LABORATORIO: PRÓCTOR ESTÁNDAR Y MODIFICADO DEL MATERIAL DE BASE INTEGRANTES: Campos Guerra Carlos Jimenez Gonzales Margarita Sanchez Neglia Denis Terrones López Yesenia Torres Lara María Victoria Zavaleta Burgos Percy DOCENTE: Ing. Julio Cesar Rivasplata Diaz ASIGNATURA: Mecánica de Suelos II. Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil ÍNDICE - CARÁTULA ……………………………………………….…………………………………..………… 01 - ÍNDICE 02 ……………………………………………….………………..…………………………….. - INTRODUCCIÓN - OBJETIVOS …………………………………….…………………..………………………… 03 ….……………………………………………………………………………... 03 - FUNDAMENTO TEÓRICO …………………………………….………………………… 04 - MATERIALES Y MÉTODO …………………………………………..……………………... 07 - RESULTADOS …………………………………………………………………...………………….…. 11 - RECOMENDACIONES .…………………………………………………………………………….... 16 - CONCLUSIONES 16 ………………………………………..……………………………….……… - REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ……………………..………………………………... 17 2 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil I. INTRODUCCIÓN E n la actualidad existen distintos métodos para reproducir en laboratorio las condiciones de compactación en obra. Todos ellos pensados para estudiar, además, los distintos factores que gobiernan la compactación de los suelos. Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es el debido al Dr. R. R. Proctor (1933) y es conocido como Prueba Proctor Estándar o A.A.S.H.O. (American Association of State Highway Officials) Estándar. II. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES: Hallar la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad del material de base. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Hallar el Contenido de Humedad Óptima del material de base para energía estándar y modificada. Hallar la Densidad Seca del material de base para energía estándar y modificada. 3 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil III. FUNDAMENTO TEÓRICO COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia , su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo. PRÓCTOR 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 (56 para el Método C) 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). 4 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil PRÓCTOR MODIFICADO La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C) con un pisón de 4,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 [cm]. 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. 5 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil IV. MATERIALES Y MÉTODO A. Materiales: Molde De 6” Horno de secado Pisones manuales Estándar y Modificado 3/4 TAMICES Balanza Espátula, cuchara y brocha Recipientes Probeta (500ml) 6 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil B. Metodología: Descripción de muestra: El material base no presenta ningún tipo de residuo. Para realizarse la compactación en una zona de dimensiones 60x60x20 cm3, se toma la prueba de la obra ubicada en el P.j. Belén, al costado de la UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO de nuevo Chimbote. Las características necesarias son: 𝝎𝒏𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒍 = 0,36% 𝝆𝒖𝒏𝒊𝒕𝒂𝒓𝒊𝒐 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒕𝒐 = 1,71 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 Selección del Método A, B o C: De acuerdo a los datos granulométricos, se utiliza el método C que se usa 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). Datos del ensayo granulométrico: 𝑊𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 5593 𝑔𝑟 𝑊𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 5553 𝑔𝑟 %𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 = 0,72 % < 2% TABLA DE DATOS Diametro de la malla (mm) N° de malla Peso retenido (g) Retenido acumulado R.T (%) (%) que pasa 50 2" 0 0 0.00% 100.00% 37.5 11/2" 100 100 1.80% 98.20% 25.4 1" 331 431 7.76% 92.24% 19.05 3/4 203 634 11.42% 88.58% 9.5 3/8 635 1269 22.85% 77.15% 4.75 4 671 1940 34.94% 65.06% 2 10 890 2830 50.96% 49.04% 69.10% 30.90% 0.425 40 1007 3837 0.074 200 1475 5312 95.66% 4.34% 241 5553 100.00% 0.00% cazoleta Peso de muestra ensayada 5553 7 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil CURVA GRANULOMÉTRICA Agregado grueso 100% % que pasa 80% 60% 40% 20% 0,01 0,1 1 10 0% 100 Diámetro de la malla Compactación: Como el contenido de humedad natural de la muestra es 0,36%, la cual es una cifra baja para el C.H.O. se usa el método de preparación húmeda. Se toma 5 muestras del afirmado a compactar, tanto para el próctor estándar como en el modificado, cada muestra de 6 kg. Dadas las 5 muestras se agrega una cierta cantidad de agua para cada una: MUESTRA 1 = 3% = 180ml MUESTRA 2 = 5% = 300ml MUESTRA 3 = 7% = 420ml MUESTRA 4 = 9% = 540ml MUESTRA 5 = 11% = 660ml Se pesó el molde sin el anillo, en seguida se vació el afirmado de cada muestra de tres kilos en un recipiente y se vertió el agua, removiéndolo hasta verlo homogenizado luego, en hechó una cierta cantidad en el molde (primera capa) compactándolo por medio de 56 golpes con el pisón, haciendo lo mismo en las otras dos capas. Una vez compactada esta muestra(en el molde) se retiró el anillo(del molde), y se enrazó con la espátula, llevándolo así a pesar; teniendo solo el molde(sin anillo y sin 8 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil la parte de la base) se sacó tres muestras del afirmado compactado; una de la zona de arriba, la segunda de la zona de abajo y la tercera de la zona intermedia, se colocó cada pequeña muestra en una tara de peso conocido, y se llevó a pesar cada tara con la pequeña muestra del afirmado, luego pesado se colocó en el horno, pasado 24 horas se pesó cada tara que contenía las muestras pequeñas de afirmado y realizando operaciones(fórmulas) se determinó el contenido de humedad y densidad seca para cada muestra(1, 2, 3, 4, y 5), la razón de obtener 3 contendidos de humedad por muestra, es porque se quiere verificar la exactitud de el método de promedio del C.H. arriba y abajo y compararlo con el método del C.H. de la zona intermedia. Procedimiento: Este procedimiento se realizara para los dos ensayos de próctor donde solo varía el número de capas (3 en estándar y 5 en modificado) y el tamaño del pistón. Ensayo N° 1 y 2 1. Se pesa el molde sin el collarín. 2. Se determina el volumen del molde. 3. Se toma 3Kg de muestra de afirmado por recipiente para cada uno de los cinco ensayos, se utiliza el material que pase el tamiz N° 4. 4. Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje de humedad de manera progresiva), y luego se homogeniza. 5. Se compacta la muestra en 3 capas (estándar) y 5 capas (modificado) con 25 golpes por cada capa. 6. Al terminar de compactar se quita el collarín, se enraza, se retira todo material que se encuentre fuera del molde y se pesa (se obtiene el peso húmedo compactado). 7. Extraer tres muestras del afirmado húmedo compactado, colocarlos en las taras y pesarlas. 8. Llevarlos al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 24 hrs y pesar (se obtiene el C.H.). V. RESULTADOS 9 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil La densidad de la muestra húmeda se halla con la siguiente fórmula: 𝝆 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂 = El contenido de humedad de la muestra se obtiene de: 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎 𝝎% = ∗ 100% 𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜 𝝎% = 𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒+𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 𝑉𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 − 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 ∗ 100% 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 − 𝑊𝑡𝑎𝑟𝑎 Densidad seca: 𝝆 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝜌 𝑠𝑒𝑐𝑜 1+𝜔 Ensayo N°1 (Próctor estándar) 1. Wmolde = 6450 g 2. Vmolde = π (7,7 cm)2 (11,4 cm) Vmolde = 2123,4 cm3 DATOS Y RESULTADOS ENSAYO N°1 PROCTOR ESTANDAR ( MTC E 115-2000 ) MUESTRA Volumen del molde (cm ) I 2123.4 II 2123.4 III 2123.4 IV 2123.4 V 2123.4 Peso del molde (gr) 6450.0 6450.0 6450.0 6450.0 6450.0 Peso del molde + muestra húmeda (gr) 11132.0 11370.5 11593.0 11570.0 11500.0 4682.0 4920.5 5143.0 5120.0 5050.0 Densidad húmeda de la muestra (gr/cm ) 2.205 2.317 2.422 2.411 2.378 Contenido de humedad 3.34% 5.06% 7.73% 8.95% 11.20% 2.134 2.206 2.248 2.213 2.139 24.155 24.752 23.988 3 Peso de la muestra húmeda (gr) 3 3 Densidad húmeda de la muestra (gr/cm ) CONTENIDO DE HUMEDAD Peso de la tara (gr) zona ↑ 24.516 23.518 1 0 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Peso de la tara + afirmado húmedo (gr) Peso de la tara + afirmado seco (gr) Peso del agua (gr) Peso del afirmado seco (gr) Contenido de humedad (%) zona ↓ 25.002 24.392 24.978 24.920 24.595 zona media 24.153 25.150 24.347 24.449 24.585 zona ↑ 104.026 99.005 105.983 147.588 144.661 zona ↓ 115.818 110.151 123.530 134.037 149.502 zona media 101.078 126.261 126.783 134.203 147.945 zona ↑ 101.459 95.015 99.953 137.204 132.600 zona ↓ 113.223 106.495 116.552 125.742 137.037 zona media 98.444 121.350 119.478 124.983 135.413 zona ↑ 2.567 3.990 6.030 10.384 12.061 zona ↓ 2.595 3.656 6.978 8.295 12.465 zona media 2.634 4.911 7.305 9.220 12.532 zona ↑ 76.943 71.497 75.798 112.452 108.612 zona ↓ 88.221 82.103 91.574 100.822 112.442 zona media 74.291 96.200 95.131 100.534 110.828 zona ↑ 3.34% 5.58% 7.96% 9.23% 11.10% zona ↓ 2.94% 4.45% 7.62% 8.23% 11.09% zona media 3.55% 5.10% 7.68% 9.17% 11.31% PROM(↑,↓) 3.14% 5.02% 7.79% 8.73% 11.10% PROMEDIO 3.34% 5.06% 7.73% 8.95% 11.20% Densidad Seca (gr/cm3) GRAFICO: DENSIDAD vs HUMEDAD 2,26 2,24 2,22 2,20 2,18 2,16 2,14 2,12 3,0% 5,0% 7,0% 9,0% 11,0% 13,0% Contenido de Humedad (%) Máxima Densidad Seca 2,248 gr/cm3 Contenido de Humedad 7,90 % Ensayo N°2 (Próctor modificado) 1. Wmolde = 6450 g 1 1 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil 2. Vmolde = π (7,7 cm)2 (11,4 cm) Vmolde = 2123,4 cm3 DATOS Y RESULTADOS ENSAYO N°1 PROCTOR MODIFICADO ( MTC E 115-2000 ) MUESTRA I II III IV V Volumen del molde (cm ) 2123.4 2123.4 2123.4 2123.4 2123.4 Peso del molde (gr) 6450.0 6450.0 6450.0 6450.0 6450.0 Peso del molde + muestra húmeda (gr) 11379.0 11647.0 11647.0 11655.0 11653.0 Peso de la muestra húmeda (gr) 4929.0 5197.0 5197.0 5205.0 5203.0 Densidad húmeda de la muestra (gr/cm3) 2.321 2.447 2.447 2.451 2.450 Contenido de humedad 3.43% 5.14% 7.42% 9.25% 11.57% Densidad húmeda de la muestra (gr/cm3) 2.244 2.328 2.278 2.244 2.196 26.090 26.112 26.120 98.420 117.784 127.691 93.205 111.676 120.707 5.215 6.108 6.984 67.115 85.564 94.587 7.77% 7.14% 7.38% 7.45% 7.42% 26.157 26.145 27.642 132.292 152.737 158.394 122.784 142.321 147.492 9.508 10.416 10.902 96.627 116.176 119.850 9.84% 8.97% 9.10% 9.40% 9.25% 26.063 26.221 26.026 96.153 107.409 99.482 88.629 100.620 91.280 7.524 6.789 8.202 62.566 74.399 65.254 12.03% 9.13% 12.57% 10.58% 11.57% 3 CONTENIDO DE HUMEDAD zona ↑ Peso de la tara (gr) zona ↓ zona media Peso de la tara + afirmado húmedo (gr) Peso de la tara + afirmado seco (gr) zona ↑ zona ↓ zona media zona ↑ zona ↓ zona media zona ↑ Peso del agua (gr) zona ↓ zona media Peso del afirmado seco (gr) zona ↑ zona ↓ zona media zona ↑ Contenido de humedad (%) zona ↓ zona media PROM(↑,↓) PROMEDIO 25.949 27.910 26.151 86.715 91.459 84.907 84.595 89.347 83.009 2.120 2.112 1.898 58.646 61.437 56.858 3.61% 3.44% 3.34% 3.53% 3.43% 26.018 25.905 26.069 104.424 101.255 97.493 100.348 97.858 93.983 4.076 3.397 3.510 74.330 71.953 67.914 5.48% 4.72% 5.17% 5.10% 5.14% 1 2 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Densidad Seca (gr/cm3) GRAFICO: DENSIDAD vs HUMEDAD 2,34 2,32 2,30 2,28 2,26 2,24 2,22 2,20 2,18 3,0% 5,0% 7,0% 9,0% 11,0% 13,0% Contenido de Humedad (%) Máxima Densidad Seca 2,329 gr/cm3 Contenido de Humedad 5,30 % 1 3 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil VI. RECOMENDACIONES Se debe calibrar la balanza antes de pesar. Cada recipiente donde se echa la muestra de 6kg. de material de base, debe estar limpio y seco, para evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua q se verterá) en nuestra muestra de afirmado. La rapidez de la homogenización garantiza la estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal elaboración del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de humedad actual. Al momento de compactar la guía del pisón debe mantenerse ligeramente sobre el afirmado que se compacta, puesto que si éste es soltado, remueve o taja el material. Para sacar las muestras se saca el molde de su soporte y se golpea en la muestra compactada, hasta que esta se afloje y se retire en forma cilíndrica, luego se procede a abrirla por la mitad para obtener la muestra intermedia. Cada muestra obtenida para la obtención del contenido de humedad real, debe llevarse rápidamente al laboratorio, puesto que éste pierde fácilmente su humedad cuando está expuesto al aire. VII. CONCLUSIONES El óptimo Contenido de Humedad del material de base para energía estándar es 7,90% lo cual indica que se debe agregar 7,54% debido a que el afirmado ya tiene un 0,36% de humedad. El óptimo Contenido de Humedad del material de base para energía modificada es 5,30% lo cual indica que se debe agregar 4,94%. La densidad máxima para energía estándar es de 2,248 gr/cm3. La densidad máxima para energía modificada es de 2,329 gr/cm3. 1 4 Universidad Nacional del Santa Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil VIII. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA http://ntics.frra.utn.edu.ar/portal/PDFs/compactacion.pdf Mecánica de Suelos – Juárez Badillo Manual de ensayos de materiales para carreteras (EM 2000) http://suelosycimentaciones.blogspot.com/ http://www.ingenieracivil.com/2008/03/densidad-in-situ-metodo-del-conode.html 1 5
