Determinación de Densidad Máxima y Humedad Óptima en Suelos: Ensayo Proctor Modificado

Determinación de la Relación Humedad-Densidad: Ensayo Proctor Modificado

Objetivo del Ensayo

Determinar la densidad máxima de un suelo compactado y su correspondiente humedad óptima. Este ensayo es aplicable a suelos que permiten definir una curva clara de relación humedad-densidad y que contienen, al menos, un 12% de partículas menores a 0.08 mm.

Materiales

• Molde metálico cilíndrico de 100 mm o 150 mm de diámetro nominal.
• Pisón metálico con masa de 4500 ± 10 g y altura de caída de 450 ± 2 mm.
• Probetas graduadas.
• Balanza.
• Horno.
• Regla de acero.
• Tamices.
• Herramientas de mezclado (paila, cuchara, llana, espátula).

Preparación de la Muestra

1. Secar la muestra al aire libre o en horno a 60°C hasta que se vuelva desmenuzable. Desagregar los terrones evitando reducir el tamaño de las partículas naturales.
2. Pasar la muestra por el tamiz de 5 mm para los métodos A y B, y por el tamiz de 20 mm para los métodos C y D. Descartar el material retenido.

Procedimiento

1. Preparar 5 pailas con 6000 g de suelo para los métodos B y D (moldes de 150 mm) y con 3000 g de suelo para los métodos A y C (moldes de 100 mm de diámetro).
2. Para los métodos B y D, las pailas deben prepararse con los porcentajes de suelo calculados de acuerdo con la granulometría de reemplazo (si aplica).
3. Agregar a cada paila agua de acuerdo al peso seco de la muestra.
4. Homogeneizar el material y dejarlo reposar por un período de media hora o según las instrucciones. Cubrir el material con plástico para evitar la evaporación del agua mientras se realiza el ensayo.
5. Determinar la masa del molde y medir su volumen. Ajustar el molde a su placa base y ajustar el collarín. Introducir papel filtro en el fondo del molde. Colocar el molde en el apoyo de compactación.
6. Vaciar el material en 5 capas dentro del molde más el collarín.
7. Compactar cada capa con 25 golpes para los métodos A y C, y 56 golpes para los métodos B y D. Los golpes deben estar uniformemente repartidos. Esta determinación se realiza 5 veces. Se debe escarificar la superficie compactada antes de agregar una nueva capa. Al compactar la última capa, debe quedar material sobre el borde del molde.
8. Retirar el collarín y enrasar con el enrasador sobre el nivel del molde. Los huecos superficiales deben rellenarse con material fino.
9. Pesar el molde con el suelo compactado. Restar la masa del molde para determinar la masa del suelo compactado.
10. Determinar la densidad húmeda del suelo compactado dividiendo la masa del suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde.
11. Extraer el material del molde y tomar dos muestras representativas del suelo compactado para determinar sus humedades. Registrar el promedio de ambas humedades.
12. Repetir todos estos pasos con las demás determinaciones hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, con un mínimo de 5 determinaciones.
13. Calcular la densidad seca del suelo compactado para cada determinación mediante la fórmula: ρd = 100 * ρh / (w + 100), donde ρd es la densidad seca, ρh es la densidad húmeda y w es la humedad.

Construcción de la Curva Humedad-Densidad

Construir la curva de relación humedad-densidad con la densidad seca del suelo compactado en el eje de las ordenadas (vertical) y la humedad en el eje de las abscisas (horizontal). Registrar los puntos correspondientes a cada determinación y construir la curva conectando dichos puntos. Expresar la humedad óptima como la correspondiente al punto máximo de la curva y la densidad seca máxima como la densidad en ese punto óptimo.

Reemplazo (Si Aplica)

Si se utiliza el método D (molde de 150 mm), es conveniente mantener el porcentaje de material grueso que pasa por el tamiz de 50 mm y es retenido en el tamiz de 5 mm del material original. Determinar por tamizado el porcentaje de material que pasa por 50 mm y es retenido en el tamiz de 20 mm. Reemplazar ese material por una masa igual de material que pasa por el tamiz de 20 mm y es retenido en el tamiz de 5 mm, tomada de la porción no utilizada del material original.