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pavimento
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CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
METODO PROCTOR MODIFICADO
Elwis Cotes Socarras, David de la cruz, juan camilo Arrieta, Darwin maestre Ing. Ricardo escobar Arévalo 02-09-2012
Laboratorio de pavimento, Barranquilla, Atlántico
RESUMEN
En el siguiente informe tendremos la
oportunidad de realizar los ensayos
de granulometría por tamizado que lo
utilizamos para partículas aparente
mente grandes y algo de partículas
pequeñas , siguiendo sus respectivos
procedimientos mencionados a
continuación obtuvimos como
resultado por medio de la
granulometría del tamizado que el
3% de nuestro suelo es grava, el
61.8% de la muestra es arena y el
19.1% de nuestra muestra es arcilla o
limo ya que fue lo que nos quedó en
el fondo.
ahora realizaremos los ensayos de
atterberg con la respectiva muestra,
le hallamos los limites líquido y limite
plástico con los procedimientos
mostrados a continuación en el cual
se obtuvieron como resultado la
cantidad de agua que necesita
nuestro suelo para que llegue al
punto de transición, pase de un
estado líquido a un estado plástico y
cierre una ranura en 25 golpes es de
21.90%; para cuando nos referimos al
límite plástico la cantidad de agua
que tiene nuestro suelo al momento
de hacer rollitos de 3 mm cuando
estos empiezan a agrietarse o a
desmoronarse es de 18.83%.
luego de obtener cada uno de los
pasos mencionados anteriormente
iremos a una hoja de excel
programada ya con sus respectivas
fórmulas para realizar los cálculos de
proctor estándar y seguidamente
proctor modificado
ABSTRACT
in this report will have the opportunity to make the glanurometria for screening tests that use mind for
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apparent particle particle something big and small, following its procedures referred to below as a result obtained through the screening glanurometria the 3% our land is gravel, 61.8% of the sample is sand and 19.1% of our sample is clay or silt as it was what we stay in the background.
now we will atterberg tests with the respective sample, we find the limits liquid and plastic limit with the procedures shown below in which were obtained as a result the amount of water you need our soil so it reaches the transition point, pass liquid state to a plastic state and close a slot in 25 strokes is 21.90%, for when it comes to plastic limit the amount of water that has our soil at 3 mm rolls do when they start to crack or crumble is of 18.83%.
after obtaining each of the above steps will go to an excel spreadsheet already scheduled their respective formulas for calculation of standard proctor and modified proctor then
INTRODUCCIÓN
La granulometría por tamizado es un
cambio mecánico, por el que se
separan las partículas del suelo en
varios tamaños, se denominan para
la fracción menor (que pasa por el
tamiz 200) como limo, Arcilla y
Coloide. Esto se hace cuando se
utilizan varios tamices en su orden
que va de arriba hacia abajo. El suelo
que queda en el tamiz nos dice el
tamaño de la muestra, esto solo
separa una porción de suelo entre
dos tamaños.
El análisis granulométrico al cuál se
somete un suelo es de vital
importancia para la construcción de
proyectos, porque allí se obtiene las
características y propiedades que
contiene un suelo, lo cual lo hace de
gran importancia ya que para tratar
los suelos hay que saber su
composición estructural.
Los límites de Atterberg o límites de
consistencia se utilizan para
caracterizar el comportamiento de los
suelos finos. El nombre de estos es
debido al científico sueco Albert
Mauritz Atterberg. (1846-1916).
Por eso a continuación tendremos la
oportunidad de realizar los siguientes
ensayos como límite líquido que nos
indica la cantidad de agua que
necesita nuestro suelo en este caso
una arcilla muy fina para que pase de
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su estado semilíquido a un estado
plástico y pueda moldearse.
También realizaremos el Límite
plástico para saber la cantidad de
agua que necesita nuestro suelo para
que pase de un estado plástico a un
estado semisólido y se rompe.
Y finalmente realizaremos el ensayo
de compactación Proctor que 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 que
optimiza el inicio de la obra con
relación al costo y el desarrollo
estructural e hidráulico.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La granulometría de una base de
agregados se define como la
distribución del tamaño de sus
partículas. Esta granulometría se
determina haciendo pasar una
muestra representativa de agregados
por una serie de tamices ordenados,
por abertura, de mayor a menor.
Los tamices son básicamente unas
mallas de aberturas cuadradas, que
se encuentran estandarizadas por la
Norma Técnica Colombiana # 32.
La denominación en unidades
inglesas (tamices ASTM) se hacía
según el tamaño de la abertura en
pulgadas para los tamaños grandes y
el número de aberturas por pulgada
lineal para los tamaños grandes y el
numeral de aberturas por pulgada
lineal para tamices menores de? de
pulgada.
La serie de tamices utilizados para
agregado grueso son 3", 2", 1½", 1",
¾", ½", ?", # 4 y para agregado fino
son # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100, #
200.
La serie de tamices que se emplean
para clasificar agrupados para
concreto se ha establecido de
manera que la abertura de cualquier
tamiz sea aproximadamente la mitad
de la abertura del tamiz
inmediatamente superior, o sea, que
cumplan con la relación 1 a 2.
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La operación de tamizado debe
realizarse de acuerdo con la Norma
Técnica Colombiana # 77 sobre una
cantidad de material seco. El manejo
de los tamices se puede llevar a cabo
a mano o mediante el empleo de la
máquina adecuada.
El tamizado a mano se hace de tal
manera que el material se mantenga
en movimiento circular con una mano
mientras se golpea con la otra, pero
en ningún caso se debe inducir con la
mano el paso de una partícula a
través del tamiz; Recomendando, que
los resultados del análisis en tamiz se
coloquen en forma tabular.
Siguiendo la respectiva
recomendación, en la columna 1 se
indica la serie de tamices utilizada en
orden descendente. Después de
tamizar la muestra como lo estipula la
Norma Técnica Colombiana # 77 se
toma el material retenido en cada
tamiz, se pesa, y cada valor se coloca
en la columna 2. Cada uno de estos
pesos retenidos se expresa como
porcentaje (retenido) del peso total de
la muestra.
Fórmula. % Retenido = Peso de
material retenido en tamiz * 100
Peso total de la muestra
Este valor dé % retenido se coloca en
la columna 3.
En la columna 4 se van colocando los
porcentajes retenidos acumulados.
En la columna 5 se registra el
porcentaje acumulado que pasa, que
será simplemente la diferencia entre
100 y el porcentaje retenido
acumulado.
Fórmula % PASA = 100 – % Retenido
Acumulado
Los resultados de un análisis
granulométrico también se pueden
representar en forma gráfica y en tal
caso se llaman curvas
granulométricas.
Estas gráficas se representan por
medio de dos ejes perpendiculares
entre sí, horizontal y vertical, en
donde las ordenadas representan el
porcentaje que pasa y en el eje de las
abscisas la abertura del tamiz cuya
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escala puede ser aritmética,
logarítmica o en algunos casos
mixtos.
Las curvas granulométricas permiten
visualizar mejor la distribución de
tamaños dentro de una masa de
agregados y permite conocer además
que tan grueso o fino es.
El límite liquido es el contenido de
agua, expresado en porcentaje
respecto al peso del suelo seco, que
delimita la transición entre el estado
líquido y plástico de un suelo
remoldado o amasado. En las
imágenes a continuación podemos
observar un esquema hipotético del
estado de un suelo antes y después
del ensayo de límites de atterberg
Se define como el contenido de agua
necesario para que la ranura de un
suelo ubicado en el equipo de
Casagrande, se cierre después de
haberlo dejado caer 25 veces desde
una altura d 10 mm.
También puede definirse como el
menor contenido de humedad de un
suelo que puede fluir por vibración.
El límite liquido como fue definido por
atterberg ha estado sujeto a distintas
variaciones en su determinación. Fue
terzaghi, quien la sugirió a
Casagrande en 1927, que diseñara
un dispositivo mecánico que pudiera
eliminar en lo posible los errores del
operador en la determinación del
mismo.
Casagrande desarrollo un dispositivo
normalizado como se muestra en el
dibujo y descrito por la norma ASTM
D 423 excepto por el acanalador
utilizado. El limite liquido se
estableció como el contenido de agua
de un suelo cuando para 25 golpes
ejercidos por la caída de ñla taza a
razón de dos golpes por segundo
desde la altura de 1 cm, dos
secciones determinadas de suelo
separadas por una ranura
normalizada de 2 mm de espesor en
su parte inferior y 11 mm en su parte
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superior y una altura de 8 mm,
cerraran en una distancia de ½
pulgadas a lo largo de la `parte
inferior de la ranura.
La altura de caída, como las
dimensiones del cascador y las
dimensiones de la ranura, como el
material de la base, etc; son factores
de influencia en los resultados
obtenidos.
Para entender el significado del
ensayo mediante el dispositivo
detallado en la figura mostrada abajo,
podemos decir que para golpes
secos, la resistencia al corte dinámica
de los taludes de la ranura se agota,
generándose una estructura de flujo
que produce el deslizamiento.
La fuerza resistente a la deformación
puede considerarse como la
resistencia al corte un suelo. La
resistencia al corte de todos los
suelos en el límite liquido en
constante y tiene un valor aproximado
de 22 gr.
Curva de flujo
Casa grande observo que el numero
de golpes necesarios para cerrar la
ranura dependía del contenido de
agua del suelo y que cuando una
serie de resultados de un suelo se
representaba en un gráfico donde el
eje de la humedad es aritmético y el
eje del número de golpes es
logarítmico, esos resultados forman
una línea recta. Esa curva fue
llamada curva de flujo.
Las ventajas de la gráfica de este
modo son: la curva puede ser
dibujada con pocos puntos, se
pueden detectar más fácilmente los
errores en una línea recta con escala
semilogaritmica que en una línea
curva con escala aritmética y el índice
de flujo puede ser definido por la
pendiente de la recta.
Esencialmente el ensayo de limite
liquido es una medida de la
resistencia de corte de un suelo
blando cuya humedad se acerca al
estado líquido. La teoría de
plasticidad desarrollada por
PRANDTL estableció una relación
entre la resistencia de corte y la
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resistencia de penetración de un
suelo. Esta relación es una constante
en materiales como las arcillas
saturadas. Entonces podemos decir
que el ensayo de penetración debería
ser una medida valida de límite
líquido. Para ello existen distintos
tipos de conos para determinar el
límite líquido.
Casagrande definió el limite liquido
como el contenido de agua al cual un
corte estándar de separación,
practicado en la muestra de suelo
remoldado, de una cuchara de
ranuradora, se cerrara una distancia
de 12.7 mm a 25 golpes de la caída
del vaso de limite liquido o copa de
Casagrande, 10.0 mm sobre una
base de caucho rígido o micarta 22.
En suelos con arena o materia
orgánica no puede usarse el
ranurador y entonces se utiliza la
espátula, usando el ranurador para
verificar las dimensiones. No se
aconseja utilizar el ranurador curvo
con sección trapezoide porque
genera una pérdida de adherencia al
suelo.
En general, este límite liquido
corresponde al de atterberg, definido
como el contenido de agua en el
punto de transición de la muestra, de
un estado líquido a un estado
plástico, en donde el suelo adquiere
una cierta resistencia al corte.
EL LIMITE PLÁSTICO ES EL
CONTENIDO DE AGUA QUE
LIMITA EL ESTADO PLÁSTICO
RESISTENTE SEMISOLIDO."
El límite plástico de un suelo es el
menor contenido de humedad
determinado, de acuerdo con el
método bajo el cuál el suelo
permanece plástico.
Para la determinación de éste límite
se toma muestras del ensayo para la
obtención del límite líquido y
procedemos a amasarla y
posteriormente a arrollarla, cuya
arrolladora vamos disminuyendo en el
diámetro, hasta que los rollitos
presenten rupturas o ranuras.
Mientras se rasga aumentamos la
humedad del suelo que no presenta
ninguna falla, hasta que los rollitos
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lleguen a tener un diámetro de 3 mm.,
en cuyo diámetro decimos que esa
humedad es la que determina el
índice plástico.
Las arenas no tienen plasticidad, los
limos tienen pero muy poca, en
cambio las arcillas, y sobre todo
aquellas ricas en materia son muy
plásticas.
El límite plástico se ha definido
arbitrariamente como el contenido de
humedad del suelo al cuál un cilindro
se rompe o se resquebraja cuando se
enrolla a un diámetro de 3 mm. o
aproximadamente 3 mm. Esta prueba
es bastante más subjetiva
(dependiente del operador) que el
ensayo del límite líquido, pues la
definición del resquebrajamiento del
cilindro de suelo así como del
diámetro están sujetas a la
interpretación del operador. El
diámetro puede establecerse durante
el ensayo por comparación de un
alambre común o de soldadura del
mismo diámetro. Con la práctica, se
encuentra que los valores del límite
plástico pueden reproducirse sobre el
mismo suelo por parte de diferentes
laboratoristas, dentro de un rango del
1 al 3%.
.
Existen dos tipos de ensayo Proctor
normalizados; el "Ensayo Proctor
Normal", y el "Ensayo Proctor
Modificado". La diferencia entre
ambos estriba en la distinta energía
utilizada, debido al mayor peso del
pisón y mayor altura de caída en el
Proctor modificado.
Ambos ensayos se deben
al ingeniero que les da nombre, Ralph
R. Proctor (1933), y determinan la
máxima densidad que es posible
alcanzar para suelos o áridos, en
unas determinadas condiciones de
humedad, con la condición de que no
tengan excesivo porcentaje de finos,
pues la prueba Proctor está limitada a
los suelos que pasen totalmente por
la malla No 4, o que tengan un
retenido máximo del 10 % en esta
malla, pero que pase (dicho retenido)
totalmente por la malla 3/8”. Cuando
el material tenga retenido en la malla
3/8” deberá determinarse
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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 compactación
máxima en el cual se obtiene la
humedad óptima de compactación. El
ensayo puede ser realizado en tres
niveles de energía de compactación,
conforme las especificaciones de
la obra: normal, intermedia y
modificada.
La energía de compactación viene
dada por la ecuación:
Dónde:
Y - energía a aplicar en la
muestra de suelo;
n - número de capas a ser
compactadas en el cilindro de
moldeado;
N - número de golpes aplicados
por capa;
P - peso del pisón;
H - altura de caída del pisón; y
V - volumen del cilindro.
El Grado de compactación de un
terreno se expresa en porcentaje
respecto al ensayo Proctor; es decir,
una compactación del 85% de Proctor
Normal quiere decir que se alcanza el
85% de la máxima densidad posible
para ese terreno.
Las principales normativas que
definen estos ensayos son las
normas americanas ASTM D-698
(ASTM es la American Society for
Testing Materials, Sociedad
Americana para el Ensayo de
Materiales) para el ensayo Proctor
estándar y la ASTM D-1557 para el
ensayo Proctor modificado. En
España existen las normas UNE 103-
500-94 que define el ensayo de
compactación Proctor normal y la
UNE 103-501-94 que define el
ensayo Proctor modificado.
Materiales y Equipos
Muestra
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Balanza
Tamiz 200
Pluma para lavar el material
Horno para secar
Juego de tamices
Tara para poner el material Aparato de limite liquido Ranurador Tamiz N 40 Recipientes para hacer rollitos
Procedimiento
---Se toma nuestra muestra Luego la
lavamos a chorro hasta que el agua
salga de su color natural
(transparente)
---Pesamos nuevamente la muestra
con su respectiva tara para saber que
quedo retenido y q fue lo que paso.
---Luego la ponemos a secar durante
24 horas
---Pasamos nuestra muestra por el
juego de los tamices
---Quitamos tamiz por tamiz y
obtenemos el peso del material que
quedo retenido en cada tamiz, para
sumarlos y compararlos con la
cantidad inicial para ver si hubo
perdidas
---Calcular el % en cada tamiz
dividiendo el peso retenido en cada
uno de ellos por el peso de la
muestra original. esto es válido ya
que el material que haya pasado
atreves del matiz 200 pasaría
cualquier otro tamiz por encima del
tamiz 200 en la serie.
---Calcular el % que pasa (o el % más
fino que) comenzando por el 100% y
obtener el % retenido en cada tamiz
como un proceso acumulativo.
---luego agregamos agua para
moldear la muestra sin estar muy
húmeda y tampoco muy seca;
--- llevamos la muestra a la casuela
de casa grande y se realizan 3
ensayos con su recipiente, el cual la
muestra de tomarse de acuerdo con
el número de golpe establecidos por
la norma INVE 125.
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---Terminado los tres ensayos
procedemos a poner las muestras al
horna hasta el siguiente dia.
---Hallamos la gravedad
---Nos vamos a Excel y realizamos
los respectivos cálculos para
compactación
Datos y Cálculos
RESULTADOS Y GRAFICAS
GRANULOMETRIA
Ws (gr) 4601,39
Tamiz Abertura Peso ret. %Ret %Acum %Pasa1-1/2" 38,1 0 0,0 0,0 100
1" 25,4 227,81 5,0 5,0 953/4" 19 236,17 5,1 10,1 89,871/2" 12,5 137,17 3,0 13,1 86,893/8" 9,5 111,04 2,4 15,5 84,5TN 4 4,75 164,72 3,6 19,1 80,9
TN 10 1,76 182,38 4,0 23,1 76,9TN 40 0,425 1467,8 31,9 55,0 45,0TN 200 0,075 1194,78 26,0 80,9 19,1FONDO 879,2 19,1 100,0 0,0
4601,07
T. MAXIMO 1-1/2"T. MAX. NOMINAL 1/2"
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0.010.11101000
20
40
60
80
100
120
GRANULOMETRIA
Series2
APERTURA TAMIZ (mm)
% Q
UE P
ASA
CLASIFICAION:
USC: SC
LIMITE PLASTICO
LIMITE PLASTICOpeso(r +m) peso ( r ) peso (r+ms) w W
26,63 25,72 26,48 19,736818,812155226,07 25,37 25,96 18,6441
26,33 25,48 26,2 18,0556
Lp = 18,81 %
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LIMITE LÍQUIDO
LIMITE LIQUIDONUMERO DE
GOLPESpeso(r +m)
peso ( r )
peso (r+ms) W
15 53,72 24,12 48,1323,282
0
21 51,92 27,62 47,5322,049
2
28 45,05 26,14 41,8520,369
2
LL= 21,3 %
INDICE DE PLASTICIDAD (IP)
IP=¿−LP
IP=21,3%−18,81%
IP=2,49
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GRAVEDAD Y ABSORCIÓN DE A. GRUESO
DENSIDAD DE A. GRUESO
A (gr) 1494,14B (gr) 1601Wcanasta (gr) 1263Wcanasta sum.(gr) 1107Wcanasta+muestra sum.(gr) 2020C (gr) 913
Gsb2,1717151
2
Gsb - SSS2,3270348
8
Gsa2,5710500
1
%Absorción7,1519402
5
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GRAVEDAD ESPECÍFICA PROMEDIO
Gapromedio=100
80,92,63
+19,12,57
Gapromedio=2,61
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PROCTOR MODIFICADOHumedad (%) 5,2
PESOS VOLUMEN (cm3) Densidad Densidad seca
MESTRA MAS MOLDE 6142MUESTRA 1973 2,141394616 2,03555MOLDE 4169 921,3621748
Humedad (%) 8,3PESO
S VOLUMEN (cm3) Densidad Densidad secaMESTRA MAS MOLDE 6263MUESTRA 2094 2,272721908 2,09854MOLDE 4169 921,3621748
Humedad (%) 11,5PESO
S VOLUMEN (cm3) Densidad Densidad secaMESTRA MAS MOLDE 6248MUESTRA 2079 2,256441665 2,02371MOLDE 4169 921,3621748
Humedad (%) 14,4PESO
S VOLUMEN (cm3) Densidad Densidad secaMESTRA MAS MOLDE 6169MUESTRA 2000 2,170699053 1,89746MOLDE 4169 921,3621748
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GRAFICAS
γ d MAX=2 ,O 9
ωOPTIMA=8,3%
CURVA DE SATURACIÓNDENSIDAD SECA HUMEDAD (w)
1,40 33,111,50 28,351,60 24,19
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1,70 20,512,00 11,692,10 9,302,20 7,142,30 5,16
Entidad seca (gr /cm3)
ANALISIS DE RESULTADOS.
Luego de realizar los cálculos
decimos que respecto a la
granulometría de nuestro material
obtuvimos que tenemos el 61.8% de
la muestra es Arena y el 19.1% de
nuestra muestra es arcilla o limo ya
que fue lo que nos quedó en el fondo.
Después calculamos los limites
líquido y limite plástico, en el cual se
obtuvieron como resultado la cantidad
de agua que necesita nuestro suelo
para que llegue al punto de
transición, pase de un estado líquido
a un estado plástico y cierre una
ranura en 25 golpes es de 21.90%;
para cuando nos referimos al límite
plástico la cantidad de agua que tiene
nuestro suelo al momento de hacer
rollitos de 3 mm cuando estos
empiezan a agrietarse o a
desmoronarse es de 18.83% con un
índice plástico de 2.49, para finalizar
haciendo el cálculo de proctor
modificado mostrado anteriormente,
para luego finalizar haciendo las
gráficas de densidad seca contra
humedad.
CONCLUSIÓN
Tenemos un suelos según la USC
tenemos un suelo SC (arena
arcillosa), limite liquido de 21,3% y un
límite plástico de 18,83%, una
gravedad especifica promedio de los
agregado de 2,61.
Al realizar el ensayo de proctor
estándar se logra concluir que al
tratar de densificar un suelo
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aumentando su contenido de agua
llega un punto en que esta densidad
seca disminuye debido a la cantidad
de vacíos que son llenados por el
agua dichos vacios que son del
material en este punto donde
disminuye la densidad se dice que
hay una densidad seca máxima y un
nivel de húmeda optimo condiciones
en las que el material obtiene una
mejor compactación obteniendo su
mayor densidad.
En el proctor modificado se da una
mayor compactación, por esto se
encuentra una densidad seca máxima
y una humedad optima más rápido, la
mayor compactación se debe a que
hay una mayor un mejor
compactación por capa.
La grafica de saturación corta las
curvas de densidad seca vs humedad
suponemos que es debido a
características de nuestro material.
Finalizando el ensayo podemos decir
que el material ensayado si cumple
con respecto al límite liquido ya que
las especificaciones de INVIAS nos
dice que debe ser menor o igual a
40%, y nosotros tenemos 21,3%, con
respecto al índice de plasticidad
también cumple ya que nos dice que
tiene que ser menor de 6 y nosotros
tenemos 2,49, analizando también el
equivalente de arena también cumple
porque nuestro de material de sub-
base es mayo al 25%, tenemos
61.8%
BIBLIOGRAFIA
NORMA INV-E-123-07
NORMA INV-E-125-07
NORMA INV-E-126-07
NORMA INV-E-142-07
ESPECIFICACIONES INVIAS
