CONTROL DE COMPACTACIN

COMPACTACIN DE SUELOS1. DEFINICINLa compactacin en el proceso realizado generalmente por medios mecnicos por el cual se obliga a las partculas de suelo a ponerse mas en contacto con otras, mediante la expulsin del aire de los poros , lo que implica una reduccin mas o menos rpida de las vacos, 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 compactacin, siendo por lo tanto la condicin de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.2. OBJETIVOEl objetivo de la compactacin es el mejoramiento de las propiedades de ingeniera de la masa de suelos, con la finalidad de obtener un suelos de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecnico adecuado a travs de toda la vida til de la obra.3. VENTAJASAumenta 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 disminucin de la relacin de vacos. Reduce el efecto de contraccin.Mejora las condiciones de esfuerzo-deformacin del suelo.

4. DESVENTAJAS

La compactacin muy intensa produce un material muy susceptible al agrietamiento.Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos y el potencial de expansin por las heladas.

5. CURVA DE COMPACTACION

Cuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y siendo cualquiera el mtodo 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 mximo absoluto para el valor de la densidad (MDS) y la humedad correspondiente a este punto (OCH).Cada suelo tiene su propia curva de compactacin, que es caracterstica 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 hmeda.6. ESTUDIO DE LA COMPACTACION DE SUELOS EN EL LABORATORIO

La compactacin se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, en cual esta ntimamente relacionado con la densidad hmeda del suelo y el contenido de agua que posee este, estando estos valores influenciados por una seria de factores:HumedadTipo de SueloEnerga EspecificaEl Mtodo de Compactacin La Recompactacin La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias.

Energa Especifica o intensidad de compactacin

Cuando se emplea en el laboratorio la compactacin por impacto la energa queda definida por:

NnWh Ec= V

Ec: Energa Especifica o Energa de CompactacinN: Numero de golpes del pisn por cada capan: Numero de capasW: Peso de pisn compactadorh: Altura de cada del pisnV: Volumen total del molde de compactacin

7. COMPACTACION EN EL CAMPO

La compactacin de campo de acuerdo a la forma de aplicacin de la carga puede clasificarse:

Compactacin por Presin EstticaCompactacin por ImpactoCompactacin por Vibracin Compactacin por Mtodos Mixtos

A) Compactacin por Presin EstticaLos equipos por presin estn constituidos por los rodillos lisos, rodillos de Pata de Cabra y neumticos, presentando las siguientes caractersticas:

Rodillos Lisos

En un rodillo liso la compactacin se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con la profundidad de la capa. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.Se recomienda un nmero de 8 pasadas.Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios as como para el acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asflticos.

Rodillos de Pata de Cabra

Concentran su peso sobre la pequea superficie de las puntas tronco cnicas solidarias al rodillo.Este tipo de compactador trabaja bien con suelos coherentes, sin piedras, en capes de 20 cm.Como se trata de una maquina muy sencilla y robusta, el rendimiento que se obtiene es francamente bueno.

Rodillos Neumticos

Las caractersticas de los equipos neumticos que influyen en la compactacin son: la presin del aire en los neumticos y el rea de contacto entre el neumtico 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 plsticos, tratamientos superficiales, etc.

c) Compactacin por impactoLos equipos por impacto estn constituidos por las Placas de Cada Libre y Pisones de Explosin.- Placas de Cada Libre

Se trata de unas placas de hierro de superficie de contacto lisa de 0,5 m2.Se elevan mediante cables hasta una altura de 1,5 a 2 m. sobre el suelo y se les deja caer libremente sobre el mismo.

Pisones de ExplosinSon utilizados en reas pequeas.Se recomienda un numero de pasadas de 4.Son utilizados en los suelos plsticos o suelos granulares de granulometra apropiada.

d) Compactacin por VibracinLos equipos por vibracin estn representados por las placas vibrantes, rodillos vibrantes y los compactadores vibratorios (Patas de Cabra) los cuales presentan las siguientes caractersticas:Placas Vibrantes:Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical.Las fuerzas vibratorias engendradas son mayores que el peso de la maquina y por lo tanto la maquina se levanta del suelo en cada ciclo de rotacin del plato excntrico.Estas maquinas son tiles pare trabajos pequeos, tales como relleno de zanjas, arcenes, paseos, etc.

RODILLOS VIBRATORIOS

Producen una disminucin o casi suprimen el rozamiento entre los granos, teniendo una accin notable en la profundidad mas no as 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 mnimo de 8Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con pocos finos plsticos.

Rodillos Vibratorios (Patas de Cabra)

Estos rodillos fueron construidos pensando en compactacin de suelos coherentes y en particular en los terrenos arcillosos.Concentran las fuerzas estticas y dinmicas sobre reas pequeas.Las patas de estos rodillos producen una accin mezcladora y rompedora muy beneficiosa, sobre todo si el terreno no es homogneo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACION DE SUELOS Y ASFALTOTipo de sueloTamao de partculasHumedadDensidad final requerida del suelo o asfalto

Para determinar que tipo de maquinaria se va a utilizar en el trabajo.Para determinar que tipo de maquinaria realiza el trabajo de forma mas econmica y optima.MOTIVOS POR LOS QUE SE REALIZA LA EVALUACION DE FACTORES

EL EQUIPO SE UTILIZARA EN SUELOS COHESIVOS, GRANULARES O ASFALTO?

SUELOS GRANULARESLos suelos granulares se compactan mejor mediante placas y rodillos vibratorios. La friccin entre las partculas individuales es lo que mantiene el material en su lugar.El mtodo de compactacin de suelos granulares ms eficiente es la aplicacin de energa vibratoria al material.

SUELOS COHESIVOSPara la compactacin del suelo cohesivo(arcillas), se requieren fuerzas de impacto o corte en forma de apisonadores vibratorios o rodillos pata de cabra para obtener una compactacin adecuada. Se requiere fuerza de impacto para liberar el aire atrapado y el exceso de humedad del suelo cohesivo. Debido a la naturaleza de los suelos cohesivos, las mquinas tales como los apisonadores producen la fuerza de tipo de impacto o corte necesaria para la compactacin.

ASFALTOPara la compactacin de asfalto se utilizan varios tipos de equipos de compactacin. Se usan placas vibratorias en espacios reducidos y para trabajos de parcheo, pero para la compactacin de asfalto, los rodillos vibratorios son definitivamente los equipos ms utilizados. La extensin de asfalto se compone generalmente de tres fases consecutivas: extensin inicial o de distribucin, extensin intermedia y extensin de acabado.

EQUIPO DE COMPACTACION SEGN EL TIPO DE SUELO1. Suelo granular - Placa vibratoria o rodillo de tambor liso2. Suelo cohesivo - Apisonador vibratorio o rodillo pata de cabra3. Asfalto - Placa vibratoria o rodillo de tambor liso

EQUIPOS DE COMPACTACION DINAMICA: APLICACIONES TPICAS

EQUIPOS DE COMPACTACION DINAMICA: PROFUNDIDAD DE CAPA Y NUMERO DE PASADAS.

GUIA DE ELECCIN DEL COMPACTADOR

PROCTOR MODIFICADOSegn Jurez y Rico (1975) la compactacin busca el mejoramiento de las propiedades mecnicas del suelo provocando un aumento de resistencia y una disminucin en la capacidad de deformacin. A dems de estas propiedades, tambin encontramos la densificacin del material lo que disminuye la permeabilidad y la erosin y brinda mayor estabilidad. Las tcnicas de compactacin son de gran importancia en la mayora de obras civiles para mejorar el suelo existente sin tener que aplicar sustitucin. Tal es el caso de terraplenes de relleno, presas de tierra, pavimentos, cimentaciones, entre otros. En terrenos de arena suelta es mejor aplicar mtodos de vibracin que permiten una mejor densificacin del material, tal como lo sugiere Braja (2001).

TABLA. ENERGA APLICADA EN PROCTOR ESTNDAR Y MODIFICADOBENEFICIOS DE LA COMPACTACINa.AUMENTA LA CAPACIDAD PARA SOPORTAR CARGAS:Los vacos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partculas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partculas mismas que soportan mejor.b. IMPIDE EL HUNDIMIENTO DEL SUELO:Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es ms profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.c. REDUCE EL ESCURRIMIENTO DEL AGUA:Un suelo compactado reduce la penetracin de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.d. REDUCE EL ESPONJAMIENTO Y LA CONTRACCIN DEL SUELO:Si hay vacos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacos. El resultado sera el esponjamiento del suelo durante la estacin de lluvias y la contraccin del mismo durante la estacin seca.e. IMPIDE LOS DAOS DE LAS HELADAS:El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta accin a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactacin reduce estas cavidades de agua en el suelo.

PROCTOR ESTNDARLa prueba consiste en compactar el suelo a emplear en 3 capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas con un pistn de 2,5 kg de peso que se deja caer libremente desde una altura de 30.5 cm. Con este procedimiento Proctor observo que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo se obtenan densidades secas sucesivamente mas altas , lo que quiere decir un mejor grado de compactacin. Asimismo, noto que esa tendencia no se mantena indefinidamente, sino que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuan, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energa de compactacin, existe un valor de humedad optima, con la cual puedealcanzarse la mxima densidad seca.

El Ensayo Proctor Estndar tambin es conocido como Ensayo AASHTO T-99 La prueba de Laboratorio Proctor Estndar tiene por objetivos: - Medir e indicar la densidad obtenible de un suelo dado por norma - Determinar el efecto de la humedad

Se realizara de la siguiente manera: PROCEDIMIENTO: 1. Se compacta una muestra de suelo en un recipiente estndar de 101,4 mm de dimetro por 116,4 mm de altura con una capacidad de 0,00094 m3. 2. El recipiente se llena con 3 capas.

3. Cada capa se compacta empleando una pesa de 2,5 Kg que se eleva una distancia de 1 pie y se deja caer 25 veces. 4. Se obtiene una muestra que ha recibido un total de 60,565 metros kilos de energa por m3. 5. Se pesa la muestra con peso hmedo y luego de secarla (peso seco). Esto corresponde a la humedad del suelo. 6. El procedimiento se repite para distintas cantidades de humedad. 7. Marcando los datos en un grfico se obtiene la curva Densidad V/s Humedad.

CONTROL DE LA COMPACTACINLos controles de compactacin pueden ser destructivos o no destructivos. Los ensayos destructivos involucran la excavacin y remocin de parte de la capa, mientras que los ensayos no destructivos miden indirectamente por medio de radiaciones nucleares. 45ENSAYOS DESTRUCTIVOSExcavacin del material de la capa a controlar.Se determina la humedad de la muestra en laboratorio.Se mide el volumen de la excavacin realizada. Se calcula la densidad seca como cociente entre el peso de la muestra seca y el volumen que ocupaba en la capa.Se compara con los requerimientos de densificacin especificados.Existen numerosos problemas asociados con los ensayos de naturaleza destructiva. 1. Es difcil y costoso obtener un nmero suficiente de muestras, para un anlisis estadstico de los resultados de los ensayos de densidad.2. Las partculas de gran tamao presentes en el suelo, obligan a una correccin de la densidad. Del mismo modo en que se condiciona el tamao mximo de las partculas en los ensayos de compactacin de laboratorio.3. Resulta del tiempo que demanda la determinacin de la humedad de cada muestra.4. Resulta en la determinacin del volumen de la excavacin.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSEl empleo de istopos radioactivos, posibilita medir la densidad y la humedad en forma muy rpida y precisa. En el mismo tiempo en que se realiza una determinacin densidad y humedad por medios destructivos.Ello posibilita la verificacin inmediata de resultados y el tratamiento estadstico de los mismos.

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