COMPACTACICOMPACTACIN DE SUELOSN DE SUELOS

Conceptos bConceptos bsicossicos

Factores que influyen en la compactaciFactores que influyen en la compactacinn

Efecto de la compactaciEfecto de la compactacin en las propiedades de n en las propiedades de los sueloslos suelos

Ensayos de compactaciEnsayos de compactacin en laboratorion en laboratorio

CompactaciCompactacin en obran en obra

Control de CompactaciControl de Compactacinn

Terraplenes (estructuras de tierra)

Presas DE TIERRA

Pavimentos

Escolleras, muelles

Rellenos de terrenos

Mejoramiento de suelos (estabilizacin)

Remoldeo de muestras de laboratorio

CONCEPTOS BSICOS

Proceso de aplicacin de energa mecnica al suelo para disminuir su volumen por reduccin de relacin de vacos debido a eliminacin del aire de los poros

CONCEPTOS BSICOS

Objetivo:

Mejorar propiedades mecnicas de los suelos

Generar a partir de un suelo un material con propiedades mecnicas apropiadas

CONCEPTOS BSICOS

Caractersticas Fsicas:

Reduccin de e =>Aumento de

Caractersticas Mecnicas

Aumento de la resistencia

Disminucin de la deformabilidad

Disminucin de la conductividad hidrulica

CONCEPTOS BSICOS

Tiempo muy breve => condicin no drenada

Disminucin de volumen de vacos por eliminacin de aire => Reduccin de volumen de aire

Proceso de compactacin => Suelos o Materiales no saturados

CONCEPTOS BSICOS

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Proctor (1933): Prueba de laboratorio se compacta suelo por impacto variando contenido de humedad

Factores que influyen en la compactacin:

Contenido de humedad

Energa especfica de compactacin (Energa aplicada por unidad de volumen)

Tipo de suelo

Mtodo de compactacinpor impacto en laboratorio

por amasado y vibrado en campo

17,0

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Contenido de Humedad (%)

P

e

s

o

E

s

p

e

c

f

i

c

o

S

e

c

o

(

k

N

/

m

3

)

Suelo SC (Salto)

Experimento

ptimo

Aumenta Aumenta d Aumenta Disminuye d

Existe una para dmx

dmx o Peso Unitario Seco Mximo (PUSM)

umedad ptima (pt)

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Causas del comportamiento d -

Para < pt: Suelo muy seco => Succin elevada => Baja eficiencia de compactacin

Aumenta => disminuye Succin => Mejora eficiencia de compactacin

Para > pt: Suelo casi saturado => Poco aire a eliminar Baja eficiencia de compactacin

Para = sat: No es posible compactar

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Influencia de la energa especfica de compactacinEnerga 2 > Energa 1

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Curva de 100% de saturacin

Curva donde se alcanza la humedad de saturacin para cada peso especfico seco (relacin de vacos)

A mayor d => menor e => menor sat

En particular, para S = 100, con w en %

Igualmente se definen curvas para otros grados de saturacin (S)

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

S

G1

G

S

G1

s

ws

s

solidosd

+

=

+

=

100

G1

Gs

wsdsat

+

=

Influencia de la energa especfica de compactacinEnerga 2 > Energa 1

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Curva de 100% de saturacin

Por encima de la curva de 100% de saturacin: zona donde no es posible compactar suelo por mayor que sea energa especfica

Distancia entre opt y sat: indica que suelo compactado al mximo igual tiene aire => con la compactacin no es posible expulsar todo el aire de los vacos

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

Cuanto ms fino el suelo mayor opt

Cuanto ms grueso el suelo mayor dmxSuelos mal graduados: mximo poco definido

Influencia del tipo de suelo

Arenas: hptima mal definida

Limos y arcillas

Desagregado Fm. ArapeyDescompuesto Fm. ArapeyGrava Fm. SaltoArena SP

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

15

16

17

18

19

20

21

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26Humedad (%)

P

e

s

o

E

s

p

e

c

f

i

c

o

S

e

c

o

(

k

N

/

m

3

)

15

16

17

18

19

20

21

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26Humedad (%)

P

e

s

o

E

s

p

e

c

f

i

c

o

S

e

c

o

(

k

N

/

m

3

)

Influencia de la compactacin sobre la estructura de los suelos finos

EFECTOS DE LA COMPACTACIN EN LAS PROPIEDADES DEL SUELO

Influencia de la compactacin sobre la permeabilidad de

los suelos finos

EFECTOS DE LA COMPACTACIN EN LAS PROPIEDADES DEL SUELO

rama seca rama

hmeda

rama seca rama

hmeda

Influencia de la compactacin en el

comportamiento tensin-deformacin de los suelos finos

EFECTOS DE LA COMPACTACIN EN LAS PROPIEDADES DEL SUELO

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Dinmicos (impacto): Ensayo Proctor

Amasado: Ensayo Mini-Harvard (Wilson, 1950)

Estticos: Edmetro (muestra remoldeada)

Vibracin (arenas)

Ensayo de Compactacin Proctor (1933)ASTM D 698-78; AASHTO T 99-86 T180-10

Objetivo: Determinar relacin d de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto de masa

Moldes metlicos rgidos cilndricos:

Dimetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para suelos con tamao mximo 4,75 mm (pasa tamiz #4)

Dimetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3 para suelos con tamao mximo in.

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayo de Compactacin ProctorASTM D 698-78; AASHTO T 99-86 - T 180-10

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayo de Compactacin Proctor Normal

Mtodo: Compactar en 3 capas de igual espesor

25 golpes capa en molde de 4 in.

12 pulgadas de altura de cada

5,5 libras

Energa especfica: 6,03 kg.cm/cm3

Mnimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad inicial

AASHTO T 99-86

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayo de Compactacin Proctor Modificado

Mtodo: Compactar en 3 capas de igual espesor

56 golpes capa en molde de 4 in.

18 pulgadas de altura de cada

10 libras

Energa especfica: 27,4 kg.cm/cm3

Mnimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad inicial

AASHTO T 180-10

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayo de Compactacin Proctor ModificadoASTM D 1557-78; AASHTO T 180-86

Objetivo: Determinar relacin de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto con masa de 10 lb(4,54 kg) y cada libre de 18 in. (457 mm)

Moldes metlicos rgidos cilndricos:

Dimetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para materiales con tamao mximo 4,75 mm (pasa tamiz #4)

Dimetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3. para materiales con tamao mximo in.

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Ensayo de Compactacin Proctor Modificado

Mtodo: Compactar en 5 capas de igual espesor

25 golpes x capa en molde de 4 in. (Proctor Normal)

56 golpes x capa en molde de 6 in. (Proctor Modificado)

Energa especfica: 27,2 kg.cm/cm3

Mnimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Razn: los suelos granulares se compactan por vibrado ms que por amasado

Mtodo: Compactar en 5 capas de igual espesor

25 golpes x capa en molde de 4 in.

56 golpes x capa en molde de 6 in.

Energa especfica: segn norma, se dan golpes laterales al molde con martillo de goma

Mnimo 5 moldes con materiales preparados con determinado por norma

Se determina PUSmx y PUSmn

Ensayo de Compactacin suelos granulares

Ensayos de Compactacin de Laboratorio

Compactacin en obra

Parmetros: dmx y pt de ensayo Proctor

Dificultades:

compactacin en campo compactacin en laboratorio

Proceso de agregado de agua o secado => campo pt

d alcanzado en campo difcilmente coincide con dmx de laboratorio

Grado de Compactacin (Gc)

Control de obra por Grado de compactacin

Se establece Gc mnimo admisible en funcin de importancia y tipo de obra

Dificultades:

Inadecuado para arenas uniformes (compacidad relativa)

No representa estructura y propiedades mecnicas adecuadamente

No permite comparar materiales diferentes

100(%) =dmx

dcG

Compactacin en obra

Control de Compactacin en obra

Mtodos destructivos

Cono de Arena

Aceite

Baln de goma (ASTM D 2167-94)

Mtodos no destructivos

Densmetro nuclear (ASTM D 2922-91)

Densmetro de ultrasonido

Compactacin en obra

Mtodo del Cono de ArenaASTM D 1556-90; AASHTO T 191

Compactacin en obra

Compactacin en obra

Mtodo del Cono de Arena

Pi: (Peso del botelln + Cono + Arena)inicial Pf: (Peso del botelln + Cono + Arena)final Pc: Peso de arena que llena el cono

)arena(d

cfipozo

PPPV

=

hueco

suelosuelo V

P=

Compactacin en obra

Arena estandarizada, lavada y secada en horno hasta masa constante. Se utiliza arena de Ottawa, (pasa por # 20 ASTM (0,85 mm.) y retenida en # 30 ASTM (0,60 mm.).

La humedad del suelo se determina colocando una fuente de neutrones rpidos y un detector de neutrones lentos, sobre o adyacentes al suelo que ser ensayado. Los neutrones rpidos emitidos por la fuente son frenados por los tomos de hidrgeno del agua del suelo, de manera que el detector cuenta los neutrones lentos que llegan. De esta forma, se puede establecer una relacin entre humedad y conteo nuclear acumulado durante un cierto perodo.

Las hiptesis principales en que se basa este mtodo son: que el hidrgeno presente se encuentra combinado con el agua y que el material de ensayo es uniforme.

Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la composicin qumica de los componentes del suelo, por la falta de uniformidad de la muestra y en menor escala, por la densidad y la textura superficial del material de ensayo.

Mtodo del Densmetro Nuclear

Compactacin en obra

Compactacin en obra

Mtodo del Densmetro Nuclearwww.directindustry.com.mx/ buscar: densmetro nuclear

Calibracin del densmetro: se realiza mediante prueba con material similar en laboratorio, comparando con otros mtodos directos.

Muchos equipos no advierten sobre la necesidad de esta calibracin.

Resultados: humedad y densidad, los aparatos ms modernos los dandirectamente y a veces tambin el contenido de aire.