“Año del Bicentenario, de la consolidación de nuestra Independencia, y de la

conmemoración de las heroicas batallas de Junín y Ayacucho”

UNIVERSIDAD DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERÍA

MECÁNICA DE SUELOS

INFORME DE LABORATORIO DENSIDAD DE CAMPO Y PROCTOR

MODIFICADO

Numero de grupo : 5

Integrantes : - Albán Carlin, Angel Gabriel

- Bancayán Siancas, Marcos Isaac
- Chávez Soto, Jesús Smith
- Yarlequé Castillo, Martin Eduardo

Docente : Ing. William Segundo Araujo Navarro

Fecha : 27 de abril de 2024

1
Índice

1. Introducción............................................................................................. 3
2. Objetivos .................................................................................................. 3
3. Metodología ............................................................................................. 3
3.1 Ensayo de cono de arena ......................................................................... 3
3.1.8 Anexos 1 ............................................................................................. 5
3.2 Ensayo de proctor modificado .................................................................. 6
3.4 Anexos 2 ................................................................................................. 7
4. Mediciones y resultados ............................................................................. 8
5. Cálculos.................................................................................................... 11
6. Conclusiones ............................................................................................ 12
7. Bibliografía ................................................................................................ 12

2
1. Introducción
El proceso de compactación de un suelo es fundamental, ya que asegura su
estabilidad y mejora su capacidad de carga aplicada sobre él.

Para poder evaluar las propiedades de compactación de un suelo, se utilizan dos

ensayos fundamentales: el ensayo de Proctor modificado y el ensayo de cono de
arena.

El ensayo de Proctor modificado es una de laboratorio diseñada para evaluar la

relación entre la humedad y la densidad seca de un suelo. Este ensayo es
fundamental para determinar la densidad optima de compactación de un suelo
de acuerdo con los requerimientos de un proyecto, lo cual influye directamente
en sus propiedades de resistencia y deformabilidad.

El ensayo de cono de arena es una prueba de control de calidad del suelo in situ
que permite determinar si el suelo alcanza la densidad especificada en los
requerimientos, lo que es fundamental para garantizar la estabilidad y el
comportamiento esperado.

En el presente informe se presentarán las mediciones, resultados y análisis del

ensayo de Proctor modificado y cono de arena.

2. Objetivos
• Determinar la densidad seca máxima y la humedad optima del suelo
mediante el ensayo de Proctor modificado.
• Determinar el peso unitario y la densidad del suelo en su condición “in situ”,
realizando el ensayo de Densidad de campo.

3. Metodología
Se han realizado dos ensayos para el cálculo de la densidad, siendo in situ y en
laboratorio, siendo los mencionados siguientes:

- Método de ensayo para densidad y peso unitario del suelo in situ mediante
el método del cono de arena. Según la norma NTP 339.143.
- Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando
energía modificada. Según la norma NTP 339.141.

El ensayo de Proctor fue realizado para el control de calidad, donde el grado de

compactación idealmente debe ser mayor o igual al 95%, aunque esto también
dependerá de la buena realización de cada ensayo, dependiendo de la
experiencia técnica en estos.

3.1. Método de ensayo para densidad y peso unitario del suelo in situ
mediante el método del cono de arena

3
 Materiales a usar:

- Cincel
- Comba
- Plato
- Arena calibrada
- Bolsas
- Medidor de humedad tipo Speedy.

Se hace en suelo compactado.

Pasos realizados.

3.1.1. Pesar depósito con arena calibrada, de la cual conocemos su

densidad, ayudando al cálculo. [1]
3.1.2. Colocar plato en superficie casi plana y limitar su movimiento con
clavos a los lados. [2]
3.1.3. Realizar un hoyo de 15 cm de profundidad con cincel y comba,
teniendo cuidado en no desperdiciar el suelo extraído. [3]
3.1.4. Guardar la muestra total extraída, posteriormente embolsar y pesar.
3.1.5. Colocar el cono en la boca del hoyo excavado y abrir compuerta de
pase para arena calibrada. Esta es para calcular el volumen real
extraído del suelo excavado en estado compactado. [4]
3.1.6. Pesar ambas muestras, arena calibrada y muestra de suelo. [5]
3.1.7. Calcular humedad con Speedy, para ello tamizar muestra de suelo
por el tamiz ¾. [6]
3.1.8 ANEXOS 1

[1] [2]
4
 [3] [4]

[5] [6]

5
3.2. Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio
utilizando energía modificada

Materiales a usar:

- Tamices.
- Balanza.
- Depósitos.
- Palana.
- Martillo Proctor.

Pasos para realizar el ensayo:

3.2.1. Tamizado del suelo por el tamiz ¾, para separar las gravas grandes
del suelo.
Este proceso es realizado 4 veces, dado que se usará el número
mínimo de muestras para realizar el ensayo.
3.2.2. Para cada muestra, se deberá dar una humedad distinta para el
análisis de su comportamiento ante la compactación, y así obtener
distintos valores a humedades específicas.
Se harán muestras para los siguientes contenidos de humedad:
2%, 4%, 6% y 8%. [1]
Tomando una muestra representativa de 6.5 kg para cada contenido
de humedad respectivo, se calculará la cantidad de agua necesaria,
multiplicando la masa por el porcentaje indicado. Encontrando así
la cantidad justa para obtener humedad pedida.
Ejemplo:
𝑚𝑎 = 6.5 𝑘𝑔
𝐻 = 2%
𝑊𝐻2𝑂
𝐻= → 𝑊𝐻2𝑂 = 2% ∗ 6.5 = 0.13 𝑘𝑔
𝑊𝑠
𝐿
𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.13 𝑘𝑔 ∗ 1 = 0.13 𝐿
𝑘𝑔
Se echan 130 mL, para lograr el 2% de humedad, para la primera
muestra.
3.3.3. Una vez hecho el paso dos, para cada muestra de suelo, se procede
al ensayo con el Proctor. [2]
Por cada muestra según su humedad, se procederá a realizar el
ensayo, siguiendo la NTP 339.141, usando el método C, en el que se
harán 5 capas de compactación y 56 golpes por capa.
Para ello deben ser golpes casi perpendiculares al suelo, con poca
variación de ángulo. Realizando las compactaciones en espiral, de
afuera hacia el centro.
Después de la última capa, se pesará la muestra (obteniendo dato
peso+molde).
6
 3.3.4. Una vez realizado el paso tres para cada muestra, se procede a llevar
una parte al horno y así calcular la densidad seca con el nuevo dato
de la masa seca.

Consideraciones:

- La manipulación del Proctor, debe ser cuidadosa y con las medidas

de seguridad necesarias en caso de accidentes por cansancio y/o
fatiga muscular, se recomienda alguien con buen rendimiento y
estado físico.
- Para cada muestra, el ensayo debe ser rápido, para evitar que se
seque la muestra. Esto puede afectar los resultados, debido a que
por altas temperaturas los contenidos de humedad pueden variar.

El ensayo se llevó a cabo conforme a la norma NTP 339.141, y el tipo de suelo

cumplía con las especificaciones del procedimiento C.

3.4. ANEXOS 2

[1] [2]

7
4. Mediciones y resultados

ENSAYO DE COMPACTACIÓN DE PROCTOR MODIFICADO

ASTM-D1557 ó NTP-339.141
INDENTIFICACIÓN GRUPO 5
MÉTODO C
NÚMERO DE CAPAS 5
PREPARACIÓN HÚMEDO
ALTURA DE CAIDA (pulg) 18
NÚMERO DE GOLPES POR CAPA 56

PESO (MOLDE) 6045 g

PESO (MARTILLO) 10 lb
V OLUMEN (MOLDE) 2114 cm3
N° DE ENSAYO (2%)
PESO (MOLDE + SUELO HÚMEDO) 10669 g
PESO (CÁPSULA) 174 g
PESO (CÁPSULA + SUELO HÚMEDO) 820 g
PESO (CÁPSULA + SUELO SECO) 788.3 g
HUMEDAD (SUELO) 5.2 %
DENSIDAD (SUELO SECO) 2.08 g/cm3
N° DE ENSAYO (4%)
PESO (MOLDE + SUELO HÚMEDO) 10884 g
PESO (CÁPSULA) 179 g
PESO (CÁPSULA + SUELO HÚMEDO) 776 g
PESO (CÁPSULA + SUELO SECO) 735.5 g
HUMEDAD (SUELO) 7.3 %
3
DENSIDAD (SUELO SECO) 2.13 g/cm
N° DE ENSAYO (6%)
PESO (MOLDE + SUELO HÚMEDO) 11053 g
PESO (CÁPSULA) 166 g
PESO (CÁPSULA + SUELO HÚMEDO) 743 g
PESO (CÁPSULA + SUELO SECO) 698.9 g
HUMEDAD (SUELO) 8.3 %
DENSIDAD (SUELO SECO) 2.19 g/cm3
N° DE ENSAYO (8%)
PESO (MOLDE + SUELO HÚMEDO) 11040 g
PESO (CÁPSULA) 179 g
PESO (CÁPSULA + SUELO HÚMEDO) 889 g
PESO (CÁPSULA + SUELO SECO) 823.6 g
HUMEDAD (SUELO) 10.1 %
DENSIDAD (SUELO SECO) 2.15 g/cm3

CURVA DE PROCTOR MODIFICADO

2.20
DENSIDAD SECA (G/CM3)

2.18

2.16

2.14 y = -0.0077x2 + 0.132x + 1.5992

2.12 R² = 0.8496

2.10

2.08

2.06

2.04

2.02

2.00
5 6 7 8 9 10 11
HUMEDAD (%)

8
 4.1 Análisis
A partir de los valores obtenidos, se generó la curva de porcentaje de humedad
versus densidad seca. Los niveles de humedad en las muestras oscilaron entre
el 5% y el 11%.

Para calcular la máxima densidad seca (MDD) y el porcentaje de humedad

óptimo (OMC), se empleó la ecuación de la curva de tendencia basada en los
datos obtenidos. Tras realizar los cálculos pertinentes, la ecuación proporcionó
una máxima densidad seca (MDD) de 2.164 g/cm³ y un contenido de humedad
óptimo (OMC) del 8.57%.
Densida seca máxima (g/cm3) 2.164
Humedad óptima (%) 8.57

4.2 Prueba de Densidad de campo

El ensayo se llevó a cabo conforme a la norma NTP 339.143, para obtener el

porcentaje de humedad del suelo se ha utilizado un Higrómetro Speedy.

Mediciones y resultados:
ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO POR MÉTODO DE CONO DE ARENA
ASTM-D1556 ó NTP-339.143
OBRA:
UBICACIÓN:
CLIENTE:
IDENTIFICACIÓN: GRUPO 5

PESO (SUELO EXTRAIDO + DEPOSITO) 3420 g

PESO (DEPOSITO) 10 g
PESO (SUELO EXTRAIDO) 3410 g
PESO INICIAL (ARENA CALIBRADA + FRASCO) 6756 g
PESO FINAL (ARENA CALIBRADA + FRASCO) 2540 g
PESO FINAL (ARENA REGADA SOBRE LA PLACA) 1620 g
PESO FINAL (ARENA CALIBRADA+ FRASCO + ARENA REGADA) 4160 g
PESO (ARENA CALIBRADA EMPLEADA O EN HUECO) 2596 g
3
DENSIDAD (ARENA CALIBRADA) 1.43 g/cm
3
V OLUMEN (HUECO) 1815.38 cm
DENSIDAD (SUELO EXTRAIDO) 1.88 g/cm3
HUMEDAD MEDIANTE HIGRÓMETRO SPEEDY (SUELO EXTRAIDO) 3.41 %

3
DENSIDAD SECA DEL TERRENO 1.816 g/cm

9
4.3. Análisis
El ensayo de cono de arena realizado en el suelo in situ arrojó una densidad seca
del terreno de 1.816 g/cm³ con un contenido de humedad del 3.41%. Estos
valores son inferiores a los obtenidos mediante el ensayo de Proctor modificado,
lo que indica que el suelo no ha sido compactado adecuadamente en
comparación con las condiciones óptimas determinadas en laboratorio. Es
importante destacar que el grado de compactación debe estar entre el 95% y el
100% para garantizar la estabilidad y resistencia del suelo bajo carga.

En la tabla siguiente se observa un grado de compactación del 84%, lo cual

indica que faltan procesos de compactación para alcanzar el nivel deseado de
densidad y humedad óptima.

ENSAYO HUMEDAD DENSIDAD

MDD del Proctor (g/cm3) 8.57 2.164
Densidad seca (g/cm3) 3.41 1.816
Grado de compactación (%) 84

10
5.CÁLCULOS:

- La longitud de terraplén para 1000 m y con una humedad del 5%.

Tenemos los siguientes datos de la curva de compactación:
𝑔
𝜌𝑑𝑚á𝑥 = 2.164
𝑐𝑚3
Conversión a peso específico:

𝑔 1𝑐𝑚3 1 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑚 1 𝑘𝑁
𝛾𝑑𝑚á𝑥 = 2.164 ∗ ∗ ∗ 𝑔 = 2164 ∗ 9.81 ∗
𝑐𝑚3 10−6 𝑚3 1000 𝑔 𝑚3 𝑠 2 1000 𝑁
𝑘𝑁
= 21.23 3
𝑚
Partiendo de lo ideal, donde el grado de compactación debe ser mayor o igual
al 95%, podemos encontrar la densidad mínima:

𝐺𝐶 ≥ 95%
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜
95% =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑜
𝑘𝑁 𝑘𝑁
𝛾𝑑𝑚í𝑛,𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜= 0.95 ∗ 21.23 = 20.169
𝑚3 𝑚3
Rangos de humedad:

CURVA DE PROCTOR MODIFICADO

22.00
PESO ESPECIFICO
(KN/CM3)

21.00
y = -0.0751x2 + 1.2946x + 15.688

20.00
5 6 7 8 9 10
HUMEDAD (%)

11
 Para el peso mínimo que es 20.169, hay una humedad de 4.79 % (según gráfica
por dispersión).

Cálculo de volúmenes de suelo en estado seco, de agua y total:

12+24
➔ 𝑉𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑝𝑙é𝑛 = ( ) ∗ 4 ∗ 1000 = 72 000 𝑚3
2
𝑘𝑁
➔ 𝛾𝑑𝑚í𝑛,𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜= 20.169 𝑚3
𝑘𝑁
➔ 𝑊𝑠 = 20.169 𝑚3 ∗ 𝑉 = 1452168 𝑘𝑁

Ya tenemos el peso del suelo sólido, es decir en estado seco, sabiendo la

humedad, podemos calcular de cantidad de agua necesaria.
𝑊𝑤 72608.4
➔ 𝐻= → 𝑊𝑤 = 5% ∗ 1452168 𝑘𝑁 = 72608.4 𝑘𝑁 → 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 = =
𝑊𝑠 9.81
7401.5 𝑘𝑔.

Podemos decir que para las características del terraplén, se necesitan 7402
litros de agua ó 7.4 metros cúbicos, para lograr el 5% de humedad.

6. Conclusiones

- El grado de compactación es menor que el ideal (mayor al 95%) debido a la falta de

experiencia técnica para el desarrollo de ensayos realizados para el presente trabajo.

- Determinar el grado de compactación del suelo como parte del control de calidad en
las obras de ingeniería civil; nos proporciona la confianza de asegurar que las obras
edificadas en dicho suelo, cumplirán con cada una de las solicitaciones de servicio y
durabilidad para las que fueron diseñadas.
- El conocimiento de las normas técnicas; tanto por su funciones regulativas e
instructivas, nos proporcionan como ingenieros herramientas valiosas de control y
de diseño. En este caso, nos han permitido evidenciar y reconocer la importancia
del grado de compactación como parte de la mecánica de suelos.

- Al realizar este trabajo nos damos cuenta que la compactación del suelo nos
ayuda a mejorar su resistencia en comparación a su estado natural, además con
esto se disminuye la relación de vacíos y la presencia de asentamientos en el
suelo.

7. Bibliografía
- Norma técnica peruana 339.143

- Norma técnica peruana 339.141

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