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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE PAVIMENTOS ING. HCTOR TINTAYA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

CURSO: PAVIMENTOS

JEFE DE PRCTICAS: ING. HCTOR TINTAYA

PRCTICA # 04 REF. ASTM D-1557 MTC E-115

TEMA: ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO

NOMBRE: Herbert Daniel Flores Yancachajlla

CUI: 20084127

GRUPO: B

DA/ HORARIO: Jueves 2-4 pm

FECHA DE PRCTICA: Jueves, 22 de mayo del 2014

FECHA DE ENTREGA: Jueves, 29 de mayo del 2014

AREQUIPA-PER



TEMA: ENSAYE DE COMPACTACIN MTODO PROCTOR MODIFICADO

NORMA: ASTM D 1557-91, AASHTO T180-90, MTC E 115

1.-OBJETIVOS:

- Determinar el peso volumtrico seco mximo (d mx) que pueda alcanzar un material, as como la humedad ptima (W pt.) a que deber hacerse la compactacin.

2.-MARCO TEORICO

GENERALIDADES.

Se denomina compactacin de suelos al proceso mecnico por el cual se busca mejorar las caractersticas de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformacin de los mismos. Este proceso implica una reduccin ms o menos rpida de los vacos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volmenes de importancia, fundamentalmente ligados a prdida de volumen de aire. La compactacin est relacionada con la densidad mxima o peso volumtrico seco

mximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una

humedad determinada que se conoce como humedad ptima.

La importancia de la compactacin es obtener un suelo de tal manera estructurado que

posea y mantenga un comportamiento mecnico adecuado a travs de toda la vida til de

la obra.

Por lo general las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como

cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles,

pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en

el caso de cimentaciones sobre arena suelta.

Las ventajas que representa una compactacin adecuada son:

a) El volumen de vaco se habr reducido a un mnimo y consecuentemente, su capacidad de absorber humedad tambin se habr reducido a un mnimo.

b) La reduccin de vacos se debe a que las partculas de menor tamao han sido forzadas a ocupar el vaco formado por las partculas ms grandes. De all que si una masa de suelos est bien graduada, los vacos o poros se reducirn prcticamente a



cero y se establecer un contacto firme y slido entre sus partculas, aumentando la capacidad del suelo para soportar mayores pesos. Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de los

materiales con los que se trabaje en cada caso. Los suelos puramente friccionantes

como la arena se compactan eficientemente por mtodos vibratorios y mtodos

estticos; en cambio los suelos plsticos, el procedimiento de carga esttica resulta el

ms ventajoso. Los mtodos usados para determinar la densidad mxima y humedad

ptima en trabajos de mantenimiento y construccin de carreteras son los siguientes:

a) Proctor Standard. b) Proctor Modificado c) Prueba Esttica

El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse tambin equipos compactadores ms pesados que se usan en la pavimentacin de carreteras y aeropuertos.

Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en la norma 1557-91 de la

ASTM)

CONCEPTO METODO

A B C D

Dimetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24

Volumen del molde (cm) 943.3 2124.0 943.3 2124.0

Peso del martillo o pisn (Kg) 4.54 4.54 4.54 4.54

Altura de cada del martillo (cm) 45.7 45.7 45.7 45.7

Numero de golpes del pisn por cada capa 25 56 25 56

Numero de capas de compactacin 5 5 5 5

Energa de compactacin (Kg-cm/cm) 16.49 16.42 16.49 16.42

Suelo por usarse Pasa por 100% tamiz No.4

100% tamiz 3/8

El 20% retiene No.4

Pasa 100 tamiz



PRUEBAS DE COMPACTACIN

Se entiende por compactacin la aplicacin mecnica de cierta energa, o cantidad de

trabajo por unidad de volumen, para lograr una reduccin de los espacios entre las

partculas slidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus caractersticas mecnicas. Al

obtenerse un mejor acomodo de las partculas slidas y la expulsin de aire que contiene

el suelo, se produce un aumento de su peso volumtrico o especfico.

Si a un suelo cuya humedad es baja se le van dando ciertos incrementos a su contenido de

agua y se le aplica cada vez la misma energa de compactacin, su peso volumtrico va

aumentando, propiciado por la accin lubricante del agua, hasta que llega un momento en

el que el peso volumtrico del material seco, calculado a partir del peso volumtrico del

material hmedo y de la humedad, alcanza un valor mximo.

Al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partculas y el mayor

peso volumtrico o especifico del material seco, para una determinada energa de

compactacin, se le denomina humedad ptima y al peso volumtrico correspondiente se

le designa como peso volumtrico o peso especfico seco mximo.

Cuando a partir de esta condicin de humedad ptima y peso volumtrico seco mximo,

se incrementa el agua para una mismo volumen, el agua con el aire remanente ocuparan

el lugar de algunas partculas de suelo, obtenindose en consecuencia pesos volumtricos

que van siendo menores a medida que el agua aumenta. Si en un sistema de ejes

coordenados se sitan los puntos correspondientes a cada peso volumtrico seco con su

respectiva humedad y se unen con una curva, quedar representada la variacin del peso

volumtrico de un material para diferentes contenidos de agua y una misma energa de

compactacin; esta curva adopta aproximadamente la forma de una parbola, siendo mas

pronunciada su curvatura en el caso de suelos arenosos que en los suelos arcillosos.

El contenido de agua ptimo y el peso volumtrico seco mximo de un suelo, tambin

varan con la energa de compactacin; cuando sta se aumenta, se obtienen mayores

pesos volumtricos secos mximos con humedades ptimas menores. A su vez, la

humedad ptima y el peso volumtrico seco mximo son funcin del tipo de suelo; los

suelos gruesos, para una misma energa de compactacin, tienen en general mayores

pesos volumtricos y menores contenidos de agua que los suelos finos.

De acuerdo con la naturaleza de los materiales y con el uso que se les pretenda dar, se

han establecido procedimientos de prueba para llevar a cabo la compactacin de los

suelos en el laboratorio, con objeto de referenciar y evaluar la compactacin que se

alcanza con los procedimientos aplicados en el campo, para determinar el grado de

compactacin del material. Tomando en cuenta la forma de aplicar la energa al material,

las pruebas de compactacin que generalmente se emplean son de los siguientes tipos:



a) Por impactos, como son las pruebas de: Compactacin dinmica AASHTO estndar,

Proctor SOP, AASHTO modificada de 3 y 5 capas y los Mtodos de California y de

Texas.

b) Por carga esttica, como es la prueba de compactacin Porter.

c) Por amasado, como es el caso del mtodo de compactacin de Hveem.

d) Por vibracin, como es el mtodo de compactacin en que se utiliza una mesa

vibratoria.

3.-PROCEDIMIENTO

EQUIPO.

El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor estndar con la nica diferencia siguiente:

- Un molde de compactacin. Constituido por un cilindro metlico de 4 de dimetro interior por 4 de altura y una extensin de 2 de altura y de 4 de dimetro interior.

- Un pistn o martillo y su gua de 45 cms., de cada y 4.54 kg de peso. - Una regla metlica con arista cortante de 25 cm de largo. - Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad. - Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad. - Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 110 C. - Charolas metlicas - Probetas graduadas de 500 cm3 - Extractor de muestras.

- Tara para determinar humedad.



PROCEDIMIENTO.

Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y que

segn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es arenoso es conveniente ponerle una humedad menor.

2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente.

3. Pese el molde cilndrico y anote su peso. 4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en cinco (5) capas,

llenndose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente:

- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde; se eleva el pistn hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una cada libre de 45.7 cms., se cambia de posicin la gua, se levanta y se deja caer nuevamente el pistn. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la gua de manera que con 25 o 56 (segn el mtodo) golpes se cubra la superficie. Esta operacin de compactacin se repite en las cinco capas del material.

5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la extensin y con la regla metlica se enraza la muestra al nivel superior del cilindro.

6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro).

7. Con ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la parte central del espcimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso hmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110 C por un perodo de 24 horas, transcurrido este perodo determnese el peso seco del material.

9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua hasta obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior.

10. Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de resultados que permitan trazar una curva cuya cspide corresponder a la mxima densidad para una humedad ptima.

11. El calculo se realiza de la siguiente manera:



W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

1

Donde:

h = Peso volumtrico hmedo.

d = Peso volumtrico seco.

Wm = Peso de la muestra compactada.

We = Peso del molde cilndrico

Vc = Volumen del cilindro

W = Contenido de humedad al tanto por uno.

Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

Tambin se puede calcular el peso volumtrico de la curva de Saturacin ( dz)

1 WSs

Ssdz

Donde:

dz = Peso volumtrico del suelo saturado.

Ss = Peso especfico de los slidos.=2.6 asumido en el ensayo

w = Peso especfico del agua.



4.-MEMORIA DE CLCULO

CALCULO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

W% Wcm(gr) Wcms(gr) TARA PESO TARA Wa(gr) Wss(gr) W(%)

7% 150.65 142.61 G-3 27.34 8.04 115.27 6.97%

8% 95.04 89.88 J-8 25.03 5.16 64.85 7.96%

9% 197.1 183.09 P-3 26.55 14.01 156.54 8.95%

10% 64.29 60.76 F-12 25.9 3.53 34.86 10.13%

11% 188.19 172.29 M-2 27.31 15.9 144.98 10.97%

DIMENSIONES DEL MOLDE DE PROCTOR

DATOS DEL PROCTOR DIAMETRO Y ALTURA

PROCTOR DIAMETRO(cm) ALTURA(cm) PESO(gr) VOLUMEN(cm3)

N1 15.25 11.685 5073 2136.470

15.26 11.69

15.25 11.7

PROMEDIO 15.253 11.692

N2 15.25 11.65 5012 2128.230

15.25 11.655

15.25 11.65

PROMEDIO 15.25 11.652

CALCULO DE PESO ESPECIFICO NATURAL

w(%) PROCTOR W(m+pr)(gr) Wpr(gr) Wm(gr) Vm(cm3) (gr/cm3)

7% N1 9551 5073 4478 2136.470 2.10

8% N2 9543 5012 4531 2128.230 2.13

9% N1 9712 5073 4639 2136.470 2.17

10% N2 9708 5012 4696 2128.230 2.21

11% N1 9740 5073 4667 2136.470 2.18

CALCULO DEL PESO ESPECIFICO SECO Y SATURADO AL 100%

(gr/cm3) w(%) d(gr/cm3) sat(gr/cm3)

2.096 6.97% 1.959 2.201

2.129 7.96% 1.972 2.154

2.171 8.95% 1.993 2.109

2.207 10.13% 2.004 2.058

2.184 10.97% 1.969 2.023



w(%) d

6.97% 1.959

7.96% 1.972

8.95% 1.993

10.13% 2.004

10.97% 1.969

CURVA DE COMPACTACION

CURVA DE SATURACION

w(%) sat

6.97% 2.201

7.96% 2.154

8.95% 2.109

10.13% 2.058

10.97% 2.023

W

1

1

1

1

1

6.97

7.96

8.95

10.13

10.97

6.972

7.962

8.852

10.132

10.972

6.973

7.963

8.953

10.133

10.973

6.974

7.964

8.954

10.134

10.974

D

1.959

1.972

1.993

2.004

1.969

C W1

D

C

3.072

0.288

1.672 103

4.123 103

2.48 104



POLINOMIO DE APROXIMACION DE GRADO 4

El software usado para la obtencin de la curva o lnea de tendencia es Excel.

El resultado final tiene una aproximacin satisfactorio, ya que tiene un R2=0.9999 casi

cercano a 1.

gr/cm3

D x( ) 74765 x4

22122x3

2388.3x2

112.42x

xD x( )

d

d4776.6 x 66366x

2 299060x

3 112.42

4776.6 x 66366x2

299060x3

112.42

D 0.099( ) 2.005



y d= -74765w4 + 22122w3 - 2388.3w2 + 112.42w R = 0.9999

1.950

1.960

1.970

1.980

1.990

2.000

2.010

6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00% 11.00% 12.00%

d

W(%)

CURVA DE COMPACTACIN DE PROCTOR



1.900

1.950

2.000

2.050

2.100

2.150

2.200

2.250

6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00% 11.00% 12.00%

d

(gr/

cm3

)

w(%)

d

CURVA DE SAT. 100%



5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Humedad ptima de compactacin obtenido grficamente es: 10.01%

El peso volumtrico seco mximo obtenido grficamente es:2.005 gr/cm3

La humedad optima obtenida analticamente es:9.9 %

El peso volumtrico seco mximo obtenido analticamente es:2.005gr/cm3

Los valores obtenidos analticamente son ms confiables para la determinacin del

CHO Y PV max.

El ensayo de Proctor modificado nos ayuda a representar en el laboratorio las

tcnicas de compactacin utilizadas en campo.

La compactacin es un mtodo ideal para mejorar las propiedades algunos suelos que se utilizan en obras de construccin.

Conocer el contenido de humedad ptimo es de mucha importancia ya que es de gran utilidad a la hora de buscar una solucin para mejorar las propiedades de resistencia al cortante, densidad y otras del suelo. En el caso del material que se utiliz en nuestra prueba se obtuvo un 9.9 % de humedad ptima.

6.-BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS WEB

MTC E 115-2000-COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA

ENERGIA MODIFICADA

Especificaciones Tcnicas Generales para la Construccin de Carreteras, EG 2013,

SECCION 403/BASES GRANULARES

Manual de laboratorio de suelos en Ingeniera Civil- J. Bowles.

Apuntes de clase curso: MECANICA DE SUELOS I.

Apuntes de clase curso: PAVIMENTOS, Ing. C. Yanqui.

Mecnica de Suelos- Crespo Villalaz.

Jurez B. E y Rico R. A. (1975). Mecnica de suelos Tomo 1: Fundamentos de la mecnica de Suelos. Mxico: Limusa.

ASTM D-698. Caractersticas de compactacin de suelo en laboratorio usando esfuerzo normal.

ASTM D-1557. Caractersticas de compactacin de suelo en laboratorio usando esfuerzo modificado

Documents

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