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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 que el ensayo Proctor Proctor tiene una real importancia importancia en la construcción 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 este trabajo trabajo práctico se se rrealizará ealizará un Ensayo Ensayo Proctor Modificado, además se presenta todo el procedimiento que se siguió en laboratorio para realizar dicho ensayo.
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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.
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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.
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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.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN Se proporciona 3 métodos alternativos.
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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.
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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
satisfactorias de Ingeniería tales
denso para obtener propiedades
como: resistencia
compresibilidad o permeabilidad. También los suelos de
al esfuerzo de corte, 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
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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
especímenes de ensayo compactado
de
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.
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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.
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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. PAVIMENTOS
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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.
Ensayo para el 5% de agua:
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.
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Ensayo para el 7% de agua:
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 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.
Ensayo para el 9% de agua: 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. 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.
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DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO
NUMERO DE ENSAYO
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
E
N
S
DI
A
D
Peso Molde (gr)
6558.00
6558.00
6558.00
6558.00
2111.80
2111.80
2111.80
2111.80
D
1
Peso Húmedo (gr) Volumen del Molde (cm³)
Densidad Húmeda (gr/cm³) Tara:
D
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
22.86
24.62
24.07
24.35
35.93
22.74
22.70
24.12
Peso Agua (gr) E
Peso Tara (gr) U
Peso Muestra Seca (gr)
D
A M H
Contenido de Humedad (% ) C. Humedad (% ) promedio DENSIDAD SECA (cm³)
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CÁLCULOS
Calculo de la densidad húmeda
Para el cálculo de la densidad húmeda se utiliza la siguiente formula:
=
Para ello primero se calcula el peso del material húmedo:
= −
Densidad humedad para 3%
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CÁLCULOS
Calculo de la densidad húmeda
Para el cálculo de la densidad húmeda se utiliza la siguiente formula:
=
Para ello primero se calcula el peso del material húmedo:
= −
Densidad humedad para 3%
= . − . = .
=
4561 2111.80
= 2.16 ⁄
Densidad humedad para 5%
= . − . = .
=
4911 2111.80
= 2.33 ⁄
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Densidad humedad para 7%
= . − . = .
=
4952.00 2111.80
= 2.34 ⁄
Densidad humedad para 9%
= . − . = .
=
4908.00 2111.80
= 2.32 ⁄
CALCULO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
Se calcula con la siguiente formula:
%
%
=
=
%
=
%
=
%
PAVIMENTOS
=
.
.
100
101.24
.
3.48 %. = .
3.46
.
=
100
100
6.01 101.95
=
3.42
=
5.66 %. = .
100
=
5.66
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%
=
%
=
%
=
%
=
. .
100
80.98
.
7.55 %. = .
5.73
.
=
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100
100
6.60 77.05
100
=
7.08
=
8.61
=
8.57
%. = .
Calculo de densidad seca
Se calcula con la siguiente formula:
=
=
=
PAVIMENTOS
= =
. ⁄ +
.
. ⁄ +
.
. ⁄ +
.
. ⁄ +
.
%
=
2.09 ⁄
=
2.20 ⁄
=
2.19 ⁄
=
2.14 ⁄
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RESULTADOS CALCULADOS
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
E
N
S
DI
A
D
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
2.16
2.33
2.34
2.32
D
Densidad Húmeda (gr/cm³) Tara:
D
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
A
Peso Agua (gr)
3.52
3.46
5.88
6.01
5.14
5.73
6.94
6.60
E
Peso Tara (gr)
22.86
24.62
24.07
24.35
35.93
22.74
22.70
24.12
U
Peso Muestra Seca (gr)
101.18
101.24
103.93
101.95
68.05
80.98
80.57
77.05
3.48
3.42
5.66
5.90
7.55
7.08
8.61
8.57
D M H
Contenido de Humedad (% ) C. Humedad (% ) promedio
3.45
5.78
7.31
8.59
DENSIDAD SECA (cm³)
2.09
2.20
2.19
2.14
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CURVA DE COMPACTACION
CURVA DE COMPACTACION (A.A.S.H.T.O. T 180)
) ³ m c / r g ( A C E S D A D I S N E D
2.22 2.21 2.20 2.19 2.18 2.17 2.16 2.15 2.14 2.13 2.12 2.11 2.10 2.09 2.08 2.07 2.06 2.05 2.04 2.03 2.02 3
4
5
6
7
8
9
10
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
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CURVA DE COMPACTACION
CURVA DE COMPACTACION (A.A.S.H.T.O. T 180)
) ³ m c / r g ( A C E S D A D I S N E D
2.22 2.21 2.20 2.19 2.18 2.17 2.16 2.15 2.14 2.13 2.12 2.11 2.10 2.09 2.08 2.07 2.06 2.05 2.04 2.03 2.02 3
4
5
6
7
8
9
10
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
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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
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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 ⁄
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.
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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.
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ANEXOS PANEL FOTOGRAFICO
Se tamiza la muestra seca por la malla
Se pesan 24 Kg de muestra repartida en 4
¾”(19.00mm)
taras (6kg c/u)
Medición de agua para añadir al
Se compacta en 5 capas, con 56 golpes
suelo
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Se quitó el collarín, luego enrasar
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Pesando el molde con material húmedo
Se saca muestras en taras para obtener el
Pesando la tara con muestra para el
contenido de humedad
contenido de humedad
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