Prueba Proctor

Objetivo

Este método de prueba nos sirve para determinar el peso específico seco máximo y la humedad optima en suelos que se emplean en La construcción de terracerías.

Compactación de suelos

La compactación es el mejoramiento artificial de las propiedades mecánicas del suelo por medios mecánicos de los materiales térreos que constituyen la sección estructural de las carreteras ferrocarriles o aeropistas. Su mayor  importancia estriba en el aumento de resistencia y la disminución de deformaciones del suelo.

Se distingue de la consolidación de suelos en que, en este último proceso el peso específico crece gradualmente bajo la acción natural de las sobrecargas impuestas que provocan la expulsión de agua por un proceso de difusión, ambos procesos involucran disminución de volumen, por lo que en el fondo son equivalentes.

La importancia de la compactación de suelos esta en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al aplicar al suelo técnicas convenientes que aumenten su peso especifico disminuyendo sus vacíos. Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como: presas, diques, terraplenes para caminos, bordos de defensa, muelles, pavimentos, ferrocarriles etc.

Existen tres métodos para el mejoramiento de suelo que son:

Método físico

Ÿ Confinamiento

Ÿ Consolidación previa

Ÿ Mezclas (suelo con suelo)

Métodos químicos

Ÿ Con sal

Ÿ Con cemento

Ÿ Con cal

Ÿ Con asfalto

Métodos mecánicos

Ÿ Compactación

La eficiencia de cualquier tipo de compactación depende principalmente del contenido de agua del suelo antes de la compactación y a la energía especifica que se le aplique al proceso. Actualmente existen varios procesos para reproducir en el laboratorio las condiciones dadas en el campo.

La prueba Proctor consiste en compactar el suelo en tres capas dentro de un molde determinado, a cada capa se le compacta con 25 golpes por medio de un pisón. Con este procedimiento R.R. Proctor estudio la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial de agua en el suelo, encontrando que tal valor era vital en la compactación lograda.

Observo que en contenidos de humedad crecientes a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones de suelo. Sin embargo esta tendencia no se mantenía indefinida, sino que al pasar la humedad de un cierto valor los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando en peores compactaciones. Proctor puso de manifiesto que para un suelo dado y usando el procedimiento descrito existe una humedad inicial llamada óptima que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este proceso de compactación.

Material y Equipo

Molde Proctor

Pisón metálico con arista

Guía de lámina de forma tubular

Balanza de precisión

Bascula de 20kg.

Vasos de aluminio 32, 30, 12, 18,25

Probeta

Pala Cuadrada

Tepetate

Espátula

Cucharón

Malla del # 4

Charola rectangular

Desarmador

Horno de 0 a 100

Procedimiento.

1.Se pesa el molde, la charola y los vasos de aluminio

2.La muestra de tepetate se  obtendrá por cuarteo de 4Kg. Previamente disgregado y pasado por la malla # 4.

3.Se mezcla todo el material y se adicionara la cantidad de agua necesaria.

4.El compactado se efectuara en tres capas aproximadamente iguales dándole 25 golpes con el pisón a cada capa.

5.Una vez apisonada la última capa se removerá el collarín y se enrazara el molde, tomando el peso del molde más el del suelo húmedo.

6.Después de extraerse la muestra se reintegra al resto del material que está en la charola.

7.Se disgrega hasta dejarlo como estaba inicialmente.

8.Se repiten los pasos 3, 4, 5, 6 y 7 incorporando 120ml. De agua y se repite hasta que la muestra quede muy húmeda.

9.Al terminar se tienen 5 muestras con las diferentes cantidades de agua y se colocan en los vasos de aluminio para ser colocados en el horno por un periodo de 24 horas para registrar el peso del vaso más el suelo seco y se hacen los cálculos para obtener el contenido de agua.

Pesos del equipo usado

Molde Proctor: 3.169 Kg.

Parte superior del molde Proctor: 1.033 Kg.,

Pisón: 2.494 Kg.,

Cubre pisón 3.290 Kg.,

Charola: 3.920 Kg.,

Ec = Energía de compactación para terracerías y caminos.

Ec = Nn W h / V

Ec = 25 (3) (2.494) (30) / 2123.03

Ec = 5,611.5 / 2123.03

Ec = 264.31 Kgm / m3

Donde:

N = Numero de golpes

n =  Numero de capas

W = Peso del pisón

h = Altura de caída

V = Volumen

Para obtener el peso especifico seco máximo y húmedo se usara:

gm = W m / V

gd   = gm / 1 + W

Donde:

Donde:

gm  = Peso especifico húmedo en Ton/m3

W m = Peso húmedo en Ton.

V = Volumen del cilindro

gd   = Peso especifico seco en Ton/m3

W = Contenido de agua.

Peso de las muestras y vasos

Vaso #	Peso del vaso (gr.)	Peso del vaso más suelo húmedo	Peso del vaso más suelo seco
12	84.6	227.60	195.70
30	80.1	185.5	165.8
25	88.4	194.5	165.6
18	84.4	201.2	167.5
32	80.0	430.0	320.9

Peso de muestras y charola 

Numero de muestra	Peso (gr.)
Muestra 1	4.435
Muestra 2	4.554
Muestra 3	4.717
Muestra 4	4.775
Muestra 5	4.810

Peso del suelo húmedo Wm = (peso del molde + suelo húmedo) - (peso del molde)

Peso especifico húmedo gm = Wm / Volumen en m3

Peso del agua Ww = (Peso del vaso + suelo húmedo) - (Peso del vaso + peso seco)

Peso del suelo seco Ws = (Peso del vaso + suelo seco) - (peso del vaso)

Contenido de agua =  Wh - Ws / Ws * 100

Peso especifico seco gd   = gm  / 1 + contenido de agua 

Análisis	Muestra 1 (12)	Muestra 2 (30)	Muestra 3 (25)	Muestra 4 (18)	Muestra 5 (32)
Peso suelo h gr.	1,266	1,385	1,548	1,606	1,641
Peso esp. H	780.66	854.04	954.55	990.31	1,011.91
Peso agua gr.	31.9	19.7	28.9	33.7	109.1
Peso suelo s gr.	111.10	85.7	72.2	83.1	240.9
Cont. de agua %	16.30	11.88	17.45	20.11	33.99
Peso esp. s	45.12	66.30	51.73	46.91	28.91

Conclusiones

El desarrollo de esta práctica nos dio como resultado el poder aprender uno de los métodos más usados para la compactación de un suelo, el método de compactación Proctor, además de familiarizarnos con el equipo que se ocupa para el perfecto desarrollo de esta prueba. Además de que en el desarrollo de un Ingeniero Civil es de gran importancia que este conozca los procedimientos y los resultados que este método nos da, y de la importancia que tiene en trabajos de terracerías, caminos, puertos, ferrocarriles etc.

Por otra parte los resultados obtenidos se ajustan dentro de los parámetros establecidos para el tipo de material y el tipo de prueba realizada, esto en parte a la asesoría del personal de laboratorio.

Bibliografía

Mendoza Ernesto "Introducción al proceso Constructivo

Editorial Fundec. México DF.

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. Sección 5-6. 

Práctica 1

Exploración y muestreo

Muestreo:

Consiste en la obtención de una porción del material con el que se pretende construir una estructura o bien del material que ya forma parte de la misma, de tal manera que las características de la porción obtenida sean representativas del conjunto. El muestreo, además, incluye las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras.

El muestreo comprende dos tipos de muestras:

1.1 Muestras alteradas, son aquellas que están constituidas por el material disgregado o fragmentado, en las que no se toman precauciones especiales para conservar las características de estructura y humedad; no obstante, en algunas ocasiones conviene conocer el contenido de agua original del suelo, para lo cual las muestra se envasan y transportan en forma adecuada.

Las muestras alteradas, de suelos podrán obtenerse de una excavación, de un frente, ya sea de corte o de banco o bien, de perforaciones llevadas a profundidad con herramientas especiales. Las muestras deberán ser representativas de cada capa que se atraviese, hasta llegar a una profundidad que puede corresponder al nivel mas bajo de explotación, al nivel de aguas freáticas o aquél al cual sea necesario extender el estudio.

El peso mínimo de la muestra será de 40 Kg. Que es la cantidad de suelo que comúnmente se requiere para realizar las pruebas en materiales de terracerías; esta cantidad deberá obtenerse de una muestra representativa mediante el procedimiento de cuarteo.

El espaciamiento de los sondeos y el número de muestras que se tomen deberán estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de estudio de suelo de que se trate. En suelos que se presenten pocas variaciones en sus características, el espaciamiento de los sondeos será mayor que en los suelos heterogéneos. Igualmente, en los estudios preliminares el espaciamiento será mayor que en los estudios definitivos. 

Equipos y materiales que se emplean en la obtención de muestras alteradas:

o Picos

o Palas

o Barretas

o Pulsetas

o Posteadoras

o Barrenas helicoidales 

o Tubos galvanizados para extensiones

o Llaves Stillson

o Sacos o costales

El peso mínimo de la muestra será de 40 Kg.. Que es la cantidad de suelo que comúnmente se requiere para realizar las pruebas en materiales de terracerías; esta cantidad deberá obtenerse de una muestra representativa mediante el procedimiento de cuarteo. 

El espaciamiento de los sondeos y el número de muestras que se tomen deberán estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de estudio de suelo de que se trate. En suelos que se presenten pocas variaciones en sus características, el espaciamiento de los sondeos será mayor que en los suelos heterogéneos. Igualmente, en los estudios preliminares el espaciamiento será mayor que en los estudios definitivos.

1.2 Muestras inalteradas, que son aquellas en las que se conserva la estructura y la humedad que tiene el suelo en el lugar donde se obtenga la muestra.

Las muestras inalteradas se obtendrán de suelos finos que puedan labrarse sin que se disgreguen. La obtención puede efectuarse en el piso o en las paredes de una excavación, en la superficie del terreno natural o en la de una terracería. La extracción para obtener la muestra deberá de ser de dimensiones tales que permitan las operaciones de labrado y extracción de la misma.

Los equipos y materiales que se utilizan para la obtención de las muestras inalteradas:

o Palas

o Barretas

o Cuchillos

o Espátulas

o Cucharas de albañil

o Machetes

o Arcos con alambre acerado

o Estufa

o Brochas

o Cinta métrica de 20 mts de longitud

o Flexómetro

o Recipiente metálico

o Manta de cielo

o Brea 

Procedimiento para la extracción de las muestras inalteradas:

 Si la muestra va ser obtenida en el piso de una excavación o de una superficie prácticamente horizontal, se marca un cuadro de 40 cms. por lado aproximadamente, con el objeto de labrar un cubo de suelo de las dimensiones mencionadas, se excava alrededor de las marcas con la herramienta apropiada, sin dañar la estructura de la muestra ya sea por presión o por impacto; se profundizará lo necesario para poder efectuar un corte horizontal en la parte inferior de la muestra. Inmediatamente después de haber realizado dicho corte y sin levantar la muestra, se cubre ésta con una manta de cielo recién embebida en una mezcla previamente preparada, de 4 partes de parafina, por una parte de brea, licuadas por medio de calor; la manta así preparada deberá quedar bien adherida a la muestra.

Una vez protegidas las 5 caras descubiertas, se procede a separar la muestra cuidadosamente para no dañarla e inmediatamente después, se procede a cubrirla igual que las otras caras. A continuación se aplica con una brocha, otra capa de parafina y brea fundidas y aprovechando la temperatura de la mezcla, se fija la tarjeta de identificación en la cara que originalmente estaba en la parte superior.

Muestreo: Consiste en la obtención de una porción del material con el que se pretende construir una estructura o bien del material que ya forma parte de la misma, de tal manera que las características de la porción obtenida sean representativas del conjunto. El muestreo, además, incluye las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras.

Muestras alteradas, son aquellas que están constituidas por el material disgregado o fragmentado, en las que no se toman precauciones especiales para conservar las características de estructura y humedad; no obstante, en algunas ocasiones conviene conocer el contenido de agua original del suelo, para lo cual las muestras se envasan y transportan en forma adecuada.

Análisis

Las muestras alteradas, de suelos podrán obtenerse de una excavación, de un frente, ya sea de corte o de banco o bien, de perforaciones llevadas a profundidad con herramientas especiales. Las muestras deberán ser representativas de cada capa que se atraviese, hasta llegar a una profundidad que puede corresponder al nivel más bajo de explotación, al nivel de aguas freáticas o aquél al cual sea necesario extender el estudio.

Conclusión

El inicio de un estudio de Mecánica de Suelos se realiza con la obtención de muestras del suelo que se va a analizar; para las distintas pruebas que se aplicaran (contenido de humedad , densidad de sólidos, relaciones volumétricas y gravimétricas) para las cuales se obtendrán muestras alteradas es decir sin llevar a cabo una extracción cuidadosa ni metódica, sin embargo también se obtiene la muestra inalterada la cual nos permite conocer las características del suelo y como se comporta en condiciones naturales.

Bibliografía

Mendoza Ernesto "Introducción al proceso Constructivo

Editorial Fundec. México DF.

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. sección 5-6. 

Práctica 2


Contenido de agua en suelos

Objetivo:

a) Determinar la cantidad de agua que posee una muestra de suelo, con respecto al peso seco de la muestra.

b) Determinar este contenido de agua con los 2 métodos: Rápido y Estándar.

Definición:

Contenido de humedad, es la relación del peso del agua entre el peso de los sólidos de un suelo.

Fórmula:

 % W =  Ww / Ws * 100

Equipo y material que se utiliza:

o Horno eléctrico, que mantenga la temp. constante a 105 grados Centígrados.

o Balanza con aproximación al 0.1 gr.

o Charola y cápsula de aluminio

o Espátula

o Cristal de reloj

Procedimiento: 

a) Método rápido:

1. Se anota el número de la charola y se pesa, anotándola como tara (T).

2. Se vacía suelo húmedo a la charola y se pesa, anotándola como tara + suelo húmedo (T + Sh).

3. Se pone a secar el suelo en la estufa, moviéndolo algunas veces para que sea mas rápido el secado, se coloca encima el cristal de reloj para comprobar que el suelo ya no tenga humedad; esto ocurrirá cuando ya no empañe el cristal.

4. Posteriormente, se deja enfriar (charola y suelo)

5. Se procede a pesar, lo que seria charola + suelo seco (T + S´s)

6. Y se realizan los cálculos para determinar el contenido de agua por el método rápido. 

b) Para el método estándar:

1. Se hace lo mismo que en el método anterior, con la diferencia que en este método se utiliza una cápsula, el suelo húmedo es secado al horno a una temperatura de 100-110º.C, durante 24 hrs.

2. Cuando se cumple con todo lo anterior, el suelo es sacado del horno, se deja enfriar y se pesa, aplicándose la fórmula anterior para determinar el contenido de agua. 

Definición:

Contenido de humedad, es la relación del peso del agua entre el peso de los sólidos de un suelo.

Conclusión:

Otra de las características de gran importancia en suelos es el contenido de humedad pues nos muestra una relación la cual indica la cantidad de agua que posee el suelo, lo cual nos permitirá conocer a ciencia cierta qué tipo de suelo estamos analizando o tipos de suelo por lo que está compuesto.

Bibliografía

Mendoza Ernesto "Introducción al proceso Constructivo

Editorial Fundec. México DF.

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. sección 5-6.