Hispanopedia WikiLa prueba de compactación Proctor es un método de laboratorio para determinar experimentalmente el contenido de humedad óptimo en el que un tipo de suelo dado se volverá más denso y alcanzará su máxima densidad seca . La prueba recibe su nombre en honor a Ralph Roscoe Proctor , quien en 1933 demostró que la densidad seca de un suelo para un esfuerzo de compactación dado depende de la cantidad de agua que contiene el suelo durante la compactación del suelo . [1] Su prueba original se conoce más comúnmente como la prueba de compactación Proctor estándar; su prueba se actualizó más tarde para crear la prueba de compactación Proctor modificada.
Estas pruebas de laboratorio generalmente consisten en compactar el suelo con un contenido de humedad conocido en un molde cilíndrico con un collar de dimensiones estándar de altura y diámetro utilizando un esfuerzo de compactación de magnitud controlada. El suelo generalmente se compacta en el molde hasta una cierta cantidad de capas iguales, cada una de las cuales recibe una cantidad de golpes de un martillo con peso estándar a una altura específica. Este proceso se repite luego para varios contenidos de humedad y se determinan las densidades secas para cada uno. Luego se traza la relación gráfica de la densidad seca con el contenido de humedad para establecer la curva de compactación. La densidad seca máxima finalmente se obtiene a partir del punto máximo de la curva de compactación y su contenido de humedad correspondiente, también conocido como el contenido de humedad óptimo.
Las pruebas descritas son generalmente consistentes con las normas de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) y son similares a las normas de la Asociación Estadounidense de Autoridades de Carreteras Estatales y Transporte (AASHTO). Actualmente, los procedimientos y detalles del equipo para la prueba de compactación Proctor estándar están designados por ASTM D698 y AASHTO T99. Además, la prueba de compactación Proctor modificada está designada por ASTM D1557 y AASHTO T180-D.
Historia
La fascinación de Proctor por la ingeniería geotécnica comenzó cuando cursaba sus estudios universitarios en la Universidad de California, Berkeley. Le interesaban las publicaciones de Sir Alec Skempton y sus ideas sobre el comportamiento in situ de las arcillas naturales. Skempton formuló conceptos y coeficientes de agua porosa que todavía se utilizan ampliamente en la actualidad. Fue idea de Proctor llevar este concepto un paso más allá y formular sus propias conclusiones experimentales para determinar una solución para los comportamientos in situ de las arcillas y los suelos molidos que hacen que no sean adecuados para la construcción. Su idea, que luego fue adoptada y expuesta por Skempton, implicaba la compactación del suelo para establecer la máxima densidad alcanzable prácticamente de suelos y agregados (el "prácticamente" enfatiza que el valor se encuentra experimentalmente y no teóricamente).
A principios de la década de 1930, finalmente creó una solución para determinar la densidad máxima de los suelos. Proctor descubrió que en un entorno controlado (o dentro de un volumen de control), el suelo podía compactarse hasta el punto en que se podía eliminar por completo el aire, simulando los efectos de las condiciones del suelo in situ. A partir de esto, la densidad seca podía determinarse simplemente midiendo el peso del suelo antes y después de la compactación, calculando el contenido de humedad y, además, calculando la densidad seca. Ralph R. Proctor continuó enseñando en la Universidad de Arkansas.
En 1958, se desarrolló la prueba de compactación Proctor modificada como una norma ASTM. Era necesario un estándar de compactación más alto y más relevante. Había equipos de compactación más grandes y pesados , como compactadores vibratorios grandes y rodillos con cara de acero más pesados. Estos equipos podían producir densidades secas más altas en los suelos junto con una mayor estabilidad. Estas propiedades mejoradas permitieron el transporte de cargas de camiones mucho más pesadas por carreteras y autopistas. Durante la década de 1970 y principios de la de 1980, la prueba Proctor modificada se utilizó más ampliamente como un reemplazo moderno para la prueba Proctor estándar. [2]
Teoría de la compactación del suelo
La compactación puede definirse en términos generales como la densificación del suelo mediante la eliminación del aire y la reorganización de las partículas del suelo mediante la adición de energía mecánica. La energía ejercida por la compactación obliga al suelo a llenar los huecos disponibles, y las fuerzas de fricción adicionales entre las partículas del suelo mejoran las propiedades mecánicas del suelo. Debido a que se necesita una amplia gama de partículas para llenar todos los huecos disponibles, los suelos bien nivelados tienden a compactarse mejor que los suelos mal nivelados.
El grado de compactación de un suelo se puede medir por su peso unitario seco, γ d . Cuando se añade agua al suelo, funciona como un agente suavizante sobre las partículas del suelo, haciendo que se deslicen entre sí con mayor facilidad. Al principio, el peso unitario seco después de la compactación aumenta a medida que aumenta el contenido de humedad ( ω ), pero después de que se excede el porcentaje de contenido de humedad óptimo ( ω opt ), cualquier agua añadida dará como resultado una reducción en el peso unitario seco porque la presión del agua intersticial (presión del agua entre cada partícula de suelo) empujará las partículas de suelo separándolas, disminuyendo la fricción entre ellas.
Comparación de pruebas
La prueba Proctor original, ASTM D698 / AASHTO T99, utiliza un molde de 4 pulgadas de diámetro (100 mm) por 4,584 pulgadas de alto (116,4 mm) que contiene 1/30 pies cúbicos de suelo, y requiere la compactación de tres elevaciones separadas de suelo utilizando 25 golpes de un martillo de 5,5 lb cayendo 12 pulgadas, para un esfuerzo de compactación de 12,375 ft-lbf/ft 3 . [3] [4] La prueba "Proctor modificada", ASTM D1557 / AASHTO T180, utiliza el mismo molde, pero utiliza un martillo de 10 lb cayendo a través de 18 pulgadas, con 25 golpes en cada una de las cinco elevaciones, para un esfuerzo de compactación de aproximadamente 56,250 ft-lbf/ft 3 . Ambas pruebas permiten el uso de un molde más grande, de 6 pulgadas de diámetro y con capacidad de 1/13,333 pies cúbicos , si el suelo o el agregado contiene una proporción demasiado grande de partículas del tamaño de la grava para permitir la repetibilidad con el molde de 4 pulgadas. Para proporcionar aproximadamente el mismo esfuerzo de compactación teórico (12 320 pies-lbf/pies cúbicos para el Proctor estándar y 56 000 pies-lbf/pies cúbicos para el Proctor modificado), el número de golpes por elevación se aumenta a 56. [5] [6]
Pruebas de compactación alternativas
El Departamento de Transporte de California ha desarrollado una prueba similar, la Prueba 216 de California, que mide la densidad máxima en húmedo y controla el esfuerzo de compactación en función de la longitud (de hecho, la altura) de la muestra de prueba y no de su volumen. La principal ventaja de esta prueba es que los resultados de la prueba de densidad máxima están disponibles antes, ya que no es necesaria la evaporación de la muestra compactada.
Referencias
- ^ Day, Robert W. (2001). Manual de análisis de suelos: procedimientos, datos de clasificación y prácticas de muestreo . Nueva York: McGraw Hill, Inc., págs. 293–312.
- ^ Davis, Tim (2008). Ensayos geotécnicos, observación y documentación. 2.ª edición. Reston, Virginia: Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles, 25-26.
- ^ ASTM Standard D698, (2007), Métodos de prueba estándar para las características de compactación del suelo en laboratorio utilizando un esfuerzo estándar, ASTM International, West Conshohocken, PA, DOI : 10.1520/D0698-07E01
- ^ IHS, Normas y reglamentos de la industria (2010). Recuperado de http://engineers.ihs.com/document/abstract/CEDGIBAAAAAAAAAA
- ^ ASTM Standard D1557, (2009), Métodos de prueba estándar para las características de compactación del suelo en laboratorio utilizando un esfuerzo modificado, ASTM International, West Conshohocken, PA, doi:10.1520/D1557-09
- ^ IHS, Normas y reglamentos de la industria (2010). Recuperado de http://engineers.ihs.com/document/abstract/ZIDGIBAAAAAAAAAA