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Número:
DuocUC
Mecánica de Suelos.
Revisión Número: 0
Título
Teoría Proctor
Preparado por:
Cristian Solís Chávez
Fecha de vigencia:
01 – Enero - 2004
Revisado por:
Cristian Solís Chávez
MS 05-00-01/a
1
Aprobado por:
Juan Niemann Soto
INTRODUCCION TEORICA
Se entenderá por compactación al proceso mecánico o natural mediante el cual se disminuyen los
huecos dentro de una masa de suelo, obligando a las partículas sólidas a ponerse en contacto más
íntimo entre si. El sistema de partículas constituye la fase sólida del suelo y, los espacios encerrados
corresponden a la fase fluida.
La fase fluida está compuesta por aire y agua. Mientras el primero es muy compresible, el agua
puede considerarse incompresible. El aire puede presentarse en dos estados dentro de la fase fluida:
en estado libre, si ocupa poros intercomunicados entre sí y es capaz de drenar rápidamente ante una
sobre presión impuesta; y ocluido, cuando está atrapado en burbujas dentro del agua y sólo es capaz
de drenar junto con ésta. En éste último caso, al incrementar la presión se produce una compresión
elástica de las burbujas de aire y un aumento de la solubilidad del aire en el agua.
Como el proceso de compresibilidad de la fase fluida es reversible, para que realmente se produzca
una reducción permanente de volumen del suelo es necesario el drenaje del agua bajo la presión
sobre impuesta. La densidad final que se alcanza en un suelo, depende de varios factores. Entre los
principales se pueden mencionar, la humedad, la energía de compactación aplicada y el tipo de suelo
de que se trate.
Energía de compactación
Para estudiar la influencia del esfuerzo de compactación se desarrollo la relación humedaddensidad, para distintas energías de compactación ( E1, E2, E3, con E1 > E2 > E3 ). Obteniéndose
así una familia de curvas véase figura 1.1, donde se puede observar que a mayor energía aplicada se
puede obtener una mayor densidad y a la vez una menor humedad óptima. Recordemos si que un
suelo con exceso de agua estará siempre limitado por la curva de saturación, aún cuando se aumente
la energía de compactación.
Figura 1.1 Relación densidad – humedad para distintas energías de compactación
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Si un suelo se somete a un proceso de compactación, y se miden las densidades obtenidas para
diferentes contenidos de agua (humedad), manteniendo constante la energía de compactación, se
obtiene la curva típica densidad-humedad que se indica en la figura 1.2.
2
1.8
1.6
1.4
A
1.2
0
Curva de saturación
B
Densidad máx.
humedad óptima
Densidad seca (kg/dm3)
2.2
8
C
16
24
32
40
48
Humedad (%)
FIGURA1.2 Relación humedad-Densidad para esfuerzo de compactación constante
h 

ρ d = ρ s * 1 −

 100 
,con h: humedad en % del volumen del suelo seco
w = 100 * (
1
1
− ) * ρw , curva de saturación
ρd ρs
A partir de un valor relativamente bajo, un incremento en el contenido de agua va acompañado de un
aumento de la densidad seca obtenida. Este proceso continúa hasta cierto punto en el cual nuevos
incrementos en el contenido de agua producen una disminución de la densidad lograda (aumento de
volumen). El punto de mayor compacidad corresponde a la Densidad Máxima y su correspondiente
contenido de agua a la Humedad óptima, ambos valores para una energía de compactación dada. El
suelo pasa por cuatro estados, hasta el punto A del dibujo, corresponde el estado de hidratación, en
el cual toda el agua está en forma de una película de agua adsorbida, firmemente adherida a las
partículas sólidas y prácticamente no contribuye a mejorar la trabajabilidad de ellas. El segundo
estado, de A a B, corresponde al de lubricación, en el cual el aumento de espesor de la película de
agua permite un mejor acomodo de las partículas de suelo, ayudando al proceso de compactación. El
estado de hidratación y el de lubricación, situados al lado izquierdo de la Densidad Máxima,
constituyen la “rama seca de la curva”. En ambos estados el aire de la fase fluida es “libre” y por lo
tanto, puede drenar rápidamente durante la compactación.
El tercer estado, entre los puntos B y C, corresponde al de expansión, en el cual una mayor cantidad
de agua tiende a separar las partículas sólidas, producido por una presión sobre los poros. El aire se
encuentra ocluído y no tiene posibilidad de drenar, manteniéndose en un volumen constante. El
cuarto estado es el de saturación, en el cual es preponderante la proporción de agua en la fase fluida
y la pequeña cantidad de aire ocluído entra en disolución con una presión relativamente pequeña,
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acercándose la curva a la línea de saturación, que corresponde a la relación entre la densidad y la
humedad cuando no existe aire en la fase fluida, sino sólo agua.
Para estudiar la influencia del esfuerzo de compactación se han desarrollado las relaciones humedaddensidad, para diferentes esfuerzos de compactación, obteniéndose una familia de curvas. En donde
a mayor energía de compactación aplicada se logrará una mayor densidad máxima, y una
correspondiente humedad óptima.
Es importante considerar el hecho de que un suelo con exceso de agua no podrá alcanzar una
determinada densidad aún cuando se aumente la energía de compactación aplicada, ya que siempre
estará limitado por la línea de saturación.
El tipo de suelo es un factor determinante en la densidad que se logre en un proceso de
compactación. Su valor queda determinado en gran medida por características tales como su peso
específico, textura, forma de sus partículas, plasticidad, etc. Por lo que es recomendable expresar el
grado de compacidad de un suelo como porcentaje de la densidad máxima que alcanza ese mismo
suelo, a través de un ensayo normalizado.
En obras viales es ampliamente usado el ensaye Proctor modificado como patrón de referencia. En él
se compacta una masa de suelo colocada por capas dentro de un molde cilíndrico, dejando caer un
pisón con un cierto número de golpes por capa. Este ensaye se repite para diferentes humedades
crecientes, así se forma la curva humedad-densidad, estableciéndose los valores de densidad
máxima y humedad óptima.
Introducción.
La compactación consiste en aumentar mecánicamente la densidad de un material. Al reducir los
huecos entre partículas aumentamos la densidad y reducimos el volumen de material. El paso del
tiempo produce la sedimentación o compactación natural de los materiales sueltos (consolidación),
pero aplicando procedimientos mecánicos reducimos el tiempo necesario para lograrla.
Materiales.
Estos procedimientos mecánicos pueden ser: Presión estática, manipulación, impacto, y vibración.
Fundamentalmente se aplica estos procedimientos sobre suelos o asfaltos. Los materiales
compactados pueden soportar cargas más pesadas sin sufrir deformación (flexión, agrietamiento, o
desplazamiento).
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Presión estática.
Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, esto produce la ruptura de las fuerzas que
enlazan las partículas entre si y su acomodo en nuevos enlaces más estables dentro del material.
Este procedimiento es el que se aplica cuando se utilizan máquinas sin vibración del tipo de rodillos
lisos, pisones, patas de cabra, etc.
El efecto que produce un peso aplicado sobre el material se traduce en una presión sobre su
superficie que se transmite hacia el interior y se distribuye en forma de bulbo cuyo valor disminuye de
forma exponencial con la profundidad. Debido a esto solamente se aplica la compactación estática en
capas de poca profundidad, como sellado de capas o cuando es posible romper la compactación ya
conseguida si se aplican cargas mayores.
Como es lógico hay dos factores en juego, como son: El peso de la máquina y el área de aplicación.
En el caso de rodillos estáticos hay cuatro factores que influyen en la compactación: Carga por eje,
anchura del rulo, diámetro del rulo y velocidad de desplazamiento.
La fuerza lineal indica la capacidad de compactación del rulo estático (rodillo liso), y constituye la
fuerza vertical situada directamente por debajo y a lo ancho del rulo o ruedas que crea los esfuerzos
cortantes de la compactación. Para calcularla basta dividir el peso del rulo por eje entre la anchura del
mismo. Viene indicada en Kg./cm, cuanto mas grande sea, mayor será el potencial de compactación
estática del rulo.
El ratio que mide el rendimiento de un rulo estático se llama cociente Nijboer y relaciona la carga por
eje, la anchura y el diámetro del rulo. Este cociente indica la tendencia del rulo a desplazar o empujar
literalmente el material situado delante del rulo. Los rulos de diámetro más pequeño producen más
grietas y ondulaciones mayores porque la superficie del material tiende a adaptarse a la forma del
rulo durante la compactación.
Los rulos autopropulsados con tracción en el tambor no producen tantas grietas porque tienden a
meter el material debajo en vez de empujarlo.
En el caso de compactadores de neumáticos el factor fundamental es el peso por rueda, como la
huella que los mismos producen sobre el suelo depende de la presión de inflado, normalmente el
operador desde la cabina puede varias esta presión, con lo que esta presión puede influir en la
compactación. También se puede variar en estos el peso puesto que vienen preparados para ser
lastrados, con lo que aumenta el peso por rueda.
El peso total o carga por rueda, influye sobre todo en la profundidad alcanzada por la compactación y
la presión sobre el suelo, o presión de inflado, en el valor de la densidad superficial conseguida.
Manipulación.
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También llamado efecto de amasado, es el producido por tensiones tangenciales que redistribuyen
las partículas para de esta manera aumentar su densidad. Resulta muy eficaz para compactar la capa
final de base para un firme asfáltico. Las maquinas que mejor aprovechan esta fuerza de
compactación son los rulos de pata de cabra o pisones y los compactadores de neumáticos de
ruedas alternadas.
Impacto.
También llamada compactación dinámica. Utiliza una fuerza de impacto repetido sobre la superficie a
compactar. Depende del peso que se utilice y la altura desde la que se le deja caer. Pueden ser de
baja energía como los producidos por los compactadores de mano, ranas, etc hasta los 600 golpes
por minuto o de alta energía entre 1.400 y 3.500 golpes por minuto como los utilizados en los rodillos
vibratorios.
Vibración.
La compactación por vibración es la más utilizada en la actualidad para la mayoría de las
aplicaciones. Se basa en utilizar una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso, dicha masa
produce una fuerza centrifuga que se suma o se resta al peso de la máquina, para producir una
presión sobre el suelo que depende de varios factores como el peso de los contrapesos, distancia al
centro de rotación y al centro de gravedad y la velocidad de rotación.
Para conocer como funcionan los compactadores de vibración, tenemos que conocer los valores de la
fuerza centrifuga, amplitud y frecuencia.
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A) Fuerza centrifuga.
Es la fuerza ejercida hacia fuera por un peso suspendido en su movimiento circular alrededor de un
eje.
El valor de esta fuerza es
F=4µ2M0ef2
En donde:
µ = 3,1416
M0= Peso de la excéntrica que gira.
e= Radio de giro.
f2= Frecuencia o numero de vueltas por minuto.
B) Amplitud.
Es la distancia hacia arriba y abajo que en teoría recorre el eje de un rodillo que esta sometido al
efecto de una fuerza centrifuga. Decimos en teoría porque en la practica esta distancia esta
condicionada por la gravedad y el suelo que se esta compactando. Cuanto mayor sea esta distancia
tanta más energía de compactación produce el rodillo. En algunos modelos el operador puede variar
la amplitud para adaptarla al tipo de material que se esta compactando.
La amplitud de la vibración interviene en la profundidad alcanzada en la compactación.
C) Frecuencia.
Es el numero de revoluciones por minuto que da el peso excéntrico alrededor de su eje. Un factor
importante es la relación entre la frecuencia y la velocidad de desplazamiento de la máquina. Es
necesario que la frecuencia y la velocidad se adapten para permitir que los impactos sobre el suelo
tengan una separación de 25 milímetros, puesto que si es mayor se pueden producir ondas en el
terreno que se compacta. Cuanto menor sea la frecuencia, menor deberá ser la velocidad de
desplazamiento.
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Resonancia.
Es un fenómeno que se produce cuando un objeto vibrante se acerca a otro, este ultimo
comienza a vibrar espontáneamente.
Cuando el terreno se esta compactando comienza a vibrar en resonancia con el rodillo, si la
resonancia del terreno es la misma que la del rodillo se consigue el máximo grado de compactación.
A este fenómeno se le llama convergencia armónica.
Puede surgir que la resonancia del terreno sea distinta o que la propia horquilla de soporte del
rulo tenga una resonancia distinta, con lo que, las resonancias se contrarrestan y no se produce una
compactación eficiente. Para conseguir la resonancia perfecta se debe de adaptar la frecuencia,
amplitud y velocidad de la máquina realizando pruebas sobre el terreno de modo que se obtenga la
máxima compactación.
EFECTOS DE LA COMPACTACION
Para poder controlar la compactación, es preciso establecer una serie de parámetros que
definen la capa granular.
Un volumen de esta capa, V, se compone de la suma de los volúmenes de aire, VA, de agua,
VW , y de partículas sólidas, VS. La suma de los volúmenes de aire y agua se la llama volumen de
huecos y se la denomina VV.
Esta suma se denomina índice de poros, e, cuando el volumen de partículas sólidas tiene el
valor de la unidad.
Cuando se adopta la unidad para la suma total del volumen de los tres componentes,
entonces la suma de los volúmenes de aire y de agua se define como porosidad y se le denomina, n.
Es decir:
n(porosidad) = VV / (VV + VS)
e(índice de poros) = VV / VS
También es interesante definir el grado de saturación que es el porcentaje existente de
volumen de agua con relación al volumen total de huecos existente en la capa granular. Se la
denomina S y viene dado por:
Sr(%)(grado de saturación) = (VW / VV)* 100
Un valor de 100 del grado de saturación indicaría que la capa granular tiene todos los huecos
rellenos de agua, estaría saturada, mientras que un valor del grado de saturación de 0 indicaría que
todos los huecos los ocupa el aire, es decir la capa granular estaría seca.
Por último, y pasando de volúmenes a pesos, se define como humedad al porcentaje del peso
del agua con relación al peso de sólidos.
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W(%)(humedad) = (PW / PS)* 100
Dado que el peso del aire es prácticamente cero, vemos que la humedad es equivalente al
índice de poros pero en peso, en vez de en volumen, y en tanto por ciento.
El control de la compactación se realiza comúnmente por medio de la densidad seca, que se
suele denominar γd. Si la densidad de las partículas del suelo la denominamos γs entonces se puede
calcular la densidad seca mediante la expresión.
γd = γs ( 1 – n )
Una pregunta que cabe hacerse es que si lo que se persigue es la densidad seca y por lo
tanto eliminar en lo posible los huecos, porque se aporta agua a la capa granular cuando esta se
encuentra con una humedad inferior a la óptima.
La respuesta a esto es que el aporte de agua facilita la tarea de compactación ya que funciona
como lubricante entre partículas de suelo siempre que estas no sean de tipo arcilloso. Por ello, en el
caso particular de la compactación de arenas, el aporte de agua debe ser muy elevado, siendo
muchas veces más determinante en la compactación de la capa la cantidad de agua empleada que la
energía empleada en la compactación de la misma.
Esto es cierto hasta un determinado porcentaje de humedad, momento en el que el agua, en
vez de ejercer de elemento favorecedor de la compactación actúa como retardador de la misma por el
exceso de ella en la capa granular, con lo que hace un efecto separador entre partículas.
3.- INFLUENCIA DE LOS FACTORES EN LA COMPACTACION
Se han definido los diferentes factores que intervienen en la compactación y vamos a ver cual
es la importancia que tienen en el proceso.
Al compactar varias muestras del mismo suelo con la misma energía de compactación pero
con diferente porcentaje de humedad, nos encontramos como la densidad seca de la capa
compactada se va incrementando al aumentar la humedad, hasta que se alcanza un valor máximo, a
partir del cual el aumento de la humedad lleva a valores decrecientes de la densidad seca, por el
efecto del agua en la compactación que se ha expresado anteriormente.
El porcentaje de humedad para el que se alcanza la densidad máxima se le denomina
humedad óptima. Esta humedad óptima varía para cada tipo de suelo y para cada energía de
compactación, variando igualmente la forma de la curva densidad seca versus humedad. Los suelos
difíciles de compactar, como las arena y las arcillas plásticas, tienen una curva muy plana con baja
densidad seca y humedad óptima alta, mientras que los suelos más fácilmente compactables tienen
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una forma más picuda con un valor claro de la humedad óptima que es más baja y con una densidad
seca obtenida en el proceso más alta.
Cuando la compactación se realiza con una humedad inferior a la óptima, se dice que la
compactación se realiza del lado seco, mientras que cuando se realiza con una humedad superior a
la óptima se dice que se compacta del lado húmedo.
Al aumentar la energía de compactación para un mismo suelo, la humedad óptima se va
reduciendo, al tiempo que aumenta la densidad seca máxima que se obtiene en el proceso.
En el laboratorio se estudia la humedad óptima del proceso y la densidad seca máxima
esperable mediante el ensayo Proctor.
En este ensaye se compacta una muestra del suelo con una cierta energía y mediante
aportaciones diferentes de agua se obtiene la curva densidad seca versus humedad. De ella se
deducen los valores de la humedad óptima y de la densidad seca máxima.
Existen dos energías normalizadas, una más baja, en el denominado ensayo Proctor normal, y
otra más alta, para adaptarse al aumento de energía de los equipos de compactación, que se utiliza
en el ensaye denominado Proctor modificado.
Un problema inherente al ensaye es que al ser relativamente pequeñas las dimensiones del
molde que se utiliza, es necesario en algunos casos eliminar las partículas más grandes de la capa
con lo que, de alguna manera, se alteran los resultados reales de la capa granular examinada.
Una vez conocida la humedad óptima y teniendo en cuenta la densidad que se exija en el
Pliego de Prescripciones Técnicas de la Obra en cuestión, 95% de la densidad máxima del Proctor
Normal, 98% de la densidad máxima del Proctor modificado, etc., se puede obtener, a través del
ensaye para obtener el C.B.R.
Con este valor del C.B.R., es posible obtener el módulo elástico del suelo mediante la
conocida expresión:
E(MPa) = 10 * C.B.R.
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1. OBJETIVO
Los ensayes PROCTOR tienen por finalidad determinar la relación de humedad – densidad de un
suelo compactado en un molde normalizado, mediante un pisón de masa normalizada, en caída libre
y con una energía específica de compactación.
1. ANTECEDENTES GENERALES
La compactación se define como el proceso mecánico mediante el cual se disminuye la cantidad
de huecos de una masa de suelo, obligando a sus partículas a un contacto más directo entre sí, es
decir a un aumento de la densidad de dicho suelo.
Las variables de mayor importancia que determinan el grado de compactación de un suelo son la
humedad que contiene la muestra y el nivel de energía de compactación.
En la década de los 30 R.R. Proctor desarrollo un método estandarizado para determinar el
contenido de humedad óptimo en correspondencia con la densidad lograda para una muestra de
suelo. Hoy se ha introducido el ensayo PROCTOR modificado debido a una mayor envergadura de
las estructuras proyectadas que requieren una mayor capacidad de soporte del suelo.
El ensaye consiste en compactar muestras de un mismo suelo en un molde metálico de
volumen conocido, pero con distintas humedades y con la misma energía de compactación. Se
registran las densidades secas y el contenido de humedad de cada molde (5 muestras), graficando
los resultados, en donde el punto más alto de la curva representa la densidad máxima y su
proyección en la abscisa la humedad óptima.
2. MÉTODO
Ensaye Proctor Normal y Modificado) (NCh 1543/ II Of. 1979)
2.1
Equipo necesario
a) Moldes metálicos cilíndricos, con un collarín separable de aproximadamente 60 mm. de altura.
El conjunto molde-collarín está construido de modo de poder ser ajustado a una placa base.
Las dimensiones de los moldes son:
- Molde de 100 mm. de diámetro nominal, con una capacidad de 0,944 ± 0,008 lt. (V),
diámetro interno de 101,6 ± 0,4 mm. y altura de 116,4 ± 0,1 mm.
- Molde de 150 mm. de diámetro nominal, con una capacidad de 2,124 ± 0,021 lt. (V), diámetro
interno de 101,6 ± 0,4 mm. y altura de 116,4 ± 0,1 mm.
b) Regla de acero de 300 mm. de largo con canto biselado.
c) Pisón metálico para ensaye Proctor normal o estándar, de cara circular de 50 ± 0,2 mm. de
diámetro y masa de 2500 ± 10 grs. Debe estar equipado con una guía tubular para controlar la
altura de caída a 305 ± 2 mm.
d) Pisón metálico para ensaye Proctor modificado, de cara circular de 50 ± 0,2 mm. de diámetro
y masa de 4500 ± 10 grs. Debe estar equipado con una guía tubular para controlar la altura de
caída a 460 ± 2 mm.
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e) Balanzas, una de 10 kgs. de capacidad y precisión de 5 grs. ; la otra de 1 kgr. y precisión de
0,1 gr..
f) Probetas graduadas, una de 500 ml. de capacidad graduada cada 5 cc. ; la otra de 250 ml.
graduada cada 2,5 cc.
g) Horno de secado.
h) Tamices de abertura nominal de 50, 20 y 5 mm. , tejidos de alambre y abertura cuadrada.
i) Herramientas y accesorios: pala, pila o bandeja metálica de mezclado, cuchara, llana y
espátula.
Equipamiento Básico
2.2
Procedimiento
a) El total de la muestra recibida desde terreno, se seca al aire o en horno a una temperatura
inferior a 60° C, hasta que se vuelva desmenuzable, disgregando los terrones evitando reducir
el tamaño natural de las partículas.
b) Una vez establecido el nivel de energía (Proctor Normal o Proctor Modificado) y dependiendo
de la composición granulométrica del suelo, se establece el método a realizar de acuerdo a lo
indicado en la tabla S06-2.
c) Tamizar la muestra por al tamiz de 5 mm. (malla N° 4 ASTM) para los métodos A y B y por el
tamiz de 20 mm. (3/4” ASTM) para los métodos C y D. El material retenido debe descartarse.
El tamaño de la muestra recomendada a ensayar para cada método, se indica en la tabla
S06-1.
d) En el método D es conveniente mantener el porcentaje de material grueso del material original
(que pasa por el tamiz de 50 mm. y queda retenido en 5mm.), para esto se debe efectuar un
reemplazo, donde se determina por tamizado el porcentaje de material que pasa por el tamiz
de 50 mm. y queda retenido en el tamiz de 20 mm.
e) Luego, se reemplaza el material por una masa igual que pasa por el tamiz de 20 mm. y queda
retenido en el tamiz de 5 mm. , tomada de la porción de muestra no utilizada de suelo original.
f) La muestra debe acondicionarse mezclando cada una de las 5 fracciones por separado, con
una cantidad de agua suficiente, de manera que cada una de ellas tenga una humedad
diferente que varíe en aproximadamente dos puntos porcentuales entre sí y se distribuyan
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alrededor de la humedad óptima, dejando curar la muestra de modo de obtener una
distribución homogénea de humedad, ya que para suelos de alta plasticidad, el plazo mínimo
es de 24 horas, en cambio para suelos de plasticidad media bastará con 3 horas y en los
suelos de plasticidad nula bastarán 30 minutos de curado. Luego, el molde debe pesarse sin
collarín (Mm), aproximando a 1 gr.
g) La capacidad volumétrica del molde se determina llenando el molde con agua (esta no debe
tener burbujas), el que deberá encontrarse sobre una base plana. Se registra la masa del
agua de acuerdo a la tabla S06-3.
h) Elegido el molde, se le coloca el collarín y se deja el conjunto sobre una base plana y firme,
llenándolo con una de las fracciones de la muestra, mediante la colocación de capas de 1/3 de
la altura para Proctor normal o 1/5 para Proctor modificado.
Compactación primera capa
i) Se compacta la capa con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos en el molde de 100
mm. (métodos A y C), y 56 golpes en el molde de 150 mm. (métodos B y D). Puede realizarse
una compactación mecánica o manual.
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Compactación Mecánica
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Compactación Manual (Pisón)
j) Se repite esta operación 2 ó 4 veces según el ensaye, escarificando ligeramente las superficies
recién compactadas antes de agregar una nueva capa. La última debe quedar con un exceso
de material por sobre el borde del molde.
Escarificado capa
k) Concluida la compactación, se retira el collarín y se enrasa el molde con la regla metálica. Los
agujeros superficiales que se produzcan como resultado de la remoción de las partículas
gruesas, deben retaparse con el mismo tipo de material, pero más fino.
Retiro del collarín y se enrasa el molde con la regla metálica.
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l) Una vez que se haya pesado el molde con el suelo compactado (Mh), se retira el total de la
muestra del molde y se extraen 2 muestras representativas para determinar el contenido de
humedad (w).
m) Se repiten las operaciones anteriores con cada una de las fracciones restantes hasta que
haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, realizando un mínimo de 5
determinaciones. El ensaye debe efectuarse desde la condición más seca a la más húmeda.
2.3
Cálculos y gráficos
- Calcular el volumen del molde, mediante la siguiente expresión:
V = Mw / ρw (grs /cc)
donde:
Mw = masa del agua (grs.)
ρw = densidad del agua a la temperatura requerida según la tabla S06-03.
- Calcular la densidad húmeda ( hum) del suelo compactado, mediante la siguiente expresión:
ρhum = (Mh – Mm ) / V (grs / cc )
donde:
Mm = peso del molde (grs.)
Mh = peso del molde más el suelo húmedo compactado (grs.)
- Calcular la densidad seca (ρd) del suelo compactado para cada una de las determinaciones,
mediante la siguiente expresión, aproximando a 10 grs./cm3:
ρd = ρhum*100 / ( w + 100 )
( grs / cc )
donde:
w = humedad del suelo compactado (%)
Número:
Mecánica de Suelos.
DuocUC
Revisión Número: 0
Título
Ensaye Proctor
Preparado por:
Cristian Solís Chávez
MS 05-00-01/a
Fecha de vigencia:
01 – Enero - 2004
Revisado por:
Cristian Solís Chávez
6
Aprobado por:
Juan Niemann Soto
- Construir un gráfico (como el gráfico S06-1) con la densidad seca del suelo compactado (como
ordenada) contra humedad (como abscisa), como se describe a continuación:
a) En el gráfico se marcan los puntos correspondientes a cada determinación y se traza una
curva del tipo parabólica por ellos.
b) El punto máximo o peak de la curva correspondiente a la DMCS y su proyección en la abscisa
a la humedad óptima (Wopt)
c) Incluir en el gráfico la curva paramétrica correspondiente al 100% de saturación para la
densidad de las partículas sólidas del suelo ensayado (Gs).
- Calcular la energía de compactación (Ec) del ensayo, mediante la siguiente expresión:
Ec = ( N * n * W * h ) / V
( kgf * cm / cc )
donde:
N = número de golpes del pisón compactador por capa.
n = número de capas que se disponen hasta llenar el molde.
W = peso del pisón compactador (kgr).
h = altura de caída del pisón compactador (cm).
V = volumen del molde de compactación (cc).
Número:
Mecánica de Suelos.
DuocUC
Revisión Número: 0
Título
MS 05-00-01/a
Fecha de vigencia:
01 – Enero - 2004
Ensaye Proctor
Preparado por:
Cristian Solís Chávez
Revisado por:
Cristian Solís Chávez
7
Aprobado por:
Juan Niemann Soto
3. TABLAS Y GRÁFICOS
Tabla S06-1
Diámetro del molde
(mm.)
100
150
Método
Masa mínima (grs.)
AyC
ByD
15000
30000
Masa aproximada de
cada fracción (grs.)
3000
6000
Tabla S06-2
Método
A
B
C
D
Características
Proctor normal
Proctor modificado
Masa del pisón
Altura de caída pisón
Material
Molde
N° de capas
N° de golpes por capa
Material
Molde
N° de capas
N° de golpes por capa
Material
Molde
N° de capas
N° de golpes por capa
Material
Molde
N° de capas
N° de golpes por capa
2,5 Kgs. (5,5 Lb.)
305 mm. (12” )
Bajo 5 mm. (N° 4)
100 mm. (4” )
3
25
Bajo 5 mm. (N° 4)
150 mm. (6” )
3
56
Bajo 20 mm. (3/4”)
100 mm. (4” )
3
25
Bajo 20 mm. (3/4”)
150 mm. (6” )
3
56
4,5 Kgs. (10 Lb)
460 mm. (18” )
Bajo 5 mm. (N° 4)
100 mm. (4” )
5
25
Bajo 5 mm. (N° 4)
150 mm. (6” )
5
56
Bajo 20 mm. (3/4”)
100 mm. (4” )
5
25
Bajo 20 mm. (3/4”)
150 mm. (6” )
5
56
Tabla S06-3
Temperatura ° C
16
18
20
23
26
29
Densidad kgs / m3 (gr/lt)
999,09
998,59
998,20
997,54
996,78
995,94
Número:
DuocUC
Mecánica de Suelos.
Revisión Número: 0
Título
Ensaye Proctor
Preparado por:
Cristian Solís Chávez
Gráfico S06-1
Fecha de vigencia:
01 – Enero - 2004
Revisado por:
Cristian Solís Chávez
MS 05-00-01/a
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Aprobado por:
Juan Niemann Soto
Número:
Mecánica de Suelos.
DuocUC
Revisión Número: 0
Título
MS 05-00-01/a
Fecha de vigencia:
01 – Enero - 2004
Ensaye Proctor
Preparado por:
Cristian Solís Chávez
9
Revisado por:
Cristian Solís Chávez
Aprobado por:
Juan Niemann Soto
COMPACTACION PROCTOR
Muestra N°
Peso
Humedad inicial
Humedad deseada
Volumen de agua a agregar (cc)
Muestra N°
Peso recipiente +suelo húmedo
Peso recipiente +suelo seco
Peso recipiente
Peso suelo seco
Peso agua
Contenido de humedad (%)
Humedad promedio (%)
Acondicionamiento de la muestra
1
2
3
Determinación de la humedad real
1a
1b
2a
2b
3a
3b
4a
5
4b
5a
(B)
(C)
(B-C)
(A-B)
(A-B)/(B-C)*100
3
4
5
(A)
(B)
(A-B)
(C)
(A-B)/C
GRAFICO RELACION HUMEDAD DENSIDAD
DENSIDAD SECA (grs/cm3)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
2
5b
(A)
Determinación de la densidad
1
2
Muestra N°
Peso molde + suelo húmedo
Peso molde
Peso suelo húmedo
Volumen del molde
Densidad húmeda (grs / cm3)
Densidad seca (grs / cm3)
4
3
4
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
5
6
7