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• Carlos Fuentes

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Índice INTRODUCCIÓN..............................................................................................................................1 1. OBJETIVOS..................................................................................................................................2 1.1 OBJETIVO GENERAL:.............................................................................................................2 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:......................................................................................................2 2. FUNDAMENTO TEORICO............................................................................................................2 3. PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN.......................................................................................5 3.1 MATERIALES.........................................................................................................................6 3.2 PROCEDIMIENTO..................................................................................................................6 4. NORMAS MÉTODO DEL PROCTOR MODIFICADO (ASTM D 1557)..............................................8 5. Cuestionario.............................................................................................................................11

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INTRODUCCIÓN Compactación es un término que hace alusión a un medio por el cual se busca la mejora artificial de un suelo en sus propiedades mecánicas (propiedades ingenieriles) a través de ciertos procesos también mecánicos. Es así que con el fin de obtener ciertos datos como son la densidad máxima seca de un suelo y el contenido óptimo de humedad, que son la base para lograr la eficiencia en los trabajos de compactación, datos que ayudaran a aumentar la resistencia y disminuir la comprensibilidad al momento de compactar un suelo, se realizaron diferentes investigaciones y ensayos de laboratorio con el fin de lograr lo antes mencionado. Proctor desarrollo un ensayo en el cual determinó que aplicando a un suelo cierta energía para compactarlo, la densidad varía de acuerdo al contenido de humedad de un suelo, ensayo que hoy en día es el más usado y recomendado en los laboratorios de mecánica de suelos, en sus dos variantes: Proctor estándar y Proctor modificado, siendo este último el que brinda mejores resultados; resultados que se ven reflejados en campo con la calidad de compactación que se obtiene. El presente informe explica sobre lo que es y lo que involucra el ensayo de laboratorio PROCTOR MODIFICADO, y todo el proceso a llevar a cabo para la obtención de la densidad máxima seca y contenido óptimo de humedad de un suelo según las normas ASTDM D1557 Y AASHTO T-180; práctica que se realizó a cabo en el Laboratorio de mecánica de suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería.

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1. OBJETIVOS 1.

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1.1 OBJETIVO GENERAL:

Determinar la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos, mediante el proctor modificado. 2.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

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Obtener la humedad optima con la que se debe compactar el suelo.

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Establecer el peso unitario del suelo, correspondiente al contenido óptimo de humedad. 2. FUNDAMENTO TEORICO

En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor 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 densidad seca máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, a una energía de compactación determinada. Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Standard", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos se encuentra en la energía utilizada, la cual se modifica según el caso variando el número de golpes, el pisón (cambia altura y peso), el molde y el número de capas. La razón de que haya dos ensayos distintos no es más que la modernización de uno con respecto al otro. El origen del ensayo del Próctor Modificado se remonta a la Segunda Guerra Mundial, cuando estadounidenses y británicos debían realizar ensayos sobre la calidad de los pavimentos de obras aeroportuarias, y estos debían estar adaptados a los aviones de la época de una carga muy superior a la de vehículos terrestres. Por ello, se “actualizo” el ensayo del Próctor exigiéndole una mayor cantidad de energía, con lo que se pasó denominar ensayo Próctor Estándar al original y Ensayo Próctor Modificado al más reciente. El ensayo consiste en compactar una porción de suelo un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener la curva que relaciona la humedad y la densidad seca máxima a determinada energía de compactación. El punto máximo de esta curva corresponde a la densidad seca máxima en ordenadas y a la humedad óptima en abscisas

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Importancia 

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Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas que soportan mejor. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca. Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo

Diferencia entre Proctor Estándar 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

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Proctor modificado Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm). Se proporciona 3 métodos alternativos. 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 estos 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.

METODO "C" • • • •

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Molde. - 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. Materiales. - Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). Capas. - 5 Golpes por Capa. - 56

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Usos. - 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). El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B

Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extradimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacer correcciones al Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D-4718. 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.

3. PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN Para ensayar correctamente un suelo, se necesita saber su clasificación ya que con esta información decidiremos el contenido de humedad adecuado para hallar los puntos de la curva de compactación. Es necesario saber su granulometría del suelo, el cual nos permite decidir que método usar; sea tipa “A”, “B”, “C”.

3.

3.1 MATERIALES

 Molde cilíndrico de material rígido con base de apoyo y collarín.  Probeta graduada de 500 cm3      

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Pistón de 10 libras de peso con 18 pulgadas de caída libre Balanza de 0,1gr de precisión Horno de secado. Regla recta de metal rígido de 10 pulgadas Tamices de 2”, 3/4”, 3/8” y Nº 4, Herramientas diversas como bandeja, taras, cucharas, paleta, espátula, etc.

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3.2 PROCEDIMIENTO

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Comenzamos secando el material si este estuviera húmedo, puede ser al aire libre o al horno. Luego se tamiza por las mallas 2”, 3/4”, 3/8” y Nº4 para determinar el método de prueba.

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Se prepara 4 muestras de 6Kg para el método “C” y de 3Kg si se emplea el método “A” o “B”.

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Se agrega agua y se mezcla uniformemente, cada punto de prueba debe tener un incremento de humedad constante, generalmente: 2, 4, 6, 8 porciento. Se cuartea el suelo generando 5 montículos para las capas que se van a agregar.

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Se coloca la primera capa en el molde y se le aplica 25 (Método A y B) o 56 golpes (Método C), según el método de ensayo. Los golpes deben ser aplicados en toda el 6

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área, girando el pistón adecuadamente. Cada golpe debe ser aplicado en caída libre, el pistón se lleva hasta el tope y se suelta. Se completa de igual forma las cinco capas.

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La última capa debe quedar en el collarín de tal forma que luego pueda enrasarse. Se enrasa el molde con la regla metálica quitando previamente el collarín. Se retira de la base y se registra el peso del suelo + molde.

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Luego de pesado el molde + suelo, se extrae una muestra del suelo, se debe tomar en la parte central del molde. Se lleva la muestra al horno para determinar su contenido de humedad.

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Se repite el procedimiento para un mínimo de 4 puntos compactados a diferentes contenidos de humedad. Una vez determinados los contenidos de humedad de cada muestra se halla la densidad seca de cada punto

4. NORMAS MÉTODO DEL PROCTOR MODIFICADO (ASTM D 1557)

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Universidad Nacional de Ingeniería FIC-UNI Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 o 6 pulgadas (101,6 o 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3). 

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Los suelos y mezclas de suelos-agregados son considerados como suelos finos o de grano grueso o compuestos o mezclas de suelos naturales procesados o agregados tales como grava, limo o piedra partida El equipo y procedimiento son los mismos que los propuestos por el Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos en 1945. La prueba de Esfuerzo Modificado es a veces referida como Prueba de Compactación de Proctor Modificado. Para relaciones entre Peso Unitario y Contenido de Humedad de suelos con 30% o menos en peso de material retenido en la malla 3/4" (19,0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19,0 mm), ver ensayo ASTM D 4718 (“Método de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”).

Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% o menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm). Se proporciona 3 métodos alternativos. 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. Existen 3 posibles métodos a usar: MÉTODO "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% o 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 o C.

MÉTODO "B" • Molde. - 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.

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Universidad Nacional de Ingeniería FIC-UNI • 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% o 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. MÉTODO "C" • Molde. - 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- 5 • Golpes por Capa. - 56 • Usos. - 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). • El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A o B Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extra dimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacer correcciones al Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo o la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D-4718. 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).

RESULTADOS ENSAYO DE LABORATORIO DATOS: PRUEBA N° .

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Universidad Nacional de Ingeniería FIC-UNI N° DE CAPAS N° DE GOLPES POR CAPA MOLDE + S. COMPACTO PESO DEL MOLDE PESO S. COMPACTADO VOL. DEL MOLDE DENSIDAD HÚMEDA DENSIDAD SECA PRUEBA N° TARA + S. HÚMEDO TARA + S. SECO PESO DEL AGUA PESO DE LA TARA PESO DE SUELO SECO %HUMEDAD GRAFICA OBTENIDA

5 25 6164 4148 2016 929.2 2.17 2.08

5 25 6298 4148 2150 929.2 2.31 2.18

5 25 6377 4148 2229 929.2 2.40 2.21

5 25 6321 4148 2173 929.2 2.34 2.12

1 460.2 450.1 10.1 212.5 237.6 4.25

2 128.6 123.9 4.7 49.7 74.2 6.33

3 411.1 393.2 17.9 181 212.2 8.44

4 391 370.7 20.3 174.5 196.2 10.35

RESULTADO: HUMEDAD OPTIMA – OCH = 8.1 % DENSIDAD MÁXIMA – MDS = 2.215 gr/cm3

5. Cuestionario 1.- En una arcilla, ¿considera que el mejor ensayo para determinar el óptimo contenido de humedad y la máxima densidad seca es el proctor modificado? Justifique. .

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2.- Se va a realizar la colocación de la carpeta asfáltica en una carretera, los resultados de compactación dan 98% de la especificación técnica (100% MDS). Describa usted las soluciones para este caso.

3.- Que ocurriría si en una obra los resultados de densidad de campo dan más del 100% de la máxima densidad seca del proctor modificado? Que solución le daría usted a ese problema.

1.- Usualmente no es aconsejable o resulta inadecuado. ARCILLAS ALTAMENTE SENSIBLES: Arcillas que pierden resistencia al ser alteradas remoldeadas y que presentan dificultad para determinar su resistencia cortante. ARCILLAS DURAS: Arcillas con un periodo largo de resistencia al cortante con reducción en el valor residual. En taludes puede permanecer a ángulos mayores a los correspondientes a su resistencia residual.

2.- Cuando se compacta un material de partículas finas y uniformes y no tiene un contenido de humedad igual o menor al optimo se dice que el equipo usado en la compactación rebota. El golpeteo constante, las vibraciones y la energía suministrada al relleno no logran que el material se cohesione o densifique debido a la falta de humedad, que funciona como lubricante entre las partículas de manera que al aplicar vibración, peso y energía se logre apretar y juntarlas más, desplazando los vacíos y se tenga, en consecuencia, menor volumen de relleno en el mismo espacio original, esto es densificando el material de relleno.

3.- Las densidades del material de relleno compactado en obra pueden ser mayores al 100% de la densidad máxima que se obtiene en laboratorio. Con un esfuerzo de compactación más grande se puede alcanzar esas densidades, cuyo contenido de humedad no se encuentra en las curvas que se grafican con los resultados del laboratorio. Los suelos de grano fino no se deben sobrecompactar con una humedad menor a la óptima, porque al mojarse después de ser compactados pueden expandirse y ablandarse mucho.

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