12.4 COMPACTACIN DEL SUELOEs un proceso de reduccin de Vv, por medio de la accin mecnica de equipos de compactacin.Mejoran las props. mecnicas del suelo, aumentando su densidad.

Con la compactacin de un suelo se busca:1)

Mayor capacidad de soporte.

2)

Menores asentamientos.3)

Mayor estabilidad.

4)

Menor permeabilidad.La permeabilidad de un suelo depende de su granulometra y de su densidad, un suelo bien compactado dificulta el paso del agua.

http://www.arqhys.com/articulos/suelos-estabilizacion.html

2Al construir sobre un suelo sin compactar, el suelo se asienta en forma desigual, lo cual ocasionar

grietas en la estructura.

33.602.5 COMPACTACION DE SUELOS (Ref. Manual de Carreteras)(p89 / 237)

Compactacin es un proceso mecnico, mediante el cual se disminuyen los huecos dentro de una masa de suelo, obligando a las partculas a ponerse en contacto ms ntimo entre s.

Los materiales se encuentran, en estado hmedo durante las etapas de construccin y, posteriormente, en servicio como sub-rasantes, sub-bases y bases.

3.602.501 Factores Principales que determinan el grado de Compactacin.

La densidad final de un suelo, depende de:

la humedad,

la energa de compactacin aplicada y

el tipo de suelo.

43.602.501(1) Efectos del AguaSi un suelo que contiene finos plsticos, se somete a un proceso de compactacin, y se miden las densidades obtenidas para diferentes

contenidos de humedad, manteniendo constante la energa de compactacin, se obtiene la curva tpica densidad-humedad. Lmina 3.602.501(1).A.

Rama seca: un incremento en el contenido de agua va acompaado de un aumento en la densidad.

Rama hmeda:El proceso contina hasta cierto punto en el cual nuevos incrementos en el contenido de agua

,

producen una disminucin de la densidad lograda.

5El segundo estado, de A a B, corresponde al de lubricacin; el aumento de espesor de la pelcula de agua, permite un acomodo de las partculas, ayudando al proceso de compactacin.

El estado de hidratacin y el de lubricacin,

constituyen la rama seca de la curva. En

ambos estados el aire es libre y puede salir

rpidamente durante la compactacin

El punto de mayor compacidad corresponde a la Densidad Mxima y su correspondiente contenido de agua a la Humedad Optima.

El suelo pasa por cuatro estados.Hasta el punto A del dibujo, corresponde el estado de hidratacin, en el cual toda el agua est

en forma de una pelcula de agua adherida a las

partculas slidas y no contribuye a mejorar la trabajabilidad de ellas.

6El 3er estado, entre B y C, corresponde al de expansin, una mayor cantidad de agua tiende a separar las partculas slidas. El aire se encuentra ocluido, mantenindose en un volumen constante.

7El 4 estado es el de saturacin, acercndose la curva a la lnea de saturacin,

que corresponde, a la relacin entre la densidad y la humedad cuando no existe aire en la fase fluida, sino slo agua.

En suelos granulares sin finos plsticos, no se desarrolla la curva tpica densidad-humedad. Por el contrario, existe una humedad del orden de 3 a 6%, con la cual se obtiene la mxima densidad.

Por esta razn para arenas sin finos es recomendable compactarlas, por vibracin, con un contenido de agua muy bajo o cerca del lmite de saturacin.

83.602.501(2) Energa de Compactacin.Para estudiar la influencia de la compactacin se han desarrollado las relaciones humedad densidad, para diferentes esfuerzos de compactacin, obtenindose una familia de curvas.

Lmina 3.602.501(1).A.

Se puede observar que a mayor

energa de compactacin, se logra una mayor densidad mxima, y menor humedad ptima.

Un suelo con exceso de agua podr alcanzar hasta una determinada

densidad an cuando se aumente la energa de compactacin aplicada, ya que siempre estar

limitado por

la lnea de saturacin.

9

10

Resumen

Concepto de PlasticidadConcepto de PlasticidadUn suelo cohesivo puede presentar los siguientes estados:Slido /Semi slido /Plstico /Semi lquido /Lquido

Curva de Fluidez del sueloCurva de Fluidez del sueloTiene un comportamiento lineal en un grfico semi

log. Permite

determinar el paso de un estado semi lquido a un estado plstico mediante el ensayo de LL.

CompactaciCompactacin del suelo n del suelo

1 Mayor capacidad de carga.

2 Disminuyen los asentamientos y da mayor Estabilidad por reduccin de asentamientos diferenciales.

3 Reduce la permeabilidad.

Fin Resumen

11

3.602.501(3) Tipo de Suelo.

La densidad mxima en el proceso de compactacin, depende del tipo de suelo. Su valor queda determinado por su peso especfico, textura, forma de sus partculas, plasticidad, etc.

El grado de compacidad de un suelo se expresa como un porcentaje

de la densidad mxima que alcanza a travs de un ensayo normalizado (Proctor o DR).

La densidad mxima que se obtiene al compactar un suelo, se encuentra en el rango que se indica en la Tabla 3.602.501(3).A.

(p91 /237)

12

Consecuencias de la falta de Inspeccin de las ET:

1. Asentamientos

2. Grietas

3. Reduccin de la vida til

4. Prdida de recursos, ineficiencia, desprestigio, etc.

METODOS PARA COMPACTAR EL SUELO

Cuatro Mtodos para compactar el suelo:

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1. COMPACTACIN ESTTICA O POR PRESIN

Se utiliza una mquina pesada, cuyo peso comprime las partculas del suelo, sin movimiento vibratorio.

Ejemplo: Rodillo Liso

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3.602.503(2) Compactacin por Presin Rodillos Lisos y Neumticos3.602.503(2) a) Rodillos Lisos. Se dividen en dos: remolcados y autopropulsados.

Los primeros constan de dos tambores, su peso vara de 14 a 20 ton.

Los autopropulsados constan de una rueda delantera y dos traseras. Se aplican para arenas y gravas relativamente limpias. Tambin para capas de subrasante, bases y rodadura.

El efecto de compactacin se produce de arriba hacia abajo y decrece considerablemente a medida que se profundiza en la capa que se compacta.

Cuando se usa rodillo liso en la compactacin de arcillas, limos plsticos y arenas con exceso de finos, al cabo de un cierto nmero de pasadas se producen fracturas en la superficie, debido a la rigidez de esta

parte,

por excesiva densificacin en relacin con la del lecho de la capa.

Generalmente se trabaja con espesores sueltos de 10 a 20 cm.

15

Pedro Aguirre Cerda con Estac de los Vientos

3.602.503(2) b) Rodillos Neumticos.(M de C, Vol 3, p93 of 2379)

Su efecto deriva de la presin que ejerce al suelo y luego por el efecto de amasado.

El rodillo aplica a la superficie de la capa la presin de inflado

de la rueda. La

superficie de contacto depende de la presin de inflado y del peso del rodillo.

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La forma de esta superficie es elptica. Para lograr una aplicacin uniforme de la presin, es preciso que las llantas de adelante y las de atrs tengan un traslape de 1/3 de la huella de la rueda.

Se debe compactar canchas de prueba en que se hace variar el espesor, humedad y nmero de pasadas, para establecer la condicin de menor costo que garantice la compactacin especificada.

El rodillo neumtico es eficiente en la compactacin de suelos arenosos con finos poco plsticos y en limos poco plsticos. Generalmente trabaja en espesores de suelo suelto de 12 a 30 cm.

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2. COMPACTACIN POR IMPACTO

La compactacin es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad.

Por ejemplo: Apisonador (Pata pata)

18

3. COMPACTACIN POR VIBRACIN

La compactacin se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia .

Ejemplo: Placa

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3.602.503(3) Compactacin por Impacto o Vibracin.

Incluye pisones aptos para operar en reas reducidas, desde pisones de cada libre accionado a mano a otros movidos por compresin neumtica o motores de explosin.

Pisones de media tonelada producen excelentes compactaciones con 5

6 pasadas sobre capas de 20 a 25 cm en suelos granulares con finos

y de 12 a 17 cm en suelos finos plsticos.

Factores inherentes de la vibracin, que influyen en el resultado de la compactacin:

a. La frecuencia

b. La amplitud vertical

c. El empuje dinmico en cada impulso del oscilador

d. Peso del equipo sin considerar el oscilador propiamente dicho.

e. La forma y el tamao del rea de contacto del vibrador con el suelo.

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Ventaja del rodillo vibratorio: permite compactar suelos granulares en capas de mayor espesor que el usado con otros tipos de compactadores: en suelos GW y GP es posible compactar con el equipo adecuado capas de hasta 60 cms de espesor contra los 20 a 30 cms usados con rodillos neumticos muy pesados.

Con vibratorios sper pesados se logra llegar a espesores de 1,20 m para este tipo de suelos. La accin combina la vibracin que reduce la friccin interna del sistema granular y la presin subsiguiente que acomoda las partculas para dar al conjunto la porosidad mnima.

Si la arena o la grava tiene un porcentaje de finos superior a 10% y una humedad elevada, la compactacin por vibracin puede dificultarse

notablemente.

Av. Argentina, sector edf. Caliche

21

4. COMPACTACIN POR AMASADO

La compactacin se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en reas mas pequeas que los rodillos lisos.

Ejemplo: Rodillo Pata de Cabra

22

3.602.503(1) Compactados por Amasado Rodillo Pata de Cabra.

Estos rodillos concentran su peso sobre superficies pequeas; conjunto de puntas de forma variada ejerciendo presiones muy elevadas por lo que estas puntas penetran en el suelo.

A medida que el suelo se compacta en pasadas sucesivas, las patas penetran cada vez menos en el suelo hasta que cesa de aumentar la compactacin.

Aplicable en suelos finos por el efecto disgregador de grumos de sus

patas y el efecto favorable de unir las distintas capas evitando la

tendencia a laminacin.

Se ha reforzado el efecto rompedor de grumos y mezclador mediante el agregado de energa vibradora.

El espesor suelto que se recomienda de las capas vara entre 10 cm y 25 cms.

23

3.602.504 Recomendaciones Generales sobre el uso de Equipos Compactadores

a. La eleccin del equipo de compactacin depende del tipo de suelo. Los rodillos lisos son los ms apropiados para gravas y arenas mecnicamente estables.

Los rodillos neumticos, para arenas uniformes y suelos cohesivos con humedades que se aproximen al lmite plstico.

Los rodillos pata de cabra, para suelos finos con humedades del 7 al 12% por debajo del lmite plstico.

Los equipos vibratorios son particularmente tiles para suelos granulares.

b. La densidad de un suelo sometido a compactacin disminuye con la profundidad al aumentar el espesor de la capa. Para la generalidad de los equipos esta disminucin no es importante hasta 20 cm. Si se emplean capas de poco espesor es ms fcil eliminar el aire ocluido, resultando ms econmico el proceso de compactacin en esta forma.

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c. Se tiene un aumento considerable de la densidad entre una y seis pasadas, que se va haciendo ms lento para las pasadas siguientes.

d. Un exceso de agua en un suelo de textura muy fina impide lograr un adecuado nivel de compactacin.

En cambio, los suelos granulares sin finos pueden ser compactados con humedades prximas a la saturacin, siempre que se permita el fcil escape del agua durante el proceso de compactacin.

25

26

3.602.505 Control de Compactacin

#10Mi14Dic11

El control de compactacin en terreno se realiza por alguno de los siguientes mtodos:

1. Medicin de densidades in situ

2. Medicin de penetracin.

3. Rodillo especial de prueba.

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Ensayo de Densidad in situ

Se excava un hueco de 15 cm de ancho por 15 cm de profundidad en el suelo compactado.

Se pesa el suelo extrado.

Se seca y se vuelve a pesar. Se obtiene el porcentaje ( % ) de humedad.

Un cono con granos de arena uniformes, se coloca sobre el agujero y ste se llena con arena

Se divide el peso seco extrado por el volumen de arena que se requiere para llenar el hueco y se obtiene la densidad del suelo compactado en kg/m3.

La densidad obtenida se compara con la densidad mxima Proctor, obteniendo la densidad Proctor Relativa.

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3.602.502 Compactacin de Laboratorio.

En suelos con finos, el grado de compacidad se mide a travs de la densidad seca, expresada como un valor relativo de una densidad lograda en laboratorio.

En obras viales se usa el ensayo Proctor Modificado como patrn de referencia. En l se compacta una masa de suelo colocada por capas dentro de un molde cilndrico, dejando caer un pisn con un cierto nmero de golpes por capa.

Este ensayo se repite para diferentes humedades crecientes. As se

forma la curva densidad-humedad, establecindose los valores de Densidad Mxima y Humedad Optima.

TPD:

Ensayos de det. de la DMCS y DR

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Densidad relativa:

En los suelos granulares, sin finos, el grado de compacidad se expresa en trminos de su Densidad Relativa, a travs de la relacin:

DR = densidad relativa del suelo en (%)d max = densidad mxima lograda en Laboratoriod min = densidad mnima lograda en Laboratoriod = densidad seca del suelo

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SUELOS GRANULARES:

31

RESUMEN

SUELOS GRANULARES :

Se compactan mejor por vibracin. La vibracin reduce las fuerzas de friccin, dejando que las partculas caigan libremente por su propio peso.

- Placas y rodillos vibratorios

- Masas que impactan desde altura (compactacin dinmica).

SUELOS COHESIVOS :

Se compactan mejor por amasado e impacto.

La tendencia de los suelos es combinarse, formando laminaciones continuas con espacios de aire entre ellas, impidiendo que caigan partculas en los vacos con la vibracin. La fuerza de impacto produce un esfuerzo de cizalle que junta las laminaciones ,oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie.

-Rodillo Pata de Cabra y Neumtico.

Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31