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Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 1 
INTRODUCCION 
Para reducir el porcentaje de vacíos de un suelo y mejorar sus propiedades 
mecánicas como la resistencia al corte, la compresibilidad y el potencial de 
expansión, se realizan diferentes procedimientos o ensayos de compactación de 
suelos, logrando conseguir una estructura de máxima densidad que presenta 
deformaciones mínimas cuando se somete a diferentes cargas. 
El Proctor Modificado generalmente se usa para rellenos que apoyaran 
grandes cargas, tales como carreteras, pistas de aterrizaje, y columnas concretas 
de estacionamientos. 
Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material está 
sometido en la vida real, bajo una carga estática y el desarrollo de estos cálculos 
provee información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las 
condiciones ideales de compactación del material y cual su humedad optima. 
El Alumno
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 2 
INDICE 
INTRODUCCIÓN 
ENERGÍA DE COMPACTACIÓN MODIFICADO 
 COMPACTACIÓN DE SUELO……………………………………….3 
 BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN…………………………… 3 
 EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO……….. 4 
 PRUEBAS DE COMPACTACIÓN………………………………….. 5 
 CALIBRACIÓN DEL MOLDE……………………………………….. 7 
 TAMAÑO DE LA MUESTRA………………………………………… 7 
 RELACIÓN DENSIDAD / HUMEDAD……………………………… 8 
 EXPRESIÓN DE RESULTADOS…………………………………… 9 
 CURVA DE COMPACTACION…………………………………9 
 CURVA DE SATURACIÓN……………………………………..10 
 MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR…………………………… 11 
 EJEMPLO DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO…………….. 13 
CONCLUSION 
BIBLIOGRAFÍA
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 3 
ENERGÍA DE COMPACTACIÓN MODIFICADO 
COMPACTACIÓN DE SUELOS: 
Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se 
busca mejorar artificialmente las características de resistencia, compresibilidad y el 
comportamiento esfuerzo – deformación de los mismos. 
En general implica una reducción de los vacíos y, como consecuencia de ello, en 
el suelo ocurren cambios volumétricos de importancia ligados a la pérdida de aire, 
porque por lo común no se presenta expulsión de agua. 
Normalmente el esfuerzo de compactación le imparte al suelo un aumento de la 
resistencia al corte, un incremento en la densidad, una disminución de la contracción, 
una disminución de la permeabilidad y una disminución de la compresibilidad. 
Habitualmente esta técnica se aplica a rellenos artificiales, como terraplenes 
para caminos o ferrocarriles, bases o sub - bases para pavimentos, estabilizados, 
presas de tierra, etc. Sin embargo, en no pocas ocasiones se hace necesario 
compactar el terreno natural a fin de mejorar su capacidad portante. 
BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN: 
a) Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad 
del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas 
las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las 
partículas mismas que soportan mejor. 
b) Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin 
afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la 
estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es 
más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un 
derrumbe total. 
c) Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la 
penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. 
d) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua 
puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el 
esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo 
durante la estación seca.
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
e) Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al 
congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, 
las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas 
cavidades de agua en el suelo. 
Página 4 
EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO: 
En la actualidad existen distintos métodos para reproducir en laboratorio las 
condiciones de compactación en obra. El primero y más difundido es debido al Dr. R. 
R. Proctor (1933) y es conocido como Ensayo Proctor Estándar. La prueba consiste en 
compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y 
dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas con un pisón 
de 2,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 [cm]. 
Con este procedimiento Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de 
humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas 
sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa 
tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la 
humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones 
empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada 
energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede 
alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”. 
El Ensayo Proctor Estándar también es conocido como Ensayo AASHTO T-99 
(American Association of State Higway and Transportation Officials - Asociación 
Americana de Agencias Estatales de Carreteras y Transportes). 
Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo 
Proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce 
estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. 
Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea 
contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo 
que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio 
que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibro-compactadores, de 
rueda lisa, etc.). 
No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba 
patrón Proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia,
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método 
aceptado y referenciado en un sinnúmero de pliegos de obras. 
Proctor Modificado (AASHTO T-180), con pistón de 10 lbs, h = 18’’, N = 25 
golpes, y compactando en 5 capas, con el mismo molde. Básicamente con ello se 
evitó incrementar las compactaciones relativas por encima del 100% del Proctor 
Normal o Estándar, y la dificultad que presentan algunos suelos en ser compactados 
en campo cuando su humedad óptima, determinada por ésta última prueba, es 
cercana al Límite Plástico. 
Comparando los resultados entre ambos, para un mismo suelo, se puede 
comprobar que el Modificado provee valores de Densidad Seca Máxima más 
elevados, a consecuencia de la mayor energía aportada, en correspondencia con 
menores valores de Humedad Óptima. 
Actualmente, ambas pruebas cuentan con variantes a las formas originales. La 
elección del tipo de ensayo a efectuar dependerá, básicamente, de la naturaleza de la 
obra a realizar. 
Página 5 
PRUEBAS DE COMPACTACIÓN 
Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, 
en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el 
primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R. 
Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estándar. El mas empleado, 
actualmente, es el denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor 
energía de compactación que el estándar siendo el que esta mas de acuerdo con las 
solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo. También para algunas 
condiciones se utiliza el que se conoce como Proctor de 15 golpes. 
Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables que se 
especifican a continuación: 
Especificaciones de pruebas en laboratorio
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Los métodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de partículas bajo la 
malla #4 = 4.76 mm, un buen criterio es considerar 80% en peso como mínimo. Los 
métodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante de partículas 
mayores a la malla #4 y menores que ¾. 
La energía específica de compactación se obtiene aplicando la siguiente 
Página 6 
fórmula: 
Ee = N * n * W * h 
V 
Donde : 
Ee = Energía especifica 
N = Numero de golpes por capa 
n = Numero de capas de suelo 
W = Peso del pisón 
H = Altura de caída libre del pisón 
V = Volumen del suelo compactado. 
Con este procedimiento de compactación, Proctor estudió la influencia que 
ejercía en el proceso el contenido inicial de agua de suelo. Observó que a contenidos 
de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos 
específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esa 
tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto 
valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores 
compactaciones en la muestra. Es decir, que existe una humedad inicial denominada 
humedad optima, que produce el máximo peso especifico seco que puede lograrse 
con este procedimiento de compactación y, por consiguiente, la mejor compactación 
del suelo. 
Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que 
relacionan el peso específico seco versus el contenido de agua, lo que se puede 
apreciar en la Figura 5.17, para diferentes suelos.
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
CALIBRACIÓN DEL MOLDE 
- Se pesa, se registra la masa del molde vacío (Mv) y se determina la capacidad 
Página 7 
volumétrica como sigue: 
- Ajustar el cilindro y la placa base. 
- Colocar el molde sobre una superficie firme, plana y horizontal. 
- Llenar el molde con agua a temperatura ambiente y determinar la masa de agua 
que llena el molde (Mw) aproximadamente a 1 g. 
- Medir la temperatura de agua y determinar su peso especifico ( لاW), 
- 
Peso Específico del Agua según la Temperatura 
Determinar la capacidad volumétrica aproximando a 1 cm3, según la siguiente 
expresión: 
V = Mw 
لا W 
Donde : 
Mw : Masa de agua que llena el molde. 
لا W : Peso específico del agua. 
TAMAÑO DE LA MUESTRA 
El tamaño de la muestra de ensayo se obtiene de acuerdo a la tabla mostrada 
a continuación: 
Se describe solo el método uno, Proctor Standard, ya que los demás siguen el 
mismo procedimiento variando solo las características indicadas.
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
a. Para permitir un mínimo de 5 determinaciones de punto de la curva de 
compactación, dos bajo la humedad óptima y dos sobre ellas, se procede a secar 
al aire una cantidad suficiente de suelo. 
b. Se selecciona el material haciéndolo pasar por la malla Nº4, se pesa el material 
retenido por ella y el que pasa. Se utiliza en el ensaye solo el material que pase 
bajo esta malla. 
c. Se mezcla cada porción de suelo, con agua para llevarla al contenido de humedad 
Página 8 
deseado, considerando el agua contenido en la muestra. 
d. Para permitir que el contenido de humedad se distribuya uniformemente en toda la 
muestra, se guardan las proporciones de suelo en envases cerrados. 
e. Se pesa el molde y su base. Se coloca el collar ajustable sobre el molde. 
f. Colocar una capa de material aproximadamente 1/3 de la altura del molde más el 
collar. Compactar la capa con 25 golpes uniformemente distribuidos en el molde de 
100 mm de diámetro con un pisón de 2.5 kg con una altura de caída de 30.5 cm. 
g. Repetir 2 veces la operación anterior, escarificando ligeramente la superficie 
compactada antes de agregar una nueva capa. Al compactar la ultima capa debe 
quedar un pequeño exceso de material por sobre el borde del molde, el que debe 
sobresalir de ¼ a ½ pulgada. 
h. Retirar cuidadosamente el collar ajustado y enrasar la superficie del molde con una 
regla metálica. Pesar el molde (con la placa) y el suelo y restar la masa del 
primero, obteniendo así la masa del suelo compactado (M). Registrar aproximado a 
1 g. 
i. Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelo 
compactado. Obtener la humedad de cada uno de ellos y registrar la humedad del 
suelo compactado como el promedio de ambas. 
Repetir las operaciones anteriores, hasta que haya un decrecimiento en la 
densidad húmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condición más seca 
a la condición más húmeda. 
RELACIÓN DENSIDAD / HUMEDAD: 
En un suelo seco de volumen Vi al aplicarle una energía de compactación reduce 
su volumen a V1. 
Si ese mismo suelo de volumen Vi con un % de humedad con un cierto 
porcentaje de humedad se le aplica la misma energía de compactación, su volumen se 
reduce a V2.
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 9 
De forma que V2< V1. 
Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas facilitando el 
desplazamiento entre ellas. 
Se comprueba que al ir aumentando la humedad y compactando, la densidad 
seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo para el par densidad seca 
máxima humedad óptima, a partir de este punto un aumento de humedad no supone 
mayor densidad seca sino al contrario una disminución de ésta. 
Para cada suelo existe un contenido en humedad que proporciona la máxima densidad 
seca. Este es el contenido de humedad óptimo que es el que se debe utilizar en obra 
cuando se va a compactar un suelo. 
EXPRESIÓN DE RESULTADOS 
 CURVA DE COMPACTACION 
El peso específico húmedo ( لاt) se obtiene dividiendo el peso del material 
húmedo por el volumen interior del molde. 
لاt = Peso del material húmedo 
Volumen del molde 
A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de cada muestra 
compactada de determina el peso especifico seco :núges d لا 
w = Ww 
Ws 
لاd = لاt . 
w + 1 
Donde : Ww : Peso del agua 
Ws : Peso de los sólidos 
Con los datos obtenidos de etneiugis al a ralimis ocifarg nu eyurtsnoc es w y d لا 
figura
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 10 
Relación Humedad – Densidad 
La curva de compactación resultante para un suelo es una curva experimental 
a diferencia de la curva de saturación. 
 CURVA DE SATURACIÓN 
La curva de saturación representa la densidad seca de un suelo en estado 
de saturación. Esto equivale a que los vacios, Vv, esten totalmente ocupados por 
agua y se expresa por la relación 
W = ( لا/ 1 D - 1/Gs) 
Donde : 
.oces ocifícepse oseP = d لا 
Gs = Peso específico relativo de las partículas. 
Este contenido de humedad es por lo tanto la humedad que se necesita para 
llenar todos los vacíos de agua de una masa de suelo compactada a una densidad 
preestablecida.
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 11 
MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR 
 Molde de Proctor Modificado, Martillo de 10libras y Enrasador: 
 Horno Eléctrico de Secado: 
 Tamices: ¾” 
 Herramientas de Mezclado:
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 12 
 Probeta: 
 Balanza de precisión: 
 Bandeja: 
 Vasijas:
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 13 
EJEMPLO DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO: 
1. PREPARACION DE LAS MUESTRAS: 
a. Extender la muestra y dejar secar al aire o en estufa < 60 ºC. 
b. Cuartear unos 35 Kg por el tamiz ¾”. 
c. Cuartear porciones de 5 – 6 Kg. 
d. De cada muestra sacamos un porcentaje de su peso lo cual va ser el equivalente 
de agua en mililitros a verter en cada muestra como indica el siguiente tabla: 
MUESTRA PESO(gr.) 4% 6% 8% 10% 
1 6000 120 
2 6000 240 
3 6000 360 
4 6000 480 
2. COMPACTACION - DETERMINACION DE LA DENSIDAD: 
e. Determinar la masa del molde con la base: t 
f. Mezclar una de las porciones con una determinada cantidad de agua. 
g. Poner el collar en el molde. 
h. Llenar el molde con el collar en 5 capas y 56 golpes en cada una 
(La última debe entrar aprox. 1 cm en el collar). 
i. Quitamos el collar y enrasamos. 
j. Determinar la masa del molde con la base y el material compactado: t+s+a 
k. Extraemos el material del molde, lo partimos por la mitad y tomamos de la parte 
central una pequeña cantidad para determinar la humedad. 
l. Cálculo de la humedad S/UNE 103-300. 
 Pesar recipiente vacio (tara) = t 
 Pesar recipiente con la muestra tomada del molde = t+s+a 
 Pesar recipiente con muestra después de secar en estufa a 105º C = t+s 
 % Humedad = [((t+s+a)-(t+s))/((t+s)-t)] x 100
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
m. Con todo esto obtenemos una pareja de valores (densidad, humedad) que 
Página 14 
representa uno de los cinco puntos. 
n. Repetir 4 veces con distintas cantidades de agua. 
3. DATOS Y RESULTADOS: 
ENSAYO PROCTOR MODIFICADO 
(NORMA AASHTO T-180, ASTM D 1557) 
LABORATORIO MECANICA DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOS 
OBRA: 
TRAMO: 
CALICATA: 
UBICACIÓN: FECHA: 
DATOS DE LA MUESTRA 
MUESTRA: CLASIF. (SUCS): 
PROFUNDIDAD: CLASIF. (AASHTO): 
Ensayo Nº 1 2 3 4 
Porcentaje de humedad 2% 4% 6% 8% 
Peso del suelo + molde 11091,00 11347,00 11538,50 11535,00 
Peso del molde 6505,00 6505,00 6505,00 6505,00 
Peso de la muestra húmeda 4586,00 4842,00 5033,50 5030,00 
Volumen del molde 2105,00 2105,00 2105,00 2105,00 
Densidad húmeda 2,18 2,30 2,39 2,39 
Recipiente Nº 8 35 10 11 
Peso muestra húmeda + tara 950,50 822,00 705,00 1012,00 
Peso muestra seca + tara 928,50 789,50 675,00 952,50 
Peso del agua 22,00 32,50 30,00 59,50 
Peso de la tara 164,30 161,90 165,30 163,90 
Peso de la muestra seca 764,20 627,60 509,70 788,60 
Contenido de humedad 2,88 5,18 5,89 7,55 
Densidad seca 2,14 2,18 2,26 2,21 
Dens. Má x.: 2.26 
Hum. Opt. : 5.89
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 15 
2.28 
2.26 
2.24 
2.22 
2.20 
2.18 
2.16 
2.14 
2.12 
Lectura 
RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 
2.11 
 Se llegó a determinar la relación entre la humedad y densidad de la muestra 
de suelo, mediante el Proctor Modificado como se puede apreciar la gráfica 
antes vista. 
 La humedad optima con la que se debe compactar el suelo es de 5.89%, lo 
cuál sería la adecuada. 
 La densidad máxima del suelo correspondiente al contenido óptimo de 
humedad es de 2.26 gr/cm3. 
2.18 
2.26 
2.22 
2.10 
0.00% 2.00% 4.00% 6.00% 8.00% 
DENSIDAD SECA (gr/cm3) 
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas 
Página 16 
CONCLUSION 
Al conocer la Humedad óptima del material de mediante el Ensayo de Proctor 
Modificado podemos conocer la Humedad exacta en la cual las partículas se 
lubrican y se acomodan de tal manera que alcanzan su Máxima densidad y por 
ende una mejor resistencia al corte 
BIBLIOGRAFÍA: 
 JUAREZ BADILLO, E.- RICO RODRIGUEZ, A. “Mecánica de Suelos - 
Fundamentos de la Mecánica de Suelos” , Tomo I, Limusa. 3º Edición, 1992. 
 BOWLES, J., “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil”. McGraw–Hill, 
Bogotá, 1981. 
 MONCAYO, J- “Manual de Pavimentos”, CECSA, México, 1980. 
 Norma IRAM Nº 10511/72, “MECÁNICA DE SUELOS – Método de Ensayo de 
Compactación en Laboratorio”, 1972. 
 Norma de Ensayo Vialidad Nacional VN – E.5 – 67- “Compactación de Suelos”.

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Energia compactacion modificado

  • 1. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 1 INTRODUCCION Para reducir el porcentaje de vacíos de un suelo y mejorar sus propiedades mecánicas como la resistencia al corte, la compresibilidad y el potencial de expansión, se realizan diferentes procedimientos o ensayos de compactación de suelos, logrando conseguir una estructura de máxima densidad que presenta deformaciones mínimas cuando se somete a diferentes cargas. El Proctor Modificado generalmente se usa para rellenos que apoyaran grandes cargas, tales como carreteras, pistas de aterrizaje, y columnas concretas de estacionamientos. Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material está sometido en la vida real, bajo una carga estática y el desarrollo de estos cálculos provee información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactación del material y cual su humedad optima. El Alumno
  • 2. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 2 INDICE INTRODUCCIÓN ENERGÍA DE COMPACTACIÓN MODIFICADO  COMPACTACIÓN DE SUELO……………………………………….3  BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN…………………………… 3  EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO……….. 4  PRUEBAS DE COMPACTACIÓN………………………………….. 5  CALIBRACIÓN DEL MOLDE……………………………………….. 7  TAMAÑO DE LA MUESTRA………………………………………… 7  RELACIÓN DENSIDAD / HUMEDAD……………………………… 8  EXPRESIÓN DE RESULTADOS…………………………………… 9  CURVA DE COMPACTACION…………………………………9  CURVA DE SATURACIÓN……………………………………..10  MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR…………………………… 11  EJEMPLO DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO…………….. 13 CONCLUSION BIBLIOGRAFÍA
  • 3. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 3 ENERGÍA DE COMPACTACIÓN MODIFICADO COMPACTACIÓN DE SUELOS: Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar artificialmente las características de resistencia, compresibilidad y el comportamiento esfuerzo – deformación de los mismos. En general implica una reducción de los vacíos y, como consecuencia de ello, en el suelo ocurren cambios volumétricos de importancia ligados a la pérdida de aire, porque por lo común no se presenta expulsión de agua. Normalmente el esfuerzo de compactación le imparte al suelo un aumento de la resistencia al corte, un incremento en la densidad, una disminución de la contracción, una disminución de la permeabilidad y una disminución de la compresibilidad. Habitualmente esta técnica se aplica a rellenos artificiales, como terraplenes para caminos o ferrocarriles, bases o sub - bases para pavimentos, estabilizados, presas de tierra, etc. Sin embargo, en no pocas ocasiones se hace necesario compactar el terreno natural a fin de mejorar su capacidad portante. BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN: a) Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partículas mismas que soportan mejor. b) Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total. c) Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. d) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.
  • 4. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas e) Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo. Página 4 EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO: En la actualidad existen distintos métodos para reproducir en laboratorio las condiciones de compactación en obra. El primero y más difundido es debido al Dr. R. R. Proctor (1933) y es conocido como Ensayo Proctor Estándar. La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas con un pisón de 2,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 [cm]. Con este procedimiento Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”. El Ensayo Proctor Estándar también es conocido como Ensayo AASHTO T-99 (American Association of State Higway and Transportation Officials - Asociación Americana de Agencias Estatales de Carreteras y Transportes). Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo Proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibro-compactadores, de rueda lisa, etc.). No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba patrón Proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia,
  • 5. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método aceptado y referenciado en un sinnúmero de pliegos de obras. Proctor Modificado (AASHTO T-180), con pistón de 10 lbs, h = 18’’, N = 25 golpes, y compactando en 5 capas, con el mismo molde. Básicamente con ello se evitó incrementar las compactaciones relativas por encima del 100% del Proctor Normal o Estándar, y la dificultad que presentan algunos suelos en ser compactados en campo cuando su humedad óptima, determinada por ésta última prueba, es cercana al Límite Plástico. Comparando los resultados entre ambos, para un mismo suelo, se puede comprobar que el Modificado provee valores de Densidad Seca Máxima más elevados, a consecuencia de la mayor energía aportada, en correspondencia con menores valores de Humedad Óptima. Actualmente, ambas pruebas cuentan con variantes a las formas originales. La elección del tipo de ensayo a efectuar dependerá, básicamente, de la naturaleza de la obra a realizar. Página 5 PRUEBAS DE COMPACTACIÓN Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estándar. El mas empleado, actualmente, es el denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar siendo el que esta mas de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo. También para algunas condiciones se utiliza el que se conoce como Proctor de 15 golpes. Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables que se especifican a continuación: Especificaciones de pruebas en laboratorio
  • 6. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Los métodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de partículas bajo la malla #4 = 4.76 mm, un buen criterio es considerar 80% en peso como mínimo. Los métodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante de partículas mayores a la malla #4 y menores que ¾. La energía específica de compactación se obtiene aplicando la siguiente Página 6 fórmula: Ee = N * n * W * h V Donde : Ee = Energía especifica N = Numero de golpes por capa n = Numero de capas de suelo W = Peso del pisón H = Altura de caída libre del pisón V = Volumen del suelo compactado. Con este procedimiento de compactación, Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial de agua de suelo. Observó que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esa tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, que existe una humedad inicial denominada humedad optima, que produce el máximo peso especifico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación y, por consiguiente, la mejor compactación del suelo. Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que relacionan el peso específico seco versus el contenido de agua, lo que se puede apreciar en la Figura 5.17, para diferentes suelos.
  • 7. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas CALIBRACIÓN DEL MOLDE - Se pesa, se registra la masa del molde vacío (Mv) y se determina la capacidad Página 7 volumétrica como sigue: - Ajustar el cilindro y la placa base. - Colocar el molde sobre una superficie firme, plana y horizontal. - Llenar el molde con agua a temperatura ambiente y determinar la masa de agua que llena el molde (Mw) aproximadamente a 1 g. - Medir la temperatura de agua y determinar su peso especifico ( لاW), - Peso Específico del Agua según la Temperatura Determinar la capacidad volumétrica aproximando a 1 cm3, según la siguiente expresión: V = Mw لا W Donde : Mw : Masa de agua que llena el molde. لا W : Peso específico del agua. TAMAÑO DE LA MUESTRA El tamaño de la muestra de ensayo se obtiene de acuerdo a la tabla mostrada a continuación: Se describe solo el método uno, Proctor Standard, ya que los demás siguen el mismo procedimiento variando solo las características indicadas.
  • 8. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas a. Para permitir un mínimo de 5 determinaciones de punto de la curva de compactación, dos bajo la humedad óptima y dos sobre ellas, se procede a secar al aire una cantidad suficiente de suelo. b. Se selecciona el material haciéndolo pasar por la malla Nº4, se pesa el material retenido por ella y el que pasa. Se utiliza en el ensaye solo el material que pase bajo esta malla. c. Se mezcla cada porción de suelo, con agua para llevarla al contenido de humedad Página 8 deseado, considerando el agua contenido en la muestra. d. Para permitir que el contenido de humedad se distribuya uniformemente en toda la muestra, se guardan las proporciones de suelo en envases cerrados. e. Se pesa el molde y su base. Se coloca el collar ajustable sobre el molde. f. Colocar una capa de material aproximadamente 1/3 de la altura del molde más el collar. Compactar la capa con 25 golpes uniformemente distribuidos en el molde de 100 mm de diámetro con un pisón de 2.5 kg con una altura de caída de 30.5 cm. g. Repetir 2 veces la operación anterior, escarificando ligeramente la superficie compactada antes de agregar una nueva capa. Al compactar la ultima capa debe quedar un pequeño exceso de material por sobre el borde del molde, el que debe sobresalir de ¼ a ½ pulgada. h. Retirar cuidadosamente el collar ajustado y enrasar la superficie del molde con una regla metálica. Pesar el molde (con la placa) y el suelo y restar la masa del primero, obteniendo así la masa del suelo compactado (M). Registrar aproximado a 1 g. i. Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelo compactado. Obtener la humedad de cada uno de ellos y registrar la humedad del suelo compactado como el promedio de ambas. Repetir las operaciones anteriores, hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condición más seca a la condición más húmeda. RELACIÓN DENSIDAD / HUMEDAD: En un suelo seco de volumen Vi al aplicarle una energía de compactación reduce su volumen a V1. Si ese mismo suelo de volumen Vi con un % de humedad con un cierto porcentaje de humedad se le aplica la misma energía de compactación, su volumen se reduce a V2.
  • 9. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 9 De forma que V2< V1. Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas facilitando el desplazamiento entre ellas. Se comprueba que al ir aumentando la humedad y compactando, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo para el par densidad seca máxima humedad óptima, a partir de este punto un aumento de humedad no supone mayor densidad seca sino al contrario una disminución de ésta. Para cada suelo existe un contenido en humedad que proporciona la máxima densidad seca. Este es el contenido de humedad óptimo que es el que se debe utilizar en obra cuando se va a compactar un suelo. EXPRESIÓN DE RESULTADOS  CURVA DE COMPACTACION El peso específico húmedo ( لاt) se obtiene dividiendo el peso del material húmedo por el volumen interior del molde. لاt = Peso del material húmedo Volumen del molde A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de cada muestra compactada de determina el peso especifico seco :núges d لا w = Ww Ws لاd = لاt . w + 1 Donde : Ww : Peso del agua Ws : Peso de los sólidos Con los datos obtenidos de etneiugis al a ralimis ocifarg nu eyurtsnoc es w y d لا figura
  • 10. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 10 Relación Humedad – Densidad La curva de compactación resultante para un suelo es una curva experimental a diferencia de la curva de saturación.  CURVA DE SATURACIÓN La curva de saturación representa la densidad seca de un suelo en estado de saturación. Esto equivale a que los vacios, Vv, esten totalmente ocupados por agua y se expresa por la relación W = ( لا/ 1 D - 1/Gs) Donde : .oces ocifícepse oseP = d لا Gs = Peso específico relativo de las partículas. Este contenido de humedad es por lo tanto la humedad que se necesita para llenar todos los vacíos de agua de una masa de suelo compactada a una densidad preestablecida.
  • 11. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 11 MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR  Molde de Proctor Modificado, Martillo de 10libras y Enrasador:  Horno Eléctrico de Secado:  Tamices: ¾”  Herramientas de Mezclado:
  • 12. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 12  Probeta:  Balanza de precisión:  Bandeja:  Vasijas:
  • 13. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 13 EJEMPLO DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO: 1. PREPARACION DE LAS MUESTRAS: a. Extender la muestra y dejar secar al aire o en estufa < 60 ºC. b. Cuartear unos 35 Kg por el tamiz ¾”. c. Cuartear porciones de 5 – 6 Kg. d. De cada muestra sacamos un porcentaje de su peso lo cual va ser el equivalente de agua en mililitros a verter en cada muestra como indica el siguiente tabla: MUESTRA PESO(gr.) 4% 6% 8% 10% 1 6000 120 2 6000 240 3 6000 360 4 6000 480 2. COMPACTACION - DETERMINACION DE LA DENSIDAD: e. Determinar la masa del molde con la base: t f. Mezclar una de las porciones con una determinada cantidad de agua. g. Poner el collar en el molde. h. Llenar el molde con el collar en 5 capas y 56 golpes en cada una (La última debe entrar aprox. 1 cm en el collar). i. Quitamos el collar y enrasamos. j. Determinar la masa del molde con la base y el material compactado: t+s+a k. Extraemos el material del molde, lo partimos por la mitad y tomamos de la parte central una pequeña cantidad para determinar la humedad. l. Cálculo de la humedad S/UNE 103-300.  Pesar recipiente vacio (tara) = t  Pesar recipiente con la muestra tomada del molde = t+s+a  Pesar recipiente con muestra después de secar en estufa a 105º C = t+s  % Humedad = [((t+s+a)-(t+s))/((t+s)-t)] x 100
  • 14. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas m. Con todo esto obtenemos una pareja de valores (densidad, humedad) que Página 14 representa uno de los cinco puntos. n. Repetir 4 veces con distintas cantidades de agua. 3. DATOS Y RESULTADOS: ENSAYO PROCTOR MODIFICADO (NORMA AASHTO T-180, ASTM D 1557) LABORATORIO MECANICA DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOS OBRA: TRAMO: CALICATA: UBICACIÓN: FECHA: DATOS DE LA MUESTRA MUESTRA: CLASIF. (SUCS): PROFUNDIDAD: CLASIF. (AASHTO): Ensayo Nº 1 2 3 4 Porcentaje de humedad 2% 4% 6% 8% Peso del suelo + molde 11091,00 11347,00 11538,50 11535,00 Peso del molde 6505,00 6505,00 6505,00 6505,00 Peso de la muestra húmeda 4586,00 4842,00 5033,50 5030,00 Volumen del molde 2105,00 2105,00 2105,00 2105,00 Densidad húmeda 2,18 2,30 2,39 2,39 Recipiente Nº 8 35 10 11 Peso muestra húmeda + tara 950,50 822,00 705,00 1012,00 Peso muestra seca + tara 928,50 789,50 675,00 952,50 Peso del agua 22,00 32,50 30,00 59,50 Peso de la tara 164,30 161,90 165,30 163,90 Peso de la muestra seca 764,20 627,60 509,70 788,60 Contenido de humedad 2,88 5,18 5,89 7,55 Densidad seca 2,14 2,18 2,26 2,21 Dens. Má x.: 2.26 Hum. Opt. : 5.89
  • 15. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 15 2.28 2.26 2.24 2.22 2.20 2.18 2.16 2.14 2.12 Lectura RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.11  Se llegó a determinar la relación entre la humedad y densidad de la muestra de suelo, mediante el Proctor Modificado como se puede apreciar la gráfica antes vista.  La humedad optima con la que se debe compactar el suelo es de 5.89%, lo cuál sería la adecuada.  La densidad máxima del suelo correspondiente al contenido óptimo de humedad es de 2.26 gr/cm3. 2.18 2.26 2.22 2.10 0.00% 2.00% 4.00% 6.00% 8.00% DENSIDAD SECA (gr/cm3) CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
  • 16. Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas Página 16 CONCLUSION Al conocer la Humedad óptima del material de mediante el Ensayo de Proctor Modificado podemos conocer la Humedad exacta en la cual las partículas se lubrican y se acomodan de tal manera que alcanzan su Máxima densidad y por ende una mejor resistencia al corte BIBLIOGRAFÍA:  JUAREZ BADILLO, E.- RICO RODRIGUEZ, A. “Mecánica de Suelos - Fundamentos de la Mecánica de Suelos” , Tomo I, Limusa. 3º Edición, 1992.  BOWLES, J., “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil”. McGraw–Hill, Bogotá, 1981.  MONCAYO, J- “Manual de Pavimentos”, CECSA, México, 1980.  Norma IRAM Nº 10511/72, “MECÁNICA DE SUELOS – Método de Ensayo de Compactación en Laboratorio”, 1972.  Norma de Ensayo Vialidad Nacional VN – E.5 – 67- “Compactación de Suelos”.