Relacion Del Ensayo de Proctor en Laboratorio

7/25/2019 Relacion Del Ensayo de Proctor en Laboratorio

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UNIVERSIDAD NACIONALDE SAN MARTIN

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

RELACION DEL ENSAYO DE PROCTOR EN

LABORATORIO CON

LA COMPACTACION DE RODILLOS EN OBRA

En ingeniería de caminos es importante realizar ensayos de compactación ya

que por medio de este ensayo se podrá conocer el óptimo contenido de

humedad que necesita el terreno para llegar a su máxima densidad seca, y

también nos permitirá hacer el cálculo del esfuerzo de compactación en

laboratorio, para luego ser llevada a campo y emplear las maquinarias

correspondientes, principalmente los rodillos compactadores, ya sea de pata de

cabra, liso, o tractor de oruga, dependiendo del tipo de suelo con que se está

trabajando

Ensayo de compactación Compactación: proceso de empaquetamiento de las partículas de suelo

mas cercanamente posible por medio mecánico aumentando la densidad OCH: humedad del suelo que produce una máxima densidad seca

Máxima Densidad Seca: usando una compactación al !"#

Compactación Relativa : porcentaje entre la densidad seca del suelo y

su máxima densidad seca Densidad seca – Contenido de humedad: relación entre densidad

seca y el contenido de humedad bajo un esfuerzo de compactación Porcentaje de vacos de aire: volumen de vacíos de aire expresado

como un porcentaje del volumen total del suelo !nea de vacos de aire: la línea muestra la densidad seca $ contenido

de humedad relación para un suelo conteniendo un porcentaje constantede vacíos de aire

Proceso de Compactación%as partículas sólidas son empaquetadas lo más cercanamente por mediosmecánicos aumentando la densidad seca &e reduce la relación de vacíos'oca o no reducción del contenido de agua %os vacíos no puedeneliminarse por compactación, por control de ellos se reducen al mínimo%o que permite el proceso de compactación es(

) bajo contenido de agua el grano de suelo es rodeado por una delgada

película de agua El agua adicional permite juntar los granos mas fácilmente

El aire es desplazado y la densidad seca es incrementado

%a adición de agua permite expulsar el aire durante la compactación






%os granos de suelo se muestran lo mas cercanos posibles hasta cierto

punto y de ahí aumenta la cohesión "uando la cantidad de agua excede lo requerido, el exceso de agua

empuja los granos de suelo hacia fuera y la densidad adquiridadisminuye

) mayor contenido de humedad, el aire es desplazado por la

compactación y la densidad contin*a disminuyendo

'rincipio de compactación

Procedimiento de Compactación en el

laboratorio

+er que el molde, la extensión collar y la base estén limpia, seca y

ensamblada al molde

%a muestra sería secada al aire para tamizarla fácilmente o secada al horno a menos de - o"

&i la cantidad de muestra la es correcta, dividirla en tantos montones

como capas necesarias para compactarlas %a altura de una capa es de apróx . cm, si son / capas sería 0/ cm

"olocar el molde sobre una base sólida como el piso de concreto

Escarificar y alisar ligeramente la superficie del suelo compactado con

una espátula o cuchillo para el buen contacto entre las capas &iempre limpiar el martillo

1o disturbar el suelo compactado en el molde

&i resulta cavidades de extraer peque2as gravillas, la superficie sería rellenado con material fino






%impiar la superficie del molde antes de pesarlo

%a muestra requerida para el contenido de humedad depende del

tama2o máximo de los granos

3elaciones entre la 4ensidad &eca y la #umedad de un suelo sujeto a un esfuerzo decompactación

"ondición mas económica de compactación






Esfuerzos de Compactación%a energía aplicada durante la compactación con un martillo que cae deuna altura es la siguiente( Ec 5 67r # 1b 1l8 9 + cm :g 9 cm/

%os ensayos tanto 'roctor Estándar como 'roctor ;odificado debencumplir con una determinada energía de compactación correspondiente a

cada una de ellas4onde(

7r( masa del martillo <g# (altura de caída del martillo cm1b (n*mero de golpes por capas1l( n*mero de capas+( volumen del molde cm/

Ensayo de Compactación y el Equipo Especificaciones de los métodos

Designación

ASTM

Designación

AASHTO

Energía

Ft-lbf/ft3

Diámetro y

ol!men

"el mol"e

#eso "el

martillo

y

alt!ra "e

caí"a

$%me

ro "e

ca&as

y

gol&es

&or

ca&a

'ímites

"el

tama(o

s!&erior

"e

&artíc!las

#S D-)*+,

A .

.

0 .

#M D-1224

A .

.

0 .

1532

15632

156357

8 in9 79733

8 in9 79733

) in9 7972

292 lb 15

in9

292 lb 15

in9

292 lb 15

in

3 52

3 52

3 2)

$o9 8

$o9 8

:;

#M D-1224

A .T < 1+7 A..

2)65272)6527

8 in9 797338 in9 79733

17 lb 1+in9

2 522 52

$o9 8 $o9 8






.

0 .

0. 2)6777 ) in9 7972 17 lb 1+

in9

17 lb 1+in

2 2) :;

, Ensayo "e 0om&actación #roctor Están"ar

4 Ensayo "e 0om&actación #roctor Mo"ifica"o

Energía de Compactación

ASTM D 122 #roctor Mo"ifica"o

7r ¿ masa del martillo 5 0- lb# ¿ altura de caída del martillo 5 0= in 5 0 ft1b ¿ n*mero de golpes por capas 5 > " 5 ?,>-%bft9ft/

1l

¿

n*mero de capas 5 + ¿ volumen del molde cm/ 5 09/- ft/Suelo a #tili$ar:;étodo ) 'orción que pasa la malla 1o . 'orción que pasa la malla /9=@ 'orción quepasa la malla A@;étodo&e usa si >-Bo menos por peso &e usa si el suelo retenido en la &e usa si masde >-B por peso de material es retenido en la malla 1o .;étodo Es más del >-B, y de material es retenido en la mallamalla 1o . >-B o menos por peso es de /9=@, y menos de /-B por pesoretenido en la malla /9=@ es retenido en la malla de A@

Material para la Compactación

El material para la compactación puede ser de grano gruesocomo fino de la clasificación &C"&( D', D7, D;, D", &', &7,

&;, &", "%, "#, ;%, ;#, !# y las combinaciones de estossuelos %os mas recomendables son los suelos gruesos mezclados






con suelos finos de baja plasticidad y los no recomendables son lossuelos orgánicos y turbas

M%todos de Compactación%os métodos de compactación a usar son los siguientes(

- Ensayo "e 0om&actación #roctor Están"ar ASTM D )*+9

- Ensayo "e 0om&actación #roctor Mo"ifica"o ASTM D 1229

&ara carreteras.

0!ras tí&icas

"e com&actación &ara

cinco s!elos "iferentes






"urvas de compactación proctor estándar y modificada para un suelo limo arcilloso6método )8

"urva de compactación para arena, limo y arcilla






Valores Aproximados de OC

3ango aproximado de !"# vs ipo de suelo

ti&o "e s!elo alor &robable=. O0H &roctor

mo"ifica"o

A>E$A ) - 17ME?0'A DE A>E$A @ 'MO + - 15'MO 11 - 12A>0''A 13 - 51

Efectos de la compactación del suelo

;ejoramiento del suelo

Me!oramiento Efectos sobre la masa

de relleno

Alta resistencia al

cortante9

Mayor estabili"a"

aBa com&resibili"a"9 Menor asentamiento

baBo carga estática9Alto alor "e 0>9 Menor "eformación baBo

carga re&eti"a9

aBa &ermeabili"a" aBo ten"encia a

absorber ag!a9

aBo s!sce&tibili"a" al

congelamiento9

Menor &robabili"a" al

congelamiento9






Aplicaciones de la Compactación

%os suelos pueden ser usados como relleno para muchos propósitos(0 3ellenar una excavación o vacíos adyacente a una estructura

> &ervir de apoyo a una estructura/ "omo sub F base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos. Estructuras como terraplenes o presas de tierra%a compactación aumenta la densidad del suelo, mejora laspropiedades ingenieriles del suelo %o más importante es elmejoramiento y los efectos resultantes sobre la masa de relleno

Equipo de Compactación para el CampoF "ompactación vibratorio 6tipo plancha8F 3odillo liso vibratorio autopropulsado G $ >/ tonF 3odillo liso vibratorio de tiro G- $ >0- #'F 3odillo neumático autopropulsado ?- $ 0/ #'F 3odillo pata de cabra vibratorio autopropulsado =. $ 0=- #'F 3odillo pata de cabra vibratorio de tiro = $ >> tonF 3odillo tandem estático autopropulsado / $ 0 tonF ractor de tiro >G $ 0= #'F 3odillo de tres ruedas autopropulsado = #' / $ 0 ton






3odillo liso, vibratorio, neumático y pata de cabra






3odillo liso en plena acción

#uellas de compactación de un rodillo 'ata de "abra

Qué energía de compactación utilizar?

'a res&!esta a esta &reg!nta tiene C!e ser "a"a en f!nción "e los obBetios

&or los c!ales se com&acta6 C!e como ya imos6 es meBorar las &ro&ie"a"esmecánicas "el s!elo6 "e la forma más económica9

Debi"o a esto6 los intereses "e los constr!ctores "e terra&lenes &ara

carreteras6 aero&istas y e&lanaciones "ifieren "e los C!e constr!yen &resas

"e tierra y "iC!es "e contención9 Mientras C!e los &rimeros carreteros;.

trabaBan &ara obtener terra&lenes resistentes6 los seg!n"os &reseros;.

&riorian las &ro&ie"a"es mecánicas fleibili"a" y &ermeabili"a"9

#or to"o ello6 &ara llegar a !na res&!esta cont!n"ente a la &reg!nta

form!la"a en este e&ígrafe6 analiaremos los sig!ientes as&ectos C!e

interienen en ca"a ti&o "e constr!cción o estr!ct!ra "e tierra919 Selección "e los materiales a com&actar

59 H!me"a" nat!ral "e los s!elos9

39 >elación entre los incrementos "e energía y "e meBoramiento "e las

&ro&ie"a"es mecánicas "el s!elo6 "e forma económica9

0arreteros;G #ara alcanar los obBetios &or los c!ales com&actan6 mayor

resistencia6 !tilian s!elos gran!lares6 C!e se enc!entran en la nat!ralea

con !me"a"es baBas6 &or s! alta &ermeabili"a"G En estos s!elos !n

incremento "e la energía "e com&actación logra incrementos s!stánciales






"el &eso es&ecífico seco6 y &or en"e "e la resistencia6 B!stificán"ose &or

tanto el incremento "e los costos "e com&actación9

Conclusión"

'os carreteros; !tilian la energía "e com&actación "e laboratorio

corres&on"iente a la &r!eba "e com&actación #roctor Mo"ifica"o9

#reseros;G #ara alcanar los obBetios &or los c!ales com&actan6 mayor

fleibili"a" y menor &ermeabili"a"6 !tilian s!elos &lásticos arcillosos.6

C!e se enc!entran en la nat!ralea con !me"a"es altas6 &or s! baBa

&ermeabili"a"9 En estos s!elos !n incremento "e la energía "e

com&actación a!menta la rigi"e "el terra&lIn6 &onien"o en &eligro la falla &or agrietamiento ante la &resencia "e asientos "iferenciales en el cimiento9

#or ello se recomien"a com&actar estos terra&lenes con !me"a"es &or

encima "el 'ímite #lástico6 C!e en la inmensa mayoría "e los s!elos está

m!y cercana a la !me"a" ó&tima "e la &r!eba #roctor Están"ar9

Compactación de campo

'a com&actación "e cam&o6 al ig!al C!e la "e laboratorio6 es f!nción "e la

!me"a"6 "el &eso es&ecífico seco y "e la energía "e com&actación9 'a

energía "e com&actación en el cam&o "e&en"e "eG

19 Ti&o6 &eso y n%mero "e &ases "el eC!i&o "e com&actación

59 Ti&o "e s!elo

39 Es&esor "e ca&a

Sin embargo6 esta energía "e com&actación "e cam&o no &!e"e ser

c!antifica"a como icimos en el laboratorio con la energía "inámica6 ti&o#roctor6 entre otras cosas &orC!e la energía C!e se a&lica en el cam&o es "e

ti&o estática6 &or ibración y &or amasa"o6 o !na combinación "e Istas en

la mayoría "e los casos9

Es &or ello C!e &ara controlar la com&actación en el cam&o se rec!rre a !n

&arámetro C!e relaciona el &eso es&ecífico seco C!e se alcana en el

terra&lIn con el &eso es&ecífico seco máimo obteni"o en el laboratorio

con el #roctor corres&on"iente6 !sa"o como &atrón9

Producti#idad del equipo de compactación






'a &ro"!ctii"a" "el eC!i&o "e com&actación "e&en"e "el anco y el &eso

"e s!s ro"illos6 "el ti&o "e s!elo6 "e la eloci"a" C!e &!e"e alcanar la

máC!ina6 "el n%mero "e &asa"as necesarias &ara obtener la "ensi"a"

es&ecifica"a6 "el es&esor "e la ca&a6 "e la abili"a" "el o&era"or9

JAT¿

W × V

N =

m2

hora "on"eG JAT¿ produccion por hora

K¿velocidad de operacion

L ¿ancho efectivo de compactacion

N ¿ N ° depasadas por capa

Grado de compactación

Gc=γd−terraplen

γd−max ×100

Al ig!al C!e los conce&tos "e !me"a" ó&tima y &eso es&ecífico seco

máimo6 el gra"o "e com&actación reC!iere referirlo a !n &atrón "e

laboratorioG #roctor Están"ar o Mo"ifica"o9

Control de compactación en el campo

!a &orma más e&ica$ de controlar la compactación es el hacer uso deotros ensa'os como( método de cono de arena

El control "e com&actación en el cam&o6 como &arte "el control "e cali"a"

"el terra&lIn com&acta"o6 consiste en alcanar !n gra"o "e com&actación

en !n rango "e !me"a"es fiBa"o6 &ara garantiar las &ro&ie"a"es

mecánicas &or las C!e se com&acta6 "e la forma más económica9

0omo C!iera C!e la energía "e com&actación a !tiliarse se "efine &or el

ti&o "e &ro&ie"a" mecánica a meBorar &reseros; y carreteros;.6 el gra"o

"e com&actación se fiBa en f!nción "e la im&ortancia económica "el

terra&lIn com&acta"o y con relación al &atrón "e






com&actación a !tiliarse en el laboratorio9 Así &or eBem&lo6 se fiBa en

carreteras alcanar !n cN*2= "e la energía "el #roctor Mo"ifica"o9

A!nC!e en m!cos &royectos "e carreteras solo fiBan como control "e

com&actación alcanar el gra"o "e com&actación "esea"o6 sin fiBar en C!I

rango "e !me"a"es se "ebe obtener6 esto se "em!estra C!e es !n grae

error6 en el as&ecto económico y en el as&ecto tIcnico9

n eBem&lo "e ello6 se m!estra a contin!aciónG En el control "e com&actación "el estribo "e !n &!ente6 se tenía como

eigencia en el cam&o alcanar !n *+= "e com&actación6 s!&!estamente

"e la energía "el #roctor Mo"ifica"o6 &or lo C!e se "aban los alores "e la

!me"a" ó&tima ig!al al 18= y el &eso es&ecífico seco máimo ig!al a

16)+ gr/ cm3

9 Se trataba "e !na arena negra9 El laboratorista obt!o "os

m!estras "e la ca&a com&acta"a obtenien"o los sig!ientes aloresG

M!estra $P1

QR=

d R19))gr/cm3

M!estra $P5

Q R *=

d R 19)8gr/cm3

De ac!er"o a los res!lta"os6 el laboratorista ace&tó la M!estra $P1 y

recaó la M!estra $P56 &or no alcanar Ista el *+= "e com&actación6

c!an"o en reali"a" "ebió recaar ambas m!estras6 &or no c!m&lir las

&ro&ie"a"es mecánicas &or las c!ales se com&actaron6 C!e es meBorar la

resistencia "el s!elo9

Si analiamos en !n gráfico "e com&actación d s Q.6 obseramos el baBo

gra"o "e sat!ración "e la M!estra $P16 s R 3161= y la M!estra $P 56

sR3+6=6 en com&aración con la sat!ración a alcanar6 "el )863=6 si se

obt!iera en el cam&o la con"ición "e com&actación "e laboratorio O0H y@" ma.9

#or otra &arte6 &ara alcanar el gra"o "e com&actación "el *+=6 con

!me"a"es tan baBas como y *=6 "ebió acerlo incrementan"o la energía

"e com&actación6 y &or tanto el costo6 &or encima "e la energía "el &atrón

"e laboratorio9

#or tanto6 la ca&a "e com&actación ace&ta"a &or c!m&lir el *+= "e

com&actación eigi"a6 a"emás "e no tener las &ro&ie"a"es mecánicas C!e

se &reten"en meBorar en este caso6 f!e obteni"a con !n mayor costo "e la

com&actación9






Si el constr!ctor !biera incrementa"o la !me"a" "e com&actación asta

!n 18=6 ig!al al O0H y !biera "a"o !na energía "e com&actación menor6

!biera obteni"o &ro&ie"a"es mecánicas resistencia.6 más faorables6 a !n

menor costo6 ya C!e es más económico incrementar la !me"a" C!e

incrementar la energía "e com&actación9 0on esta e&eriencia se concl!ye

C!e como f!t!ros ingenieros carreteros; tambiIn tenemos C!e eigir6

a"emás "el gra"o "e com&actación a alcanar en obra6 el rango "e

!me"a"es con C!e este se "ebe alcanar6 a fin "e obtener terra&lenes "e

meBor cali"a" con menos costo9

Conclusión"

19 El control "e com&actación "e terra&lenes6 c!alC!iera C!e sea elobBetio alcanar en el mismo6 tiene C!e basarse en obtener en obra

!n "etermina"o gra"o "e com&actación "e la energía "e laboratorio

corres&on"iente6 en !n rango "e !me"a"es fiBo9

#or EBem&loG

cN*2=

1U U 5 → #>O0TO> MODF0ADO

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