Ensayo Proctor Modificado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS Página 2

INTRODUCCIÓN

El ensayo Proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual un suelo

alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o

disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar mayores o menores densidades del

mismo, la razón de esto es que el agua llena los espacios del suelo ocupados por aire

(recordemos que el suelo está compuesto de aire, agua y material sólido), permitiendo una

mejor acomodación de las partículas, lo que a su vez aumenta la compacidad. Sin embargo un

exceso de agua podría provocar el efecto contrario, es decir separar las partículas

disminuyendo su compacidad.

Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la construcción de

vías de comunicación, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una base resistente

donde apoyarse, y un suelo mal compactado podría significar el colapso de una estructura

bien diseñada, en algunos casos, como por ejemplo en caminos de poco tráfico o de zonas

rurales, el suelo constituye la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la compactación

se hace evidente.

En este trabajo práctico se realizará un Ensayo Proctor Modificado, además se

presenta todo el procedimiento que se siguió en laboratorio para realizar dicho ensayo.



OBJETIVOS

GENERALES

Realizar el ensayo del Proctor para la muestra que se ha escogido.

ESPECIFICOS

Obtener la densidad máxima seca para el ensayo que se ha realizado.

Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de

manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.

Determinar la humedad óptima de compactación de la muestra, con la cual se

alcanzará la máxima compacidad.



MARCO TEÓRICO

RESUMEN DEL ENSAYO

Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un

molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un

pisón de 10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al

suelo a un esfuerzo de compactación total de aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3

(2700kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite

con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso

Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando son ploteados,

representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de

Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de

la Curva de Compactación.

COMPACTACIÓN

Compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de densificación

de un material mediante sistemas mecánicos. El incremento de densidad se obtiene al

disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantiene el contenido de humedad

aproximadamente constante.



La compactación es un proceso de estabilización mecánica del suelo que mejora sus

propiedades como son:

Aumento de densidad

Disminución de la relación de vacíos

Disminución de la deformabilidad

Disminución de permeabilidad

Aumento de resistencia al corte

Generalmente la compactación se realiza sobre los materiales que se utilizan para relleno en

la construcción de terraplenes.

El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la

densidad seca, la cual depende de la energía utilizada durante la compactación y del contenido

de humedad del suelo.

La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra de suelo húmedo en un

molde cilíndrico de un volumen específico y con una energía de compactación determinada.

Por lo general se utilizan diferentes ensayos, pero la mayoría están basados en el mismo

principio: la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una

masa específica que se deja caer desde una altura determinada, compactando el suelo en un

determinado número de capas que reciben un número de golpes.

Después de preparar la muestra compactada, se miden su densidad aparente y su contenido de

humedad. Se calcula la densidad seca y se repite el procedimiento haciendo variar el

contenido de humedad. Las características de compactación se presentan en un gráfico que

relaciona la densidad seca en función del contenido de humedad. El punto más alto de la

curva obtenida en el gráfico que corresponde a la mayor densidad seca determina el contenido

de humedad óptimo.



Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las

especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se

basará en la gradación del material.

METODO "A"

Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm)

Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm).

Capas.- 5

Golpes por capa.- 25

Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4

(4,75 mm).

Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos

requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.

METODO "B"

Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.

Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm).

Capas.- 5

Golpes por capa.- 25

Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4

(4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5

mm).

Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de

gradación pueden ser ensayados usando Método C.



METODO "C"

Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.

Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz 3/4 pulg (19,0 mm).

Capas.- 5

Golpes por Capa.- 56

Uso.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y

menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).

Nota:

El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B. Los

resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es ensayado con el mismo esfuerzo

de compactación en moldes de diferentes tamaños.

Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco Máximo bien definido

para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que drenan

libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que la

obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index Density and Unit

Weight of Soil Using a Vibratory Table).

IMPORTANCIA Y USO

El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación,

bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades

satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte,

compresibilidad o permeabilidad. También los suelos de cimentaciones son a

menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de

Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de

compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de



Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención

de la compactación requerida y los contenidos de agua.

Durante el diseño de los rellenos de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte

consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de

especímenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso

Unitario. Es práctica común, primero determinar el óptimo contenido de humedad

(wo ) y el Peso Unitario Seco (γ máx. ) mediante un ensayo de compactación. Los

especímenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado

húmedo o seco del optimo (wo ) ó al optimo (wo) y a un Peso Unitario seco

seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (γ máx. ). La

selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) ó al

óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (γ máx.) se debe basar en experiencias pasadas,

o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de

compactación.

Objetivos de una compactación

Los objetivos de la compactación son los siguientes:

Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad de terraplenes y la capacidad

de carga de cimentaciones y pavimentos.

Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos.

Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.

Reducir el potencial de expansión, contracción, o expansión por congelamiento.



MARCO EXPERIMENTAL

ENSAYO DE PROCTOR

(A.S.T.M. D1557, A.A.S.T.H.O. T 180, MTC E 115 – 2000)

METODO “C”

EQUIPOS

Moldes: son metálicos y de forma cilíndrica.

Collar: El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte

inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico

debe ser plana.

Placa base: está constituida por una placa metálica en la que se asegura el molde y

el collar.

Pisón metálico: La masa del pisón será 10 ± 0,02 lb-m (4,54 ± 0,01 kg),

Probetas graduadas: son probetas de plástico que nos permitirán medir la

cantidad de agua que se va a añadir a la muestra.

Balanzas: se usan para pesar el suelo y las muestras de cada ensayo para calcular

el contenido de humedad real. También se usa para pesar el molde con la muestra.

Regla de acero: se usa para enrasar el suelo al nivel del molde, luego de

compactado y extraído el collar.

Tamiz de ¾”: se usara para tamizar la muestra que se va a ensayar.

Cucharón: para llenar la muestra en el molde.

Recipiente: para colocar la muestra y mezclarla con agua

Taras: para colocar la muestra y ubicarla en el horno.

Horno: para secar la muestra y calcular el contenido de humedad.



PROCEDIMIENTO

Secar la muestra que se va a ensayar. Para ello se coloca un poco de muestra

en un recipiente y se lo coloca en la estufa para el secado.

Pasar la muestra por el tamiz Nº 3/4. Luego el material pasante por esta malla

será para el ensayo.

Luego pesar en cuatro recipientes una determinada cantidad de muestra de

suelo

Para este caso se pesa 6 kg en cada recipiente.

Ensayo para el 3% de agua:

se coge un recipiente con muestra y se le agrega el 3% de agua.

Para este caso el 3% de agua es 0.180 lt.

Se mezcla la muestra de suelo con el agua añadida de tal forma que todo el

material quede homogenizado.

Luego se hace una distribución en 5 partes iguales de la muestra en el

recipiente. Esto se hace con el fin de que capa parte repartida servirá para

cada capa que se compactara en el molde.

Luego se coloca la primera capa de material en el molde.

Se realiza la compactación con el pisón metálico.

En este caso se dan 56 golpes con el pisón metálico.

Luego se coloca la segunda capa de material, y se compacta con otros 56

golpes.

Luego se llena la tercera capa de material y se compacta con 56 golpes más.

Luego se llena la cuarta capa de material y se compacta con 56 golpes más.

Finalmente se coloca la quinta capa y se compacta con los últimos 56 golpes.

Luego se quita el collarín del molde. Para ello desajustamos los pernos que

sujetan el collarín con el molde.



Después con la regla metálica se procede a nivelar la superficie de la

muestra que quedo en el molde

Luego se pesa el molde con todo material, pero debemos tener en cuenta que

el molde debe encontrarse limpio en la parte exterior de tal forma que al pesar

solo pese el molde y la muestra de tierra que se encuentra en el interior del

molde.

En dos taras colocar material parta determinar su contenido de humedad. El

material colocado en la tara debe ser del mismo que estaba en el molde.


se hace el mismo procedimiento para el otro recipiente.

En este caso se le adicionara el 5 % de agua al material. En este caso será

0.300 lt.

Se realiza el mezclado de la muestra con el agua

Se realiza el llenado de suelo en el molde en 5 capas

Se compacta cada capa con 56 golpes por capa.

Se quita el collarín y se enrasa con la regla metálica la muestra que queda en el

molde

pesar el molde con material.

En dos taras colocar material parta determinar su contenido de humedad.




se hace el mismo procedimiento para el otro recipiente.

En este caso se le adicionara el 7 % de agua al material. En este caso será

0.420 lt. De agua.

Se realiza el mezclado de la muestra con el agua

Se realiza el llenado de suelo en el molde en 5 capas



molde

pesar el molde con material



Se hace el mismo procedimiento para el otro recipiente.

En este caso se le adicionara el 9 % de agua al material. Será entonces 0.540 lt

de agua.

Se realiza el mezclado de la muestra con el agua.

Se realiza el llenado de suelo en el molde en 5 capas.



molde.

Pesar el molde con material.




DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO

DE

NSI

DA

D

NUMERO DE ENSAYO

1 2 3 4

N° de Capas 5 5 5 5

N° de Golpes por Capa 56 56 56 56

Peso Húmedo+ Molde (gr) 11119.00 11469.00 11510.00 11466.00

Peso Molde (gr) 6558.00 6558.00 6558.00 6558.00

Peso Húmedo (gr)

Volumen del Molde (cm³) 2111.80 2111.80 2111.80 2111.80

Densidad Húmeda (gr/cm³)

HU

ME

DA

D

Tara: 420 123 175 167 6 377 5 179

Peso Húmedo + Tara (gr) 127.56 129.32 133.88 132.31 109.12 109.45 110.21 107.77

Peso Seco + Tara (gr) 124.04 125.86 128.00 126.30 103.98 103.72 103.27 101.17

Peso Agua (gr)

Peso Tara (gr) 22.86 24.62 24.07 24.35 35.93 22.74 22.70 24.12

Peso Muestra Seca (gr)

Contenido de Humedad (% )

C. Humedad (% ) promedio

DENSIDAD SECA (cm³)



CÁLCULOS

Calculo de la densidad húmeda

Para el cálculo de la densidad húmeda se utiliza la siguiente formula:

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆

Para ello primero se calcula el peso del material húmedo:

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 − 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆

Densidad humedad para 3%

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐 = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟗. 𝟎𝟎 𝒈𝒓 − 𝟔𝟓𝟓𝟖. 𝟎𝟎 𝒈𝒓 = 𝟒𝟓𝟔𝟏. 𝟎𝟎 𝒈𝒓

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4561 𝑔

2111.80 𝑐𝑚3

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 2.16 𝑔 𝑐𝑚3⁄


𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐 = 𝟏𝟏𝟒𝟔𝟗. 𝟎𝟎𝒈𝒓 − 𝟔𝟓𝟓𝟖. 𝟎𝟎 𝒈𝒓 = 𝟒𝟗𝟏𝟏. 𝟎𝟎 𝒈𝒓

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4911 𝑔

2111.80 𝑐𝑚3





𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐 = 𝟏𝟏𝟓𝟏𝟎. 𝟎𝟎𝒈𝒓 − 𝟔𝟓𝟓𝟖. 𝟎𝟎 𝒈𝒓 = 𝟒𝟗𝟓𝟐. 𝟎𝟎 𝒈𝒓

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4952.00 𝑔

2111.80 𝑐𝑚3



𝑷𝒆𝒔𝒐 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐 = 𝟏𝟏𝟒𝟔𝟔. 𝟎𝟎𝒈𝒓 − 𝟔𝟓𝟓𝟖. 𝟎𝟎 𝒈𝒓 = 𝟒𝟗𝟎𝟖. 𝟎𝟎 𝒈𝒓

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 = 4908.00 𝑔

2111.80 𝑐𝑚3


CALCULO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Se calcula con la siguiente formula:

𝑾 % = 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂

𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐

𝑊 % = 3.52𝑔

101.18𝑐𝑚3 𝑥 100 = 3.48

𝑊 % = 3.46 𝑔

101.24 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 3.42

𝑊 % = 5.88 𝑔

103.93 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 5.66

𝑊 % = 6.01 𝑔

101.95 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 5.66

%𝑾𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅. = 𝟑. 𝟒𝟓

%𝑾𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅. = 𝟓. 𝟕𝟖



𝑊 % = 5.14 𝑔

68.05 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 7.55

𝑊 % = 5.73 𝑔

80.98 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 7.08

𝑊 % = 6.94 𝑔

80.57 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 8.61

𝑊 % = 6.60 𝑔

77.05 𝑐𝑚3 𝑥 100 = 8.57

Calculo de densidad seca

Se calcula con la siguiente formula:

𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂

𝟏 + 𝑾%𝟏𝟎𝟎

𝐷𝑆 = 2.16 𝑔 𝑐𝑚3⁄

1 + 3.45

100

= 2.09 𝑔 𝑐𝑚3⁄

𝐷𝑆 = 2.33 𝑔 𝑐𝑚3⁄

1 + 5.78

100

= 2.20 𝑔 𝑐𝑚3⁄

𝐷𝑆 = 2.34 𝑔 𝑐𝑚3⁄

1 + 7.31

100

= 2.19 𝑔 𝑐𝑚3⁄

𝐷𝑆 = 2.32 𝑔 𝑐𝑚3⁄

1 + 8.59

100

= 2.14 𝑔 𝑐𝑚3⁄

%𝑾𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅. = 𝟕. 𝟑𝟏

%𝑾𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅. = 𝟖. 𝟓𝟗



RESULTADOS CALCULADOS

DE

NSI

DA

D

NUMERO DE ENSAYO

1 2 3 4

N° de Capas 5 5 5 5

N° de Golpes por Capa 56 56 56 56

Peso Húmedo+ Molde (gr) 11119.00 11469.00 11510.00 11466.00

Peso Molde (gr) 6558.00 6558.00 6558.00 6558.00

Peso Húmedo (gr) 4561.00 4911.00 4952.00 4908.00

Volumen del Molde (cm³) 2111.80 2111.80 2111.80 2111.80

Densidad Húmeda (gr/cm³) 2.16 2.33 2.34 2.32

HU

ME

DA

D

Tara: 420 123 175 167 6 377 5 179

Peso Húmedo + Tara (gr) 127.56 129.32 133.88 132.31 109.12 109.45 110.21 107.77

Peso Seco + Tara (gr) 124.04 125.86 128.00 126.30 103.98 103.72 103.27 101.17

Peso Agua (gr) 3.52 3.46 5.88 6.01 5.14 5.73 6.94 6.60

Peso Tara (gr) 22.86 24.62 24.07 24.35 35.93 22.74 22.70 24.12

Peso Muestra Seca (gr) 101.18 101.24 103.93 101.95 68.05 80.98 80.57 77.05

Contenido de Humedad (% ) 3.48 3.42 5.66 5.90 7.55 7.08 8.61 8.57

C. Humedad (% ) promedio 3.45 5.78 7.31 8.59

DENSIDAD SECA (cm³) 2.09 2.20 2.19 2.14



CURVA DE COMPACTACION

2.02

2.03

2.04

2.05

2.06

2.07

2.08

2.09

2.10

2.11

2.12

2.13

2.14

2.15

2.16

2.17

2.18

2.19

2.20

2.21

2.22

3 4 5 6 7 8 9 10

DEN

SID

AD

SEC

A (

gr/c

m³)

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

CURVA DE COMPACTACION (A.A.S.H.T.O. T 180)



CONCLUSIONES

Al finalizar la presente práctica de laboratorio el grupo concluye:

En este ensayo de laboratorio (ensayo Proctor) se ha logrado realizar utilizando

el método C según la clasificación de la norma del MTC, para lo cual se ha

hecho uso del molde grande, con una cantidad de golpes de 56 por capa. Para

poder saber que se va a utilizar el tipo C nos hemos basado en la

granulometría de la muestra ensayada.

Se logró determinar la densidad máxima y el contenido de humedad optimo

mediante este ensayo, para lo cual obtuvimos los siguientes resultados: Densidad

seca máxima = 2.20 𝑔 𝑐𝑚3⁄ y un contenido de humedad óptimo de 6.20 %.

Que los resultados obtenidos son de mucha importancia ya que son utilizados

para realizar el ensayo de CBR.



RECOMENDACIONES

Con la finalidad de mejorar posteriores ensayos en laboratorio se recomienda:

Los equipos antes de ser utilizados para este ensayo deben estar en buenas

condiciones.

La mezcla de la muestra de suelo con el agua debe hacerse de tal modo que

toda la muestra quede uniformizada, y evitar que existan partes de la muestra

con más contenidos de agua que otras partes.

Que en el momento de realizar las pesadas de las taras con material húmedo

se debe tener el máximo cuidado para obtener verdaderos resultados ya que

se tratan de muestras en pequeña cantidad, que al variar el peso en una

pequeña fracción, el contenido de humedad varia en gran medida.



ANEXOS

PANEL FOTOGRAFICO

Se tamiza la muestra seca por la malla

¾”(19.00mm)

Medición de agua para añadir al

suelo

Se pesan 24 Kg de muestra repartida en 4

taras (6kg c/u)

Se compacta en 5 capas, con 56 golpes



Se quitó el collarín, luego enrasar Pesando el molde con material

húmedo

Se saca muestras en taras para obtener el

contenido de humedad

Pesando la tara con muestra para el

contenido de humedad

Documents

Ensayo Proctor Modificado