compactacion de suelos
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DEPARTAMENTO DE MECANICA DE
SUELOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERA CIVIL
Ing. German Walter Tel lo Palacios
1. DEFINICION
La compactación en el proceso realizado generalmente por
medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas de
suelo a ponerse mas en contacto con otras, mediante la
expulsión del aire de los poros , lo que implica una
reducción mas o menos rápida de las vacíos, lo que
produce en el suelo cambios de volumen de importancia,
principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general
no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de
compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo
compactado la de un suelo parcialmente saturado.
COMPACTACION DE SUELOS
2. OBJETIVO
El objetivo de la compactación es el mejoramiento
de las propiedades de ingeniería de la masa de
suelos, con la finalidad de obtener un suelos de tal
manera estructurado que posea y mantenga un
comportamiento mecánico adecuado a través de
toda la vida útil de la obra.
3. VENTAJAS
Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.
Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para
absorber el agua.
Reduce los asentamientos debido a la disminución de
la relación de vacíos.
Reduce el efecto de contracción.
Mejora las condiciones de esfuerzo-deformación del
suelo.
4. DESVENTAJAS
La compactación muy intensa produce un material
muy susceptible al agrietamiento.
Aumenta el potencial de hinchamiento (con la
humedad) en suelos finos y el potencial de
expansión por las heladas.
5. CURVA DE COMPACTACION
Cuando se compacta un suelo
bajo diferentes condiciones de
humedad y siendo cualquiera
el método empleado, se
relaciona las densidades con
los porcentajes de humedad, lo
que da como resultado una
curva como la que se muestra:
Las curvas nos indican un máximo absoluto para el
valor de la densidad (MDS) y la humedad
correspondiente a este punto (OCH).
Cada suelo tiene su propia curva de compactación, que
es característica del material y distinta de otros
suelos.
A la parte de curva situada en el lado izquierdo se le
conoce con el nombre de rama seca y al de la derecha
como rama húmeda.
6. ESTUDIO DE LA COMPACTACION DE SUELOS EN EL LABORATORIO
La compactación se mide cuantitativamente por la
densidad seca del suelo, en cual esta íntimamente
relacionado con la densidad húmeda del suelo y el
contenido de agua que posee este, estando estos
valores influenciados por una seria de factores:
• Humedad• Tipo de Suelo• Energía Especifica• El Método de Compactación • La Recompactación • La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias.
Energía Especifica o intensidad de compactación
Cuando se emplea en el laboratorio la compactación por
impacto la energía queda definida por:
NnWh Ec =
V
Ec : Energía Especifica o Energía de Compactación
N : Numero de golpes del pisón por cada capan : Numero de capasW : Peso de pisón compactadorh : Altura de caída del pisónV : Volumen total del molde de compactación
7. COMPACTACION EN EL CAMPO
La compactación de campo de acuerdo a la forma de
aplicación de la carga puede clasificarse:
a) Compactación por Amasado
b) Compactación por Presión
c) Compactación por Impacto
d) Compactación por Vibración
e) Compactación por Métodos Mixtos
a) Compactación por Amasado
Los equipos por amasado están constituidos básicamente
por el rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por:
La compactación se realiza de abajo hacia arriba,
originando una mayor presión en el lecho inferior.
Se recomienda compactar en capas de 0.30m de
espesor, utilizando una penetración del vástago del 20%
al 50% de su longitud de acuerdo a la plasticidad del
suelo
Se recomienda un numero mínimo de 24 pasadas.
Son apropiados para suelo finos (cohesivos)
Rodillo Pata de Cabra
b) Compactación por Presión
Los equipos por presión están constituidos por los rodillos
lisos y neumáticos, presentando las siguientes características:
Rodillos Lisos
En un rodillo liso la compactación se realiza de arriba hacia
abajo disminuyendo con la profundidad de la capa.
Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.
Se recomienda un número de 8 pasadas.
Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos
limpios así como para el acabado de la superficie superior
de las capas compactadas y en los concretos asfálticos.
Rodillo Liso
Rodillos Neumáticos
Las características de los equipos neumáticos que
influyen en la compactación son: la presión del aire en
los neumáticos y el área de contacto entre el
neumático y el terreno.
Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.
Se recomienda un numero de pasa de 16.
Son aplicables principalmente a los suelos arenosos
con finos poco plásticos, tratamientos superficiales,
etc.
Rodillo Neumático
c) Compactación por impacto
Los equipos por impacto están constituidos por los
pisones.
Son utilizados en áreas pequeñas.
Se recomienda un numero de pasadas de 4.
Son utilizados en los suelos plásticos o suelos
granulares de granulometría apropiada.
Pisón de Mano
Pisón Vibratorio
d) Compactación por Vibración
Los equipos por vibración están representados por los rodil los
vibrantes, los cuales presentan las siguientes características:
Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento entre los
granos, teniendo una acción notable en la profundidad mas no así
en la superficie.
Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW
con resultados positivos.
Se recomienda compactar en capas de hasta 20cm
Se recomienda un numero de pasadas mínimo de 8
Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con
pocos finos plásticos ( en un orden de 10%) así como en la
compactación de firmes modernos (gran angularidad) y arenas de
granulometría cortada.
Rodillos Vibratorios
e) Compactación por métodos mixtos
Los equipos mixtos están representados por los rodillos
lisos vibratorios.
8. PRUEBAS DE LABORATORIO
Las pruebas de laboratorio de acuerdo al método de
compactación pueden ser de los siguientes tipos:
a) Pruebas dinámicas
• Proctor Estándar y Modificado
• Impacto California
• Británica Estándar
• E-10 del Vs Bureau
b) Pruebas Estáticas o Precisión • Porter Sop
c) Pruebas por Amasado• Miniatura Harvard • Hveen
d) Pruebas por Vibración • Mesa Vibratoria
e) Pruebas Especiales • Pruebas Nucleares
Equipo Proctor Mesa Vibratoria
9. CONTROL DE COMPACTACION
La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes.
Por lo tanto un control de compactación se efectúa relacionando estos dos valores, lo que se conoce como grado de compactación:
d
G.C. (%) = ---------- x 100
d max
d : Densidad Natural del Suelo
d max : Densidad Máxima Obtenida en Laboratorio
Es necesario indicar que la densidad seca no solamente es función de la compactación recibida sino de otros factores como: granulometría, humedad, efecto yunque, espesor real de la capa en un punto dado, angularidad, error accidental de la medida, etc., los que varían de un punto a otro originando fluctuaciones en los resultados para una misma calidad de compactación, siendo necesario una aproximación de +/- 3 puntos y desviación de 0.08 gr/cm3 para suelos de grano fino y 0.16 gr/cm3
para suelos de grano grueso.
Por la dispersión de resultados existentes se creo la Compactación Relativa o densidad Relativa para medir la compactación que alcanza el suelo en el campo, presentándose las siguientes relaciones:
emax - enat
Dr (%) = ------------------- x 100%
emax - emin
e max : Relación de Vacíos Máxima del Suelo cuando esta suelto
e min : Relación de Vacíos Mínima del Suelo cuando esta
compactoe nat : Relación de Vacíos Natural del Suelo insitu
Sabemos que:
s
e m a x = - 1
d m i n
s
e m i n = - 1
d m a x
s
e n a t = - 1
d n a t
Reemplazando se obt iene la s iguiente re lac ión:
d m a x d n a t - d m i n
Dr (%) = x x 100% d n a t d m a x - d m i n
d n a t : Densidad Natura l de l Suelo
d m a x : Densidad Máxima Obtenida en Laborator io
d m i n : Densidad Mín ima Obtenida en Laborator io
10. CONTROL EN EL TERRENO
Consiste en determinar la densidad seca del suelo «insitu».
Existen diferentes métodos entre los que mencionaremos:
a. Método toma muestras
b. Método del volumétrico
c. Método del cono de arena
d. Por medio de fluidos
e. Por medio de membranas
f. Método nuclear del balón de jebe
Método del Cono de Arena
11. CONCLUSION
Para obtener un Grado de Compactación adecuado se tiene que seguir la siguiente secuencia:
Tipo de suelo
Equipo de Compactación
Prueba de Laboratorio
Grado de Compactación