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  1. 1 INTRODUCCIÓN Compactación es un término que hace alusión a un medio por el cual se busca la mejora artificial de un suelo en sus propiedades mecánicas (propiedades ingenieriles) a través de ciertos procesos también mecánicos. Es así que con el fin de obtener ciertos datos como son la densidad máxima seca de un suelo y el contenido óptimo de humedad, que son la base para lograr la eficiencia en los trabajos de compactación, datos que ayudaran a aumentar la resistencia y disminuir la comprensibilidad al momento de compactar un suelo, se realizaron diferentes investigaciones y ensayos de laboratorio con el fin de lograr lo antes mencionado. Proctor desarrollo un ensayo en el cual determinó que aplicando a un suelo cierta energía para compactarlo, la densidad varía de acuerdo al contenido de humedad de un suelo, ensayo que hoy en día es el más usado y recomendado en los laboratorios de mecánica de suelos, en sus dos variantes: Proctor estándar y Proctor modificado, siendo este último el que brinda mejores resultados; resultados que se ven reflejados en campo con la calidad de compactación que se obtiene. El presente informe explica sobre lo que es y lo que involucra el ensayo de laboratorio PROCTOR MODIFICADO, y todo el proceso a llevar a cabo para la obtención de la densidad máxima seca y contenido óptimo de humedad de un suelo según las normas ASTDM D-1557 Y AASHTO T-180; práctica que se realizó a cabo en el Laboratorio de mecánica de suelos de la DIRECCIÓN REGIONAL DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES – AMAZONAS.
  2. 2 I. OBJETIVOS  Determinar la densidad seca máxima que puede alcanzar un suelo, así como el porcentaje óptimo de humedad con que se debe de realizarse la compactación.  Estimar cuales son los factores que influyen en la obtención de los valores de la densidad máxima seca y el contenido óptimo de humedad. II. MARCO TEÓRICO 2.1.COMPACTACIÓN Cuando los suelos tienen características y/o propiedades no adecuadas para la construcción, como pueden ser: alta permeabilidad, baja capacidad de soporte y otros, se puede recurrir a algunos medios para mejorar dichas propiedades y características, tales casos son denominados como estabilización. La compactación es un método de mejoramiento de suelos que consiste en ejercer una acción mecánica de relativamente corta duración sobre una masa de suelo a un estado parcialmente saturado, para reducir su volumen (disminuyendo sus vacíos) y aumentar su densidad. En general, la compactación es la densificación del suelo por remoción de aire, lo que requiere energía mecánica. El grado de compactación de un suelo se mide en términos de su densidad en estado seco. En el campo generalmente se aplica a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques y terraplenes en carreteras. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, lo que se realiza por medio de equipos denominados compactadores, que consiguen no solo aumentar la resistencia y disminuir la capacidad de deformación volumétrica de la masa de suelo(mejorar estabilidad volumétrica), sino que también se disminuye su permeabilidad y así por ende mejorar su durabilidad. 2.1.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN:  Características físicas del suelo (naturaleza del suelo).  Contenido inicial de agua del suelo.  El equipo de compactación y la energía especifica de compactación.  El procedimiento adoptado y el equipo seleccionado para compactar.  El espesor de las capas.
  3. 3 2.2. MÉTODO DE LABORATORIO: MÉTODO PROCTOR. Consiste en compactar el suelo dentro de un molde metálico y cilíndrico, en varias capas y por la caída de un martillo (pisón metálico). Existen dos variaciones del método: a) Proctor estándar o normal, con martillo de 5 ½ lb, altura de caída de 12’’, 25 golpes por capa y 3 capas a compactar. El molde de φ = 4’’ y volumen 1/30 pies 3. b) Proctor modificado, con martillo de 10 lb, altura de caída de 18’’, 56 golpes por capa, y compactando en 5 capas, con un molde de 6”. 2.3. PROCTOR MODIFICADO (PROCTOR, 1993): Es la modificación de la prueba de Proctor estándar, aumentando la energía de compactación (2 700 kN-m/m3), el número de golpes por capa se elevó a 56 y el número de capas a 5, aumentando el peso del martillo (pisón metálico) a 4.54 kg y la altura de caída del mismo a 18” (45.57 cm), siendo la energía especifica de compactación de 27,2 kg.cm/cm3, resultando la densidad seca máxima obtenida, mayor que la obtenida en el Proctor estándar y menor contenido óptimo de humedad. La prueba de laboratorio usada generalmente para obtener la densidad seca máxima de compactación y el contenido de agua óptimo es la prueba Proctor modificado de compactación. 2.4. CURVA DE HUMEDAD – DENSIDAD O DE COMPACTACIÓN. Esta curva da la variación Densidad seca Vs %W (porcentaje de humedad), que se obtiene en laboratorio. La densidad seca va variando al modificar la humedad W, de compactación La humedad óptima es la que se corresponde con el máximo valor de densidad seca (cúspide la curva). En la compactación, sale aire, y no agua.
  4. 4 Curvas típicas de compactación para cinco suelos diferentes (D-1557 de la ASTM) 2.5. MEDIDA DE LA COMPACIDAD DEL SUELO. Se califica la compacidad por la comparación cuantitativa de las densidades secas que el suelo va adquiriendo gradualmente, al variar la humedad, o la energía de compactación. 2.6. MÉTODOS DE CAMPO  Amasado: Rodillo pata de cabra (PC)  Presión: Rodillo neumático o liso, tractor (RN, RL, TR)  Impacto: Canguro y pisones (C, P)  Vibración: Rodillos y ranas (RV, R)  Mixtos: Presión y vibración (PV) Comparación de diferentes suelos SUELO DENSIDAD SECA MÁXIMA CONTENIDO ÓPTIMO DE HUMEDAD Cascajo arenoso. 2,19 grs/ cm3 ω = 8% Arena. 2,00 grs/ cm3 ω = 12% Arcilla arenosa. 1,84 grs/ cm3 ω = 14% Arcilla limosa. 1,65 grs/ cm3 ω = 15% Arcilla plástica. 1,62 grs/ cm3 ω = 18% Valores típicos de densidad seca máxima y contenido óptimo de humedad de algunos suelos
  5. 5 2.7. NORMAS  Proctor Estándar:  ASTDM D-698 / AASHTO T 99  Proctor Modificado:  ASTDM D-1557 / AASHTO T-180 III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS a) MATERIALES:  Muestra seca de suelo, al aire (generalmente de 6 a 8 Kg por muestra) que pasa por el tamiz ¾ “.  Papeles a forma de la base del molde.  Agua. b) EQUIPOS:  Molde cilíndrico metálico de 6” (15.24 cm) de diámetro; y 4.59 “(11.64) de altura.  Extensión del molde, de igual diámetro y 2” (de altura).  Base metálica con tornillos mariposa para fijar el molde.  Martillo o pisón metálico de 4.54 Kg. (10 lb). de peso, que consta de un vástago en cuyo extremo inferior hay un cilindro de 2” de diámetro. Los golpes se aplica dejando caer el martillo desde una altura de 18”.  Balanza con sensibilidad de 0.01 gr.  Balanza de capacidad de 30 Kg.  Horno eléctrico con control de temperatura. c) INSTRUMENTOS:  Tamices N°4 y ¾“.  Enrasador de acero  Probeta graduada de 1000ml.  Badilejo.  Plancha de mezclar.  Bandeja metálica para mezclar y recipientes metálicos donde guardar las muestras.  Brocha.
  6. 6 IV. PROCEDIMIENTO 1° Pasar el suelo por el tamiz ¾“, para obtener las muestras (usualmente unas 4 muestras de aproximadamente 6 a 8 Kg para así obtener unos 4 puntos para la curva.) 2° Se pesa el molde (limpiado previamente). 3° El molde se lo coloca en su base, en la cual previamente se coloca un papel para así evitar que la muestra se adhiera a la base y de ese modo facilitar el desarrollo del ensayo; y a su vez se coloca la extensión del molde (collarín) y ambos se aseguran con los tornillos de tal manera que queden fijos. 4° Se coloca una de las muestras en una bandeja metálica, a la cual se la añade un cierto porcentaje de agua (el cual va variar de muestra en muestra generalmente en 2% más); y luego se procede a mezclar con ayuda de un badilejo, de tal manera que se tenga una mezcla homogeneizada, para después dividirla en 5 porciones iguales. 5° Se distribuye uniformemente de una por una las 5 porciones de la muestra dentro del molde (previamente ya armado), y a cada capa o porción de muestra se le aplica el proceso de compactación con ayuda del martillo (56 golpes por capa). 6° Una vez acabada la compactación, se procede a retirar el collarín y se enrasa cuidadosamente el suelo compactado del molde, rellenando cualquier concavidad formada eventualmente con suelo que pase por la malla N° 4. 7° Con ayuda de una brocha se limpia el molde de posible suelo suelto que se pudiese adherir en el exterior, para después pesar el molde con la muestra compactada. 8° Se extrae una fracción de muestra del suelo compactado y se lo coloca en un recipiente para luego pesarlo, secarlo y volverlo a pesar para de ese modo determinar su contenido de humedad. OBSERVACIÓN: Se realiza el mismo procedimiento por cada muestra de suelo, teniendo en cuenta siempre que la cantidad de agua que se añada a cada una debe ir variando generalmente en un 2%.
  7. 7 V. RESULTADOS PROCTOR MODIFICADO (RELACIONES HUMEDADES- DENSIDAD)  PESO DE MARTILLO= 10 lb. (4.54 kg)  ALTURA DE CAÍDA= 18”  N° CAPAS= 5  GOLPES POR CAPA= 56 golpes.  N° MUESTRAS= 4. NORMAS: ASTDM D-1557; AASHTO T-180 ENSAYO N° 1 (w =2%) 2 (w =4%) 3 (w =6%) 4 (w =8%) Peso molde + Muestra Húmeda(gr) 7354.00 7862.00 7956.00 7788.00 Peso del Molde (gr) 3248.00 3248.00 3248.00 3248.00 Peso Muestra Húmeda (gr) 4630.00 4852.00 5023.00 5043.00 Volumen del molde (cc) 2128.00 2128.00 2128.00 2128.00 Densidad húmeda (gr/cc) 2.18 2.28 2.36 2.37 Número de Tara 35 40 45 60 Peso húmedo + Tara (gr) 215.24 218.46 225.10 218.45 Peso Seco + Tara (gr) 210.10 208.82 210.97 201.63 Peso Agua (gr) 5.14 9.64 14.13 16.82 Peso Tara (gr) 38.85 38.84 38.84 38.85 Peso Muestra Seca (gr) 171.25 169.98 172.13 162.78 Contenido de Humedad % 3.00 5.67 8.21 10.33 Densidad Seca (gr/cc) 2.11 2.16 2.18 2.15
  8. 8 CURVA DE COMPACTACIÓN: DENSIDAD MÁXIMA (grs/ cm3)= 2.181 ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD (%)= 8.15 2.1 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 0 2 4 6 8 10 12 DENCIDADSECA(gr/cm3) CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
  9. 9 VI. CONCLUSIONES:  Se determinó que la densidad máxima es 2.181gr/cm3 y el contenido de humedad optimo es de 8.15 %  Cuando se agrega agua al suelo para la compactación, ésta actúa como un agente ablandador de las partículas del suelo, que hace que se deslicen entre sí y se muevan a una posición de apariencia más denso. La densidad seca después de la compactación se incrementa primero conforme aumenta el contenido de agua. Más allá de un cierto contenido de agua, cualquier incremento en el contenido de agua tiende a reducir la densidad seca, debido a que el agua toma los espacios que podrían haber sido ocupados por las partículas sólidas. El contenido de agua bajo el cual se alcanza la densidad máxima seca se llama contenido de agua óptimo.  El tipo de suelo, es decir, su distribución granulométrica, la forma de los granos del suelo, la densidad de sólidos del suelo y la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes, tiene una gran influencia en la densidad máxima seca y en el contenido de agua óptimo VII. RECOMENDACIONES  El ensayo de Proctor modificado se debe de realizar entre dos personas, una que se encargue de la parte del mezclado y otra de lo que es la compactación con el martillo.  El agua que se agrega debe ser preferencialmente roseada por toda la mezcla para lograr así una mezcla uniforme y homogeneizada.  El método usado en este ensayo es válido cuando más 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 ¾ pulg (19,0 mm).
  10. 10 ANEXOS MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS: Bandeja metálica conteniendo a una de las muestras de suelo. Tamiz ¾“, enrazador metálico, brocha y badilejos
  11. 11 Bandeja metálica, probeta graduada a 1000 ml, molde con su respectiva Base y extensión; y el martillo de 4,54 Kg. PROCEDIMIENTO: Agregando un cierto porcentaje de agua a la muestra.
  12. 12 Mezclando la muestra con el agua, para que quede de manera homogénea. Dividiendo la muestra mezclada con agua en cinco porciones
  13. 13 Una de las porciones de la muestra distribuida de manera uniforme en el molde. Compactando la muestra de suelo en el molde.
  14. 14 Enrasando el suelo compactado del molde y llenado las concavidades que se forman. Pesando el molde con el suelo compactado.
  15. 15 BIBLIOGRAFÍA JUAREZ BADILLO, E., & RICO RODRIGUEZ, A. (1995). MÉCANICA DE SUELOS TOMO I. MEXICO D.F. C.P. 06040: LIMUSA,S.A DE C.V GRUPO NORIEGA EDITORES. HOYOS SAUCEDO, MARCO W. (2012). MECÁNICA DE SUELOS I. CAJAMARCA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA. DUQUE ESCOBAR, G. & ESCOBAR POTES C. (2002). MANUAL DE MECÁNICA DE SUELOS I. MANIZALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. ES.SCRIBD. (19 de JULIO de 2014). Obtenido de http://es.scribd.com/doc/89415971/Proctor-Modificado. WILLIAM LAMBE, T. (s.f.). MECÁNICA DE SUELOS. WINCHESTER, MASSACHUSETTS: LIMUSA.
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