Ensayo de proctor Modificado

1. INTRODUCCIÓN
El ensayo Proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual un suelo
alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o
disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar mayores o menores densidades
del mismo, la razón de esto es que el agua llena los espacios del suelo ocupados por aire
(recordemos que el suelo está compuesto de aire, agua y material sólido), permitiendo una
mejor acomodación de las partículas, lo que a su vez aumenta la compacidad. Sin embargo
un exceso de agua podría provocar el efecto contrario, es decir separar las partículas
disminuyendo su compacidad.
Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la construcción, ya
que las carreteras y las estructuras necesitan de una base resistente donde apoyarse, y un
suelo mal compactado podría significar el colapso de una estructura bien diseñada, en
algunos casos, como por ejemplo en caminos de poco tráfico o de zonas rurales, el suelo
constituye la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la compactación se hace
evidente.
En este trabajo práctico se realizará un Ensayo Proctor Modificado, según la norma
chilena, Mecánica de suelos – Relaciones humedad/densidad – Parte 2: Métodos de
compactación con pisón de 4,5 kg y 460 mm de caída, NCh 1534/2 Of79.

2. OBJETIVOS
Al terminar este trabajo en el laboratorio el alumno será capaz de:
• 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.
• Determinar la humedad óptima de compactación de un suelo, con la cual se
alcanzará la máxima compacidad.

3. APOYO TEÓRICO1
Compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de densificación
de un material mediante sistemas mecánicos. El incremento de densidad se obtiene al
disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantiene el contenido de humedad
aproximadamente constante.
Generalmente la compactación se realiza sobre los materiales que se utilizan para
relleno en la construcción de terraplenes.
Los objetivos de la compactación son los siguientes:
• Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad de terraplenes y la
capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.
• Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos.
• Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.
• Reducir el potencial de expansión, contracción, o expansión por congelamiento.
El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente
mediante la densidad seca, la cual depende de la energía utilizada durante la compactación
y del contenido de humedad del suelo.
La relación entre la densidad 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 de suelo
húmedo en un molde cilíndrico de un volumen específico y con una energía de
compactación determinada. Por lo general se utilizan diferentes ensayos, pero la mayoría
están basados en el mismo principio: la compactación dinámica creada por el impacto de un
martillo metálico de una masa específica que se deja caer desde una altura determinada,
compactando el suelo en un determinado número de capas que reciben un número de
golpes.
Después de preparar la muestra compactada, se miden su densidad aparente y su
contenido de humedad. Se calcula la densidad seca y se repite el procedimiento haciendo
variar el contenido de humedad. Las características de compactación se presentan en un
gráfico que relaciona la densidad seca en función del contenido de humedad. El punto más
alto de la curva obtenida en el gráfico que corresponde a la mayor densidad seca determina
el contenido de humedad óptimo.
1
Condensado de Berry P. y Reid D., Mecánica de Suelos, Mc-Graw Hill, 1993, p. 378-380.

4. MATERIALES
Los materiales utilizados en el Ensayo Proctor Modificado son los siguientes:
Moldes: son metálicos y de forma cilíndrica, pueden estar constituidos por una pieza
completa o hendida por una generatriz, o por dos piezas semicilíndricas ajustables. En el
LEMCO se utilizan moldes de una sola pieza, con un rebaje en su circunferencia superior
donde ajusta el collar y alas para sujetarlo a la placa base.
Collar: cada molde lleva un collar de aproximadamente 60 mm de altura, el cual tiene un
rebaje de modo que ajusta firmemente al molde y alas para sujetarlo a la placa base.
Placa base: está constituida por una placa metálica en la que se asegura el molde y el
collar, por medio de las alas que éstos tienen, a pernos con tuerca tipo mariposa solidarios a
la placa.
Pisón metálico: es un cilindro metálico con una cara circular de 50 mm y con una masa de
4500 g. Está equipado con una guía tubular para controlar la altura de caída a 460 mm. La
guía tiene cuatro peforaciones de 10 mm a 20 mm de cada extremo, separadas en 90º.
Probetas graduadas: son recipientes de vidrio o plástico graduados en centímetros cúbicos
y se usan para medir el agua que se le agrega a la muestra.
Balanzas: se usan para pesar el suelo y las muestras de cada ensayo para calcular el
contenido de humedad real.
Regla de acero: se usa para enrasar el suelo al nivel del molde, luego de compactado y
extraído el collar.
Tamiz Nº4: corresponde a una abertura nominal de 5 mm y se usa para seleccionar el
material a ocupar en el ensayo.
Herramientas de mezclado: se usan vasijas o pailas metálicas poco profundas para
mezclado y palas o espátulas.

5. MÉTODO
El Ensayo Proctor Modificado se realiza siguiendo el método dado a continuación:
1. Obtención y preparación de muestras.
1.1. Obtener una muestra del suelo a ensayar de 30 kg como mínimo.
1.2. Secar la muestra hasta que se vuelva desmenuzable.
1.3. Tamizar el suelo extraído por el tamiz Nº4.
2. Acondicionamiento de muestras.
2.1. Homogeneizar la muestra y separar en fracciones de 5 kg.
2.2. Mezclar completamente cada fracción por separado con agua suficiente para que
las humedades varíen aproximadamente dos puntos porcentuales entre sí (100, 200,
300 ml), y que se distribuyan alrededor de la humedad óptima.
3. Ensayo.
3.1. Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
3.2. Determinar la capacidad volumétrica del molde.
3.3. Colocar el molde con su collar sobre la placa base.
3.4. Llenar el molde como se indica:
3.4.1 Colocar una capa de material de aproximadamente un quinto de la altura del
molde más el collar.
3.4.2 Compactar la capa con 56 golpes.
3.4.3 Repetir la compactación en 5 capas dejando un exceso de material sobre el
borde en la última capa.
3.5 Retirar el collar y enrasar con la regla al nivel del borde del molde.
3.6 Pesar el molde con el suelo compactado. Restar el peso del molde para obtener el
peso del suelo compactado solo.
3.7 Determinar la densidad húmeda del suelo compactado dividiendo el peso del suelo
por el volumen del molde.

6. RESULTADOS
Los valores obtenidos en el laboratorio se detallan en la siguiente tabla:
COMPACTACIÓN 56 GOLPES POR CAPA
Molde
Nº
Volumen
(ml)
Humedad
aparente
(ml)
Humedad
real (%)
w
P molde
+ mat
(g)
P molde
solo (g)
P mat
solo (g)
Densidad
húmeda
(g/ml)
Densidad
seca
(g/ml)
12 2075 100 30% 6704 3868 2836 1,37 1,05
29 2075 200 32% 7779 4647 3132 1,51 1,15
31 2075 400 35% 7729 4671 3058 1,47 1,09
Esta tabla fue realizada en Excel, por lo que solo se anotarán las fórmulas que se
utilizaron para obtener los valores del peso del material solo, la densidad húmeda y la
densidad seca, los demás valores se miden directamente en el laboratorio y la
determinación del contenido de humedad real se detalla a continuación.
solomoldePesomaterialmoldePesosolomaterialPeso −+= )(
Volumen
solomaterialPeso
humedaDensidad =
100
100
sec
w
húmedaDensidad
aDensidad
+
=
DETERMINACIÓN HUMEDAD REAL
Cápsula
Nº
Peso
cápsula
(g)
P cap +
mat hum
(g)
P cap +
mat
seco (g)
Cont de
humedad
(%)
45 49 171 143 30%
59 68 168 144 32%
39 50 170 139 35%
El contenido de humedad se determinó en Excel por medio de la siguiente fórmula
100
)()sec(
)sec()(
cápsulaPesoomatcápPeso
omatcápPesohúmedomatcápPeso
w
−+
+−+
=

7. Los resultados anteriores se resumen en un gráfico que muestra el contenido de humedad
versus la densidad seca. En él se aprecia claramente cual es la densidad seca máxima y cual
será entonces la humedad óptima.
ENSAYO PROCTOR
1,00
1,02
1,04
1,06
1,08
1,10
1,12
1,14
1,16
30% 32% 35%
Contenido de humedad %
Densidadseca

8. CONCLUSIONES
Después de realizado este trabajo práctico podemos concluir que el ensayo Proctor
es muy importante en la ingeniería de suelos, y sobre todo en el diseño y construcción de
rellenos y terraplenes.
En este laboratorio hemos aprendido a realizar el procedimiento para llevar a cabo
el ensayo y poder así saber que compactación máxima permite el suelo en estudio y cual es
la humedad óptima para lograr la máxima compacidad.
Para este ensayo nos basamos en la norma chilena, Mecánica de suelos – Relaciones
humedad/densidad – Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 kg y 460 mm de
caída, NCh 1534/2 Of79, que establece un procedimiento para determinar la relación entre
la humedad y la densidad de un suelo compactado en un molde normalizado.
Es importante además mencionar que el molde normalizado de la NCh 1534/2, que
aparece dibujado en este informe en la sección Materiales, no es exactamente el que
nosotros ocupamos en el LEMCO, ya que este último es más alto, pero se utiliza un disco
macizo de aproximadamente 63 mm de altura, con lo que el interior del molde cumple con
las dimensiones especificadas en la norma y es válido para realizar el ensayo.
En cuanto a los resultados obtenidos, podemos decir que el suelo alcanza su máxima
compacidad con un contenido de humedad de un 32 %, llegando a una densidad seca de
1,15 g/ml. De acuerdo a estos valores se puede inferir que el suelo no es adecuado para ser
usado en terraplenes o rellenos que deban soportar carga, lo cual se corresponde con la
experiencia, ya que el suelo era fino y tenía un alto contenido de material orgánico.

9. COMPACTACIÓN
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
Daniel Santibáñez
Valdivia, 30 de Abril de 2004

10. COMPACTACIÓN
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
Daniel Santibáñez
Valdivia, 30 de Abril de 2004