El ensayo de «Compactación Proctor» o también llamado «Ensayo de Proctor» establece el peso unitario máximo al que se puede compactar un tipo particular de suelo utilizando una fuerza de compactación controlada con un contenido de agua óptimo.
Esta es la prueba de suelo de laboratorio más común y la base para todas las colocaciones de suelo compactado diseñado para terraplenes, pavimentos y rellenos estructurales. Las densidades medidas en el lugar del relleno compactado se comparan con los resultados de la prueba Proctor para determinar el grado de densidad del suelo.
Los suelos son los materiales de construcción más básicos y menos costosos disponibles. Durante toda la historia humana, los proyectos de construcción, desde túmulos funerarios primitivos hasta carreteras interestatales modernas, han removido, reemplazado, rellenado o moldeado la superficie del suelo para acomodar pavimentos y estructuras o para hacer que el movimiento de tierra sea una estructura. La experiencia y la experimentación nos han enseñado que compactar los suelos que colocamos hace que la instalación sea más permanente, entre otras ventajas.
¿Sabes por qué es importante la compactación en la ingeniería? – Aquí te dejo el blog en donde te lo explico 👷🏽♂️
Beneficios de la compactación del suelo
A manera de resumen por si no has leído el blog que te coloqué lineas arriba, te contaré los beneficios de la correcta compactación del suelo:
- La capacidad de carga y la estabilidad aumentan.
- La permeabilidad (conductividad hidráulica) se reduce.
- Se reducen los ciclos de congelación y descongelación.
- La erosión se puede controlar.
- Se reduce el hundimiento.
Debido a que los suelos son materiales naturales, es casi imposible predecir sus propiedades con suficiente precisión para aplicaciones de ingeniería sin pruebas específicas.
La manipulación de las características de los suelos por compactación naturalmente plantea algunas preguntas. Sabemos que casi cualquier esfuerzo mecánico de compactación hará que el suelo sea más denso, pero ¿qué métodos funcionan mejor para cada tipo de suelo? ¿Qué papel juega la humedad? Lo que es más importante, ¿cómo se relaciona la densidad máxima del suelo que encontramos en nuestras pruebas de laboratorio con las densidades del suelo que encontramos en el campo?
Son muchas preguntas que pueden quedar al aire, pero en este blog te trataré de responder todas, solo sigue leyendo.
Breve historia del ensayo de Proctor
Desde hace mucho tiempo se sabe que el contenido de humedad de los suelos, particularmente los suelos cohesivos, tiene un impacto directo en la eficiencia con la que pueden ser compactados por los equipos de construcción. Pero debido a que el suelo es un material natural y el contenido de humedad ideal y el peso seco máximo varían para cada tipo de suelo, las preguntas sobre el mejor peso unitario y el contenido de humedad ideal no pudieron responderse.
Proctor estándar
En 1933, Ralph R. Proctor, ingeniero residente del Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles, estableció un procedimiento de laboratorio para definir la densidad máxima práctica de una muestra de suelo junto con el contenido de humedad óptimo necesario para lograr esa densidad.
Ese concepto se conoce hoy como la prueba de la relación humedad-densidad, las características de laboratorio de compactación de los suelos, o simplemente ensayo de Proctor estándar, y se detalla en las normas ASTM D698 y AASHTO T 99.
Las pruebas de campo de peso unitario y contenido de humedad ahora se pueden expresar como un porcentaje de los valores de laboratorio para el mismo suelo, lo que facilita al diseñador especificar lo que se requiere y documentar la idoneidad del trabajo realizado en el campo. Además, conocer el contenido de humedad óptimo proporcionó una guía clara sobre si los suelos que se compactaban debían secarse o humedecerse para facilitar el trabajo de todos.
Proctor estándar Modificado
En la última parte de la Segunda Guerra Mundial y más tarde en la década de 1950, las cargas dinámicas más pesadas de los aviones más grandes y el tráfico de camiones más pesados y frecuentes impusieron una mayor demanda de pavimentos y subrasantes del suelo.
A veces, los suelos compactados pasaban las pruebas de densidad basadas en los valores estándar de Proctor, pero todavía se desviaban demasiado bajo la carga para soportar las fuerzas aumentadas. En términos simples, las densidades eran demasiado bajas y las humedades óptimas eran demasiado altas para estas cargas incrementadas.
Al mismo tiempo, los equipos de compactación de campo se hacían más grandes y eficientes, lo que hacía posible compactar suelos a densidades más altas con contenidos de humedad más bajos. La prueba Proctor modificada se introdujo en 1958 como ASTM D1557 y AASHTO T 180 para ayudar con estas aplicaciones con cargas más altas.
Procedimiento de ensayo de Proctor Estándar
El ensayo Proctor estándar tiene por objeto encontrar la densidad seca máxima de un suelo y la humedad óptima necesaria para alcanzar esta densidad. Para ello se utiliza un molde cilíndrico de 1 litro de capacidad que se rellena con 3 capas de material debidamente compactadas mediante una maza estandarizada de 2,5 kg que se deja caer libremente una altura de 305 mm.
El material a ensayar previamente se ha desecado y tamizado por el tamiz 20 mm UNE o el correspondiente ASTM y posteriormente humedecido con distintos valores de humedad, una por cada muestra necesaria.
Para la compactación de cada capa de material se emplean 26 golpes de la maza distribuidos homogéneamente sobre la superficie del terreno. Las tres capas deben tener aproximadamente la misma altura de tierras.
Una vez compactado el material, se enraza el molde y se mide la densidad y humedad de una muestra tomada del centro del molde.
Se repite el proceso varias veces con distintos contenidos de humedad. La prueba de compactación Proctor Normal puede darse por finalizada cuando se obtienen 5 o 6 puntos que definen una curva que relaciona la densidad seca con la humedad.
Si no te ha quedado claro y para que no quede solo a la imaginación, te adjunto un video del paso a paso antes descrito (Está en inglés).
Procedimiento de Ensayo Proctor Modificado
La prueba Proctor modificada es similar a la estándar pero modificando tanto la capacidad del molde como la energía de compactación. En este caso se emplea un molde cilíndrico de 2.320 cm3 de capacidad y una maza de 4,535 kg que se deja caer desde una altura de 457 mm.
En lugar de 3 capas, se compactan 5 capas de material dando 25 golpes por cada capa.
Igualmente se realizan varias medidas de humedad y densidad del interior del molde con distintos grados de humedad para trazar la curva Proctor y de este modo dar por concluida la prueba Proctor.
Este ensayo requiere una energía de compactación mayor que el ensayo Proctor Normal y recrea, por tanto, unos medios de compactación más potentes y enérgicos.
Interpretación de resultados del ensayo Proctor
El ensayo Proctor debe proporcionar la densidad máxima seca así como la humedad óptima y lo que es más importante la curva humedad – densidad seca.
Como datos complementarios debe proporcionar los datos específicos del molde, características de la maza, numero de capas, y golpes por capa.
La curva densidad seca – humedad permite determinar las condiciones óptimas de compactación tal y como se muestra en la figura siguiente:
Estas condiciones serían las ideales para alcanzar en obra y suele corresponderse con un grado de saturación correspondiente entre el 85 y el 90%.
La línea que representa un grado de saturación del 100% es generalmente paralela a la línea de mayor humedad resultante del ensayo.
Si se aumenta la energía de compactación se obtienen curvas similares pero con un incremento en la densidad máxima y menor humedad óptima tal y como puede verse en el gráfico anterior (E1 y E2).
No obstante, la densidad máxima para un determinado grado de humedad no será nunca mayor que la correspondiente a la del suelo saturado, es decir, la curva de saturación (S=100) nunca será superada por ninguna curva de compactación independientemente de la energía empleada.
Antes de terminar con el blog, quería agradecer a Geotecniafacil ya que hemos utilizado un poco de su información.
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