INFORME PROCTOR MODIFICADO-LAB. PAVIMENTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE PAVIMENTOS ING. HÉCTOR TINTAYA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: PAVIMENTOS

JEFE DE PRÁCTICAS: ING. HÉCTOR TINTAYA

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

TEMA: “ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO”

NOMBRE: Herbert Daniel Flores Yancachajlla

CUI: 20084127

GRUPO: B

DÍA/ HORARIO: Jueves 2-4 pm

FECHA DE PRÁCTICA: Jueves, 22 de mayo del 2014

FECHA DE ENTREGA: Jueves, 29 de mayo del 2014

AREQUIPA-PERÚ



TEMA: ENSAYE DE COMPACTACIÓN “MÉTODO PROCTOR MODIFICADO”

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

1.-OBJETIVOS:

- Determinar el peso volumétrico seco máximo (d máx) que pueda alcanzar un material, así como la humedad óptima (W ópt.) a que deberá hacerse la compactación.

2.-MARCO TEORICO

GENERALIDADES.

Se denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de los vacíos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia, fundamentalmente ligados a pérdida de volumen de aire. La compactación está relacionada con la densidad máxima o peso volumétrico seco

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

humedad determinada que se conoce como humedad óptima.

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

posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuado a través de toda la vida útil de

la obra.

Por lo general las técnicas de compactación 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 compactación adecuada son:

a) El volumen de vacío se habrá reducido a un mínimo y consecuentemente, su capacidad de absorber humedad también se habrá reducido a un mínimo.

b) La reducción de vacíos se debe a que las partículas de menor tamaño han sido forzadas a ocupar el vacío formado por las partículas más grandes. De allí que si una masa de suelos está bien graduada, los vacíos o poros se reducirán prácticamente a



cero y se establecerá un contacto firme y sólido entre sus partículas, aumentando la capacidad del suelo para soportar mayores pesos. Los métodos usados para la compactación 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 métodos vibratorios y métodos

estáticos; en cambio los suelos plásticos, el procedimiento de carga estática resulta el

más ventajoso. Los métodos usados para determinar la densidad máxima y humedad

óptima en trabajos de mantenimiento y construcción de carreteras son los siguientes:

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

El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse también equipos compactadores más pesados que se usan en la pavimentación 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

Diámetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24

Volumen del molde (cm³) 943.3 2124.0 943.3 2124.0

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

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

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

Numero de capas de compactación 5 5 5 5

Energía de compactación (Kg-cm/cm³) 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 ¾”



PRUEBAS DE COMPACTACIÓN

Se entiende por compactación la aplicación mecánica de cierta energía, o cantidad de

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

partículas sólidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus características mecánicas. Al

obtenerse un mejor acomodo de las partículas sólidas y la expulsión de aire que contiene

el suelo, se produce un aumento de su peso volumétrico o específico.

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 energía de compactación, su peso volumétrico va

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

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

material húmedo y de la humedad, alcanza un valor máximo.

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

peso volumétrico o especifico del material seco, para una determinada energía de

compactación, se le denomina humedad óptima y al peso volumétrico correspondiente se

le designa como peso volumétrico o peso específico seco máximo.

Cuando a partir de esta condición de humedad óptima y peso volumétrico seco máximo,

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

el lugar de algunas partículas de suelo, obteniéndose en consecuencia pesos volumétricos

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

coordenados se sitúan los puntos correspondientes a cada peso volumétrico seco con su

respectiva humedad y se unen con una curva, quedará representada la variación del peso

volumétrico de un material para diferentes contenidos de agua y una misma energía de

compactación; esta curva adopta aproximadamente la forma de una parábola, siendo mas

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

El contenido de agua óptimo y el peso volumétrico seco máximo de un suelo, también

varían con la energía de compactación; cuando ésta se aumenta, se obtienen mayores

pesos volumétricos secos máximos con humedades óptimas menores. A su vez, la

humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo son función del tipo de suelo; los

suelos gruesos, para una misma energía de compactación, tienen en general mayores

pesos volumétricos 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 compactación de los

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

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

compactación del material. Tomando en cuenta la forma de aplicar la energía al material,

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



a) Por impactos, como son las pruebas de: Compactación dinámica AASHTO estándar,

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

Texas.

b) Por carga estática, como es la prueba de compactación Porter.

c) Por amasado, como es el caso del método de compactación de Hveem.

d) Por vibración, como es el método de compactación en que se utiliza una mesa

vibratoria.

3.-PROCEDIMIENTO

EQUIPO.

El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor estándar con la única diferencia siguiente:

- Un molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altura y de 4” de diámetro interior.

- Un pistón o martillo y su guía de 45 cms., de caída y 4.54 kg de peso. - Una regla metálica 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 – 110º C. - Charolas metálicas - 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

según el método 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 cilíndrico y anote su peso. 4. La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico en cinco (5) capas,

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

- Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; se eleva el pistón hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una caída libre de 45.7 cms., se cambia de posición la guía, se levanta y se deja caer nuevamente el pistón. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la guía de manera que con 25 o 56 (según el método) golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las cinco capas del material.

5. Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica 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 espécimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por un período de 24 horas, transcurrido este período determínese 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 número de resultados que permitan trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima.

11. El calculo se realiza de la siguiente manera:



W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

1

Donde:

h = Peso volumétrico húmedo.

d = Peso volumétrico seco.

Wm = Peso de la muestra compactada.

We = Peso del molde cilíndrico

Vc = Volumen del cilindro

W = Contenido de humedad al tanto por uno.

Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

También se puede calcular el peso volumétrico de la curva de Saturación ( dz)

1 WSs

Ssdz

Donde:

dz = Peso volumétrico del suelo saturado.

Ss = Peso específico de los sólidos.=2.6 asumido en el ensayo

w = Peso específico del agua.



4.-MEMORIA DE CÁLCULO

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)

N°1 15.25 11.685 5073 2136.470

15.26 11.69

15.25 11.7

PROMEDIO 15.253 11.692

N°2 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) ϒ(gr/cm3)

7% N°1 9551 5073 4478 2136.470 2.10

8% N°2 9543 5012 4531 2128.230 2.13

9% N°1 9712 5073 4639 2136.470 2.17

10% N°2 9708 5012 4696 2128.230 2.21

11% N°1 9740 5073 4667 2136.470 2.18

CALCULO DEL PESO ESPECIFICO SECO Y SATURADO AL 100%

ϒ(gr/cm3) w(%) ϒd(gr/cm3) ϒsat(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(%) ϒd

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(%) ϒsat

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 obtención de la curva o línea de tendencia es Excel.

El resultado final tiene una aproximación 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 R² = 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%

ϒd

W(%)

CURVA DE COMPACTACIÓN 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%

ϒd

(gr/

cm3

)

w(%)

ϒd

CURVA DE SAT. 100%



5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Humedad óptima de compactación obtenido gráficamente es: 10.01%

El peso volumétrico seco máximo obtenido gráficamente es:2.005 gr/cm3

La humedad optima obtenida analíticamente es:9.9 %

El peso volumétrico seco máximo obtenido analíticamente es:2.005gr/cm3

Los valores obtenidos analíticamente son más confiables para la determinación del

CHO Y PV max.

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

técnicas de compactación utilizadas en campo.

La compactación es un método ideal para mejorar las propiedades algunos suelos que se utilizan en obras de construcción.

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

6.-BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS WEB

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

ENERGIA MODIFICADA

Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de Carreteras, EG 2013,

SECCION 403/BASES GRANULARES

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

Apuntes de clase curso: MECANICA DE SUELOS I.

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

Mecánica de Suelos- Crespo Villalaz.

Juárez B. E y Rico R. A. (1975). Mecánica de suelos Tomo 1: Fundamentos de la mecánica de Suelos. México: Limusa.

ASTM D-698. Características de compactación de suelo en laboratorio usando esfuerzo normal.

ASTM D-1557. Características de compactación de suelo en laboratorio usando esfuerzo modificado

Engineering

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