Proctor modificado

SUELOS II

1. PROCTOR MODIFICADO Y CBR


CÁTEDRA : MECANICA DE SULOS II

DOCENTE : ING. FERNANDEZ DIAS CARLOS

SEMESTRE : VII
ALUMNO : BERMEO QUIROZ, AURELIO




LIMA 2015

2. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO
MARCO TEÓRICO
PROCTOR 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 en
proyectos de mejoramiento del terreno.
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 obtienen 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 diferentes 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.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL

3. Determinar la humedad optima de compactación de un suelo, con la cual se alcanzara la
máxima compacidad.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para
realizar el Ensayo Proctor Modificado.
 Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado
de acuerdo a un método establecido para evitar cometer errores u omitir
información relevante.
 Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de
manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.

MATERIALES

MOLDE DE COMPACTACIÓN:
Los moldes deberán ser cilíndricos de paredes sólidas
fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades
mostradas más adelante. Deberán tener un conjunto de collar
ajustable aproximadamente de 60 mm (2 3/8") de altura, que
permita la preparación de muestras compactadas de mezclas
de suelo con agua de la altura y volumen deseado. El conjunto
de molde y collar deberán estar construidos de tal manera que
puedan ajustarse libremente a una placa hecha del mismo
material



MARTILLO DE COMPACTACIÓN:
Un martillo metálico que tenga una cara plana circular de 50.8
± 0.127 mm (2 ± 0.005") de diámetro, una tolerancia por el uso
de 0.13 mm (0.005") que pese 2.495 ± 0.009 kg (5.50 ± 0.02 lb.).
El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle
la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 304.8 ± 1.524
mm (12.0 ± 0.06" ó 1/16") por encima de la altura del suelo.
La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, no
menores de 9.5 mm (3/8") de diámetro espaciados aproximadamente a 90° y
19 mm (3/4") de cada extremo, y deberá tener suficiente luz libre, de tal manera
que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.

HORNO

4. Horno de rotación 110 grados centígrados +/- 5 grados
centígrados .Sirve para secar el material.



BALANZA

Sirve para pesar el material y diferentes tipos de recipientes.




BAMDEJAS


Es allí donde se deposita el material a analizar.


TAMICES


Serie de tamices de malla cuadrada para realizar la
clasificación No 4




PROBETA GRADUADA



Material de que se utiliza para medir la cantidad de agua
para saturar el suelo.


CAPSULAS

5. Recipientes que sirve para poner muestra de suelo y llevar
al horno para hallar contenido de humedad.



METODO “C”
 Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.
 Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
 Capas.- 5
 Golpes por Capa.- 56
 Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8
pulg (9,53 mm) ymenos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0
mm).
 El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los
métodos A ó B.
NOTA 4: Los resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es
ensayado con el mismo esfuerzo decompactación en moldes de diferentes
tamaños.


PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
 Primero: Tener Material seco.
 Segundo: Uniformizar materialTercero: cuartear material
 Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
 Determinar la capacidad volumétrica del molde.
 Colocar el molde con su collar sobre la placa base.
 Pesar 6 kg de suelo.
 Retirar de ella todo el material mayor que el tamiz # 4.
 Se aplicó el método C ya que el retenido en el tamiz 3/8 es mayor al 20%.
 Adicionarle 120 ml de agua la cual busca homogeneizar la humedad en
la muestra al momento de la compactación.
 Se empezó a compactar la primera muestra que es natural en 5 capas con
56 golpes por cada capa.
 Se pesa el molde más el suelo compactado sin el collar.
 Se extrae muestra del fondo y de encima para poder promediarlo.
 La muestra se lleva al horno 24 horas
 Se hiso cálculos de contenido de humedad de cada muestra.
 Calculo de peso específico de las cuatro muestras.
 Se hiso un ajuste de curva para determinar el peso específico máximo.

DATOS:
DATOS DEL MOLDE
 Diámetro = 6”
 Altura del molde = 11.5 cm

6. CALCULOS
CALCULO DE VOLUMEN DE MOLDE:
�=(
??????∗??????
�
�
)∗??????

�=(
??????∗��.��
�
�
)∗��.�=��????????????.???????????? ��
�

MUESTRA N° 1
??????=
�
�

Donde:
??????=���� �����??????�??????��
�=���� �� �?????? ������??????
�=�������

??????=
�
�
=

MUESTRA N° 2

MUESTRA N° 3

MUESTRA N° 4


PROCTOR MODIFICADO:
 Método “C” el retenido en el tamiz 3/8 es mayor al 20%.
 Capas: 5
 Golpes: 56
PROCTOR MODIFICADO
(ASTM D-1557)

ENSAYO N° 1 2 3 4 5
DETERMINACION DE DENSIDAD
PESO
MOLDE+SUELO 10,422.00 10,785.00 11,072.00 10,599.00 gr
PESO MOLDE +
BASE 6,372 6,372 6,372 6,372 gr
PESO SUELO
COMPACTADO 4,050 4,413 4,700 4,227 gr
VOLUMEN DEL
MOLDE 2,032 2,032 2,032 2,032 cm3
DENSIDAD
HUMEDA 1.99 2.17 2.31 2.08 gr/cm3

7. DETERMINACION DE CONTENIDO DE HUMEDAD
RECIPIENTE N° 1 2 3 4
SUELO HUMEDO + RECIPIENTE
1,686.9
0
1,674.2
0
1,620.4
6
1,654.6
0 gr
SUELO SECO + RECIPIENTE
1,641.8
0
1,467.4
0
1,551.1
0
1,527.1
0 gr
PESO RECIPIENTE 489.80 487.50 493.20 494.80 gr
PESO DE AGUA 38.10 50.90 76.70 97.60 gr
PESO DE SUELO SECO
1,070.8
0
1,056.4
6
1,057.9
0
1,032.3
0 gr
CONTENIDO DE HUMEDAD 3.60 4.80 7.30 9.50 %
DENSIDAD SECA 1.92 2.07 2.15 1.90
gr/cm
3










Max. densidad seca
2.16 gr/cm3


Conten. humedad
óptima
6.90 %










ENSAYO DE CBR
OBJETIVO
1. 650
1. 690
1. 730
1. 770
1. 810
1. 850
1. 890
1. 930
1. 970
2. 010
2. 050
2. 090
2. 130
2. 170
2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 6. 0 7. 0 8. 0 9. 0 10.0 11.0 12.0
DENSIDAD SECA gr/cc
CONTENIDO DE HUMEDAD %
GRAFICO DE PROCTOR MODIFICADO

8. El objetivo del ensayo de CBR es establecer una relación entre el comportamiento
de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de
carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca
que se alcanza en el campo.
GENERALIDADES
El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo
condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo,
simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D 1883-73.
Se aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos
materiales de sub. bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña
cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20
mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este
último no es muy practicado.
ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852)
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kg. /cm2 (libras
por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración
del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada
de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria
patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra
estándar de material triturado, en ecuación, esto se expresa:

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100

Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrón

9. PENETRACIÓN CARGA UNITARIA PATRÓN
mm Pulgada Mpa Kg. /cm2 psi
2,54 0,1 6,90 70,00 1000
5,08 0,2 10,30 105,00 1500
7,62 0,3 13,10 133,00 1900
10,16 0,4 15,80 162,00 2300
12,7 0,5 17,90 183,00 2600
Valores de Carga Unitaria
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.54
mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm (0,2”) es
mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al
contenido de humedad óptimo para el suelo específico determinado utilizando el ensayo de
compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4 de las normas ASTM
D698-70 ó D1557-70 (para el molde de 15.5 cm. de diámetro), se debe compactar muestras
utilizando las siguientes energías de compactación:
MÉTODO GOLPES CAPAS PESO DEL MARTILLO N
D698 2 (suelos de grano fino) 56 3 24,5
4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5
D1557 2 (suelos de grano fino) 56 5 44,5
4 (suelos gruesos) 56 5 44,5
Energías de Compactación

10. El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento
de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de
carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:
CBR
CLASIFICACIÓN
GENERAL USOS
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN
UNIFICADO AASHTO
0 - 3 muy pobre subrasante OH, CH, MH, OL A5,A6,A7
3 - 7 pobre a regular subrasante OH, CH, MH, OL A4,A5,A6,A7
7 - 20 regular sub.-base OL, CL, ML, SC A2,A4,A6,A7
SM, SP
20 - 50 bueno Base, sub. base GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3
SP,GP A2-6
> 50 excelente base GW, GM A1-a, A2-4,A3
Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
EQUIPO EMPLEADO
1. SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PRÓCTOR

2. OBTENCION DEL OCH Y LA MDS
Un molde, de diámetro 101.6 mm y volumen de 936.6 cm3. Este molde va unido a una
placa de base y una extensión en la parte superior
Un pisón mecánico, según las normas tiene un peso de 44.5 N y una altura de caída de
457.2mm.
Una bandeja
Taras

11. Balanza
3. COMPACTACIÓN DE MOLDES
 Disco espaciador
 Moldes
 Pisón mecánico
 Una bandeja
 Taras
 Balanza
 Papel filtro
 Prensa de Ensayo
 Cargas
 Pistón de penetración
 Aparato para medir expansión
PROCEDIMIENTO
1. Muestras
 Las muestras deben prepararse de acuerdo con la NCh 1534/1 ó 1534/2.
 Obtener dos o mas muestras de ensayo representativas con un tamaño de
aproximadamente 4.5 Kg. En el caso de suelo fino y de 5.5 kg en el caso de suelos
granulares, y mezclar homogéneamente con agua.
2. Preparación de las probetas
 Si las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, sacar una muestra
representativa del material para determinar su humedad (igual o mayor a 100 g
para suelos finos y de 500 g para suelos granulares) al indicar la compactación y otra
muestra de material restante, después de efectuarse la compactación.
 Si las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra para la
determinación de humedad de una de las caras cortadas después de efectuar la
penetración, y para ello sacar la humedad de la capa superior en un espesor de 25
mm.

12.  Si se desea determinar la humedad promedio sacar una muestra que comprenda
toda la altura del molde.
 Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con su collar de
extensión, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro grueso sobre el
espaciador. Compactar el suelo húmedo en el molde de acuerdo al Proctor con el
fin de obtener la humedad optima (Wop) y la densidad máxima (ﻻdmax).
Generalmente se utilizan como mínimo 3 muestras con 56, 25 y 10 golpes.
 Retirar el collar de extensión y enrasar cuidadosamente el suelo compactado con
la regla al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tamaño menor
cualquier hueco que pueda haber quedado en la superficie por la eliminación de
material grueso.
 Sacar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde con el suelo
compactado. Restar el peso del molde determinando la masa del suelo compactado
(M).
 Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo la masa de
suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde (v).
)/(............
3
cmg
v
M
MUESTRA 


 Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la base perforada, invertir el
molde y fijarlo a la placa base, con el suelo compactado en contacto con el
papel filtro.
 Colocar el vástago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de suelo
compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga, redondeada
en múltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg.
 Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las cargas
en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de
la probeta. Tomar mediciones iniciales para la expansión o asentamiento y

13. dejar la probeta en remojo durante 96 hrs. Mantener la muestra sumergida a
un nivel de agua constante durante este periodo.
 Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la
expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta. 4.116
exp
exp%
ansión
ancion
expansión en mm

 Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las perforaciones de
la placa base durante 15 min. Cuidar de no alterar la superficie de la probeta
mientras se saca el agua superficial.
 Retira las cargas y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo. Restar
la masa del molde determinando la masa del suelo compactado después de la
inmersión (Mi).
 Obtener la densidad correspondiente, dividiendo la masa de suelo compactado
por la capacidad volumétrica del molde (v): V
Mi
i

3. Penetración
 Colocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de cargas para producir una
sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento, redondeando
a múltiplos de 2.27 kg y que en ningún caso debe ser menor que 4.54 kg. Si la
probeta ha sido previamente sumergida, la sobrecarga debe ser igual a la aplicada
durante el periodo de inmersión.
 Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de las carga ranuradas se
coloca en primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar
el pistón de penetración, y después se colocan las cargas restantes.

14.  Apoyar el pistón de penetración con la carga mas pequeña posible, la cual no debe
exceder en ningún caso 45 N (4.5 Kgf). Colocar los calibres de tensión y
deformación en cero.
 Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón y debe
considerarse como carga cero para la determinación de la relación carga-
penetración.
 Aplicar la carga del pistón de penetración de manera que la velocidad de
penetración sea 1.25 (mm/min) en aquellos suelos donde se demuestre a través de
ensayos comparativos que el cambio de velocidad no altera los resultados del
ensayo.
 Anotar la carga y penetración máxima si esta se produce para una penetración máxima
si esta se produce para una penetración menor que 12.7 (mm), (0.5 pulgadas).
RESULTADOS
Curvas de tensión – penetración
 Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales (MPA) o en (Kg/cm
2
).
 Para ello se traza la curva en un gráfico tensión – penetración.
 La curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cóncava hacia arriba debido a
irregularidades de superficie u otras causas. En dichos casos el punto cero debe
corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y
trasladando el origen al punto en que la tangente corta la abcisa.
 Obtener De la curva los valores de las tensiones necesarias para lograr una
penetración de 0.1” y 0.2”.
 Las curvas de tensión – penetración se dibujan en un mismo grafico para los
distintos números de golpes.

15. VALOR RELATIVO DE SOPORTE (C.B.R.)
( ASTM D-1883 )
Molde N° 5 4 6
Capa N° 5 5 5
Golpes por
capa N° 56 25 12
Condición de la
muestra SIN SUMERGIR SUMERG. SIN SUMERGIR SUMERG. SIN SUMERGIR SUMERG.
Peso molde + suelo
húmedo gr. 12098 11792 11661
Peso del molde gr. 7143 7143 7143
Peso del suelo
húmedo

gr. 4955 4649 4518
Volúmen del
molde cc. 2123 2123 2123
Densidad
Húmeda gr./cc 2.33 2.19 2.13
Humedad % 8.00 8.00 7.90
Densidad seca gr./cc 2.160 2.03 1.97
Tarro N° 1 2 3
Tarro suelo
húmedo gr. 624 563 598.7
Tarro suelo
seco gr. 578 521.1 555
Agua gr. 46 41.9 43.7
Peso del Tarro gr. 0 0 0
Peso del suelo
seco gr. 578 521.1 555
Humedad % 8.0 8.0 7.9
Promedio de la
humedad %
PENETRACION

PENETRACION Lectura Lectura Presiones Lectura Lectura Presiones Lectura Lectura Presiones
Tiempo mm plg Dial Lb Lb/plg
2
Dial Lb Lb/plg
2
Dial Lb Lb/plg
2

0.30 0.600 0.25 22 272 91 15 204 68 10 156 52
1.00 1.300 0.50 69 726 242 52 562 187 35 398 133
1.30 1.900 0.075 122 1238 413 97 997 332 63 668 223
2.00 2.500 0.100 169 1693 564 136 1374 458 93 958 319
3.00 3.800 0.150 231 2292 764 196 1954 651 156 1567 522

16. 4.00 5.000 0.200 310 3055 1018 256 2533 844 217 2156 719
5.00 6.000 0.250 350 3442 1147 329 3239 1080 285 2814 938
6.00 7.500 0.300 410 4021 1340 409 4012 1337 355 3490 1163
8.00 10.000 0.400
10.00 12.500 0.500 MOLDE 5 MOLDE 4 MOLDE 6

17. PARAMETROS DE C.B.R.

C.B.R.01" AL 100% = 56.28%
C.B.R. 01" AL 95% M.D.S. = 48.00%









CURVA A 0.1"







C.B.R
0.1"= 56.3%
C.B.R
0.1"= 45.5%
C.B.R
0.1"= 31.4%









1.90
1.92
1.94
1.96
1.98
2.00
2.02
2.04
2.06
2.08
2.10
2.12
2.14
2.16
2.18
30313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960
DENSIDAD SECA (gr/cc)
C.B.R. (%)
GRAFICO DE C.B.R.

18. GRAFICAS:































CONCLUSIONES:
En el ensayo CBR la muestra es sumergida para prever la hipotética acumulación de humedad en
el suelo después de la construcción.
En los resultados se observa que la muestra que fue compactada con 56 golpes es el que mejor
resultado arroja ya que se redujo la relación de vacíos que existe en la muestra aumentando de
densidad, y por lo tanto el suelo se comporta de una manera más homogénea y resistente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.10.20.30.4
CURVA DE 56 GOLPES
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4
CURVA DE 25 GOLPES
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4
CURVA DE 12 GOLPES

19. A la hora de comparar el % obtenido por la prensa y por el cono dinámico hubieron grandísimas
discrepancias debido principalmente a la calidad y calibración adecuada de los equipos del
laboratorio.
El CBR generalmente se obtiene para condiciones de material compactado y saturado, pero en el
mayor de los casos los cambios climáticos los sistemas de drenaje y otros factores no permiten
que el suelo llegue a las condiciones de saturación, es por esto que si existe la posibilidad de
realizar el ensayo CBR en las condiciones más similares al lugar en donde se está realizando
nuestra construcción.