TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

PROCTOR STANDARD Y MODIFICADO

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos

Expositor: MI Ing. Miguel Angel Díaz Pardavé

Proceso mecánico por el cual se busca mejorar

las características mecanicas de resistencia,

compresibilidad y esfuerzo-deformación de los

suelos.

INTRODUCCIÓN

A un suelo cuya contenido de agua es bajo se le van dando ciertos

incrementos de agua y se le aplica cada vez la misma energía de

compactación, su peso volumétrico va aumentando, hasta que llega

un momento un peso volumétrico del material húmedo y del

contenido de agua, alcanzando un valor máximo.

Objetivos de la compactación

Que el suelo mantenga un comportamiento adecuado durante la

vida útil de la obra:

•Resistencia,

•Compresibilidad,

•Permeabilidad, y

•Adecuada relación esfuerzo-deformación.

Métodos de compactación

•Compactación por impactos,

•Compactación estática, y

•Compactación por amasado.

Se obtienen resultados diferentes, tanto en la estructura como en

las propiedades

INFLUENCIA DE ALGUNOS FACTORES EN LA

COMPACTACIÓN

Contenido de agua del suelo

Los suelos finos arcillosos, para bajos contenidos de

agua, ésta se encuentra en forma capilar, produciendo

compresiones entre las partículas de suelo, las cuales

forman grumos difícilmente desintegrables que dificultan

la compactación. Al aumentar el agua disminuye la

tensión capilar y por ende la eficiencia de la

compactación. Si el agua es tal que casi llena los

vacíos del suelo, se impide una buena compactación,

porque el agua no puede desplazarse instantáneamente

El sentido en el que se recorre la escala de humedades

Las curvas gd-w son diferentes si las pruebas se efectúan a partir

de un suelo relativamente seco al que se va agregando agua o si

se parte de un suelo húmedo que se va secando. En el primer

caso se obtienen valores de gd menores, ya que al agregar agua

ésta queda en la superficie de las partículas y la presión capilar es

menor que cuando se seca el suelo y el agua queda dentro de la

partícula

Contenido natural de agua del suelo

Los pesos volumétricos son mayores cuando las cantidades de

agua del suelo son menores (por capilaridad).

Recompactación

Si se trabaja con suelos recompactados, los pesos

volumétricos que se obtienen son mayores que los que se

logran con muestras vírgenes en igualdad de circunstancias.

Esto puede ser por la deformación volumétrica del tipo

plástico que causan sucesivas compactaciones.

Temperatura

Puede generar problemas de evaporación o

condensación de agua del medio ambiente al suelo

Peso volumétrico seco con la energía de compactación

La que se entrega al suelo por unidad de volumen.

3cm

cm - kg

V

hWnNEc

donde:

Ec energía específica, kg-cm/cm3,

N número de golpes del pisón compactador,

n número de capas de suelo,

W peso del pisón compactador, kg

h altura de caída del pisón, cm

V volumen total del molde de compactación.

la curva de compactación no se puede localizar del lado derecho

de la curva de saturación, ya que de suceder esto, existe un error

en la gravedad específica, en los cálculos, en el procedimiento de la

prueba o en la forma de graficar los datos Figura.

COMPACTACIÓN PROCTOR ESTÁNDAR Y

MODIFICADA (ASTM D 698-91)

El primer método en el sentido de la técnica actual es debido a

R.R. Proctor y es conocido hoy en día como Prueba Proctor

Estándar o A.A.S.H.O. (American Association of State

Highway Officials) Estándar.

Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el

contenido de agua inicial de agua en el suelo, encontrando que tal

valor es de vital importancia en la compactación. Proctor puso de

manifiesto que el uso del procedimiento descrito para un suelo

dado existe un contenido de agua inicial llamado “óptimo”, el

cual produce el máximo peso específico seco que puede lograrse

con este procedimiento de compactación (Juárez, 1982).

Debido al rápido desenvolvimiento del equipo de compactación de

campo comercialmente disponible, la energía específica de

compactación en la prueba Proctor Estándar ya no lograba

representar en forma adecuada las compactaciones mayores

que se lograban con el equipo nuevo. Lo que condujo a una

modificación en la prueba, aumentando la energía de

compactación, de modo que conservando el numero de golpes

por capa, se elevo el número de estas de 3 a 5, aumentando la

energía del pistón y la altura de caída del mismo.

Esta prueba modificada es conocida como Prueba Proctor

Modificada o A.A.S.H.O Modificada (Juárez, 1982).

Se especifican tres procedimientos alternativos. El procedimiento

usado debe ser como se especifica para el material muestreado. Si

no se especifica un procedimiento, la selección se basa en la

granulometría del material.

Sobre tamaño de partículas o fracción gruesa (Pc en %): Es la

parte de la muestra total no usada para la realización de la

prueba de compactación; es decir, es la parte retenida en la malla

No. 4 (4.75mm), 3/8” (9.5mm) o 3/4” (19.0mm), dependiendo del

procedimiento a usar.

Esfuerzo estándar de compactación: Es el esfuerzo de

compactación de 600 kN-m/ m3 aplicado por el equipo y por el

procedimiento ejecutado en esta prueba.

Peso volumétrico seco máximo estándar (γd máx en kN/ m3): Es

el valor máximo definido en la curva de compactación

utilizando un esfuerzo de compactación estándar.

Contenido de agua óptimo estándar (w opt en %): Es el

contenido de agua en donde el suelo puede compactarse a un

peso volumétrico seco máximo utilizando un esfuerzo de

compactación estándar.

Fracción de prueba o fracción fina (PF en %): Es la parte de la

muestra total usada para realizar la prueba de compactación;

es decir, es la fracción que pasa la malla No. 4 (4.75mm) para el

procedimiento A, 3/8” (9.5mm) para el procedimiento B, o 3/4”

(19.0mm) para el procedimiento C.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

La masa de la muestra requerida para los procedimientos A y B,

debe ser de aproximadamente 16kg y para el procedimiento C

debe ser de aproximadamente 29kg de suelo seco. Por lo tanto, la

muestra de campo debe tener una masa húmeda de por lo

menos 23kg y de 45kg, respectivamente.

Determinar el porcentaje de material apropiado, retenido en la

malla No 4 (4.75mm), 3/8” (9.5mm) o 3/4” (19.0mm),

dependiendo del procedimiento A, B o C que se escoja.

Realizar esta determinación por medio de la separación de una

porción representativa de la muestra total y determinar los

porcentajes que pasan las mallas de interés por medio del Método

de Prueba ASTM D 422. Se requiere determinar únicamente el

porcentaje retenido para la malla que se especifica anteriormente.

.

La Tabla muestra el tiempo de reposo que se le debe dar al

espécimen para distribuir uniformemente su contenido de agua

PRUEBAS DE COMPACTACIÓN EN SUELOS

1. Pruebas dinámicas

(Prueba Próctor estándar)

el suelo se compacta por capas;

se aplica a cada capa un cierto número de golpes, con

un pisón cuyo peso, diámetro y altura de caída cambian

de una variante a otra;

la energía de compactación se puede calcular con

mucha precisión

V

hWnNEc

se especifica un tamaño mínimo de partícula

y se eliminan tamaños mayores.

PRUEBA PROCTOR ESTANDAR

a) Características del molde y pisón

diámetro del molde: 10.16 cm (4”)

altura del molde: 12.70 cm

peso del pisón: 2.49 kg

volumen del molde: 1029.62 cm3

altura de caída: 30.48 cm

número de golpes: 25

b) Curado del material

pesar el material por la malla No. 4,

determinar su contenido natural de agua,

determinar el límite plástico de la parte fina,

agregar agua para llegar a un valor 10% abajo del

límite plástico,

w1

WhWs

Donde:

Wh peso húmedo de la muestra, gr

Ws peso seco de la muestra, gr

w contenido natural de agua, decimal

se calcula el peso o volumen de agua necesario para

obtener la humedad de curado, wc

cwc wWsW

Wwc peso del agua para curado, gr

se determina el volumen de agua que se debe

agregar a la muestra para obtener wc

)γWγWV 0wh0wcwc

se mide Vwc, se agrega a la muestra y se amasa

con las manos, y

se vierte el material en una bolsa durante 24 hrs.

c) Ensaye

se registran las siguientes dimensiones antes del ensaye

D diámetro del molde (cm),

H altura del molde (cm),

Wm peso del molde (kg),

h altura de caída del pisón (cm),

W peso del pisón (kg),

A área del molde (cm2),

V volumen del molde (cm3),

N número de golpes

se calcula la energía específica, Ec

V

hWnNEc

se saca el material de la bolsa y se disgregan los

grumos un una charola limpia y seca;

,por tanteos se estima el peso húmedo por capa, Whc;

se apisona el material por capa, con la secuencia

mostrada en el esquema. Si el material rebasa 1cm el

molde, se propone otro Whc;

se enrasa y se pesa el molde, más el material compactado

Wh)(Wm

se saca el material del molde;

se determina el contenido de agua del suelo

compactado;

se agrega 3% de agua para determinar el siguiente

punto;

se grafican los resultados en la curva peso

volumétrico seco vs contenido de agua; y

se calcula y grafica la línea de saturación teórica

e

1

1+e

Vacíos

Sólidos

e1

γSs

Vm

Wsγ

e1Vm

eVve

wd

VsVv

Material:

Charola metálica;

Probeta;

Molde cilíndrico para compactación;

Pisón cilíndrico;

Enrasador;

Báscula con aproximación a 1 g;

Báscula con aproximación a 0.01 g;

Cápsula de vidrio;

Horno de micro hondas.

Procedimiento

1.Se coloca una muestra

representativa del suelo en una

charola metálica (fig 12);

Se agrega agua al material y se homogeniza

Se agrega agua hasta que el

material pueda ser apretarlo

con la mano y posteriormente

se pueda tomar con los dedos y

que no se desmorone

Se arma el molde para la

realización de la

compactación, se coloca la

base, sobre ella se coloca el

molde y después se coloca la

extensión (fig 15);

Se engrasa el interior del

molde, esto se hace para

evitar que el material se

pegue en las paredes

interiores del mismo (fig

16);

Proctor Modificada (ASTM D 1557- 91).

Para esta prueba se sigue el mismo procedimiento que

para la prueba de compactación estándar, pero se cambia

el pistón de 44.5 kN (estándar 24.4 kN) con una altura

de caída de 457 mm (estándar 305 mm). También el

suelo se compacta en 5 capas y se le aplican 56 golpes

por capa (estándar 3 capas y 25 golpes). Por lo cual su

energía de compactación es de 2,700 kN-m/m3 (Bardet,

1997).