viernes, 14 de octubre de 2011

Ensayo de Proctor Estandar y Modificado

ASTM D-1557 o AASHTO T-180

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OBJETIVOS
  • Se determinará la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamaño dado con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb.) que cae desde una altura de 305 mm (12").
  • Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un punto.
  • El índice que se obtiene, se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrazante y de las capas de base, subbase y de afirmado.
MARCO TEORICO
Proctor estándar y Modificado
El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.
En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material in situ en proyectos de mejoramiento del terreno.
El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieríles del material en algunos aspectos:
  • Aumentar la resistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.
  • Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.
  • Disminuir la relación de vacíos y, por consiguiente, reducir la permeabilidad.
Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.
Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo.
Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtiene a partir de ensayos de compactación en laboratorio.
La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la actualidad se presentan deferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de golpes. La compactación en el quinto ensayo esta basado en la combinación de presión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa.
Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales de gradación uniforme que carecen de finos


DIFERENCIAS ENTRE EL ENSAYO PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO

La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de
compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30
centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso
de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50
golpes. Esta diferencia se debe a la existencia de modernos equipos de compactación más
pesados que permiten densidades más altas en campo.
Existen diferentes Normas que definen estos ensayos, entre la cuales pueden ser
destacadas las Normas americanas, ASTM D-698 para el Proctor Normal y ASTM D-1557 para
el ensayo de Proctor modificado y la norma brasileña NBR 7182 que se refiere a ambos
ensayos.
Por lo tanto, cuando es exigido un suelo compactado al 90% Proctor normal o
modificado, significa que la compactación debe alcanzar una densidad seca de por lo menos
90% de la densidad seca máxima obtenida con los ensayos correspondientes.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1.      Cada grupo debe tomar 7 kg (peso nominal) de suelo secado al aire, desmenuzado para que pase a través del tamiz # 4; luego debe ser mezclado con la cantidad de agua necesaria para alcanzar el contenido de humedad basado en porcentaje de peso seco; la humedad deberá ser, para este primer ensayo, aproximadamente un 4 a 5 % menor que la humedad óptima estimada; debe quedar claro que el suelo y el agua en un ensayo deberían mezclarse con anterioridad y dejarse curar o macerar - para asegurar su distribución homogénea - durante 24 horas cuando se trabaja con suelos cuyos finos sean plásticos; sin embargo, en esta sesión de laboratorio para estudiantes, esta etapa  podrá omitirse.

2.      Pesar el molde de compactación, sin incluir la base ni el collar.

3.      Medir las dimensiones internas del molde de compactación para determinar su volumen.

4.      Compactar el suelo en 5 capas aplicando 56 golpes sobre cada una (para molde grande); se debe procurar que la última capa quede por sobre la altura del molde de compactación; en caso que la superficie de la última capa quedara bajo la altura del molde, se debe repetir el ensayo; se debe evitar además que esta última capa exceda en altura el nivel del molde en más de 6 mm ya que al enrasar se estaría eliminando una parte significativa del material compactado, disminuyendo la energía de compactación por unidad de volumen.

5.      Retirar cuidadosamente el collar de compactación, evitar girar el collar; en caso que se encuentre muy apretado, retirar con espátula el suelo que se encuentra adherido a los bordes por sobre el nivel del molde; finalmente enrasar perfectamente la superficie de suelo a nivel del plano superior del molde.

6.      Pesar el molde con el suelo compactado y enrasado.

7.      Extraer el suelo del molde y tomar una muestra representativa para determinar el contenido de humedad.

8.      Desmenuzar el suelo compactado y mezclarlo con suelo aún no utilizado; agregar un 2% de agua (en relación a los 7 kg) y repetir los pasos 4 a 8; realizar la cantidad de ensayos que el instructor indique, suficientes para obtener una cantidad de puntos que permita determinar la humedad óptima y la densidad máxima.

9.      Volver posteriormente al laboratorio para obtener los pesos secos de las muestras de humedad.

Cálculos

Calcular el peso unitario seco y hacer un grafico de γd versus contenido de humedad. Dibujar en este gráfico la curva de saturación; si no se conoce GS, suponer que la densidad  saturada correspodiente a la humedad óptima es 5 % mayor que la densidad máxima seca; con este valor calcular el valor de GS; la curva de saturación en ningún caso debe interceptar la curva de compactación; en caso que esto suceda, incrementar en un 1 % adicional el valor de la densidad saturada hasta asegurar que la curva de saturación pase por sobre la de compactación.

Espero que este video les sirva para comprender maas acerca del dicho ensayo

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