Ensayo de Compactación de Suelos

ENSAYO DE COMPACTACION DE SUELOS EN OBRA CIVILES

1. ENSAYO DE
COMPACTACIÓN
JOHNNY JARA RAMOS

2. OBJETIVO
Determinar la Densidad Seca Máxima y el Contenido de
Humedad Óptimo de un suelo, utilizando el Método de
Compactación adecuado al tipo de suelo ensayado.

3. A partir de 1933, el Ing. R. Proctor dio inicio al
estudio racional de la Compactación. Este
investigador verificó, que un mismo suelo, conforme
su Contenido de Humedad, reacciona de manera
diferente a la Compactación, alcanzando valores
diversos de densidad.

Proctor compactó muestras de suelo en un recipiente
cilíndrico, utilizando diferentes contenidos de
humedad. Después de Compactar la muestra en el
cilindro y determinar su Densidad, la retiraba del
cilindro, la desmenuzaba y aumentaba el agua
repitiendo la operación de Compactación.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

4. Con los valores de Densidad y Humedad, obtenidos de
la Compactación de cada muestra, Proctor pudo trazar
la Curva de Compactación (típica para todos los
suelos), que a su vez le permitió encontrar la
Densidad Máxima y la Humedad Óptima del suelo.

Y es este precisamente este método desarrollado por
Proctor, el utilizado actualmente para realizar la
Compactación de suelos.

5. La Compactación es la operación o procedimiento de
Estabilización Mecánica, cuyo objetivo fundamental
es aumentar la Densidad del suelo, por medio de
una mayor aproximación de sus partículas, lo que se
consigue con una disminución del Índice de Vacíos.

Mediante el proceso de Compactación del suelo se
persiguen los siguientes objetivos prácticos:

Aumentar la Resistencia a la Compresibilidad y al
Corte.
Obtener de mayor uniformidad y homogeneidad.
Conseguir que el suelo sea menos susceptible a las
variaciones de humedad.

6. Este método se utiliza en la más diversas ramas de
la Ingeniería Civil:

Construcción de caminos y aeropuertos.
Construcción de represas de tierra.
Fundación de presas de tierra.
Fundación de estructuras.

En la construcción de caminos y aeropuertos, una
Compactación racional posibilita la ejecución
inmediata del pavimento definitivo, sin recelo de
hundimientos futuros considerables; la
Compactación permite que se construyan
pavimentos más económicos debido a que aumenta
la Capacidad de Soporte del sublecho.

En las presas, la Compactación mejora la estabilidad
del macizo terroso.

7. Existen varios métodos para realizar la
Compactación de suelos. En el siguiente cuadro se
presentan los Tipos de Compactación y sus
características:

8. CLASE DE PROCTOR PROCTOR MODIFICADO
PROCTOR
STANDARD
PROCTOR HARVARD
MÉTODO A D CALIFORNIA A D MODIFICADO STANDARD
CILINDRO
ALTURA 4,6'' 4,6'' 5,0'' 4,6'' 4,6'' 7,11 cm. 7,11 cm.
DIÁMETRO 4,0'' 6,0'' 6,0'' 4,0'' 6,0'' 3,3 cm. 3,3 cm.
VOLUMEN 947 cm
3
2131 cm
3
2317 cm
3
947 cm
3
2131 cm
3
62,4 cm
3
62,4 cm
3

MARTILLO
PESO 10 lb. 10 lb. 10 lb. 5,5 lb. 5,5 lb.
Presión de
80 lb./plg
2

Presión de
40 lb./plg
2

CAÍDA 18'' 18'' 18'' 12'' 12''
NÚMERO DE CAPAS 5 5 5 3 3 5 3
NÚMERO DE GOLPES 25 56 55 25 25
MATERIAL UTILIZADO
PASA MALLA N °
4 3/4'' 3/4'' 4 3/4'' 4 4
ENERGÍA DE
COMPACTACIÓN
56,25
lb./pie
3

55,986
lb./pie
3

50,685
lb./pie
3

12,375
lb./pie
3

12,316
lb./pie
3


OBJETO
Control
Densidad
Control
Densidad
HALLAR LA DENSIDAD MÁXIMA Y LA HUMEDAD ÓPTIMA
UTILIZACIÓN
Para hallar el % de
Compactación del
terreno
Para el
cálculo del
CBR
Para suelo cemento
y terraplenes
Para presas de tierra
Métodos de Compactación
NOTA: a. La humedad de Proctor Standard es de 7 a 15 % menor que la del Proctor modificado.
b. El % de humedad óptimo es menor en el Proctor modificado.

9. EQUIPO
Molde Metálico.
Martillo con un peso adecuado de acuerdo al método
de Compactación.
Balanza.
Horno.
Taras.
Equipo misceláneo.

10. Diagrama del Ensayo de Compactación

11. TÉCNICA DEL ENSAYO
Preparación de las muestras.

Se seca previamente el material a compactar (15-
25 kg.), en el cual el diámetro de las partículas sea
menor de 3/4”.
Se separa el material seco en cinco porciones
iguales; cada una de ellas representa un punto la
curva humedad vs. densidad.

12. Procedimiento del Ensayo.

Tomando la primera porción del material,
agregamos agua hasta formar una masa de
humedad uniforme, dividiendo a su vez esta
porción en cinco partes, para cada capa.
Se toman las dimensiones y peso del molde, sin
collarín.
Se compacta cada una de las capas, con el número
indicado de golpes del martillo por cada capa,
según el Método de Compactación utilizado.

13. Luego de compactar las capas se retira el collarín y
se enrasa la muestra con la ayuda de una varilla.
Se pesa el molde con la muestra compactada.
Se desmolda la muestra y obtiene el contenido de
humedad.
De la misma manera se procede a compactar las
otras porciones, incrementando sucesivamente en
un determinado porcentaje, la cantidad de agua a
cada una de las muestras que se vayan
compactando.

14. CÁLCULOS
Se determina el Peso Específico Húmedo y el Peso
Específico Seco de cada muestra antes de la
Compactación, mediante las siguientes expresiones:




Donde:
W = Peso húmedo de la muestra compactada.
V = Volumen del molde
%h = Contenido de Humedad. V
W
h
 h%1
h
s




15. Además se determina el Contenido de Humedad
antes de la Compactación, de la siguiente forma:





Con los valores de Contenido de Humedad y Peso
Específico Seco de cada muestra, se traza la Curva
de Compactación, como se muestra c continuación: 100*
asecmuestraladePeso
aguadePeso
h%

16. % h % h
op
γ
s
γ
smax
Curva de Compactación

17. EJEMPLO

18. De acuerdo a una prueba Proctor efectuada en un
suelo, se obtuvieron los siguientes resultados:
%h
γ
h
(g/cm
3
)
17,2 2,070
15,2 2,120
12,2 2,160
10,0 2,130
8,8 2,034
7,4 1,922
Determinar la γ
smax y %h
opt.

19. %h
γ
s
(g/cm
3
)
17,2 1,766
15,2 1,840
12,2 1,925
10,0 1,936
8,8 1,869
7,4 1,790
Con los datos, calculamos γ
s mediante las expresiones
anteriormente mencionadas. Los valores de γ
s para
cada %h son los siguientes:
Con estos valores graficamos la curva γ
s vs. %h
opt,
como se muestra a continuación:

20. 1,760
1,810
1,860
1,910
1,960
5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0
%h
g
s 1.940

21. De la gráfica obtenemos:

γ
smax = 1.940 g/cm
3
%h
opt = 11.0

22. FORMATOS DE
LABORATORIO