1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar el contenido de humedad ptimo y el peso especfico seco mximo de una muestra de suelo con la prueba de proctor modificado.

1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Obtener la curva de compactacin del suelo

Preparar muestras necesarias para la realizacin del ensayo

Conocer el procedimiento para la realizacin del ensayo de compactacin haciendo uso de loa teora de proctor modificado.

Determinacin de la curva de saturacin de la muestra a ensayar.

2. MARCO TEORICO

2.1. COMPACTACION DE SUELOSLa compactacin es la densificacin del suelo por remocin de aire, lo que requiere la aplicacin de energa mecnica. El grado de compactacin de un suelo se mide en trminos de su peso especfico seco. Cuando se agrega agua al suelo durante la compactacin, esta acta como agente ablandador de las partculas del suelo, que hacen que se deslicen entre si y se muevan a una posicin de empaque ms denso. El peso especfico seco despus de la compactacin se incrementa primero conforme aumenta el contenido de agua.Ms all de un cierto contenido de humedad, cualquier aumento en el contenido de agua tiende a reducir el peso seco, debido a que el agua toma los espacios que podran haber sido ocupados por las partculas slidas. El contenido de agua bajo el cual se alcanza el mximo peso seco ( ) se le llama contenido de agua optimo ().Las pruebas de laboratorio usadas generalmente para obtener el peso especfico seco mximo de compactacin y el contenido de agua optimo son: Proctor estndar y Proctor modificado, especificadas respectivamente en las normas ASTM D-698 y ASTM D-1557.

a) PRUEBA DE PROCTOR ESTANDAR En 1933, R. R. Proctor present cuatro artculos en la revista Engineering New Record (Proctor, 1933), los cuales sirvieron de base para los ensayos de compactacin usados actualmente (llamados algunas veces ensayos de Proctor o simplemente "Proctor").El ensayo estndar consiste en tomar 3 kg de suelo, pasarlos a travs del tamiz No. 4, aadir agua, y compactarlos en un molde 944 cm3 en tres capas con 25 golpes por capa de un martillo de compactacin de 24.5 N con cada de 0.305 m en el suelo. Esto libera una energa nominal de compactacin (en kilo-joules o kJ) al suelo de: CE = 3(25) (24.5) (0.305) = 593 7 KJ/m39.44 x 10-'(1000)

Luego de compactada de esta manera la muestra es removida del molde y desbaratada nuevamente hasta obtener grumos de tamao aproximado del tamiz N o. 4 de acuerdo con estimacin visual, se toman muestras para contenido de humedad, se aade ms agua, se mezcla cuidadosamente el suelo, y se procede a compactar nuevamente el suelo en el moldeEsta secuencia se repite un nmero de veces suficiente para obtener datos que permitan dibujar una curva de densidad seca contra contenido de humedad con un punto de pendiente cero (un valor mximo) y suficientes puntos alrededor de ese mximo para definir adecuadamente su localizacin. La ordenada de este diagrama es la densidad seca. La ordenada mxima de este diagrama se conoce como la densidad mxima, y el contenido de humedad al cual se presenta esta densidad se denomina contenido de humedad ptimo (CHO).Es importante hacer algunos comentarios en este punto: Para que un ensayo sea estndar, los resultados deben ser reproducibles, y el hecho de usar muestras frescas cada vez o reutilizar la muestra compactada en el siguiente punto, produce diferencias grandes en los valores mximos de densidad seca-no es extrao obtener de esta manera diferencias de 0 .8 a l.2 kN/m3.

Cuando se trabaja con suelos secados al aire, a menos que la primera muestra se mezcle con el primer incremento de contenido de humedad y se le permita un curado (toda la noche por ejemplo), los resultados pueden traducirse en unos puntos errticos (en lugar de una curva continua) en la parte seca de la curva. La falta de curado tambin puede desplazar el CHO a la derecha (tiende a aumentarlo) de la curva densidad seca contra humedad. Algunos suelos pueden dar una curva "errtica" en la parte seca como una caracterstica del suelo (ver Lee y Suedkamp, 1972).

Si el cilindro de suelos no es compactado en tres incrementos aproximadamente iguales, los puntos de la curva tambin se mostrarn errticos, es decir, no caern en una curva continua a cada lado del ptimo.

Para evitar tener que compactar un gran nmero de cilindros y teniendo en cuenta que 5 puntos bien espaciados determinan muy bien la curva, es deseable comenzar el ensayo a un contenido de humedad entre 4 y 5% cercano al CHO. Aadiendo entonces 2 % de humedad (por peso) en cada ensayo sucesivo, el ltimo punto se encontrar 4 a 5% de humedad dentro del lado hmedo del pico de la curva. Para ayudar en la determinacin de la humedad del punto de comienzo, se presenta la Fig. 9-2. Esta carta permite estimar el CHO dentro de un 2% de confiabilidad si existe razonable exactitud en la determinacin de los valores de los lmites lquido y plstico.

Con la prctica, es posible estimar el CHO aadiendo agua a una porcin de suelo en la mano hasta que el suelo se deforme dejando la huella de los dedos cada vez que se le aplique un esfuerzo de amasamiento promedio y que el suelo moldeado de esta forma se resista a la ruptura en pedazos. Si se seca esta muestra para obtener su contenido de humedad se tendr un buen estimativo del CHO.

El molde de compactacin debe colocarse sobre una superficie que no vibre durante el proceso de compactacin de manera que la energa de compactacin no se pierda en producir desplazamientos de la base. La ASTM recomienda hacer descansar el molde sobre una base consistente de un cilindro o bloque rgido de concreto con una masa de por lo menos 90 kg (200 lb.).

b) PRUEBA DE PROCTOR MODIFICADOConforme fueron aumentando las cargas sobre las terraceras por el uso de camiones y aeronaves cada vez ms pesados, se vio la necesidad de desarrollar mayores densidades y resistencias en muchos materiales usando mayor trabajo de compactacin. Por esta razn se desarroll la prueba de Proctor Modificada.

Los moldes utilizados en cada mtodo se muestran a continuacin.METODO "A" Molde: 4 pulg. de dimetro (101,6mm) Material: Se emplea el que pasa por el tamiz N 4 (4,75 mm). Capas: 5 Golpes por capa:25 Uso:Cuando el 20% o menos del peso del material son retenido en el tamiz N 4 (4,75 mm). Otros Usos:Si el mtodo no es especificado; los materiales que cumplen stos requerimientos de gradacin pueden ser ensayados usando Mtodo B C.

METODO "B" Molde:4 pulg. (101,6 mm) de dimetro. Materiales:Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). Capas:5 Golpes por capa:25 Usos:Cuando ms del 20% del peso del material es retenido en el tamiz N 4 (4,75mm) y20% o menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). Otros Usos: Si el mtodo no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradacin pueden ser ensayados usando Mtodo C.

METODO "C"

Molde:6 pulg. (152,4mm) de dimetro. Materiales:Se emplea el que pasa por el tamiz pulg (19,0 mm). Capas:5 Golpes por Capa:56 Usos:Cuando ms 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 pulg (19,0 mm).

El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de dimetro no ser usado con los mtodos A B.

Segn algunos autores la diferencia fundamental entre los ensayos de Proctor Estndar y Proctor Modificado, es que este ltimo representa mejor las condiciones de campo, con los mismos volmenes de los moldes un pistn de 44.5 N que cae una altura de 457.2 mm, compactando un total de 5 capas a 56 golpes cada una. Debido a que incrementan el esfuerzo de compactacin, la prueba de proctor modificada resulta en un incremento del peso especfico seco mximo acompaado de un decremento del contenido ptimo de agua. (Das.2001)

3. MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS

-Se emple material proveniente de las canteras de chiguata

Los equipos empleados fueron:

Balanza. Una balanza o bscula con precisin dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mnimo a 0,05 kg.

Tamices. Como se est empleando el ensayo de proctor modificado (mtodo C) se utiliz material pasante por la malla 3/4 por lo tanto se utiliz el tamiz 3/4.

Recipientes. Sirven de contenedor temporal para la muestra y luego pesarlas.

Pizeta. Sirve para poder agregar con un poco ms de precisin la cantidad de agua que se utilizara en cada muestra .

Capsulas con Identificador. Son capsulas con tapa que sirven para calcular el contenido de humedad para los ensayos de limites lquido y plstico.

4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1.- Se tamizo el material por la malla 3/4", una cantidad necesaria para los 5 ensayos a realizar, el cual constaba de 5.5 kg por cada muestra, el material a utilizar debe de estar preferentemente seca: Se verti la muestra total sobre unas mantas de sacos sobre el piso, esto para que la muestra no se mezcle con otro material. Con ayuda de una pala se combin el material hasta que quede homogneo, para luego separarlos en cuatro grupos de los cuales se tomaran dos de ellos, los que se encuentre en esquinas opuestas. Luego se tom una cantidad de 5.5 kg por muestra

2.- las muestras fueron pesadas, y separadas en 5 bolsas cada una con 5.5kg de muestra.3.- Luego se introdujo un determinado porcentaje de agua para realizar el ensayo, las 5 muestras fueron humedecidas con el 6%, 8%, 10%, 12% y 14%.4.- las muestras fueron humedecidas un da antes de realizar el ensayo. Se procedi de la siguiente manera: Se vierte la muestra pesada sobre una bandeja lo suficientemente grande como para contener los 5.5kg de muestra.

Se alista la cantidad de agua indicada (segn el contenido de agua indicado), esto se realiza a travs de una probeta.

La persona que va a humedecer la muestra debe de colocarse unos guantes de ltex para humedecer toda la muestra, hasta que quede homogneamente humedecida.

Una vez humedecido la muestra se coloca dentro de bolsas de plstico para evitar que pierdan humedad. Las bolsas deben de estar marcadas con la cantidad de agua que se las coloco para evitar confusiones.

Al da siguiente despus de humedecer las muestras, se procede a realizar el ensayo de compactacin: El ensayo consisti en colocar en 5 capas las muestras humedecidas anteriormente en el molde de proctor.

A cada capa colocada se le dieron 56 golpes con el martillo de proctor

Ese procedimiento fue igual para cada contenido de humedad colocado.

Luego de terminar con la compactacin de las 5 capas por molde, con ayuda de un enrazador se comienza a enrazar hasta el borde del molde.

Inmediatamente se procede a pesar el molde con la muestra.

Luego se saca una cantidad de muestra representativa de la parte superior e inferior del molde, para luego pesarlas y llevarlas al horno 24 horas, esto para determinar el contenido de humedad de cada muestra compactada.

5. PRESENTACIN DE DATOS

DATOS PARA EL CALCULO DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA

Donde:Ws: peso de muestraWfw: peso de muestra + fiolaWfws:peso de muestra + fiola + agua T:temperatura inicialTf:temperatura final

MUESTRA 1MUESTRA 2

Ws (gr)300300

Wfw (gr)1248.81245.95

Wfws (gr)1431.561429.6

T (inicial)1818

T f (final)17.217.1

DATOS PARA EL PROCTOR

MUESTRA CURADA con humedad inicial (%)Peso molde+ suelo hmedo (kg)Peso capsula (g)Peso capsula+ suelo hmedo (g)Peso capsula+ suelo seco (g)

6%9.123.4266.6564.18

21.0645.944.37

8%9.29230.8465.0962.28

26.2455.1752.58

10%9.38827.6244.642.8

27.6544.742.63

12%9.46527.3882.4175.21

26.6672.7167.22

14%9.46626.0152.7648.91

27.2156.2552.6

Datos del molde

DIAMETRO(cm)

D115.29

D215.28

D315.27

D415.26

ALTURA (cm)

H111.66

H211.64

H311.65

PESO (kg)

Wmolde5.064

6. CLCULOS

6.1. Gravedad especifica

6.2. Curva de compactacin

El procesamiento de los datos presentados anteriormente se muestra en las talas siguientes.

A) La tabla siguiente muestra el clculo de las densidades hmedas, que luego sern utilizadas para el clculo de la curva de saturacin:ENSAYO12345

DETERMINACION DE LA DENSIDAD HUMEDA

Agua aadida(cm3)330440550660770

Dimetro de molde(cm)15.27515.27515.27515.27515.275

Altura de molde(cm)11.6511.6511.6511.6511.65

Volumen del molde(cm3)2134.902134.902134.902134.902134.90

Peso de molde+suelo(gr)91009292938894659466

Peso de molde(gr)50645064506450645064

Peso de suelo compactado(gr)40364228432444014402

Densidad hmeda(gr/cm3)1.8901.9802.0252.0612.062

B) La tabla siguiente muestra el clculo de los contenidos de humedades:

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Capsula NN

Peso suelo hmedo+capsula(gr)66.6545.9065.0955.1744.6044.7082.4172.7152.7656.25

Peso de suelo seco+capsula(gr)64.1844.3762.2852.5842.8042.6375.2167.2248.9152.60

Peso de capsula(gr)23.4221.0630.8426.2427.6227.6527.3826.6626.0127.21

Peso de agua(gr)2.471.532.812.591.802.077.205.493.853.65

Peso de suelo seco(gr)40.7623.3131.4426.3415.1814.9847.8340.5622.9025.39

Contenido de humedad%6.066.568.949.8311.8613.8215.0513.5416.8114.38

% de humedad promedio%6.319.3912.8414.2915.59

% de humedad deseado%6.08.010.012.014.00

C) La tabla siguiente muestra el clculo de las densidades secas

La cual fue calculada con la siguiente expresin:

DETERMINACION DE LA DENSIDAD SECA

Densidad seca(gr/cm3)1.7781.8101.8411.8411.809

Luego la curva de compactacin resulta:

Mostrando la curva de proctor con la curva de saturacin Los datos a graficar para la curva saturacin, se realiza mediante la siguiente expresin, los datos obtenidos son:Gs=2.57

wd

121.96

131.93

141.89

151.85

161.82

Se dieron humedades distintas de las halladas solo por motivo de mejor visualizacin de la curva ya que tiende a estar al lado derecho de la curva de proctor

Analticamente hallaremos el contenido de humedad ptimo y la densidad seca mxima

7. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOSEl porcentaje pasante de la malla N 200 es 14.45% por lo que no es posible obtener el D10, por lo tanto no se conocen los valores de Cu, Cc.Segn la Tabla 403-01 el material no encaja en ninguna gradacin por lo que se deber hacer una dosificacin para hacer el diseo.

La clasificacin SUCS no es aplicable ya que no se tiene un valor para el ndice de Plasticidad del Material.De la misma manera no es aplicable la clasificacin AASTHO para el material ensayado.

8. CONCLUSIONES

El anlisis granulomtrico efectuado al material permiti verificar la cantidad de finos que presenta el agregado en estudio (14.45%).

La fraccin de arena es la que predomina en el agregado (53.23%).

Se concluye entonces que el agregado ensayado no presenta lmite lquido ni lmite plstico.

No son aplicables los sistemas de clasificacin SUCS ni AASHTO debido a la falta de informacin como el ndice de Plasticidad.

Los coeficientes de uniformidad y de curvatura no se conocen debido a que el D10 del material no se conoce puesto que el pasante de la malla N 200 es 14.45%.

9. RECOMENDACIONES

Seguir el procedimiento indicado por la norma ya mencionada en los respectivos ensayos, para obtener resultados verdicos.

Realizar el anlisis granulomtrico usando el mtodo del hidrmetro permitira conocer la granulometra del material fino ms pequeo que la malla N 200 lo que permitira obtener finalmente los coeficientes de uniformidad y curvatura y as poder aplicar el mtodo de clasificacin SUCS al material estudiado.

Debido a la dificultad en laboratorio para determinar los lmites lquido y plstico y a la presencia de arena se debera optar con mtodos alternativos en la ASTM considerando otros equipos que permitan obtenerlos para as poder aplicar la clasificacin AASHTO al material estudiado.

Utilizar los implementos adecuados para cada ensayo, esto facilitara la elaboracin de los mismos.