ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
ENSAYOS DE COMPACTACION METODOS PROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR STANDARD
ELABORADO POR:
- Jorge Castillo Ramos DOCENTE:
ING. ARQUIMEDES VARGAS LUQUE SEMESTRE:
VI MOQUEGUA – PERU 2013
CURSO: MECÁNICA DE SUELOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA CURSO: MECACNICA DE SUELOS
COMPACTACION TIPO PROCTOR NORMA: ASTM D 698 (Estándar) ASTM D 1557 (Modificado) El suelo, con un contenido de humedad seleccionado, se coloca en capas dentro de un molde de dimensiones determinadas. Cada capa es compactada por un cierto número de golpes realizados mediante el empleo de un martillo con peso y altura de caída estandarizada. Se calcula la densidad seca resultante y se repite el procedimiento con distintos contenidos de humedad, un número suficiente de veces como para establecer la correlación entre la densidad seca obtenida y la humedad del suelo. Estos datos graficados, representan la “curva de compactación”. A partir de la curva de compactación pueden obtenerse los valores de máxima densidad seca y humedad óptima. La energía, representada por el número de capas, el peso y la altura de caída del martillo definirá si se trata de un ensayo de tipo “estándar” o “modificado”, mientras que el número de golpes por capa y las dimensiones del molde, definidas por el tipo de suelo a ensayar, indicarán si se trata de un ensayo tipo “A”, “B” ó “C”. ENSAYO TIPO PROCTOR ESTANDAR Este método de ensayo se aplica sólo a aquellos suelos que tienen 30% o menos (en peso) de partículas retenidas en la malla de ¾” (19 mm). Se presentan tres alternativas de ensayo que dependerán de la graduación del material a utilizar. Estas son: P r o c ed i m i e n t o A :
-
Aplicable para el material que pasa la malla # 4 (4.75 mm). Debe emplearse 20% o menos (en peso) del material, es retenido en la malla # 4. Se emplea el molde de 4” (101.6 mm) de diámetro. La compactación se realiza con 25 golpes por capa.
P r o c ed i m i e n t o B :
-
Aplicable para el material que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm). Debe emplearse más del 20% (en peso) del material, es retenido en la malla # 4 y 20% o menos es retenido en la malla de 3/8”. Se emplea el molde de 4” (101.6mm) de diámetro. La compactación se realiza con 25 golpes por capa.
Procedimiento C
-
Aplicable para el material que pasa la malla de ¾” (19 mm).
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-
Debe emplearse si más del 20% (en peso) del material, es retenido en la malla de 3/8” y menos del 30% es retenido en la malla de ¾”. Se emplea el molde de 6” (152.4 mm) de diámetro. La compactación se realiza con 56 golpes por capa.
ENSAYO TIPO PROCTOR MODIFICADO Este método de ensayo se aplica sólo a aquellos suelos que tienen 30% o menos (en peso) de partículas retenidas en la malla de ¾” (19 mm). Se presentan las mismas tres alternativas de ensayo que en el caso del ensayo tipo Proctor estándar (A,B y C). CUADRO RESUMEN Tipo de Ensayo
Estánd ar
Peso del martillo Altura de caída Número de Capas
5.5. lb zf (2.49 Kg.) 12” (305 mm) 3 capas
Procedimiento de Ensayo
Material Empleado Diámetro del Molde Número de Golpes Gradación
Mod ificad o
A
< N°4 4” 25 hasta 20% > N°4
10 lbf (4.54 Kg.) 18” (457 mm) 5 capas
B
< 3/8” 4” 25 Más de 20% > N°4 hasta 20% > 3/8”
C
<3/4” 6” 56 Más de 20% > 3/8” menos de 30% > ¾”
EQUIPOS A SER EMPLEADOS .
Balanzas
.
Moldes, de 4” o 6”, dependiendo del procedimiento que se va a utilizar.
-
Martillo de compactación, que puede ser estándar o modificado según el tipo de ensayo que se vaya a realizar.
-
Mallas, se necesitan para ello las mallas # 4, 3/8” y ¾”.
-
Horno, controlado por termostatos capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 +/- 5º C.
-
Cápsulas de secado
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Especímenes de ensayo La muestra requerida para los procedimientos A y B es de aproximadamente 16 Kg. y para el procedimiento C, 29 Kg. de suelo seco. Para preparar la muestra se debe determinar el porcentaje de material retenido en las mallas #4, 3/8” y ¾”, a fin de seleccionar el procedimiento apropiado. PROCEDIMIENTO
1.
No reutilizar muestras de suelo que hayan sido previamente compactadas en laboratorio.
2.
Se proporcionará a los alumnos una bandeja que contiene suelo correspondiente al procedimiento que indicará el jefe de práctica.
3.
Se preparan 3 muestras con una cantidad de suelo que va ha depender del tipo de procedimiento (A, B ó C) cada una, que tengan contenidos de agua tales que rodeen al contenido de humedad óptima estimado.
4.
Primero debe prepararse un espécimen con un contenido de humedad cercano al óptimo (que será indicado por el jefe de práctica).
5.
Con la práctica usualmente es posible encontrar visualmente una humedad cercana a la óptima ya que típicamente los suelos que se encuentran con su contenido óptimo de humedad pueden ser amasados hasta formar un terrón que se mantiene unido cuando cesa la presión de la mano, pero que se quiebra limpiamente en dos secciones cuando se le quiere doblar.
6.
Seleccionar contenidos de humedad para el resto de los especímenes de modo de proveer al menos dos por encima y dos por debajo del valor de humedad óptima, espaciados entre sí aproximadamente 2%.
7.
Usar aproximadamente 3 kg del suelo tamizado por cada espécimen si se emplea el procedimiento A o B y unos 6 kg si se emplea el procedimiento C.
8.
Cuando se realiza el ensayo en suelos con contenido significativo de limos y arcillas, es recomendable preparar los especímenes con sus respectivos contenidos de humedad el día anterior a la ejecución del ensayo y dejarlos reposando en un recipiente o bolsa sellada a fin de uniformizar la cantidad de agua en la muestra.
9.
Para efectos de la práctica de laboratorio y por cuestiones de tiempo, se obviará esta preparación previa, y se asumirá que la humedad es constante en todo el espécimen.
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10.
Luego de preparar los especímenes, pesar y registrar la masa del molde de compactación.
11.
Con ayuda de un vernier, medir dos veces la altura y el diámetro interior del molde de compactación a fin de determinar su volumen promedio.
12.
Ensamblar y asegurar el molde a la base. El molde debe descansar en una superficie uniforme y rígida como la que proporciona un cubo de concreto de aproximadamente 200 lb (91 kg).
13.
Compactar el espécimen en tres o cinco capas según el tipo de ensayo que se esté empleando. Cada capa debe ser de aproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentro del molde y acomodarlo hasta lograr un espesor uniforme.
14.
Aplastar el suelo ligeramente con ayuda del martillo para que la superficie a compactar no esté fofa ni suelta.
15.
Realizar la compactación empleando el martillo y el número de golpes correspondientes.
16.
Es importante señalar que luego de efectuadas las primeras dos o cuatro capas (en los ensayos estándar y modificado, respectivamente), todo el material que quede sin compactar, adherido a las paredes del molde debe ser removido antes de añadir el suelo correspondiente a la capa siguiente.
17.
Para la última capa, colocar el collar de extensión a fin de facilitar el procedimiento de compactado. La cantidad de suelo utilizado debe ser tal que la última capa se extienda ligeramente hasta el collar, pero sin exceder ¼” (6mm) por encima del molde.
18.
Una vez finalizada la compactación, retirar el collar y la base , remover el suelo excedente con ayuda de un cuchillo, determinar y registrar el peso del molde con el suelo compactado aproximándolo al gramo.
19.
Remover el material del molde y obtener un espécimen de humedad usando todo el suelo o una porción representativa (para efectos de la práctica, por razones de espacio, se empleará una porción representativa extraída de la zona central del molde).
20.
Determinar y registrar el peso de una cápsula de secado.
21.
Colocar el espécimen húmedo en la cápsula de secado.
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22.
Determinar el peso de la cápsula de secado con el espécimen húmedo y registrar este valor.
23.
Colocar la cápsula con el material en el horno y dejarlo secar aproximadamente 16 horas, luego de esto, pesar la muestra cada hora para verificar que se haya llegado a un peso constante. Como regla práctica y para efectos de la práctica de laboratorio, para evitar pesar varias veces, se recomienda secar la muestra durante 24 horas.
24.
Transcurrido este tiempo retirar la cápsula del horno y dejar enfriar ligeramente la cápsula de modo que sea fácilmente manipulable.
25.
Determinar el peso de la cápsula con el material secado en horno usando la misma balanza que en los casos anteriores, y registrar este valor.
26.
Repetir el procedimiento para cada contenido de humedad
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CALCULOS CALCULO DE LA DENSIDAD HUMEDA:
m
M
t
M md
1000 *V
m
= Densidad húmeda del espécimen compactado
(Mg/m 3)
M t
= Masa del espécimen húmedo y molde
(kg)
M md
= Masa del molde de compactación
(kg)
= Volumen del molde de compactación
(m 3)
V
CALCULO DEL VOLUMEN DEL MOLDE: V
V h
h d
t
d b
2
V
16 *1728
h d
d t
= Volumen del molde, = Promedio de altura, = Promedio de diámetro de la parte superior,
d b
= Promedio de diámetro de la parte inferior,
1
10
3
16 *10
d b
2
3
pie 3 (cm3) pulg. (mm) pulg. (mm) pulg. (mm)
= constante para convertir pulg3 a pie3
1728 1
t
= constante para convertir mm3 a cm3
CALCULO DE LA DENSIDAD SECA: d
m
1
W 100
d
=
Densidad seca del espécimen compactado
(Mg/m 3)
W
=
Contenido de agua
(%)
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CALCULO DEL PESO UNITARIO SECO: d d
=
d
lbf/ft3
62 .42 * d
kN/m3
9.807 * d
Peso unitario seco del espécimen compactado
CALCULO DE AGUA AL 100% DE SATURACION:
W sat
G G w
s
d
W sat
d
x100
s
= Contenido de agua para una saturación completa
w
= Peso unitario del agua 62.43 lbf/pie 3 o (9.807 kN/m 3)
d
= Peso unitario seco del suelo
G s
= Gravedad especifica del suelo.
(%)
RESULTADOS
1.
Gráfica de la curva de compactación y una tabla indicando los valores obtenidos en el ensayo (Humedad vs. Densidad seca)
2.
Dibujar en la misma gráfica la curva de saturación empleando el valor de Gs que se indicará durante la práctica.
3. 4. 5.
Hallar la máxima densidad seca y el contenido óptimo de humedad. Indicar el significado y uso del ensayo. Comentarios y las precauciones a tener en cuenta para el ensayo realizado. RELACIÓN HUMEDAD - DENSIDAD 2.36
) 3 m c / r g ( A C E S D A D I S N E D
2.32 2.28 2.24 2.20 2.16 2.12 2.08 2.04 2.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
MÁXIMA DENSIDAD SECA =
2.354
gr./cc.
HUMEDAD OPTIMA =
8
5.80
%
10
11
12
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CURVA DE COMPACTACION
ENSAYOS DE COMPACTACION PROCTOR PROCTOR MODIFICADO
PROCTOR STANDARD
Este modo Operativo esta basado en la norma ASTM D 1557.
Este modo operativo esta basado en la norma ASTM D 698.
Diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm)
Diámetro con un pisón de 5,5 lbf (24,4 N) que cae de una altura de 12 pulgadas (305 mm)
Produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3).
Produciendo una Energía de Compactación de 12 400 lb-pie/pie3 (600 kN-m/m3).
En sus tres métodos se usan 5 capas y 25 golpes excepto el ultimo de 56 golpes
En sus tres métodos se usan 3 capas y 25 golpes excepto el ultimo de 56 golpes
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IMPORTANCIA Y USO El suelo utilizado como relleno en Ingeniería se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias como: resistencia al esfuerzo de corte, comprensibilidad o permeabilidad. También los suelos de 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. Primero se determina el óptimo contenido de humedad (Wo) y el Peso Unitario Seco (Ymax) mediante un ensayo de compactación.
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