66467273 Ensayo de Compactacion Proctor Modificadocaro

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ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO

INV. E-142-07

YURI ANDREA CUERVO SAAVEDRA

MILENA DÍAZ GUERRERO

CAROLINA GÓMEZ CRISTANCHO

EDWARD ALBERTO POVEDA BELTRÁN

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS

PAVIMENTOS

TUNJA

2010



LABORATORIO No. 2

ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADOINV. E-142-07

YURI ANDREA CUERVO SAAVEDRA 1133581

MILENA DÍAZ GUERRERO 1130758

CAROLINA GÓMEZ CRISTANCHO 1127684

EDWARD ALBERTO POVEDA BELTRÁN 1134905

GRUPO No. 8

Profesor: Ing. CARLOS HERNANDO HIGUERA SANDOVAL MSc.

Materia: PAVIMENTOS

Monitor (a): MANUEL ALEJANDRO VARGAS

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS



[ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO]

[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

TUNJA

2010

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[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

LABORATORIO No. 2

ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADOINV. E-142-07

1. OBJETIVOS

1.1. GENERAL

Determinar la humedad óptima de compactación y la densidad secamáxima que puede obtenerse al aplicar al suelo una energíadeterminada.

1.2. ESPECÍFICOS

Determinar los valores de humedad, densidad seca, relación de vacíos yporosidad para cada punto de la curva.

Determinar la porosidad y la relación de vacíos para el punto óptimo decompactación.

Hallar las curvas de saturación para diferentes puntos y porcentajes.

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[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

2. MARCO DE REFERENCIA

2.1. COMPACTACIÓN

La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas desuelo son obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante unareducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduceen un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.

La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de laresistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene alsometer el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco,disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplicana rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenespara caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo demateriales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramentefriccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en

tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el másventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponiblepara el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos opatas de cabra.

Los fundamentos de la compactación no están perfectamente explicados, sinembargo, se reconoce que el agua juega un papel importante, especialmenteen suelos finos. Es así como existe un contenido de humedad óptima (Wópt)para suelos finos, para el cual el proceso de compactación dará un pesomáximo de suelo por unidad de volumen, es decir, un peso específico seco

máximo (ال

dmáx).

Para bajos contenidos de humedad, el agua está en forma capilar produciendocompresiones entre las partículas constituyentes del suelo, lo cual tiende a laformación de grumos difícilmente desintegrables que dificultan lacompactación.

Página | 2Ramaseca

Ramahúmeda

ال dmax

ال dmax

ElevadaEnergía deCompactación

PequeñaEnergía deCompactaciónHUMEDAD DE MOLDEO

Wópt Wópt



p


[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

Fig. 1. Curva de CompactaciónEl aumento del contenido de humedad hace disminuir esta tensión capilar en elagua, haciendo que una misma energía de compactación produzca mejoresresultados. Si el agua es tal que se tienen parte importante de los vacíos llenosde agua, esta dificulta el desplazamiento de las partículas de sueloproduciendo una disminución en la eficiencia de la compactación. Por estarazón se habla de una humedad óptima para suelos finos, para el cual elproceso de compactación dará un peso máximo de suelo por unidad devolumen.

La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factoresy para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponerde procedimientos estandarizados que reproduzcan en laboratorio la

compactación que se puede obtener in situ con el equipo disponible. De entretodos los factores que influyen en la compactación, podría decirse que dos sonlos más importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse elproceso de compactación y la energía específica, empleada en dicho proceso.Por energía específica se entiende la energía de compactación la energía decompactación suministrada al suelo por unidad de volumen.

La secuencia práctica para definir las características del proceso que resultaráen una compactación óptima, es la siguiente: cuando se va a realizar una obraen la que el suelo vaya a ser compactado, se obtienen muestras de suelo que

se van a emplear, sometiéndolas en laboratorio a distintas condiciones decompactación hasta encontrar alguna que garantice un proyecto seguro y quea la vez pueda lograrse económicamente, con la maquinaria existente. Enterreno se producen las condiciones de laboratorio adoptadas para el proyectoy, finalmente una vez iniciada la construcción se verifica la compactaciónlograda en terreno con muestras elegidas al azar para comprobar si se estánsatisfaciendo los requerimientos del proyecto.

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[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

En resumen, el propósito de un ensayo de compactación de laboratorio, es

determinar la correcta cantidad de agua de amasado a usar cuando secompacte el suelo en terreno, y el grado de compacidad que puede esperarseal compactarse el suelo en este grado de humedad óptimo. Para cumplir estepropósito, un ensayo de laboratorio debe considerar una compactacióncomparable a la obtenida por el método que se utilizará en terreno.

La curva de humedad, densidad o de compactación da la variación, γd Vs ω,que se obtiene en laboratorio. La densidad seca va variando al modificar lahumedad, ω, de compactación.

La humedad óptima es la que se corresponde con el máximo de la curva dedensidad. La rama seca es la que se corresponde al suelo bajo de humedad,donde la fricción y cohesión dificultan su densificación. La rama húmeda, esasintótica a la línea de saturación, que se desplaza hacia la derecha de lahumedad óptima de compactación, dado que la energía de compactación deun suelo muy húmedo la absorbe el agua y no el esqueleto mineral.

La curva de saturación, o de contenido de aire nulo, es dibujada como auxiliarpara el análisis, es teórica y no depende de los resultados del ensayo. Laecuación es:

Donde:

W = Humedad del sueloGs = Gravedad específicaS = Grado de saturación

En la compactación, sale aire, y no agua. Como es imposible sacarlo todo, lacurva de compactación no podrá llegar a confundir su rama húmeda con lacurva S=100%. Esta propiedad nos permite tener en evidencia errores en la

curva γd Vs ω.

Las otras curvas (S = 80%, por ejemplo) dicen qué porcentaje de aire queda enel suelo (20%, por ejemplo).

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[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

2.2. BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN

Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producendebilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estandoapretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayoresdebido a que las partículas mismas que soportan mejor.

Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en elsuelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dandolugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales).Donde el hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, porlo que se producen grietas o un derrumbe total.

Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce lapenetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entoncesregularse.

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos,el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultadosería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y lacontracción del mismo durante la estación seca.

Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta elvolumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento sehinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. Lacompactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

Moldes de compactación con h=7 pulg y Φ=6 pulg con sus bases, falsosfondos y collares de extensión.

Martillo de compactación de 10 libras y h=18 pulg.

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Balanza electrónica.

Tamiz #4.

Horno eléctrico.

Recipientes metálicos, cuchara, regla enrasadora, espátulas, probeta.

4. PROCEDIMIENTO

1. En primer lugar se secó el material al aire libre, posteriormente sedisgregó y de esta forma se eliminaron los terrones.

2. Luego se pasó el material por el tamiz #4, tomando 5000 gr para larealización del ensayo de cada molde.

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GRUPO No. 8

3. Posteriormente se pesó el molde de compactación, luego se armó la

base, el falso fondo, el molde de compactación y el collar deextensión.

4. Se calculó la cantidad de agua para obtener la humedad deseada, yse mezcló con el suelo hasta tener un material homogéneo.

5. Se vació el suelo sobre el molde en cinco capas, compactándose con56 golpes para cada una de ellas, utilizando el martillo decompactación estándar.

6. Después se procedió a retirar el collar y a enrasarse el suelocompactado al nivel del molde dejando de este modo una muestracilíndrica, posteriormente se retiró la base y el falso fondo del moldede compactación para tomar el peso del molde + muestra húmedacompactada.

7. Luego se retiró el material compactado del molde y se tomó unamuestra para determinar la humedad a la que se estaba realizando elensayo.

8. Este procedimiento se repitió aumentándose la humedad deseada

entre 2% y 4%, hasta tenerse cuatro puntos, para la elaboración de lacurva de compactación.

5. DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS

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GRUPO No. 8

5.1. INFORMACIÓN DEL ENSAYO DE COMPACTACIÓN

PRUEBA No. 1 2 3 4No. Golpes 56 56 56 56Humedad Natural 5 5 5 5Humedad Deseada 9 11 13 16Humedad Adicional 4 6 8 11Peso Muestra Húmeda 5000 5000 5000 5000Peso Muestra Seca 4762 4762 4762 4762Agua Adicional c.c. 190 286 381 524Molde No. 1 2 3 4Peso del Molde 3393 3400 3401 3417Peso molde + Muestra HúmedaCompactada

7995 8195 8305 8190

Peso muestra húmeda compactada 4602 4795 4904 4773Humedad al Horno de lamuestra compactada

8,05 9,73 11,81 15,3

Peso Muestra Seca Compactada 4259 4370 4386 4140Volumen del Molde 2317 2317 2317 2317Densidad seca de la muestracompactada

1,838 1,886 1,893 1,787

Peso Específico, Gs 2,67 2,67 2,67 2,67

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GRUPO No. 8

5.2. CURVA DE COMPACTACIÓN

1

2

3

4

γdmáx =1,897 gr/cm³

Wópt =11,1%1,770

1,790

1,810

1,830

1,850

1,870

1,890

1,910

6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 1

D e n s i d a d S e c a ,

γ d ( g r / c m ³ )

Humedad, W (%)

Curva de Compactación

S=100% Gs=2,67

γd(gr/cm³)

1,906

1,896 1,885 1,874

1,864

W (%) 15 15,3 15,6 15,916,2

S=90% Gs=2,67γd(gr/cm³)

1,906

1,879 1,852 1,825

1,803

W (%) 13,5 14,2 14,9 15,616,2

S=80% Gs=2,67γd(gr/cm³) 1,906 1,871 1,836 1,803 1,787

W (%) 12 12,8 13,6 14,414,8

S=70% Gs=2,67γd(gr/cm³)

1,906

1,871 1,836 1,803

1,776

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GRUPO No. 8

W (%) 10,5 11,2 11,9 12,613,2

5.3. GRÁFICAS

1

2

3

4

γdmáx =1,897 gr/cm³

Wópt =11,1%1,770

1,790

1,810

1,830

1,850

1,870

1,890

1,910

D e n s a e c a ,

γ d ( g r / c m ³ )

Humedad, W(%)

1

23

4

Wópt =11,1%

eópt =0,408

0,380

0,400

0,420

0,440

0,460

0,480

0,500

0,520

e a c n e a c o s , e

Humedad, W(%)

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[PAVIMENTOS]

GRUPO No. 8

1

23

4

Wópt =11,1%

nópt =0,290

0,280

0,290

0,300

0,310

0,320

0,330

0,340

o r o s a , n

Humedad, W(%)5.4. RESUMEN DE RESULTADOS

Puntode laCurva

DensidadSeca

gr/cm³

Humedad, %

Grado deSaturación, S

(%)

Relaciónde

Vacíos, e

Porosidad, n

1 1,838 8,05 47,50 0,452 0,3122 1,886 9,73 62,49 0,416 0,2943 1,893 11,81 76,82 0,410 0,2914 1,787 15,30 82,62 0,494 0,331

5.5. RESULTADOS PUNTO ÓPTIMO

Puntode laCurva

DensidadSeca

gr/cm³

Humedad,%

Grado deSaturación,

S (%)

Relaciónde

Vacíos, e

Porosidad, n

Óptimo 1,897 11,100 72,70 0,408 0,290

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GRUPO No. 8

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

De acuerdo al ensayo de compactación se puede decir que al obtener unadensidad seca máxima de 1.897 gr/cm³, se va disminuyendo la relación devacíos hasta encontrar el punto óptimo y proporcionalmente con la porosidad,

dándose de esta manera las relaciones esperadas para un ensayo de proctormodificado.

Con la gráfica podemos evidenciar la relación entre la humedad y la densidadseca puesto que al incrementarse la humedad se incrementa la densidad,fenómeno que se presenta hasta cierto punto máximo de densidad seca, deeste punto en adelante se presenta una relación inversa pues un incrementode humedad trae consigo una disminución de la densidad seca.

En cuanto a la relación entre humedad y relación de vacios se puede afirmar

que en la medida en que la humedad aumenta se reduce la relación de vaciosdel suelo hasta el punto en que se encuentra la humedad óptima decompactación. De este punto en adelante el fenómeno se presenta de manerainversa puesto que a medida que aumenta la humedad, la relación de vaciosse hace mayor.

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GRUPO No. 8

Al obtener la relación humedad - porosidad es preciso decir que la porosidad sereduce en la medida en que aumenta la humedad hasta el punto de humedad

óptima de compactación, pues de este punto en adelante al incrementarse lahumedad la porosidad aumenta de igual manera.

Las curvas de saturación para los diferentes porcentajes representan ladensidad seca del suelo en estado de saturación. Esto equivale a que losvacios, estén totalmente ocupados por agua.

CONCLUSIONES

Con esta prueba se obtiene la humedad óptima de compactación así como, el peso específico seco máximo, con la finalidad de obtener unamuy buena compactación en campo si se reproducen las condiciones enlas que se realiza la práctica en el laboratorio; ofrece resultadosconfiables que si realmente se cumplen en campo se pueden obtenerresultados satisfactorios.

Con la compactación variamos la estructura del suelo y algunas de suscaracterísticas mecánicas. Algunos de los parámetros que varían con lacompactación son: permeabilidad, peso específico y resistencia al corte.A través de la compactación buscamos las propiedades adecuadas parael suelo, así como una buena homogenización.

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Es comprobado que el suelo se compacta a la medida en que aumentasu humedad, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto

máximo, cuya humedad es la óptima. A partir de este punto, cualquieraumento de humedad no supone mayor densidad seca a no ser, por locontrario, uno reducción de esta.

Con la realización de la prueba de compactación, se logra aumentar laresistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, deterraplenes y la capacidad de carga en los pavimentos.

Al disminuir la relación de vacíos, se logra con esto, también, reducir lapermeabilidad.

Con esta prueba se obtiene la humedad óptima de compactación así como, el peso específico seco máximo, con la finalidad de obtener unamuy buena compactación en campo si se reproducen las condiciones enlas que se realiza la práctica en el laboratorio; ofrece resultadosconfiables que si realmente se cumplen en campo se pueden obtenerresultados satisfactorios.

BIBLIOGRAFÍA

HIGUERA SANDOVAL, Carlos Hernando. Nociones sobre métodos dediseño de estructuras de pavimentos para carreteras. Escuela de

Transporte y Vías. Facultad Ingeniería. UPTC.

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GRUPO No. 8

RAMÍREZ, Oscar. Apuntes de clase de Geotecnia Básica. Ed. Tunja: UPTC.2001.

BADILLO Juárez y RODRÍGUEZ Rico. Mecánica de Suelos Fundamentos.Editorial Limusa. México. 1977.

INVIAS. Normas de Ensayos de Laboratorio. Norma INV. E-142-07. 2006.

INFOGRAFÍA

www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-17.pdf

www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica6.htm

www.geocities.com/geotecniaysuelos/cap14.pdf

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http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-17.pdf

http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica6.htm

http://www.geocities.com/geotecniaysuelos/cap14.pdf

http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-17.pdf

http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica6.htm

http://www.geocities.com/geotecniaysuelos/cap14.pdf



TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVOS ....................................................................................................... 1

1.1. GENERAL ................................................................................................... 1

1.2. ESPECÍFICOS ............................................................................................. 1

2. MARCO DE REFERENCIA .................................................................................. 2

2.1. COMPACTACIÓN ........................................................................................ 2

2.2. BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN .......................................................... 53. EQUIPOS Y MATERIALES .................................................................................. 5

4. PROCEDIMIENTO ............................................................................................. 6

5. DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS .................................................................... 7

5.1. INFORMACIÓN DEL ENSAYO DE COMPACTACIÓN ...................................... 8

5.2. CURVA DE COMPACTACIÓN ....................................................................... 9

5.3. GRÁFICAS ................................................................................................ 10

5.4. RESUMEN DE RESULTADOS ..................................................................... 11

5.5. RESULTADOS PUNTO ÓPTIMO ................................................................. 11

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ..................................................................... 12

CONCLUSIONES ................................................................................................ 13

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 14

INFOGRAFÍA ...................................................................................................... 15




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