Ensayo de relación

humedad-densidad(Proctor)

Ing. Jhon Stenvall

1. Introducción• La compactación es el procedimiento de aplicar

energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte (resistencia al corte) y estabilidad entre otras propiedades. Además se disminuye la permeabilidad

2.Objetivo• El objetivo del ensayo proctor es el de hallar la

máxima densidad (γd máx) y el contenido óptimo de humedad de un suelo (ωópt), considerando la compactación de laboratorio como un tipo de compactación similar a la realizada en un proyecto, con los equipos de compactación adecuados.

3. Fundamentos Teóricos-Diferencia entre proctor estándar y modificado

• Proctor estándar: La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C)con un pisón de 2,5 [kg] (5,5 lb) de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 [cm] (12 pulg.).

• Proctor Modificado: La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C) con un pisón de 4,5 [kg] (10 lb) de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 [cm] (18 pulg.).

3. Fundamentos Teóricos-

Diferencia entre proctor estándar

y proctor modificadoENSAYO DE COMPACTACION Y EL EQUIPO

ESPECIFICACIONES DE LOS METODOS

Designación

Energía ft-lbf/ft3

Diámetro y Volumen del

Molde

Peso del martillo y altura de caída

Numero de capas y

golpes por capas

Límites de tamaño

superior de partículas

ASTM AASHTO

  Método   Método

PS D-698* A

T – 99  

A 12,375 4" 0.033 5.5 lb 12" 3 25 Nº 4

  B B 12,375 4" 0.033 5.5 lb 12" 3 25 Nº 3/8

  C C 12,320 6" 0.075 5.5 lb 12" 3 56 3/4"

                       

PM D-1557+ A

T-180  

A 56,250 4" 0.033 10 lb 18" 5 25 Nº 4

  B B 56,250 4" 0.033 10 lb 18" 5 25 Nº 3/8

  C C 56,000 6" 0.075 10 lb 18" 5 56 3/4"

3. Fundamentos Teóricos-

Diferencia entre proctor estándar

y proctor modificadoPROCTOR ESTÁNDAR (T-99)

Método

Molde

Material Nº de capas

Nº de golpes

Uso

A 4” El que pasa el tamiz Nº 4

3 25 Cuando el 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4

B 4” El que pasa el tamiz Nº 3/8”

3 25 Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 y el 20% o menos del peso de material es retenido en el tamiz Nº 3/8 “

C 6” El que pasa el tamiz Nº 3/4

3 56 Cuando más del 20% en peso es retenido en el tamiz Nº 3/8” y menos del 30% en el tamiz de 3/4”

3. Fundamentos Teóricos-

Diferencia entre proctor estándar

y proctor modificadoPROCTOR MODIFICADO (T-180 D)

Método

Molde Material Nº de capas

Nº de golpes

Uso

A 4” El que pasa el tamiz Nº 4

5 25 Cuando el 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4

B 4” El que pasa el tamiz Nº 3/8”

5 25 Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 y el 20% o menos del peso de material es retenido en el tamiz Nº 3/8 “

C 6” El que pasa el tamiz Nº 3/4

5 56 Cuando más del 20% en peso es retenido en el tamiz Nº 3/8” y menos del 30% en el tamiz de 3/4”

3. Fundamentos Teóricos

• Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”.

4. Materiales y Equipos

• Molde de 4” (Mét. A y B) o 6” (Mét. C) • Pisón para Proctor Estándar (5.5 lb y 12 ” ) o Modificado

(10 lb y 18 ”)• Tamices de ¾ ” (19 mm), 3/8 ” (9.5 mm), Nº 4 (4.75 mm.)• Espátula, Cuchara, brocha• Balanza Digital con precisión de 0.01 gr.• Horno para el secado• Enrasador (regla metálica)• Taras • Extractor de núcleo (opcional)• Recipientes para el mezclado• Probeta

5. Procedimiento• 1ro. Se debe de elegir con qué tipo de proctor se

debe de trabajar en dependencia del uso que se le vaya a dar al suelo en estudio. o Si este va a ser utilizado para carreteras de alto

tráfico pues se deberá de usar un proctor que se asemeje a las condiciones de compactación reales, en este caso se utilizará el proctor modificado t-180 que es usado preferentemente para materiales granulares.

o El proctor t-99 se lo utiliza para compactar materiales finos, limos y arcillas.

5. Procedimiento• 2do. Una vez escogido el tipo de proctor,

procedemos a seleccionar el método a usar(método A, B o C). Para ello se determina los porcentajes retenidos en los tamices de ¾ ” (19 mm), 3/8 ” (9.5 mm), Nº 4 (4.75 mm.)

• 3ro. La masa requerida para los procedimiento:o A y B es aproximadamente 16 kg (35 lb) o para el procedimiento C es aproximadamente 29 kg (65

lb) de suelo seco

Se debe de tener aproximadamente unos 30 kg de muestra preferentemente secada al sol con el motivo de preparar 4 bolsas con aproximadamente 5kg.

5. Procedimiento

5. Procedimiento

5. Procedimiento

5. Procedimiento• 4to. Se debe de comenzar el ensayo con el suelo

totalmente seco, en dependencia del método se seleccionará el molde de 4” o 6”. Luego se debe de verter la primera capa y usando el pisón empezar a golpearla el número de veces indicadas según el método (25 para el A y B, 56 para el C). Y así sucesivamente hasta llegar a las 3 capas para proctor estándar o 5 para el proctor modificado.

5. Procedimiento

5. Procedimiento• 5to. Se retira el collarín del molde y se enraza la

superficie con ayuda de una regleta o una espátula, y si quedaran huecos estos se rellenan con el material sobrante haciéndolo pasar por el tamiz º 4.

• 6to. Se pesa el molde sin el collarín y se anota los datos. Se debe de tomar en cuenta que el peso del molde y su volumen han sido previamente calculados.

5. Procedimiento

5. Procedimiento• 7mo. Se saca una pequeña muestra del suelo

compactado(preferentemente del núcleo del cilindro) para determinar el contenido de humedad real.

• 8vo. Se repite el paso nº 4 pero esta vez con un suelo con un porcentaje de humedad supuesta de 2%. Para crear esta humedad se debe de calcular el volumen de agua que debe de colocarse a la muestra, esto se logra con la ayuda de una probeta.

• Luego se vuelven a realizar los pasos 5to, 6to y 7mo para esta muestra. Así sucesivamente se va variando el porcentaje de humedad de a cada 2 % hasta que se note que tras varios ensayos (mínimo 4) el peso suba y luego vuelva a disminuir.

5. Procedimiento

5. Procedimiento• 9no. Se calcula la densidad húmeda, el

porcentaje de humedad real, la densidad seca y se grafica la curva de proctor para luego determinar la densidad seca máxima y el porcentaje de humedad óptimo en la curva.

6. Cálculos• Se calcula la humedad para los ensayos

realizados con distintas humedades

• Se calcula la densidad húmeda para cada ensayo

• Se calcula la densidad seca para cada ensayo

6. Cálculos• Se grafica una curva cuya abscisa será el

porcentaje de humedad %w y su ordenada la densidad seca γs y con esto se determina el %w óptimo y la γs máxima

γs máxima

%w óptimo

6. Cálculos

EjemploEnsayo Proctor Modificado T180-D

CILINDRO     ENSAYO  PROCTOR MODIFICADO T180-D

      HUMEDAD TEORICA SUPUESTA 0 2 4 6

NUMERO     PESO CILINDRO + SUELO  5674 5796 5864 5866

DIAMETRO   cm. PESO CILINDRO    3706 3706 3706 3706

ALTURA   cm. PESO SUELO COMPACTADO      1968 2090 2158 2160

VOLUMEN 940 cm3. DENSIDAD HUMEDA , Kg/m3 2093.617 2223.404 2295.745 2297.872

PESO   gr. P. MUESTRA H. + CAPSULA      313.39 251.39 285.43 271.93

      P. MUESTRA S. + CAPSULA      306.81 244.73 272.68 259.44

Nº GOLPES/CAPA 56   PESO AGUA  6.580 6.660 12.750 12.490

Nº PISONADAS/C     PESO CAPSULA  118.61 126.46 117.4 126.46

Nº CAPAS 5   PESO MUESTRA SECA  188.2000 118.2700 155.2800 132.9800

PASANTE TAMIZ     CONTENIDO DE HUMEDAD W% 3.496 5.631 8.211 9.392

      DENSIDAD SECA Kg/m3 2022.891 2104.875 2121.545 2100.578

Ejemplo

3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.0001960.000

1980.000

2000.000

2020.000

2040.000

2060.000

2080.000

2100.000

2120.000

2140.000

2022.891

2104.875

2121.545

2100.578

CURVA DE COMPACTACION

W(%)

Den

sid

ad s

eca

(Kg

/m3)

Wop = 7.43 %Dmax = 2126 Kg/m3

7. Observaciones• El ensayo debe de ser realizado por un solo

operador dado que cada persona tiene diferente ritmos de golpeo y de medición de capas.

• En cada punto el ensayo se debe de realizar rápidamente para así evitar pérdidas de humedad. Y se debe de tomar las muestras del cilindro con material compactado y determinar el porcentaje de humedad.

• La superficie donde va a ser apoyado el cilindro debe de ser plana y estable para evitar que este se mueva o se produzcan volteos.

8. Conclusiones• El ensayo de proctor nos da la densidad seca

máxima que tiene un suelo a un determinado porcentaje de humedad llamada humedad óptima

• El proctor modificado es mayormente usado para carreteras de alto trafico que necesitan una mayor compactación y por lo tanto mejoramiento de las propiedades ingenierieles

• El proctor estándar se lo utiliza para calles o caminos con poco tránsito y para suelos finos.

8. Conclusiones• La compactación de suelos se aplica en toda obra

de terraplenado, para mejorar su estabilidad. o 1. Conformación de rellenos controlados. o 2. Para apoyo a una estructura. o 3. Como sub - base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos. o 4. Diques o presas de tierra.

9. Bibliografia• Manual de laboratorio de mecánica de suelos-

Joseph Bowles• Principios de ingeniería geotécnica- Braja M. Das

FIN