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• Juan Viera

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COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO) 1. OBJETIVOS GENERALES DEL ESTUDIO Determinar la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos, mediante el 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 101,6 o 152,4 mm (4 o 6 pulg) de diámetro con un pisón de 44,5 N (10 lbf) que cae de una altura de 457 mm (18 pulg), produciendo una Energía de Compactación. 1.1.

Objetivos Específicos - Obtener la humedad optima con la que se debe compactar el suelo. - Establecer el peso unitario del suelo, correspondiente al contenido óptimo de humedad.

2. 2.1.

MARCO TEORICO El Proctor Modificado El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante. 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. Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtiene a partir de ensayos de compactación en laboratorio.

Las técnicas de compactación son de gran importancia en la mayoría de obras civiles para mejorar el suelo existente sin tener que aplicar sustitución. Tal es el caso de terraplenes de relleno, presas de tierra, pavimentos, cimentaciones, entre otros. En terrenos de arena suelta es mejor aplicar métodos de vibración que permiten una mejor densificación del material. La humedad óptima corresponde al contenido de humedad en el material que permite obtener el máximo peso específico, generalmente este valor de humedad está entre un 15-20% debajo del límite liquido del suelo. La compactación perfecta es cuando se ha eliminado completamente la presencia de aire y los espacios vacíos presentes están saturados. 3. REFERENCIAS NORMATIVAS 3.1.1

3.1.2

NTP 339.141: Suelos. Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía modificada (2 700 kN-m/m3 (56 000 pie-lbf/pie3)). ASTM D 1557: Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort ((2 700 kN-m/m3 (56 000 pielbf/pie3)).

4. EQUIPOS Y MATERIALES -

Molde cilíndrico Pisón o Martillo Balanza Tamices Agua Recipientes Cucharas Espátulas Probeta

5. MUESTRA La masa de la muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 16 kg (35 lbm) y para el Método C es aproximadamente 29 kg (65 lbm) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 23 kg (50 lbm) y 45 kg (100 lbm) respectivamente. 6. PROCEDIMIENTO Es importante establecer que en este laboratorio se trabajó con el Proctor modificado y con un peso total de 24 kilos, trabajándose 6 kilos por proceso, es decir que el mismo procedimiento se repite 4 veces con la misma proporción de suelo y se empieza con agua en proporción de 600 ml aumentándose por cada proceso en 120 ml y se procedió de la siguiente manera: -

Se tomó una muestra de suelo de 1100 gr, la misma que se colocó en los recipientes adecuados y se tamizo por la malla ¾.

-

Una vez pesada esta muestra y colocada en un recipiente adecuado, se procede a incorporar el agua, inicialmente con 600 ml, después con 720ml, 840 ml y hasta 960 ml. Una vez realizado esto, se mezcla la muestra con el agua hasta formar una masa homogénea y se separa en cinco partes.

-

Luego como se separó la muestra en 5 partes, se toma cada una de ellas y son vaciadas al Proctor capa por capa para ser golpeado por el apisonador por 56 veces en cada capa pero con la salvedad de que el apisonador debe caer por su propio peso. Este proceso se repite por 5 veces, desde la caída de 56 veces modo que el Proctor queda totalmente lleno, se quita el collarín y se enraza para luego ser pesado limpiando previamente los bordes del Proctor para así poder obtener su peso real.

7. CALCULO DEL ENSAYO REALIZADO Ahora calculamos el porcentaje de humedad: 𝑊 = (𝑊𝑤 / 𝑊𝑠) ∗ 1 0 0 (%) W : % de humedad Ww : Peso húmedo Ws : Peso seco Peso Unitario Seco.- Calcular la densidad húmeda (ecuación 1), la densidad seca y luego el Peso Unitario Seco (ecuación 3) como sigue: 𝜌𝑚 = 1000 𝑥

𝑀𝑇 − 𝑀𝑚𝑑 𝑉

Donde: 𝜌𝑚 = Densidad Húmeda del espécimen compactado (Mg/m3) 𝑀𝑇 =Masa del espécimen húmedo y molde (kg) 𝑀𝑚𝑑 =Masa del molde de compactación (kg) 𝑉 = Volumen del molde de compactación (m3)

Ensayo N° 01. Datos el molde: - Diámetro externo: 164.72 cm - Diámetro interno: 152. 14 cm - Altura: 152. 14 cm - Peso sin collarín: 2884 gr.

Los valores obtenidos en el laboratorio se detallan en la siguiente tabla:

COMPACTACIÓN 56 GOLPES POR CAPA Humedad

Densidad

Densidad

Volumen

aparente

Humedad

P molde

P molde

P mat

húmeda

seca

Molde Nº

(ml)

(ml)

real (%) w

+ mat (g)

solo (g)

solo (g)

(g/ml)

(g/ml)

12

2075

100

30%

6704

3868

2836

1,37

1,05

29

2075

200

32%

7779

4647

3132

1,51

1,15

31

2075

400

35%

7729

4671

3058

1,47

1,09

Esta tabla fue realizada en Excel, por lo que solo se anotarán las fórmulas que se utilizaron para obtener los valores del peso del material solo, la densidad húmeda y la densidad seca, los demás valores se miden directamente en el laboratorio y la determinación del contenido de humedad real se detalla a continuación.

Peso material solo  ( Peso molde  material )  Peso molde solo

Densidad humeda 

Densidad sec a 

Peso material solo Volumen

Densidad húmeda 100 100  w

DETERMINACIÓN HUMEDAD REAL Peso cápsula

P cap + mat

P cap + mat

Cont de

Cápsula Nº

(g)

hum (g)

seco (g)

humedad (%)

45

49

171

143

30%

59

68

168

144

32%

39

50

170

139

35%

El contenido de humedad se determinó en Excel por medio de la siguiente fórmula

w

( Peso cáp  mat húmedo)  ( Peso cáp  mat sec o) 100 ( Peso cáp  mat sec o)  ( Peso cápsula )

Los resultados anteriores se resumen en un gráfico que muestra el contenido de humedad versus la densidad seca. En él se aprecia claramente cual es la densidad seca máxima y cual será entonces la humedad óptima.

ENSAYO PROCTOR 1.16 1.14 1.12

Densidad seca

1.10 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 30%

32% Contenido de humedad %

35%