COMPACTACION DE SUELOS

¿Qué es Compactación?La compactación en el proceso realizadogeneralmente por medios mecánicos por el cual seobliga a las partículas de suelo a ponerse mas encontacto con otras, mediante la expulsión del aire delos poros , lo que implica una reducción mas o menosrápida de las vacíos, lo que produce en el suelocambios de volumen de importancia, principalmenteen el volumen de aire, ya que por lo general no seexpulsa agua de los huecos durante el proceso decompactación, siendo por lo tanto la condición de unsuelo compactado la de un suelo parcialmentesaturado

¿Dónde se aplica mayormente laCompactación?Por lo general, las técnicas de compactaciónse aplican en :- Presas de tierra- Terraplenes- Pavimentos- Rellenos de Residuos Sólidos Urbanos- Rellenos estructurales- Estructuras de suelo reforzado- Prefabricados- Edificaciones

Ventajas de la Compactación- Aumenta la capacidad para soportar

cargas: Los vacíos producen debilidaddel suelo e incapacidad para soportarcargas pesadas. Estando apretadastodas las partículas, el suelo puedesoportar cargas mayores debido a quelas partículas mismas que soportanmejor.

- Reduce los Asentamientos del suelo:Si la estructura se construye en el suelosin afirmar o afirmado con desigualdad,el suelo se hunde dando lugar a que laestructura se deforme (asentamientosdiferenciales). Donde el hundimiento esmas profundo en un lado o en unaesquina, por lo que se producen grietaso un derrumbe total.

- Reduce la permeabilidad delsuelo, el escurrimiento y lapenetración: Un suelocompactado reduce lapenetración de agua. El aguafluye y el drenaje puedeentonces regularse.

- Reduce el esponjamiento y lacontracción del suelo, ya quesi hay vacíos, el agua penetra yhabrá un esponjamiento eninvierno y contracción enverano.

- Impide los daños de lasheladas: El agua se expande yaumenta el volumen alcongelarse. Esta acción a menudocausa que el pavimento sehinche, y a la vez, las paredes ylosas del piso se agrieten. Lacompactación reduce estascavidades de agua en el suelo.

Desventajas de la Compactación

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.

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:

Curva de Compactación

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.

Métodos para Compactar el Suelo

Se emplean cuatro métodos principales de compactación :1. COMPACTACIÓN ESTÁTICA O POR PRESIÓN :La compactación se logra utilizando una máquina pesada,cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidadde movimiento vibratorio.Rodillo Estático o Rodillo Liso

Rodillo Liso

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.

Rodillos NeumáticosLas características de los equipos neumáticos que influyenen la compactación son: la presión del aire en losneumáticos y el área de contacto entre el neumático y elterreno.Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.Se recomienda un numero de pasa de 16.Son aplicables principalmente a los suelos arenosos confinos poco plásticos, tratamientos superficiales, etc.

2. COMPACTACIÓN POR IMPACTO :

La compactación esproducida por una placaapisonadora que golpeay se separa del suelo aalta velocidad.

Por ejemplo : Unapisonador

Pisón Vibratorio

Pisón de Mano

3. COMPACTACIÓN POR VIBRACION :

Los equipos por vibración están representados por losrodillos vibrantes, los cuales presentan las siguientescaracterísticas: Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento

entre los granos, teniendo una acción notable en laprofundidad 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%) asícomo en la compactación de firmes modernos (granangularidad) y arenas de granulometría cortada.

4. COMPACTACIÓN POR AMASADO :

Los equipos por amasado están constituidos básicamentepor 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% desu longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo.

Se recomienda un numero mínimo de 24 pasadas.

Son apropiados para suelo finos (cohesivos)

ENSAYOS DE LABORATORIO

SUELOSCOHESIVOS

SUELOSGRANULARES

Ensayo deProctor

Ensayo deHarvard

Ensayo deDensidad Relativa

ENSAYOS DE LABORATORIO

Las pruebas de laboratorio de acuerdo al método decompactación pueden ser de los siguientes tipos:a) Pruebas dinámicas: Proctor Estándar y Modificado;

Impacto California; Británica Estándar; E-10 del VsBureau

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

CONTROL DE COMPACTACIÓN

La compactación se mide cuantitativamente por ladensidad seca del suelo, la que presenta diferentesvalores al ser medida en el campo y en laboratorio,debido a la diferencia de condiciones existentes.

Por lo tanto un control de compactación se efectúarelacionando estos dos valores, lo que se conoce comogrado de compactación:

dG.C. (%) = ---------- x 100

d max

d : Densidad Natural del Suelod max : Densidad Máxima Obtenida en Laboratorio

Es necesario indicar que la densidad seca nosolamente es función de la compactación recibidasino de otros factores como: granulometría,humedad, espesor real de la capa en un puntodado, angularidad, error accidental de la medida,etc., los que varían de un punto a otro originandofluctuaciones en los resultados para una mismacalidad de compactación, siendo necesario unaaproximación de +/- 3 puntos y desviación de 0.08gr/cm3 para suelos de grano fino y 0.16 gr/cm3para suelos de grano grueso.

Por la dispersión de resultados existentes se creola Compactación Relativa o densidad Relativa paramedir la compactación que alcanza el suelo en elcampo, 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 estacompacto

e nat : Relación de Vacíos Natural del Suelo in situ

Sabemos que:s

e max = - 1d min

se min = - 1

d max

se nat = - 1

d nat

Reemplazando se obtiene la siguiente relación:

d max d nat - d minDr (%) = x x 100%

d nat d max - d min

d nat : Densidad Natural del Suelod max: Densidad Máxima Obtenida en Laboratoriod min : Densidad Mínima Obtenida en Laboratorio

CONTROL EN EL TERRENOConsiste en determinar ladensidad seca del suelo«insitu».Existen diferentes métodosentre los quemencionaremos:a. Método toma muestrasb. Método del volumétricoc. Método del cono de arenad. Por medio de fluidose. Por medio de membranasf. Método nuclear del balón de

jebe

Método del volumétrico

COMPACTACIÓN DE SUELOS

OBJETIVO GENERAL:

Determinar la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos,

mediante el proctor modificado

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Obtener la humedad optima con la que se debe compactar el suelo.

Establecer el peso unitario del suelo, correspondiente al contenido óptimo

de humedad.

Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos,

de manera que permitan obtener conclusiones sobre el ensayo realizado.

MOLDE DE COMPACTACIÓN

EQUIPOS Y MATERIALES

Molde de 4 pulgadasMolde que tenga en promedio diámetrointerior 4,000 ± 0,016 pulg (101,6 ± 0,4mm), una altura de 4,584 ± 0,018 pulg(116,4 ± 0,5 mm) y un volumen de0,0333 ± 0,0005 pie3 (944 ± 14 cm3).

Molde de 6 pulgadasMolde que tenga en promedio diámetrointerior 6,000 ± 0,026 pulg (152,4 ±0,7 mm), una altura de: 4,584 ± 0,018pulg (116,4 ± 0,5mm) y un volumen de0,075 ± 0,0009 pie3 (2 124 ± 25 cm3)

MARTILLO DE COMPACTACIÓN

Pisón ó Martillo

Un pisón operado manualmente ómecánicamente. El pisón debe caerlibremente a una distancia de 18 ± 0,05pulg (457,2 ± 1,6 mm) de la superficie deespécimen.

HORNO

Horno de rotación 110 gradoscentígrados +/- 5 gradoscentígrados.

BALANZA

Sirve para pesar el material ydiferentes tipos de recipientes

BANDEJA

TAMICES

Serie de tamices de malla cuadradapara realizar la clasificación N° 4

PROBETA GRADUADA

CAPSULAS

Material de que se utiliza para medirla cantidad de agua para saturar elsuelo.

METODOS DE PREPARACIÓN DE MUESTRA

Método de Preparación Húmeda (Preferido).- Sin secado previo de lamuestra, pásela a través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó¾ pulg (19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C).

Método de Preparación Seca.- Si la muestra está demasiado húmeda,reducir el contenido de agua por secado al aire hasta que el material seafriable

METODO "A"

• Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm)• Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm).• Capas.- 5• Golpes por capa.- 25• Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº

4 (4,75 mm).• Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen

éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B óC.

METODO "B"

• Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.• Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm).• Capas.- 5• Golpes por capa.- 25• Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4

(4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8pulg (9,5 mm).

• Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en losrequerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C.

• Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.• Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).• Capas.- 5• Golpes por Capa.- 56• Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8

pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0mm).

• El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodosA ó B

METODO “C"

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.

Determinar la capacidad volumétrica del molde.

Colocar el molde con su collar sobre la placa base.

Se hiso cuatro ensayos con porcentajes diferentes de contenido deagua.

Pesar 5 kg de suelo.

Retirar de ella todo el material mayor que el tamiz # 4.

Se aplicó el método B ya que el retenido en la malla # 4 es mayor al20%.

Se colocó diversas porciones de suelo en bandejas conaproximadamente el contenido creciente de agua para la prueba eniguales incrementos, 5, 8, 10 %.

Se busca homogeneizar la humedad en la muestra al momento de lacompactación.

Se empezó a compactar la primera muestra que es natural en 5 capascon 25 golpes por cada capa.

Se pesa el molde más el suelo compactado sin el collar.

Se extrae muestra del fondo y de encima para poder promediarlo.

La muestra se lleva al horno 24 horas

Se hizo cálculos de contenido de humedad de cada muestra.

Calculo de peso específico de las cuatro muestras.

Se hizo un ajuste de curva para determinar el peso específicomáximo.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

PROCESAMIENTO DE DATOS

DATOS DEL MOLDE

DATOS DE PESO DE SUELO COMPACTADO

CALCULOS

MUESTRA N° 01

MUESTRA N° 01

GRAFICA DE LA CURVA

Haciendo un ajuste de la curva la densidad seca máximo =1554.498803

El peso específico seco máximo para la compactación del suelo es 1554.50KN/m3 a una humedad optima de 27.09% con la cual se alcanzara la máximacompacidad.

RESULTADO

ESTABILIZACION DE SUELOS¿QUE ES ESTABILIZACION DE SUELOS?

Aplicación de un producto químico o aplicaciónun tratamiento físico para modificar lascaracterísticas de los suelos.

Mejoramiento de una deficiencia con la finalidadde dar una mayor resistencia al terreno o bien,disminuir su plasticidad.

ESTABILIZACION DE SUELOS- SUELO-CEMENTO- SUELO-CAL- SUELO CENIZA – CAL - CEMENTO- SUELO – ACEITES DE PETROLEO- SUELO - ASFALTO- SUELO – RESINAS NATURALES- SUELO - POLIMEROS

OBJETIVOS DE LA ESTABILIZACION DE SUELOS

CONTROLAR EXPANSION REDUCIR LA PLASTICIDAD INCREMENTAR LA RESISTENCIA DISMINUIR LA COMPRESIBILIDAD DISMINUIR LA PERMEABILIDAD DISMINUIR LA EROSIONABILIDADRESUMEN :- Mejorar la calidad del suelo- Obtener un material que sea eficiente para el uso

propuesto

ESTABILIZACION DE SUELOSLas tres formas de lograrlo son:• FÍSICA• QUÍMICA• MECÁNICA FISICA

Mezclas de suelos

Geotextiles: son telas permeables no biodegradables quepueden emplearse como filtros y para controlar la erosiónde suelos y el transporte de lodos

Consolidación.

QUIMICACal: Económica para suelos arcillosos (disminuyeplasticidad)Cemento Portland: Para arenas o gravas finas(aumenta la resistencia)Productos asfálticos: Para material triturado sincohesión (emulsión, muy usada)

Cloruro de sodio y cloruro de calcio: Para arcillas ylimos (impermeabilizan y disminuyen los polvos)

Escorias de fundición: Comúnmente en carpetasasfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan yprolongan la vida útil.

Polímeros : Comúnmente en carpetas asfálticas, danmayor resistencia, impermeabilizan y prolongan la vidaútil.Hule de neumáticos: Comúnmente en carpetasasfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan yprolongan la vida útil.

MECANICACompactación: Regularmente se hace en la sub-base, base y en carpetas asfálticas.

ADITIVOS UTILIZADOS PARA LAESTABILIZACION DE SUELOS

CEMENTO CAL CENIZA ASFALTO

SUELOS ESTABILIZABLES

CON CEMENTO - SUELOS GRANULARES CONALGO DE FINOS

CON CAL - SUELOS ARCILLOSOSCENIZAS + CAL - SUELOS GRANULARES

ASFALTO - GRANULARES, ARENOSOS Y LIMOSOS