MECÁNICA DE SUELOS 6

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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 capa
n : Numero de capas
W : Peso de pisón compactador
h : Altura de caída del pisón
V : 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 rodil los l isos y
neumáticos, presentando las siguientes características:
Rodillos Lisos
 En un rodil lo l iso 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 util izados 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 rodi l los vibrantes, los
cuales presentan las siguientes característ icas:
 Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento entre los
granos, teniendo una acción notable en la profundidad mas no así en la
super ficie.
 Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW con
resultados posit ivos.
 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 cor tada.
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
compacto
e nat : Relación de Vacíos Natural del Suelo insitu
Sabemos que:
 s
e max = - 1
 d min
 s
e min = - 1
 d max
 s
e nat = - 1
 d nat
Reemplazando se obt iene la s iguiente re lac ión :
 d max  d nat -  d minDr (%) = x x 100%
 d nat  d max -  d min
 d na t : Densidad Natural de l Sue lo
 d m a x : Densidad Máx ima Obtenida en Laborator io
 d m in : Densidad Mínima 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