L #@mero de capas. M L Peso del martillo compactador. h L Altura de ca'da del martillo. N L Nolumen total del molde de compactación. Ec L Energ'a Espec'%ica o energ'a de de%ormación
MUESTRAS &a muestra reuerida para el $étodo A y O es aproximadamente 9 lbm )*8 ) *8 =gy para el $étodo 4 es aproximadamente 89 lbm ):+ =g- de suelo seco. Cebido a esto, la muestra de campo debe tener un peso h@medo de al menos 9/ lbm ): =g- y *// lbm )9 =g- respectivamente. Ceterminar el porcentaje de material retenido en la malla #B ),9mm-, 12pulg )+,9mm- ó 1pulg )*+./mm- para escoger el $étodo A, O ó 4. (eali!ar esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y establecer los porcentajes ue pasan las mallas de interés mediante el $étodo de Análisis por tami!ado de Agregado rueso y >ino )$4 E Q :/-. 7ólo es necesario para calcular los porcentajes para un tami! ó tamices de las cuales la in%ormación es deseada.
$olde.< 8 pulg. )*9:,mm- de diámetro. R $ateriales.< 7e emplea el ue pasa por el tami! D pulg )*+,/ mm-. R 4apas.< 9 R olpes por 4apa.< 98 R 6sos.< 4uando más del :/0 en peso del material se retiene en el tami! 12 pulg )+,9 mm- y menos de /0 en peso es retenido en el tami! D pulg )*+,/ mm-.
DETERMINACION DEL CONTENIDO DE >UMEDAD POR EL METODO DEL SPEEDY
MECANICA DE SUELOS II
Página 11
PROCTOR MODIFICADO 6n
aparato
obras
o%recer
presión carburo terreno.
método rápido y seguro para determinar el contenido de humedad del suelo en el campo, valiéndose para ello de un portátil y sencillo, constituye una impo mporta rtante necesida idad en la cons constr truc ucci ción ón de carr carret eter eras as y de co construcción ci civil. 6n 6n dispo ispossitiv itivo o, comerc mercia ialm lmen ente te exten tendid dido par para este este %in, %in, ue grandes esperan!as, mide el contenido de humedad indi indire rect ctam amen ente te,, calc calcul ulan ando do la del gas generado cuando el de calcio reacciona con la humedad, en una peueJa muestra del
6n método rápido y exacto para determinar los contenidos de humedad en materiales o productos del suelo, ha constituido durante mucho tiempo una de las metas de los ingenieros. &os investigadores han dedicado mucho es%uer!o a desarrollar la gravimétrica, la u'mica, la electricidad, la técnica nuclear, el penetrómetro, la tensión y la térmica, con métodos aplicados a cada una de estas cuestiones, para la determinación del contenido de humedad de los terrenos. 6n método u'mico, utili!ando el carburo de calcio como reactivo, está poniendo de mani%iesto su importancia. El principio comprendido en este método u'mico para la determinación de la humedad, es ue una cantidad dada de humedad reaccionará con el carb carbur uro o de calc calcio, io, para para prod produc ucir ir un volumen espec'%ico de gas )acetileno-. &a reacción es en la %orma siguiente5 Oasado en este principio se desarrolló un dispo ispossitiv itivo o en Ingl Inglat ate erra rra, ue encerró en un recipiente a presión el gas gas orig origina inado do en esta esta reac reacci ción ón.. &a presión ión del gas se lee sobre un manómetro situado en un extremo del recipiente a presión, para ue se lea en porcentaje la humedad, re%erido al peso de la muestra en h@medo.
MECANICA DE SUELOS II
Página 12
PROCTOR MODIFICADO A-a,a+o y -,oe/i*ien+o /e -,1e3a. El medidor de humedad es un recipiente hueco de aluminio ue tiene un manómetro en un extremo y una caperu!a, con una disposición de sujeción por abra!adera por el otro, tiene en su euipo auxiliar una caja para el transporte, una balan!a tarada para pesar la muestra ue se va aprobar, una peueJa paleta de mano para medir el carburo de calcio.
COMO DETERMINAR EL CONTENIDO DE >UMEDAD AAS>TO T
METODO SPEEDY
USO DEL MEDIDOR DE >UMEDAD SPEEDY *. Preparar el material para la comprobación de humedad Polvo, arena, otro material granular ligero. #o se necesita preparación. Ponerlo en el S7peedy" y probar. Arcillas, Arcillas, suelos y algunos materiales gruesos. Poner dos pulveri!adores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo rápido, y me!clar como en la %ase 8. Polvos gruesos, carbón, Poner dos pulveri!adores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo S7peedy", y me!clar como en la %ase 8. &'uid &'uidos. os. Pesar Pesar primer primero. o. $e!cla $e!clarr despué despuéss con arena arena de s'lice s'lice seca, seca, para para mantener y dispersar el l'uido, de %orma ue el reactivo pueda alcan!arlo. Poner en el S7peedyT y probar. Pastas. &o mismo ue para l'uidos. &a arena evita el apelotonamiento del material de prueba. :. Pesar la muestra El peso correcto se muestra cuando la %lecha o el rayo rojo coin coinci cide den n con con la marc marca a sobr sobre e la bala balan! n!a. a. #ota #ota55 la bala balan! n!a a debe debe ser ser adecuadamente euilibrada, euilibrada, por lo menos una ve! a la semana . Poner la muestra en el medidor o aparato probador Cespués de usar un paJo o cepillo para limpiar el casuete, asegurarse de ue se han eliminado todas las huellas de material procedentes de la prueba anterior; colocar la MECANICA DE SUELOS II
Página 13
PROCTOR MODIFICADO muestra dentro del casuete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo en el casuete )véase la %ase n@mero -. . AJadir reactivo Para el "7peedy" de 9/ gramos, aJadir dos cucharillas de reactivo al cuerpo; para el S7peedyT de :8 gramos, aJadir tres cucharillas )su%iciente para la mayor parte de los materiales-. 9. 4errar herméticamente el S7peedyT $antener el S7peedyT hori!ontalmente para evitar ue el material de prueba y el reactivo se me!clen, antes de ue el instru instrumen mento to esté esté cerrad cerrado o hermét hermética icamen mente. te. Insert Insertar ar el casue casuete, te, oscila oscilarr el estribo por encima del casuete y apretar el tornillo de la parte superior.
8. $e!clar 7acudir el S7peedyT con %uer!a de extremo a extremo. Al primer movimiento de la aguja del aparato de medida, girar el medidor o aparato prob probad ador or,, pone ponerr el apar aparat ato o de medi medida da con con el extr extrem emo o haci hacia a arrib arriba, a, para para asegurar la total liberación de todo el contenido de humedad de la muestra. . &eer el dial o cuadrante 4uando la aguja se para, girar el S7peedyT a la posición hori!ontal y leer el cuadrante. 2. &iberar y vaciar Aliviar la presión lentamente, vaciar los contenidos y limpiar el S7peedyT con un paJo.
TOMA DE MUESTRAS MECANICA DE SUELOS II
EN SUELOS Página 14
PROCTOR MODIFICADO *. El peso correc correcto to se muestra muestra cuando cuando el el rayo o %lecha %lecha roja roja coincide coincide con con la marca sobre la balan!a. :. a balan!a balan!a debe ser adecu adecuadam adamente ente euilibrada euilibrada.. . Poner Poner la muestra muestra dentro dentro del medido medidorr o aparato aparato probad probador or Cespués de usar un paJo o cepillo para limpiar el casuete, estando segu seguro ro de ue ue se han han elim elimin inad ado o toda todass las las huel huella lass de mate materia riall de pruebas anteriores, poner la muestra dentro del casuete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo dentro del casuete. . AJad AJadir ir reac reactitivo vo y bol bolas as Pone Ponerr dos dos cuch cuchar arililla lass de reac reactitivvo en el cue cuerpo rpo o, para ara mate materi rial ales es abul abulta tado dos, s, ponerlas en el casuete. Poner las dos bolas de acero dentro del cuerpo del S7peedyT. 9. 4errar 4errar hermé hermétic ticame amente nte el S7pe S7peedy edyT T $antener el S7peedyT hori!ontalmente, para evitar ue el material de prueba y el reactivo se puedan me!clar antes de ue el instrumento se cierre herméticamente. Insertar el casuete, oscilar suavemente el estribo por encima del casuete y apretar herméticamente el tornillo de la parte superior 8. $e!c $e!cla larr con con bola bolass $ant $anten ener er el S7pe S7peed edyT yT hori! hori!on onta talm lmen ente te;; poner las bolas en órbita, alrededor de la circun%erencia interior del cuerpo. &as bolas act@ act@an an como como un tritu tritura rado dorr de bola bolas, s, para para romper los peda!os de la muestra. iempo de me!cla para suelos del tipo de arcilla densa, unos a minutos. m inutos. . &eer &eer el el dial dial o cua cuadr dran ante te 4uando la aguja se para, leer el dial, manteniendo hori!ontalmente el S7peedyT. @. 7oltar, vaciar, examinar
$.;) PROCEDIMIENTO •
Primero5 ener $aterial seco. )se secó en la cocina-
MECANICA DE SUELOS II
Página 15
PROCTOR MODIFICADO
7egundo5
•
6ni%ormi! mi!ar
material
•
ercero5 cuartear material
•
Pesar y registrar la masa del molde vac'o sin collar.
•
MECANICA DE SUELOS II
Ceterminar la capacidad volumétrica del molde.
Página 16
PROCTOR MODIFICADO
Ca!a"#$%&'(# )
•
•
4olocar el molde con su collar sobre la placa base.
7e hiso cuatro ensayos con porcentajes di%erentes de contenido de agua. ):0, 0,80 y 20-
•
MECANICA DE SUELOS II
Pesar 9 =g de suelo.
Página 17
PROCTOR MODIFICADO
•
•
7e aplicó el método 4 ya ue el retenido en el tami! 12 es mayor al :/0.
7e colocó diversas porciones de suelo en bandejas con aproximadamente el contenido creciente de agua para la prueba en iguales incrementos :0, 0, 80,20.
•
7e pesa las latas con sus respectivos n@meros
MECANICA DE SUELOS II
Página 18
PROCTOR MODIFICADO
•
•
7e me!cla el material de manera m anera uni%orme
7e busca homogenei!ar la humedad en la muestra al momento de la compactación.
•
MECANICA DE SUELOS II
7e empe!ó a compactar la primera muestra ue es natural en 9 capas con 98golpes por cada capa. Pesa el molde más el suelo compactado sin el collar.
Página 19
PROCTOR MODIFICADO
•
&uego se pesa el molde más el material
•
7e extrae muestra del %ondo y de encima para poder
promediarlo.
•
&a muestra se lleva al horno : horas
MECANICA DE SUELOS II
Página 2
PROCTOR MODIFICADO
•
•
7e hiso humedad de cada muestra.
4alculo de
•
cálculos de contenido de
de peso espec'%ico cuatro muestras.
las
7e hiso un ajuste de curva para determinar el peso espec'%ico máximo.
$.%) CALCULOS MECANICA DE SUELOS II
Página 21
PROCTOR MODIFICADO 4alcule el Peso 6nitario 7eco y 4ontenido de Agua para cada espécimen compactado, Plotee los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos )ver ejemplo, >ig.-. Plotee el Peso 6nitario 7ec 7eco con con apro aproxi xima maci ción ón /,* /,* lb% lb% 1pie 1pie )/,: )/,: =#1m =#1m- y cont conten enid ido o de agua agua aproximado a /,*0. En base a la curva de compactación, determine el Uptimo 4ontenido de Agua y el Peso 6nitario 7eco $áximo. 7i más de 90 en peso peso del materi material al sobred sobredime imensi nsiona onado do )tamaJ )tamaJo o mayormayor- %ue removi removido do de la muestra, calcular el máximo Peso Espec'%ico y óptimo contenido de Gumedad corregido del material total usando la #orma A7$ C*2 )?$étodo de ensayo para la corrección del Peso 6nit 6nita ario rio y 4on 4onteni tenido do de Agua gua en suelo ueloss ue contie ntiene nen n part'c rt'cul ulas as sobredimensionadas3-. Esta corrección debe reali!arse en el espécimen de ensa ensayyo de dens densid idad ad de camp campo, o, más más ue ue al espé espéci cime men n de ensa ensayyo de laboratorio
CONTENIDO DE >UMEDAD
>1*e/a/ B
2 x 5000 100
B "##
Na aumentando aumentando de : en : hasta llegar l legar al 20
MECANICA DE SUELOS II
Página 22
PROCTOR MODIFICADO PESO UNITARIO SECO
CONTENIDO DE AGUA PARA UNA SATURACION COMPLETA
$.?) RESULTADOS RESULTADOS MECANICA DE SUELOS II
Página 23
PROCTOR MODIFICADO
DENSIDAD DE CAMPO MECANICA DE SUELOS II
Página 24
PROCTOR MODIFICADO
INTRODUCCION A un un suelo natural o compactado muchas muchas veces se le debe medir medir la densidad in situ, tal como se presenta en la realidad. Este parámetro se puede medir con euipos nucleares, con el balón de goma o con el método del cono de arena. Este in%orme expone las bases del método del cono de arena y expone un ejemplo de cálculo de densidad in situ para este método. &os datos obtenidos son utili!a utili!ado doss para para calcu calcular lar la densid densidad ad relativa relativa del suelo. suelo. Este Este in%orm in%orme e propor proporcio ciona na un medio medio para para compa comparar rar las densid densidade adess secas secas en obras obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene ue la densid densidad ad seca seca obtenida obtenida en el campo se %ija con base base en una prueba prueba de laboratorio.
ALCANCE Y CAMPO DE APLICACI&N Este método de ensayo establece cómo determinar la densidad y el peso unitario de suelos in situ utili!ando el euipo de cono de arena. Este método de ensayo se puede utili!ar también para la determinación de densidad y peso MECANICA DE SUELOS II
Página 25
PROCTOR MODIFICADO unitario in situ de suelos inalterados, siempre ue los poros o vac'os del suelo sean lo su%icientemente peueJos para evitar ue la arena utili!ada en el ensayo se introdu!ca en ellos. El suelo u otro material utili!ado en el ensayo deben tener su%iciente cohesión o atracción entre part'culas para mantener estables las paredes del agujero con%eccionado, y ser lo su%icientemente %irme para soportar sin de%ormaciones ni desprendimientos la leve presión ejercida durante la excavación y el posicionamiento del euipo sobre él. Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o con alta plasticidad ue se puedan de%ormar o comprimir durante la excavación del agujero. Este méto método do de ensa ensayo yo pued puede e no ser ser adec adecua uado do en suel suelos os con% con%or orma mado doss por por materi materiale aless granul granulare aress suelto sueltoss ue ue no mantie mantienen nen las parede paredess establ estables es del agujero del ensayo, suelos ue contienen cantidades considerables de material grueso mayor ue 2 mm de diámetro y suelos granulares ue tienen un alto 'ndice de vac'os. 4uando los materiales ue son ensayados contienen una cantidad considerable de part'culas mayores ue 2 mm o cuando se reuiere ue el volumen del agujero excavado sea mayor ue : 2/ cm, se debe aplicar los métodos A7$ C +* o A7$ C 9//.
REFERENCIAS NORMATIVAS &as siguientes re%erencias contienen disposiciones ue al ser citadas en este texto constituyen reuisitos de la presente #orma. &as mismas ue deberán ser de la edición vigente. #P +.* )$étodo de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena$4 E ** )Censidad en el sitio < $étodo del 4ono A7$ C *998 )7tandard est $ethod %or Censity and 6nit Meight o% 7oil in Place by the 7and<4one $ethod A77GH *+* )Censity In
MARCO TEORICO CEE($I#A4IH# CE &A CE#7ICAC CE& 76E&H E# E((E#H $EHCH MECANICA DE SUELOS II
Página 26
PROCTOR MODIFICADO 4H#H CE A(E#A )A7$ C*998V8 6na ve! ue se han de%inido los criterios de compactación V en la %orma de especi%icaciones técnicasQ para las obras en terreno, es necesario utili!ar un método para determinar la densidad o peso unitario ue el suelo alcan!a luego de la compac compactac tación ión.. Para Para obtene obtenerr estas estas densi densidad dades es existe existen n los siguie siguiente ntess métodos en terreno5 4ono de arena Oalón de densidad Cens'metro nuclear En este in%orme nos re%eriremos solamente el primero. El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la super%icie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una peueJa exca excavvació ación n de %orm %orma a cil' cil'nd ndri rica ca de dond donde e se ha reti retira rado do todo todo el suel suelo o compactado )sin pérdidas de material- ya ue el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cil'ndrico nos permite determinar la densidad h@me h@meda da.. Cete Ceterm rmin inac acio ione ness de la hume humeda dad d de esa esa mues muestr tra a nos nos perm permite iten n obtener la densidad seca. El método del cono de arena utili!a una arena uni%orme normali!ada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad ue ella tiene para las mismas condiciones de ca'da ue este material va a tener en terreno. Para ello se utili!a un cono metálico.
E9UIPOS Y MATERIALES A-a,a+o /e Densi/a/ 7e utili!ara el cono convencional, y menor o igual a *9/ mm )83- en el otro. 7e utili!ara el macro cono. El cono convencional utili!ado en este ensayo es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cil'ndrica de *:. mm )W3- de abertura, ue controla el llenado de un cono de 83 de diámetro y 8/X de ángu ángulo lo basa basal.l. 6n extr extrem emo o term termin ina a en %orm %orma a de embudo y su otro extremo se ajusta a la boca de un rec recipiente de aproximadamen mente * galón lón de capacidad. &a válvula debe tener topes ue permitan %ija %ijarla rla en su posi posici ción ón comp comple leta tame ment nte e cerr cerrad ada a o completamente abierta. Oase metálica de *:3Y*:3, con un agujero en el centro de 83 de diámetro.
A,ena
MECANICA DE SUELOS II
Página 27
PROCTOR MODIFICADO &a aren rena ue se util utilic ice e deberá berá ser ser limpia limpia,, seca, seca, uni%or uni%orme, me, no cement cementada ada,, durable y ue %luya libremente. Además, deberá tener un coe%iciente de uni%ormidad )C8/1C*/- menor ue : y no contener part'culas ue ueden retenidas en el tami! de : mm )#o.*/-. Cebe ser uni%orme y pre%eriblemente de %orma %orma redond redondea eada da o sub
'alanzas 6na balan!a de capacidad de */ =g y sensibilidad de : g y otra de capacidad de :// g y sensibilidad de /.* g
Plaa 3ase Es una placa con un ori%icio central de igual diámetro al del embudo de aparato del cono de arena.
Cinel Para la per%oración en el suelo estudiado.
MECANICA DE SUELOS II
Página 28
PROCTOR MODIFICADO
Ma,+illo 4onjuntamente con el cincel ayudar a per%orar el suelo estudiado.
',oa Para limpie!a y mejor aplicación del ensayo.
G1an+es. Para recoger la muestra.
C1a,on 4onjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra. MECANICA DE SUELOS II
Página 29
PROCTOR MODIFICADO
De-osi+o Para almacenar la muestra mientras esta se extrae.
Ta*iz Para pasar la muestra.
PROCEDIMIENTO DE LA TOMA DE DATOS MECANICA DE SUELOS II
Página 3
PROCTOR MODIFICADO
7e seleccionara el lugar para e%ectuar el ensayo, siendo éste en el sector nor
CALCULOS
MECANICA DE SUELOS II
Página 31
PROCTOR MODIFICADO 4on el peso de la muestra recuperada y el volumen del agujero, obtenemos la Censidad G@meda del suelo, mediante la siguiente expresión, ya conocida5
As' mismo determinamos el 4ontenido 4ontenido de Gumedad de la muestra muestra recuperada5
>inalmente, la Censidad 7eca del suelo la obtenemos mediante la siguiente expresión5
Cónde5 [d L Censidad 7eca de campo. [h L Censidad G@meda. h L 4ontenido de humedad.
DATOS DEL LA'ORATORIO MECANICA DE SUELOS II
Página 32
PROCTOR MODIFICADO
DETERMINACION DE LA DENSIDAD EN EL CAMPO MA-IMA DENSIDAD SECA* 2#7 g+,"" .UMEDAD OPTIMA* 6#4 / DENSIDAD DE LA ARENA* 1#36 g+,""
ENSAYO DE C'R
MECANICA DE SUELOS II
Página 33
PROCTOR MODIFICADO DEFINICION El 4O( de un suelo es la carga unitaria correspondiente a /.*3 ó /.:3 de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. ambién se dice ue mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un n@mero de la relación de soporte, ue no es constante para un suelo dado sino ue se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.
O'(ETIVO Ceterminar el valor del 4. O. (. de los suelos, cuando son compactados y ensaya ensayados dos en el labora laborator torio, io, median mediante te la compa comparac ración ión entre entre la carga carga de penetración en el suelo y auella de un material normali!ado o ?estándar3.
DESCRIPCION Este ensayo %ue inventado por la Civisión de 4arreteras de 4ali%ornia en *.+:+ y nos permite determinar la (esistencia al 4orte de un suelo bajo condiciones de Gumedad y Censidad controladas. El 4O( )4ali%ornia Oearing (atio- se obtiene como un porcentaje del es%uer!o reuerido para hacer penetrar un pistón una pro%undidad de /.* pulgadas en una muestra de suelo y el es%uer!o reuer reuerido ido para para hacer hacer penet penetrar rar el mismo mismo pistón pistón,, la misma misma pro%un pro%undid didad ad de /.*pulgadas, en una muestra patrón de piedra triturada.
&a relación 4.O.(. generalmente se determina para/.*3 y /.:3 de penetración, osea para un es%uer!o de*/// y *9// libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente. 4on el %in de duplicar en el laboratorio la condición más cr'tica ue se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del 4.O.(. se MECANICA DE SUELOS II
Página 34
PROCTOR MODIFICADO sumergen en agua hasta obtener su saturación. &os ensayos 4.O.(. se puede e%ec e%ectu tuar ar tamb tambié ién n sobr sobre e mues muestr tras as inal inalte tera rada dass obte obteni nida dass en el terr terren eno o y sobresuelos en el sitio.
E9UIPO $olde 4O(, con collar'n y la l a base per%orada.
Cisco espaciador. espaciador.
Pistón o martillo )*/ lb. \ altura de ca'da de *9< *2 pulg-
MECANICA DE SUELOS II
Página 35
PROCTOR MODIFICADO
Plato y vástago.
r'pode y extensómetro.
$arco de carga 4O(.
MECANICA DE SUELOS II
Página 36
PROCTOR MODIFICADO
anue para inmersión.
Gorno.
PREPARACION DE LA MUESTRA MECANICA DE SUELOS II
Página 37
PROCTOR MODIFICADO 7e pulveri!an aproximadamente *// libras de muestra con el r odillo; se pasa el material por el tami! D3 y se desechan las part'culas retenidas en el tami!; el material desechado es reempla!ado por un peso igual de material, pero con part'culas ue sean retenidas en el tami! ]3 y ue pasen por el tami! D3. 7e dete deterrmin mina la hume humed dad óptim ptima a del del mater ateria iall sigu iguien iendo el mis mismo proced procedimie imiento nto de la 4ompac 4ompactac tación ión Procto Proctorr $odi%i $odi%icad cado o con las siguie siguiente ntess excepciones5
7e usa el material ue pase por el tami! D3 en lugar del ]3. 7e usa el molde 4.O.(. con sus aditamentos.
El material sobrante de la determinación de la humedad óptima ):9 libras aproxi aproximad madame amente nte-, -, se me!cla me!cla con una cantid cantidad ad su%ici su%icient ente e de agua agua para para producir en contenido de humedad necesario para obtener el máximo peso unitario seco. 7e debe prevenir la evaporación. 7e pesan moldes de 4.O.(. con las respectivas placas de soporte del molde, estas deben tener :2 per%oraciones de *123 de diámetro. 7e compactan muestras en los moldes preparados, usando para el primero 98 golpes, para el segundo :9 golpes y para el tercero */ golpes. 7e deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipación. 4ada capa debe ser de *3 de espesor después de compactada y la @ltima capa debe estar W3 más arriba de la unión del molde con su collar'n. &a humedad de las muestras as' compactadas no debe ser ni mayor ni menor ue /.90 de la humedad óptima; de otra %orma se debe repetir el ensayo. 7e retira el collar'n del molde y se lo pesa junto con la muestra compactada, el disco espaciador y la placa de soporte. 7e coloca un %iltro de papel sobre la placa de soporte y luego se voltea el molde con la muestra compactada )el espacio dejado por el disco ueda lógicamente en la parte superior- y se coloca sobre la placa de soporte. &a muestra está lista para ser sumergida.
MET METODO DE SUM UME ERGIR RGIR LA MU MUE ESTRA STRA Y MEDI MEDIR R LOS LOS CAM' CAM'IO IOS S VOLUMETRICOS MECANICA DE SUELOS II
Página 38
PROCTOR MODIFICADO 4on el %in de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturación ue se presentan en el terreno, la muestra m uestra preparada como se indica anteriormente, se sumerge sumerge en un recipiente. recipiente. 7e coloca coloca sobre las muestra sobrepeso sobrepeso de 9 libras )esto representa aproximadamente 3 de material-. Por lo tanto si se desea calc calcul ular ar el n@mer n@mero o de sobr sobrep epes esos os nece necesa sari rios os,, se esti estima ma el espe espeso sorr en pulgadas del material ue la muestra va a soportar y se divide por . 7e coloca un %iltro de papel sobre la super%icie de la muestra compactada, luego la placa per%orada con su vástago y sobre esta los pesos y sobre
PROCEDIMIENTO PENETRACION DEL PISTON) 7e colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada. 7e coloca la muestra sobre la plata%orma de prensa del 4.O.(. &a muestra debe estar alineada con el pistón; se levanta la plata%orma por medio del gato hidráulico hasta ue el pistón esté en contacto con la muestra y se le esté aplicando una carga de */ libras. Cespués se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. 7e coloca también el extensómetro e xtensómetro en cero. 7e aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del 4.O.(. a una velocidad de /./93 por minuto. 7e toma la lectura de las cargas, aplicadas a /./:9, /./9/, /./9, /.*, /., /. y /.93 de penetración del pistón. 7e saca la muestra de la prensa del 4.O.(. y se toma la muestra de humedad alrededor del ori%icio dejado por el pistón. Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 83 de diámetro.
CALCULOS
MECANICA DE SUELOS II
Página 39
PROCTOR MODIFICADO 7e calculan los Es%uer!os Aplicados dividiendo la carga para el área del pistón. &a carga se obtiene multiplicando cada lectura del dial de cargas por la constante del aparato.
7e dibujan las curvas Es%uer!o vs. Penetración para cada molde, colocando en las abscisas cada una de los valores de penetración y en las ordenadas los respectivos es%uer!os. En cada una de las curvas, el cero debe ser despla!ado, para as' compensar los errores debidos a irregularidades en la super%icie de las muestras y para corregir la curva si esta empie!a cóncava hacia arriba.
MECANICA DE SUELOS II
Página 4
PROCTOR MODIFICADO •
•
7e determina el valor del 4.O.(. para cada molde tomando en cuenta ue5 &a relación 4.O.(. generalmente se determina para *3 y :3 de penetración, osea para un es%uer!o de */// y *9// libras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente. Ce estos dos valores se usa el ue sea mayor.
7e gra%ican los valores respectivos de Censidad 7eca )antes de saturar- y 4.O.(. de cada molde. 7e determina el 4.O.(. de la muestra de acuerdo a la Censidad 7eca $áxima obtenida en el ensayo de 4ompactación, como se muestra a continuación5
MECANICA DE SUELOS II
Página 41
PROCTOR MODIFICADO $.) CONCLUSIONES •
•
•
•
4on esta prueba se obtiene la humedad óptima de compactación as' como, el peso espec'%ico seco máximo, con la %inalidad de obtener una muy buena compactación en campo si se reproducen las condiciones en las ue se reali!a la práctica en el laboratorio; o%rece resultados con%iables ue si real realme men nte se cump cumple len n en camp campo o se pued ueden obte obten ner res resulta ultado doss satis%actorios. 4on la compactación variamos la estructura del suelo y algunas de sus caracter'sticas mecánicas. Algunos de los parámetros ue var'an con la compactación son5 permeabilidad, peso espec'%ico y resistencia al corte. A través de la compactación buscamos las propiedades adecuadas para el suelo, as' como una buena homogeni!ación. Es importante conocer la humedad óptima de un suelo en relación a su peso volumétrico seco máximo, para saber si tenemos ue agregarle agua o reducir la cantidad de agua en el suelo
MECANICA DE SUELOS II
Página 42
PROCTOR MODIFICADO $.@) DISCUSIONES •
•
•
Curante la ejecución de los ensayos, se evidenciaron varias problemáticas ue di%icultaban el correcto desarrollo de la práctica; tales problemáticas a%ectan la precisión del método ue se está llevando a cabo Acerca de las dimensiones del molde; luego de las mediciones in situ del molde para proctor, se determinó ue hab'a un cierto margen de di%erencia entre lo teórico y lo práctico 6na @ltima discusión ue se presentó, y de %orma muy com@n %ue el drástico cambio de espesor ue su%r'an las capas ue se iban compactando a medida ue se acercaba la humedad del suelo a la humedad óptima, pues en cier cierta tass ocas ocasio ione ness esto estoss camb cambio ioss prov provoc ocab aban an ue ue no se logr lograr ara a completar la cuota necesaria para completar el molde y un poco más, tal y como lo pone la norma.
MECANICA DE SUELOS II
Página 43
PROCTOR MODIFICADO $.H) RECOMENDACIONES •
•
•
•
•
Centro de las recomendaciones esenciales antes del inicio de la práctica es evaluar la capacidad de trabajo de los elementos, es decir, ue el martillo ejecute su movimiento apisonador sin ning@n inconveniente, o ue no tenga elementos de suelo en su base ue a%ecten de manera signi%icativa el ensayo, pues si la base del martillo posee o bien antes o durante la práctica alguna capa de suelo adherida su base, es tal capa la ue recibe la energ'a de apisonamiento o gran parte de ella, y no la capa de suelo en el molde como debe ser. Ce acuerdo con lo anterior no está de más advertir ue luego de cada proceso apisonador ue se ejecute, ser'a adecuado revisar la base del martillo y ver si se ha %ormado o no una capa luego de apisonar cada capa. En caso de ue si se haya %ormado tal capa, solo es cuestión de retirarla con ayuda de alg@n elemento cortante Htro elemento a tener en cuenta es la %acilidad o di%icultad ue posea el anillo del proctor para girar, esto con el %in de evitar someter la más compacta dentro del proctor a es%uer!os ue alteren la muestra en caso de ue el giro del anillo deba hacerse con más %uer!a de lo habitual. Ce la misma misma %orm %orma, a, cons consta tata tarr toda todass las las cara caract cter er's 'stitica cass in situ situ de los los elementos ue lo reuieran, en este caso, del sistema del molde y el anillo. En cuanto a la masa de suelo, se recomienda dosi%icar el agua de me!cla dura durant nte e el me!c me!cla lado do,, no usán usándo dola la toda toda de una una sola sola ve!, ve!, sino sino irla irla distribuyendo de manera uni%orme y evitar amasar más de la cuenta, pues hay ue tener en cuenta ue un proceso de amasado muy proactivo puede generar cambios en la naturale!a del material. ambién, hay ue tener en cuenta el tiempo ue la me!cla permanece h@meda, pues con el paso del tiempo la me!cla de suelo h@meda se va secando por acción del aire.
$.$#) 'I'LIOGRAFIAS MECANICA DE SUELOS II
Página 44
PROCTOR MODIFICADO •
•
• • •
• • • •
Princi Principio pioss de ingeni ingenier' er'a a de ciment cimentaci acione ones. s. Oraja Oraja $. Cas. Cas. Intern Internati ationa onall homson Editores. $ecá $ecáni nica ca de 7uel 7uelos os.. &imu &imusa sa Edit Editor ores es.. . Milli Milliam am &amb &ambe e y (obe (obert rt N. Mhitman. &imusa #oriega Editores eotecnia. Ensayos de campo y de laboratorio. AE#H(. AE#H(. http511KKK.galeon.com1geomecan http511KKK.galeon.com1geomecanica1cap*.pd% ica1cap*.pd% https511%enix.tecnico.ulisboa.pt1doKnload>ile1+9 https511%enix.tecnico.ulisboa .pt1doKnload>ile1+9/+2+*17uelos /+2+*17uelos4omp 4ompe e oPrat.pd% http511KKK.bdigital.unal.edu.co1*28 http511KKK.bdigital.unal.edu.co1*281*91cap*.pd% 1*91cap*.pd% http511KKK.slideshare.net1E(a44*1co http511KKK.slideshare.net1E(a44*1compactacion
$.H) ANEOS MECANICA DE SUELOS II
Página 45
PROCTOR MODIFICADO Ensayo de 4ompactación Proctor $odi%icado NTP 77H.$;$ ASTM D$%%)
NTP 77H.$" ASTM D""$?)
4ontenido de Gumedad
Para relaciones entre Peso 6nitario y 4ontenido de Gumedad de suelos con /0 ó menos en peso de material retenido en la malla 1" )*+,/ mm- a Pesos 6nitarios y contenido de humedad de la %racción pasante la malla de 1")*+,/ mm-, )?$étodo de ensayo para corrección del Peso 6nitario y 4ontenido de Agua en suelos ue contienen part'culas sobredimensionadas3-. sobredimensionadas3-. ASTM D ;$@ )?Especi%icación para mallas metálicas con %ines de ensayo3-.
ASTM E$$
Peso 6nitario y 4ontenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D<;$@. 7i el método es usado para suelos ue drenan libremente el máximo Peso 6nitario 7eco no estará bien de%inida y puede ser menor ue la obtenida ASTM D<;"%7 usando el $étodo se Prueba $étodo de Análisis por tami!ado de Agregado rueso y >ino
MTC E "#;
Peso Espec'%ico y óptimo contenido de Gumedad corregido del material total usando la #orma ASTM D;$@ El martillo mecánico debe cumplir las especi%icaciones de calibración de la D"$?@ norma 6na balan!a clase P9 ue cumpla los reuisitos de la norma
D;%7
Para obtener el contenido de agua de acuerdo con el método de ensayo D""$? Para determinar la gravedad especi%ica Cescripción del material utili!ado en el ensayo 7e aplicará lo indicado en la #orma
D@%; D"@;; UNE $#7<@#$:$HH;
R )Peso del martillo, altura de ca'da, método de ensayo, etc.- con excepción de lo siguiente5 &as Oarras serán reempla!adas por las ?AM3, ue son las usadas en el ensayo 7P y la punta cónica se reempla!ará por un cono de 8,9 cm ):.9 pulgadas- de diámetro y 8/B de ángulo en la punta NTP77H.$77 ASTM D$%@?)
MECANICA DE SUELOS II
Página 46
