INFORME DE ENSAYO PROCTOR ESTÁNDAR
MANUEL GOMEZ PEREZ YAN CARLOS MENDOZA ALDAIR MEZA NILSONMONTERROZA
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA I SINCELEJO – SUCRE 2012
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Determinar el contenido de humedad optima y el peso especifico seco máximo para una muestra de suelo compactado en el laboratorio.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Establecer la importancia del método de compactación como medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los suelos.
Obtener la curva de compactación de la muestra de suelo compactado en el laboratorio de los pesos específicos secos contra el contenido de humedad.
Obtener una curva de saturación del 100% para la muestra de suelo compactado a partir de la cual todas las curvas de compactación deberán ubicarse a la izquierda de dicha curva de saturación.
Analizar el ensayo cumpliendo las normas que lo regulan, considerando los pasos que se deben seguir y los materiales que se deben usar.
MATERIALES Y EQUIPOS Para la consecución satisfactoria de los resultados del laboratorio del proctor estándar se emplearon los siguientes equipos:
Muestra de suelo de 6000 gramos.
Cilindro de compactación.
Espátula (enrrasador).
Balanza de sensibilidad de 0.01 gr.
Recipiente de agua.
Pistón o martillo.
Recipientes adecuados para la determinación de la humedad.
Horno Con temperatura regulable y circulación de aire.
TIPO Y PROCEDENCIA DE LA MUESTRA Para la ejecución del ensayo del proctor estándar, empleamos una muestra de 6000 grs, obtenida del laboratorio de suelos de la universidad de sucre, esta muestra, presentaba una coloración amarrilla-parda con ciertas características granulares, y aparentemente seco, por lo que no se hizo notorio la presencia de algún grado de humedad en el contenido de la muestra.
PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA En un primer paso para la ejecución de la del ensayo procedimos a pesar 6000 grs de muestra, para luego introducir esta muestra en un balde de color amarrillo donde en el cual mezclamos con un contenido de humedad del 5 %. Después de mezclado por completo el material con el 5% de agua, tomamos el cilindro de compactación el cual presentaba un peso de 5432 grs y un volumen de 2077.3, y luego se introdujo el material en cierto cilindro, aproximadamente 7 cucharadas de material y compactamos sobre toda la superficie con 56 golpes con el pisón de 2.49 kg de peso, repetimos este procedimiento dos veces mas, es decir, compactamos 3 capas cada una con 56 golpes y enrasamos para luego pesar este sistema. Terminado el proceso de compactación, tomamos una muestra con una espátula del interior del cilindro en la parte central y en la parte inferior, la depositamos en un recipiente metálico de referencia or6, se debió introducir al horno ya previamente pesado (cabe aclarar que esta paso no pudo haberse levado a cabo por que el horno no estaba en funcionamiento), solo hasta el miércoles de la semana siguiente se pudo colocar dicho recipiente a una estufa, donde se seco digamos que por completo y se peso ese recipiente para así poder calcular el contenido de agua o humedad, y el peso de los sólidos para determinar el respectivo contenido de humedad en porcentaje. Este mismo procedimiento siguieron los demás grupos pero con contenidos de humedades diferentes (8%, 11%, 14%).
RESULTADOS HUMEDAD REECIPIENTES 5%
8%
14%
1) W DE RECIPIENTE + SUELO HUMEDO (grs)
64
82.1
74
2) W DE RECIPIENTE + SUELO SECO (grs)
61.1
76.2
65.7
3) W DEL AGUA + EVAPORADA (grs)
2.9
5.9
8.3
4) W RECIPIENTE (grs)
20
18.5
16
5) W SUELO SECO (grs)
41.1
57.7
49.7
6) CONTENIDO DE AGUA
7.1
10.2
16.7
Para los cálculos tenemos que W DEL AGUA + EVAPORADA= (W DE RECIPIENTE + SUELO HUMEDO) – (W DE RECIPIENTE + SUELO SECO) (W DEL AGUA + EVAPORADA)(5%)= 64 grs – 61.1grs= 2.9grs. (W DEL AGUA + EVAPORADA)(8%)= 82.1 grs – 76.2grs= 5.9grs. (W DEL AGUA + EVAPORADA)(14%)= 74grs – 65.7grs= 8.3grs.
W suelo seco= (W DE RECIPIENTE + SUELO SECO) – (W RECIPIENTE) (W suelo seco)(5%)= 61.1 grs – 20 grs= 41.1 grs. (W suelo seco)(8%)= 76.2 grs – 18.9 grs= 57.7 grs. (W suelo seco)(14%)= 65.7 grs – 16 grs= 49.7 grs. PORCENTAJE DE HUMEDAD= (W DEL AGUA + EVAPORADA)/(W SUELO SECO)*100 CONTENIDO DE AGUA (5%)= (2.9 grs)/(41.1grs)*100 = 7.1%. CONTENIDO DE AGUA (8%)= (5.9 grs)/(57.7grs)*100 = 10.2%. CONTENIDO DE AGUA(14%)= (8.3 grs)/(49.7grs)*100 = 16.7%.
HUMEDAD
MOLDE
5%
8%
14%
VOLUMEN DEL CILINDRO (cm )
2077.3
2134.32
2059.4
PESO DEL CILINDRO (grs)
5432
4684
5126
PESO DELMOLDE + SUELO COMPACTADO (grs)
9300
9024
9464
PESO DEL SUELO COMPACTADO (grs)
3868
4340
4338
CONTENIDO DE AGUA (%)
7.1
10.2
16.7
DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (grs/cm3) DENSIDAD TEORICA SECA (grs/cm3)
1.86 1.74
2.03 1.84
2.11 1.81
PESO ESPESIFICO TEORICO SECO (kn/m3) PESO ESPESIFICO TEORICO DE CERO VACIOS (kn/m3)
17.052
18.032
17.738
22.57
21.07
18.49
3
PESO DEL SUELO COMPACTADO= (PESO DELMOLDE + SUELO COMPACTADO)-(PESO DEL CILINDRO). PESO DEL SUELO COMPACTADO (5%)= 9300 grs-5432 grs= 3868 grs. PESO DEL SUELO COMPACTADO (8%)= 9024 grs-4684 grs= 4340 grs. PESO DEL SUELO COMPACTADO (14%)= 9464grs-5126 grs= 4338 grs. Para la densidad del suelo húmedo tenemos: DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO= (PESO DEL SUELO COMPACTADO)/(VOLUMEN DEL CILINDRO) 3
3
DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (5%)= 3868grs/2077.3cm = 1.86grs/cm . 3
3
DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (8%)= 4340grs/2131.32cm = 2.03grs/cm . DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14%)= 4338grs/2059.4cm 3= 2.11grs/cm3. Para la densidad teórica seca tenemos que: DENSIDAD SECA = 3
DENSIDAD SECA (5%)=
= 1.74 grs/cm .
DENSIDAD SECA (8%)=
= 1.84 grs/cm .
3
= 1.81 grs/cm3.
DENSIDAD SECA (14%)=
Para pasar la densidad a peso especifico seco: 3
3
3
3
DENSIDAD SECA (5%)=1.74grs/cm * 9.8= 17.052 kn/m . DENSIDAD SECA (8%)=1.84grs/cm * 9.8= 18.032 kn/m . 3
3
DENSIDAD SECA (14%)=1.81grs/cm * 9.8= 17.738 kn/m .
Para el peso específico con cero vacios tenemos que: GS=2.75 PESO ESPECIFICO CERO VACIOS= 3
PESO ESPECIFICO CERO VACIOS (5%)=
= 22.57Kn/m .
PESO ESPECIFICO CERO VACIOS (8%)=
= 21.07Kn/m .
PESO ESPECIFICO CERO VACIOS (5%)=
= 18.49Kn/m3.
3
Después de haber hecho todo estos cálculos y haber graficado los puntos encontramos unos resultados de: Peso especifico seco máximo igual a 18.29 Kn/m3. Contenido de agua optimo de 12.85%. Al multiplicar el peso especifico seco máximo por el grado de compactación que la norma nos indica obtenemos que será 17.37 Kn/m3 y este estará entre un rango de contenido de agua de 7.9% y 17.8%. Un peso especifico menor que este arrojara una inadecuada compactación del terreno.
ANALISIS DE RESULTADOS Después de haber realizados todos los cálculos pertinentes para la obtención del peso especifico seco y el contenido de agua optimo, por medio de los resultados que se pudieron obtener para el suelo que se le realizo agregándoles diferentes porcentajes de humedad, se llegar a los resultados de: Suelo: al que se le agrego una humedad del 5% se obtuvo un contenido de agua del 7.1%. Para cuando se le agrego una humedad del 8% se obtuvo un contenido de agua del 10.2%. Para cuando se le agrego una humedad del 14% se obtuvo un contenido de agua del 16.7%. Con el pesa de los suelos compactados y los respectivos volúmenes de cada cilindro se hallaron las densidades húmedas en gr/cm3. Seguido con los diferentes contenidos de humedad y las densidades húmedas encontradas, seguido de la realización de las operaciones para se hallaron las diferentes densidades teóricas secas en gr/cm3, que fueron los siguientes para el contenido de agua del 7.1% fue de 1.74, para el contenido de agua de 10.2% fue de 1.84 y para el contenido de humedad de 16.7% fue de 1.81. Para representar estos resultados en una graficar es necesario pasar estas densidades a pesos específicos en kn/m3. En la grafica plasmas como peso especifico seco vs contenido de agua, también es necesario dibujar en esta grafica el peso especifico con ceros de vacio o 100% saturado, el cual se calculo y resultaron, los siguientes resultados respectivamente de 22.57, 21.07, y del 18.49. Al graficar todos estos puntos constatamos que nuestra curva de compactación se encuentre del lado izquierdo de la línea de ceros vacios y que no la toque, lo cual nos permite decir que es de confianza el ensayo realizado, se obtuvo un peso especifico seco máximo de 18.291kn/m3 y un contenido de agua optimo de
12.85%, como la norma nos indica que para el campo mínima del 95%, tomamos el peso especifico seco máximo y los multiplicamos por este 95%(grado de compactación) lo cual nos arroja un resultado de 17.37kn/m3, al ubicarlo en la grafica nos permite hallar un rango que contenido de aguas al cual debe agregarse para poder cumplir con este especificación que será de 7.9% a 17.8%.
CONCLUSIONES Después de haber concluido satisfactoriamente el ensayo proctor normal o estándar, aseveramos con un rango amplio de confiabilidad el hecho de haber alcanzado los objetivos propuestos al inicio del ensayo; logramos obtener un peso especifico seco máximo el cual fue del 18.29 kn/m3 y un grado de humedad optimo de 12.85%, evidenciados en la respectiva curva de compactación, además, se obtuvo la correspondiente curva de saturación del 100%, para la cual nuestra curva de compactación se encuentra a la izquierda de esta. Esta curva de compactación; humedad-peso especifico, representa la variación de los pesos específicos secos alcanzados por una muestra de suelo que se ha compactado en el laboratorio en dependencia a la variación de los contenidos de humedad de la misma. Para cumplir con las especificaciones de las normas ASTM 698, INVE 141-07 y ASSHTO T180, de mantener un peso especifico máximo del 95%, obtuvimos que este valor fue de 17.37kn/m3 , para el cual estas normas plantea que este valor (95%),del peso especifico seco máximo en el laboratorio, para el campo este deberá ser mayor al del laboratorio, para poder garantizar un rango optimo de confiabilidad, es decir nuestro peso especifico se muestra ubicado en el rango, para el cual puede considerarse optimo y confiable, Cuando se trabaja con una humedad mayor que la obtenida, la compactación se vera afectada y mientras mas se desee compactar esto no será posible porque el índice de vacío presente en este suelo estará saturado de agua lo que provocara que las partículas de suelo no se puedan juntar mas, provocando una compactación ineficiente. El contenido de humedad optima es un valor que nos sirve como guía para ver en el campo cuanto de agua se le debe agregar al suelo a compactar. Como la curva no corte a la curva de saturación (con S=100%) el ensayo y los cálculos se hicieron con propiedad.
RECOMENDACIONES Para mejorar el grado de confiabilidad de los resultados obtenidos en el laboratorio nosotros recomendamos: Efectuar medidas congruentes en los procesos de mezclado. Usar algún dispositivo que facilite o que propenda a conseguir una homogeneidad casi del 100% al mezclar el material con el agua adicional. Llevar una secuencia lógica del número de golpes del pisón sobre la superficie del material. Asegurarse de que el martillo llegue al máximo de la altura para garantizar la caída de potencial requerida según la norma que regula el método del proctor estándar.
INQUIETUDES DE QUE TRATA EL ENSAYO: El ensayo trata de la determinación del peso especifico seco máximo y del grado optimo de humedad, esta prueba sirve también para determinar la calidad de los suelos que van a estar compactados. La prueba proctor se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad. POR QUE ES NECESARIO: El ensayo es necesario por que a partir del peso específico seco máximo y el contenido de humedad óptima permite determinar el grado de compactación alcanzado por el material durante la construcción o cuando ya se encuentran construidos los caminos, aeropuertos y calles, relacionando el peso métrico obtenido en el lugar con el peso volumétrico máximo del proctor. POR QUE SE SELECCIONAN DICHOS EQUIPOS: Se selecciona este equipo, el cilindro de compactación, el pisón y los respectivos números de golpes para efectuar la compactación, según las normas ASTM 698, INVE 141-07 y ASSHTO T180, y según el método del proctor estándar desarrollado por R.R proctor en 1933, además, se contaba con la accesibilidad de estos equipos en el laboratorio de suelos de la universidad de sucre donde se desarrollo el ensayo. QUE CONDICIONES IMPONE EL ENSAYO: El ensayo impone que la prueba se realice en el laboratorio el tipo de compactación uniforme de la parte inferior hacia la superficie de la capa compactada. En todos los suelos, al incrementarse su humedad se debe aplicar un medio lubricante entre sus partículas que permita un cierto
acomodo de estas cuando se sujetan al esfuerzo de compactación, si se sigue incrementando la humedad empleando el mismo esfuerzo de compactación, es decir, los mismo 56 golpes se llega a obtener mejor acomodamiento entre las partículas, y por consecuencia el mayor peso volumétrico, con cierta humedad llamada humedad optima, a esta humedad deberá procurarse siempre efectuarse la compactación en el camino, aeropuerto o lugar de que se trate.
EL EQUIPO ES CONVENCIONAL, MODIFICADO O ESPECIALMENTE DISEÑADO PARA ESTE ENSAYO: Este equipo es convencional, con características de compactación de acuerdo al volumen y peso del cilindro compactador, diseñado o creado a partir del sistema R.R proctor en los ángeles (EEUU) en 1933 básicamente comprende dos variaciones, el proctor estándar y el proctor modificado. COMO FUNCIONA: La prueba dominada proctor estándar o normal, utiliza un pisón de 5.5 lbs. de peso (2.49kgs) que cae desde una altura de 12” (30.42cm) para compactar el suelo en 3 capas con aplicación de 25 o 56 golpes dependiendo del cilindro, a cada capa, este molde es de 4” de diámetro interior y un volumen de 1/30 pie3. QUE LIMITACIONES TIENE ESTE EQUIPO: La prueba del proctor esta limitada a los suelos que pasan totalmente la malla #4, o que cuando mucho tenga un retenido 10% en esta malla, pero que pase dicho retenido totalmente por la malla de 3/8”.cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” debe determinarse la humedad optima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba del proctor estándar. QUE DEBE SER CAPAZ DE HACER EL ESTUDIANTE AL TERMINO DE ESTA PRACTICA:
Al terminar la practica, el estudiante deberá ser capaz de interpretar la curva de compactación originada de la variable peso especifico seco contra la humedad, entendiéndose el punto máximo o cúspide de esta curva como el peso volumétrica seco máximo y la correspondiente humedad optima, además, saber realizar este ensayo de manera adecuada y satisfactoria, así como ubicar la humedad optima y este peso volumétrico seco máximo dentro del rango especificado según los requerimientos de la respectivas normas
que
regulan
especificaciones.
y
normalizan
el
cumplimiento
de
dichas
