METODOS DE COMPACTACION PROCTOR 

 

Humedad Optima y Grado de Compactación de los Suelos

La Humedad Optima de los suelos es el contenido de agua de un suelo con el que puede ser compactado hasta un peso unitario seco máximo con un trabajo de compactación dado, se corresponde con el máximo de la curva de densidad.

La compactacion de suelos en general es el metodo más barato de estabilización disponible. La estabilización de suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades físicas indeseables del suelo para obtener una estructura, resistente al corte y relación de vacíos, deseables. Existen muchos metodos para estabilizar suelos utilizando materia química como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de ácido fosfórico, pero estos métodos usualmente son más costosos y pueden utilizar métodos de compactacion adicionalmente a las mezclas pues al incorporar el material químico en la masa de suelo se produce una gran perturbación de su estructura.

Normas de referencia para esta Propiedad:

• ASTM D698 y D1557

 

Compactacion Proctor Modificado. Ch1534/2 – 79 ASTM D1557

1.- Alcance y campo de aplicación

• Esta norma establece el procedimiento para determinar la relación entre la humedad y la densidad de un suelo compactado en un molde normalizado mediante un pisón de 4,5 kg en caída libre desde una altura de 460 mm, con una energía específica  de  compactación de 2,67 J/cm ³ (» 27,2 kgf cm/cm ³).

NOTAS

1. Este procedimiento se denomina usualmente Ensayo Proctor modificado.
2. En aquellos suelos que no permiten obtener una curva definida de relación humedad/densidad y  en aquellos que contengan menos de un 12% de partículas menores que 0,080 mm ( » ASTM Nº200), se recomienda determinar complementariamente la densidad máxima de acuerdo con la NCh1726 e informar los resultados de ambos ensayos.

• Se especifican cuatro alternativas de procedimiento:

método A – molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el  tamiz NCh de 5 mm;

método B – moldee de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz  NCh de 5 mm;

método C – molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz  NCh de 20 mm;

método D – molde de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el  tamiz NCh de 20 mm.

• El método que haya que emplear debe indicarse en las especificaciones para el material que debe ensayarse. Si no se especifica debe regirse por las indicaciones del método

2.- Referencias

• NCh179    Mecánica de suelos – Símbolos, unidades y definiciones.
• NCh1022  Tamices de ensayo de tela de alambre y de plancha perforada – Dimensiones nominales de abertura.
• NCh1508 ^*)Mecánica de suelos – Guía para la investigación y el muestreo. NCh1515 Mecánica de suelos – Determinación de la humedad.
• NCh1532 Mecánica de suelos – Determinación de la densidad de partículas sólidas.
• NCh1726 Mecánica de suelos – Determinación de la densidad relativa.

3.- Aparatos para determinar la Compactacion Proctor Modificado

• Moldes metálicos y de forma cilíndrica, pueden estar constituidos por una pieza completa o hendida por una generatriz o bien por dos piezas semicilíndricas ajustables.

El molde debe contar con un collar separable de aproximadamente 60 mm de altura.

El conjunto de molde y collar debe estar construido de modo que puedan ajustarse firmemente a una placa base.

Optativamente puede estar provisto de un dispositivo para extraer las muestras compactadas en el molde (extrusor).

Los moldes deben tener las dimensiones y capacidad volumétrica que se indican:

• Molde de 100 mm de  diámetro  nominal,  con  una capacidad  (V)  de 0,944 ±  0,008 A, con un diámetro interno de 101,6 ±  0,4 mm  y  una altura de  116,4 ±  0,1 (Ver figura 1).
• Molde de 150 mm de diámetro nominal,  con  una  capacidad  (V)  de 2,124 ±  0,021 A, con un diámetro interno de 152,4 ±  0,7 mm  y  una altura de  116,4 ±  0,1 (Ver figura 2).
• Pisón metálico, con una cara circular de 50 ± 0,2 mm de diámetro y con una masa de  4  500 ±  10 Debe estar equipado  con una guía  tubular para controlar la altura de caída  a 460 ± 2 mm.

La guía debe tener a lo menos cuatro perforaciones no  menores que  10  mm ubicadas a  20 mm de cada extremo, separadas en 90º entre sí y dejar una holgura suficiente para no restringir la libre caída del pisón.

NOTA – Se pueden emplear otros tipos de pisón siempre que se obtenga la misma energía específica de compactación y siempre que se calibre con varios tipos de suelo de modo de obtener los mismos resultados de relación humedad/densidad.

• Probetas graduadas, una con 500 cm³ de capacidad graduada a  5 cm³  y  otra  de  250 cm³ de capacidad graduada a 2,5 cm³.
• Balanzas, una con 10 kg de capacidad y una precisión de 5 g y otra con 1 kg de capacidad y una precisión de 0,1g.
• Estufa, con temperatura regulable y circulación de aire.
• Regla de acero, de 300 mm de largo y con un canto biselado.
• Tamices, de 50, 20 y 5 mm de abertura nominal y de acuerdo con la NCh 1022.

NOTA – Corresponden aproximadamente a los tamices ASTM de 2 ” , 3/4 ” y Nº4 respectivamente.

• Herramientas de mezclado, paila para mezclado, cuchara, llana, espátula, o un dispositivo mecánico para mezclado.

4.- Acondicionamiento de la Muestra de Ensayo para determinar la Compactación Proctor Modificado

Las muestras se deben obtener de acuerdo con lo indicado por la especificación técnica correspondiente en el caso de controles de obra, o lo indicado por el profesional  responsable en el caso de una prospección.

• Secar la muestra al aire o en estufa a una temperatura menor que 60ºC hasta que se vuelva desmenuzable. Disgregar entonces los terrones evitando reducir el tamaño natural de las partículas.
• Pasar por el tamiz de 5 mm para los métodos A y B y el tamiz de 20 mm para los métodos C y D, Descartar el material retenido.

NOTA – Si en el método D (molde de 150 mm) es conveniente mantener el porcentaje de material grueso (que pasa por el tamiz de 50 mm y retenido en el tamiz de 5 mm) del material original, proceder como sigue:

• determinar por  tamizado el  porcentaje  de   material   que   pasa   por   el   tamiz   de  50 mm y retenido en el tamiz de 20 mm;
• reemplazar dicho  material por una masa igual de  material  que  pasa por  el  tamiz de 20 mm y retenido en 5 mm, tomada de la porción no utilizada del material original;
• cuando con este reemplazo no se obtenga una curva bien definida de relación humedad/densidad se debe determinar complementariamente la densidad máxima de acuerdo con la NCh1726 e informar ambos resultados.

El tamaño de  la muestra de ensayo debe estar de acuerdo con la tabla 2.

Tabla 2 – Tamaño de la muestra de ensayo

Molde mm	Método			Masa mínima de la muestra g		Masa aproximada de fracción de muestra para cada determinación g
100	A	y	C	15	000	3	000
150	B	y	D	30	000	6	000

• Homogeneizar el material de la muestra de ensayo y separar en cinco fracciones del tamaño indicado en la tabla 2.
• Mezclar completamente cada fracción por separado con agua suficiente para que las humedades alcanzadas por las cinco fracciones varíen aproximadamente dos puntos porcentuales entre sí y que se distribuyan alrededor de la humedad óptima (wo).
• Curar cada fracción durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclen homogéneamente.

NOTA – En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor de 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y, en ciertos casos, puede eliminarse.

5.- Procedimiento de Determinar la Compactacion Proctor Modificado

• Colocar el molde con su collar sobre una base firme, plana y horizontal (tal como la provista por un cubo o cilindro de hormigón de 90 kg o más).
• Llenar el molde con una de las fracciones de muestra como sigue:

1. colocar una capa de material de aproximadamente un quinto de la altura del molde  más el collar;
2. compactar la capa con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos en el molde de 100 mm (métodos A y C) y 56 golpes en el molde de 150 mm (métodos B y D); y
3. repetir cuatro veces las operaciones a) y b) escarificando ligeramente las superficies compactadas antes de agregar una nueva capa. Al compactar la última capa debe quedar un pequeño exceso de material por sobre el borde del molde.

• En seguida de compactar, retirar el collar y enrasar cuidadosamente con la regla al nivel del borde del molde. Los agujeros superficiales, resultantes de la remoción de partículas gruesas en el enrasado, deben retaparse con material más fino.
• Pesar el molde con el suelo Restar la masa del molde determinando la masa de suelo compactado que llena el molde (m). Registrar aproximando a 1 g.

Determinar la densidad húmeda del suelo compactado (rh) dividiendo la masa de suelo compactado que llena el molde por la capacidad volumétrica del molde:

P h  = m/v

 Registrar aproximando a 0,01 g/cm ³ (0,01 kg/ A).

• Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelo Colocar en recipientes herméticos y efectuar dos determinaciones de humedad de acuerdo con la NCh1515. Registrar el promedio de ambas determinaciones como humedad del suelo compactado ( w ).
• Repetir las operaciones siguiendo el procedimiento anteriormente descrito con cada una de las fracciones restantes hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, con un mínimo de cinco determinaciones. El ensayo se debe efectuar desde la condición más seca a la condición más húmeda.

6.- Expresión de Resultados al determinar la Compactacion Proctor Modificado

• Densidad seca

Calcular la densidad seca del suelo compactado para cada determinación de acuerdo  con  la fórmula siguiente, aproximando a 0,01 g/cm ³ (0,01 kg/A):

Formula

en que:

r _{d =                densidad seca del suelo compactado, g/cm ³ kg/A);}

r _h=    =        densidad húmeda del suelo compactado, g/cm ³ (kg/A);   

w         =       humedad del suelo compactado, %.

• Relación humedad/densidad

Construir un gráfico con la densidad seca del suelo compactado como ordenada  y la humedad como

NOTA – Se recomienda incluir en el gráfico la curva paramétrica correspondiente al 100% de saturación para la densidad de partículas sólidas del suelo ensayado, determinada según la NCh1532.

• Registrar los puntos correspondientes a cada determinación y construir una curva conectando dichos
• Expresar la humedad óptima (wo) como la correspondiente al punto máximo de la curva.
• Expresar la  densidad  seca  máxima  ( Pd  máx.)      como la correspondiente a la humedad óptima.