PROCTOR ESTÁNDAR

(1)

PROCTOR ESTÁNDAR

1. OBJETIVO

Determinar la relación entre el contenido de agua y peso unitario seco de los suelos (curva de compactación) compactado en un molde de 101,6 o 152,4 mm (4 o 6 pulgadas) de diámetro con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb) que cae de una altura de 305 mm (12 pulgadas) produciendo una energía especifica de compactación.

2. EQUIPO

2.1 Moldes metálicos cilíndricos, con un collarín separable de aproximadamente 60 mm de altura. El conjunto molde-collarín está construido de modo de poder ser ajustado a una placa base. Las dimensiones de los moldes son:

 Un molde de 101.6 mm (4") de diámetro interno, con una capacidad promedio de 943 cm

³

y una altura de 116.43 ± 0.127 mm (4.584 ± 0.005").

 Un molde de 152.4 mm (6") de diámetro interno, con una capacidad promedio de 2124 ± cm

³

y una altura de 116.43 ±0.13 mm (4.584 ± 0,005").

2.2 Martillo: un martillo metálico con una masa de 2.495 ± 0.009 kg (5.5 ±0.02 lb), que tenga una cara plana circular de diámetro de 50.80 ± 0.25 mm (2000 ± 0.01"). El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 305.2 ± 2 mm (12.00 ± 0.06") por encima de la altura del suelo. La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, de diámetro no menor de 9.5 mm (3/8").

2.3 Dispositivo adecuado que permita sacar la muestra del molde.

2.4 Balanzas: una de 10 kg de capacidad y precisión de 1 gr; la otra de 1 kg y precisión de 0.1 gr.

2.5 Horno: Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 °C (230 + 9°F) para el secado de las muestras.

2.6 Regla metálica de acero endurecido, de borde recto, al menos de 250 mm (10") de largo.

Deberá tener un borde biselado y al menos una cara plana en sentido longitudinal (usada para el corte final del suelo).

2.7 Probetas graduadas, una de 500 ml. de capacidad graduada cada 5 cc y la otra de 250 ml graduada cada 2.5 cc.

2.8 Tamices o mallas de ¾ pulgadas (19.0 mm), 3/8 pulg (9.5 mm) y N°4 (4.75 mm), tejidos de alambre y abertura cuadrada.

2.9 Herramientas y accesorios tales como pala, bandeja metálica de mezclado, cucharon, llana y

espátula.

(2)

3. PRINCIPIO DEL MÉTODO

Un suelo con un contenido de humedad determinado, es colocado en 3 capas dentro de un molde de cierta dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 o 56 golpes con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb) desde una altura de caída de 305 mm (12 pulgadas), sometiendo al suelo a un esfuerzo de compactación. Se determina el peso unitario seco. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenido de agua para establecer una relación entre el peso unitario seco y el contenido de agua del suelo. Estos datos, cuando son graficados, representan una relación curvilínea conocido como curva de compactación, donde los valores de contenido de agua óptimos y el peso unitario seco máximo son determinado

4. MÉTODO DE ENSAYO DE PROCTOR

Se proporciona 3 métodos alternativos para realizar el ensayo de Proctor Estándar:

 Método A: molde de diámetro 101.6 mm (4"), material de un suelo que pasa el tamiz de 4.75 mm (No.4).

 Método B: molde de diámetro 101.6 mm (4"), material de suelo que pasa el tamiz de 9,50 mm (3/8").

 Método C: molde de diámetro 152.4 mm (6"), material de suelo que pasa el tamiz de 19.0 mm (3/4").

Tabla 1: Características de Pruebas de Compactación por Impacto

5. PROCEDIMIENTO

5.1 El total de la muestra recibida desde el terreno, se seca al aire o en horno a una temperatura

inferior a 60º C, hasta que se vuelva desmenuzable, disgregando los terrones evitando reducir

el tamaño natural de las partículas.

(3)

5.2 Dependiendo de la composición granulométrica del suelo, se establece el método a realizar de acuerdo a lo indicado en la tabla 1.

5.3 Posteriormente tamizar la muestra por el tamiz de 4.75 mm (malla Nº 4) para el método A, por el tamiz 9.50 mm (3/8”) para el método B o por el tamiz de 19 mm (3/4”) para el método C. El material retenido debe descartarse.

5.4 El material que pasa se separa en cinco porciones iguales; cada una de ellas representa un punto la curva humedad vs. densidad (Figura 1). La cantidad de muestra recomendada a ensayar para cada método, se indica en la tabla 2.

Figura 1: Porciones para ensayo de Proctor Tabla 2: Cantidad recomendada de muestra a ensayar

Método Masa aproximada de cada fracción

A y B 2.3 kg (5 lb)

C 5.9 kg (13 lb)

5.5 Al material se le agrega cantidades de agua.

Figura 2: Añadiendo agua a la muestra

(4)

5.6 Se revuelve perfectamente el material, tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente.

Figura 3: Mezcla de material con agua

5.7 Elegido el molde, se le coloca el collarín y se deja el conjunto sobre una base plana y firme, llenándolo con una de las fracciones de la muestra mediante la colocación de capas de 1/3 de la altura. Se compacta la capa con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos en el molde de 101.6 mm (4”) (métodos A y B) (Figura 4a), y 56 golpes en el molde de 152.4 mm (6”) (métodos C). El procedimiento de aplicación de los golpes a la muestra de suelo se ilustra en la Figura 4b.

a) Molde de 101.6 mm dediametro b) Modo de aplicación de los golpes Figura 4: Ejemplo del molde y modo de aplicación de los golpes a la muestra

5.8 Se repite esta operación 2 veces, escarificando ligeramente las superficies recién

compactadas antes de agregar una nueva capa. La última debe quedar con un exceso de

material de 1 o 2 cm sobre el borde del molde.

(5)

5.9 Concluida la compactación, se retira el collarín y se enrasa el molde con la regla metálica.

Los agujeros superficiales que se produzcan como resultado de la remoción de las partículas gruesas, deben taparse con el mismo tipo de material, pero más fino.

5.10 Se limpia el molde en su exterior y se pesa con la muestra compactada.

5.11 Una vez que se haya pesado el molde con el suelo compactado, se retira el total de la muestra del molde y se extraen 2 muestras representativas para determinar el contenido de humedad.

5.12 Se repiten las operaciones anteriores con cada una de las fracciones restantes hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, realizando un mínimo de 5 determinaciones. El ensayo debe efectuarse desde la condición más seca a la más húmeda.

6. CÁLCULOS

Se calcula la humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada muestra utilizando las siguientes expresiones:

1 2

2

(%) *100

^W

*100%

c S

m

m m

m m m

 

 

 1 100

m d

   



1  100

 

 

^m

d

Donde:

ω = contenido de agua, %

m

1

= masa del recipiente y del espécimen húmedo, g.

m

2

= masa del recipiente y del espécimen seco, g.

m

c

= masa del recipiente, g.

m

w

= masa del agua, g.

m

s

= masa de las partículas sólidas, g.

ρ

d

= densidad unitario seca, g / cm

³

.

ρ

m

= densidad unitario húmeda, g / cm

³

.

γ

d

= peso unitario seco, kN / m

³

γ

m

= peso unitario húmedo, kN / m

³

7. RELACIONES DE HUMEDAD - PESO UNITARIO SECO

7.1 Los cálculos de la sección 6 se deberán efectuar para determinar la humedad y el correspondiente peso unitario seco de las muestras de suelo compactadas en g/cc ó kg/m³.

Los pesos unitarios secos se dibujan como ordenadas y las humedades correspondientes

como abscisas.

(6)

7.2 Humedad óptima: cuando el peso unitario y las correspondientes humedades para el suelo han sido determinadas y dibujadas para conformar una curva, el contenido de humedad que corresponda al pico de la curva, se llamará “humedad óptima” del suelo bajo la compactación.

7.3 Peso unitario máximo seco: La masa unitaria del suelo secado al horno en g/cc ó kg/m³, correspondiente al contenido óptimo de humedad, bajo la compactación mencionada arriba, se llamará “Peso o densidad unitaria seca máxima”.