Energia compactacion modificado

Mecánica de Suelos II Universidad Alas Peruanas
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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

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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

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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.

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.
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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,

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.
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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

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
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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.

CALIBRACIÓN DEL MOLDE
- Se pesa, se registra la masa del molde vacío (Mv) y se determina la capacidad
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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.

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
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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.

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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

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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.

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MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR
 Molde de Proctor Modificado, Martillo de 10libras y Enrasador:
 Horno Eléctrico de Secado:
 Tamices: ¾”
 Herramientas de Mezclado:

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 Probeta:
 Balanza de precisión:
 Bandeja:
 Vasijas:

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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

m. Con todo esto obtenemos una pareja de valores (densidad, humedad) que
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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

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 (%)

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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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