Prueba Proctor Estandar

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

ENSAYO DE COMPACTACIÓN: PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR

I. INTRODUCCIÓN:

Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactación de campo. Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es el debido a R. R. Proctor, y es conocida hoy en día como "Prueba Proctor Estándar". La prueba consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas dentro de un molde de dimensiones y forma determinadas por medio de golpes de un pisón, que se deja caer libremente desde una altura especificada.

Con este procedimiento de compactación Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial del agua en el suelo, encontrando que tal valor era de vital importancia en la compactación lograda. En efecto observó que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo, pero que esa tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que la pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones. Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial llamada "óptima", que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.

II. OBJETIVOS:

Determinar el contenido de humedad óptima y la densidad seca máxima para una muestra de suelo compactado en el laboratorio.

III. EQUIPO Y MATERIALES:

Muestra de suelo de 20 a 40 Kg.

Tamiz N° 4. Probeta o volumenómetro.

Mecánica de suelos IEnsayo de compactación: Prueba Proctor Estándar (PPE)



Cilindro de compactación (molde y anillo de extensión). Espátula Enrrasador

Cuchara Balanza de sensibilidad de 0.1 gr.Martillo

Taras para la determinación de la humedad. Horno.

IV. MARCO TEÓRICO:

PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR

En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material in situ en proyectos de mejoramiento del terreno.

El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del material en algunos aspectos:

Aumentar la resistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.

Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.

Disminuir la relación de vacíos y, por consiguiente, reducir la permeabilidad.




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

Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo.

Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en laboratorio.

DIFERENCIAS ENTRE EL ENSAYO PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO

La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50 golpes. Esta diferencia se debe a la existencia de modernos equipos de compactación más pesados que permiten densidades más altas en campo.

LA COMPACTACIÓN DE SUELOS

La compactación es el proceso realizado generalmente por medios mecánicos, por el cual se produce una densificación del suelo, disminuyendo su relación de vacíos. El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades geotécnicas del suelo, de tal manera que presente un comportamiento mecánico adecuado.




LA CURVA DE COMPACTACIÓN

VENTAJAS

Aumento de resistencia y capacidad de carga Reducción de la compresibilidad Disminución de vacíos. Mejora el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo. Incremento de estabilidad de taludes de terraplenes

APLICACIÓN

Terraplenes para caminos y ferrocarriles Cortinas para presas de tierra Diques Pavimentos Mejoramiento de terreno natural para cimentación

CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES DEL SUELO POR LA COMPACTACIÓN

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓNMecánica de suelos IEnsayo de compactación: Prueba Proctor Estándar (PPE)

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1. Tipo de Suelo

Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos, cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad específica, entre otros. De acuerdo a la naturaleza del suelo se aplicarán técnicas adecuadas en el proceso de compactación En laboratorio, un suelo grueso alcanzará densidades secas altas para contenidos óptimos de humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de densidades secas máximas y altos contenidos óptimo de humedad.

CURVAS DE COMPACTACIÓN PARA DISTINTOS SUELOS

2. Energía Específica

La energía específica es la presión aplicada al suelo por unidad de volumen, durante cualquier proceso de compactación. En laboratorio, la compactación por impacto queda definida por:

Donde:

E : Energía Específica

N : Número de golpes del pisón por capas

n : Número de capas

W : Peso del pisón compactador

h : Altura de caída del pisón

V : Volumen total del molde de compactación.

Ensayo Proctor Modificado: Ee = 27.2 kg-cm/cm

Ensayo Proctor Estándar: Ee= 6.1 kg-cm/cm

El empleo de una mayor energía de compactación permite alcanzar densidades secas mayores y óptimos contenidos de humedad menores, esto se comprueba al analizar los resultados obtenidos con las pruebas Proctor Estándar y Proctor Modificado.

3. Método de Compactación

En el campo y laboratorio existen diferentes métodos de compactación. La elección de uno de ellos influirá en los resultados a obtenerse.

4. Humedad

La humedad que nos permite alcanzar una compactación óptima es el óptimo contenido de humedad, la cual nos permitirá alcanzar la densidad seca máxima. Si el contenido de humedad está por debajo del óptimo, el suelo es rígido y difícil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire elevados. Cuándo está por encima del óptimo, el




contenido de aire se mantiene pero aumenta la humedad produciendo la disminución de la densidad seca.

LA CURVA DE SATURACIÓN

La curva de saturación representa las densidades de un suelo en estado de saturación, es decir cuando el volumen de vacíos es cero, razón por la cuál se le conoce también como “Curva de cero vacíos de aire” o de “saturación completa” Esta curva es prácticamente paralela a la rama derecha de la curva de compactación y varía en función del peso específico de sólidos del material.

V. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS:

1° Secar la muestra a la intemperie (20 a 40 kg).

2° Seleccionar el molde y tamiz a utilizar.

Para suelo fino Para suelo gruesoMolde de 4’’diam Molde de 5’’diamTamiz N° 4 Tamiz ¾’’

ELEGIDO

3° Dividir a muestra en mínimo 6 porciones. Calcular cantidad de muestra:

Vol= π D 2

4∗h

Vol=π (10.1)2

4∗11.5

Vol=921.36cm3

Calculamos el volumen de suelo con un 10% de desperdicios:

Vol=921.36∗1.1

Vol=1015cm3





Suponiendo:

γm=2.5 g /cm3

Entonces:

Wm=1015∗2.5=2500 g

4° Adicionar en forma creciente 2% en peso de agua, es decir:

2500∗21000

=50 g=50cm3de agua

Homogeneizar el agua (mezclar) y dejar reposar (24 hrs).

5° Calcular el N° de golpes por capa:

EC=N∗n∗W∗HVol

Despejando:

N=EC∗Vol

n∗W∗H

Donde:

EC=6kg . cm /cm3

Vol=921.4cm3

n=3capas

W =5.5 lbs=5.5∗0.453=2.49kg

H=12' '=12∗2.54=30.48cm

N= 6∗921.43∗2.49∗30.48

=24.3≅ 25

N=25golpes/capa

*) Armamos el equipo con el papel, molde y anillo de extensión. Llenamos la primera capa y se deja caer el martillo luego de ser apoyado sobre la muestra 25 veces (golpes) hasta completar las 3 capas de compactación. Se recomienda que la última capa debe sobrepasar en 1 cm la altura del molde.

**) Sacamos el anillo de extensión y enrazamos.




***) Registrar el peso del molde + muestra húmeda.

****) Extraer una muestra de la parte superior e inferior de la muestra para hallar su contenido de humedad.

NOTA: Luego de sacar la muestras para W(%) se extrae el material restante con la ayuda de una punta.

6° Calcular el W (%) como promedio de dos muestras (superior e inferior).

7° Calcular γ d haciendo

γ d=γm

1−W (%)

100

ENSAYO DE COMPACTACIÓN: PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR (PPE)

ENSAYO N° 1 2 3 4

Wmolde (g) 1625 1625 1625 1625

Wm + Mh (g) 3725 3785 3765 3740

Wm (g) 2100 2160 2140 2115

Vm (cm3) 921.4 921.4 921.4 921.4

γm (g/cm3) 2.28 2.34 2.32 2.30

Tara N° 27 B06 T-1 T-2 T-4 SANAS P-1 P-2

W tara (g) 27.2 27.6 36.9 26.4 26.9 27.9 26.3 27.4

Wt + Mh (g) 73.8 67.6 71.4 96.1 93.9 75.8 79.5 90.5

Wt + Ms (g) 70.4 64.3 67.9 89.9 87.2 70.7 73.6 83.3

Ww (g) 3.4 3.3 3.5 6.2 6.7 5.1 5.9 7.2

Ws (g) 43.2 36.7 31 63.5 60.3 42.8 47.3 55.9

W(%) 7.87 8.99 11.29 9.76 11.11 11.92 12.47 12.88

W(%)prom 8.43 10.53 11.51 12.68

γ d (g/cm3) 2.10 2.12 2.08 2.04

8° Averiguar γ S (Método del matraz).

Asumimos:

γ S=2.63g /cm3

9° Dibujar las curvas:

o γ d vsW (% )




8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.001.98

2.00

2.02

2.04

2.06

2.08

2.10

2.12

2.14

𝛾𝑑 vs W(%)

W(%)

𝛾𝑑

∴ γd max = 2.137 g/cm3

∴OCH = 9.6 %

o γ d vsW (% ) …100 % saturación

W(%) 𝛾𝑑 W(%) 𝛾𝑑0 2.63 26 1.56

2 2.50 28 1.51

4 2.38 30 1.47

6 2.27 32 1.43

8 2.17 34 1.39

10 2.08 36 1.35

12 2.00 38 1.32

14 1.92 40 1.28

16 1.85 42 1.25

18 1.78 44 1.22

20 1.72 46 1.19

22 1.67 48 1.16

24 1.61 50 1.14


γ dmax

OCH



0 10 20 30 40 50 600.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

𝛾𝑑 vs W(%) - 100% saturación

W(%)

𝛾𝑑

VI. CONCLUSIONES:- Se logró determinar el contenido de humedad óptima y la densidad seca máxima

para una muestra de suelo compactado en el laboratorio.

∴ γd max = 2.137 g/cm3

∴OCH = 9.6 %

VII. BIBLIOGRAFÍA:

Ensayo para los suelos. Ensayo proctor estándar y modificado. http://labdesuelos.blogspot.com/2011/10/ensayo-de-proctor-estandar-y-modificado.html

PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR. http://www.construaprende.com/docs/lab/323-practica-proctor-estandar

La compactación de suelos. http://civilgeeks.com/2011/10/02/la-compactacion-de-suelos/


http://civilgeeks.com/2011/10/02/la-compactacion-de-suelos/

http://civilgeeks.com/2011/10/02/la-compactacion-de-suelos/

http://www.construaprende.com/docs/lab/323-practica-proctor-estandar

http://labdesuelos.blogspot.com/2011/10/ensayo-de-proctor-estandar-y-modificado.html

http://labdesuelos.blogspot.com/2011/10/ensayo-de-proctor-estandar-y-modificado.html



VIII. ANEXOS:

Alumno mezclando la muestra de suelo con un % de agua. Docente retirando el material residual del molde utilizado.

Alumno realizando el proceso de compactación. Docente enrasando la muestra en el molde.

Mezcla de suelo con un % de agua. Muestras de suelo seco de 2500 gr c/u.




Alumnos realizando el proceso de tamizado. Se muestra cada molde con su respectiva malla.


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