COMPACTACIÓN DE SUELOS

La Compactación es la operación o procedimiento de estabilización mecánica, cuyo objetivo fundamental es aumentar la densidad del suelo, por medio de una mayor aproximación de sus partículas, lo que significa una disminución del índice de vacíos.

Mediante el proceso de compactación del suelo se persiguen los siguientes objetivos prácticos:

• Aumentar la resistencia al esfuerzo cortante.• Disminuir su compresibilidad.• Obtener de mayor uniformidad y homogeneidad.• Conseguir que el suelo sea menos susceptible a las variaciones de su contenido de humedad.

COMPACTACIÓN

PROCTOR

A partir de 1933, el Ing. R. Proctor inició el estudio racional de la Compactación. Proctor efectuó pruebas muestras de diferentes tipos de suelos colocadas y apisonadas por capas en un recipiente cilíndrico, utilizando diferentes contenidos de humedad, de tal manera de asemejar el proceso que se sigue cuando se conforme un relleno por capas compactadas.

Como resultado de sus estudios encontró que aplicando a un suelo cierta energía para compactarlo, el peso volumétrico varía según el contenido de humedad deacuerdo a una curva. .

CURVA DE COMPACTACION

1.76

1.81

1.86

1.91

1.96

5 7 9 11 13 15 17 19

gs

%h

Contenido de Humedad

Den

sida

d se

ca

Respecto a la curva de compactación debe tenerse en cuentalo siguiente:

• Cada tipo de suelo tiene una curva diferente.• La humedad óptima de los suelos finos es mayor que la

correspondiente a los suelos granulares.• A medida se le aplica una mayor energía de compactación

(tanto en el ensayo proctor, como in situ cuando se construye un relleno), se puede alcanzar una mayor densidad seca, sin embargo disminuye la humedad óptima del suelo.

CUADRO RESUMEN DE ENSAYOS DE PROCTOR

Tipo de Ensayo Estándar Modificado

Peso de martillo 5.5. Lbf (2.49 Kg.) 10 lbf (4.54 Kg.)Altura de caída 12” (305 mm) 18” (457 mm)Número de Capas 3 capas 5 capas

Procedimiento de Ensayo A B C

Material Empleado < N° 4 < 3/8” < 3/4”Diámetro del Molde 4” 4” 6”Número de Golpes 25 25 56Gradación Hasta 20% >

N°4Más de 20% >

N°4Más de 20% >

3/8”Hasta 20% >

3/8”menos de 30%

> 3/4”

1. Selección del material de acuerdo a las exigencias de la obra y de las especificaciones técnicas.

2. Selección del equipo de compactación según el tipo de suelo.

3. Determinación del espesor de las capas de acuerdo con el tipo de material y especificaciones técnicas.

4. Determinación del tamaño del equipo en función del espesor de las capas.

5. Determinación de la humedad que es necesario agregar al suelo para alcanzar la humedad óptima.

PROCESO CONSTRUCTIVO DE UN RELLENO

RECOMENDACIÓN DE EQUIPOS DE COMPACTACIÓN SEGÚN EL TIPO DE SUELO

Equipo A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-4 A-5 A-6 A-7

Rodillo liso 1 2 2 1 1 1 2 2 3 3 4

Rodillo neumático

2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 3

Rodillo pata de cabra

5 5 5 4 4 3 2 2 1 1 1

Rodillo impacto

2 2 1 2 2 2 4 4 4 4 4

Rodillo vibratorio

1 1 1 1 1 3 4 3 3 5 5

CLASIFICACION SEGÚN EL COMPORTAMIENTO DEL EQUIPO:1 Excelente, 2 Bueno, 3 Regular, 4 Deficiente, 5 Inadecuado

Suelos granulares Suelos arcillosos y limosos

NORMAS ASTM(American Society of Testing and Materials)

Plataformas de edificaciones.Construcción de represas de tierra.Fundación de presas de tierra.Construcción de aeropuertos.

NORMAS AASHTO(American Association State High-way Officials)

Construcción de calles y avenidas.Construcción de carreteras.

NORMAS APLICABLES

PRECAUCIONES

Todos los ensayos deben efectuarse con la misma norma.

Si se va a efectuar ensayos con cono de arena, debe determinarse previamente el método del ensayo proctor, para hacer la retención de las partículas gruesas (gravas) con la misma malla utilizada en el proctor

FRECUENCIA DE ENSAYOS

Subrasante: un punto de control de densidad cada 250 m2 de área, con un mínimo de 3 ensayos por jornada de trabajo.

Base y Sub base granular: un punto de control de densidad cada 250 m2 de área, con un mínimo de 3 ensayos por jornada de trabajo.

Rellenos estructurales: un punto de control de densidad por cada 300 m2 de área por capa y con un mínimo de 2 ensayos de control por capa.

Se deben controlar antes del inicio de los trabajos, la granulometría de los materiales, límites de consistencia (límite líquido e índice de plasticidad), proctor (modificado o estándar, según se especifique), y el valor de CBR (en los casos se especifique).

Si se cambia de material deben repetirse todos los ensayos indicados.

Si la obra es grande, deben efectuarse estos ensayos por lo menos cada 3,000 m3 de material por colocar.

El ensayo consiste básicamente en excavar un agujero manualmente, depositar el material extraído en un recipiente y pesarlo.

Luego llenar el hueco con una arena de densidad conocida que cae libremente a través de un cono y determinar por relaciones de pesos, el peso de la arena que ocupó el hueco y su volumen.

La densidad húmeda in situ se determina dividiendo el peso del material extraído entre el volumen del hueco.

La humedad se determina por los métodos usuales (utilizando el horno del laboratorio o con speedy) y con este dato se determina la humedad seca in situ.

CONO DE ARENA

EQUIPO DE DENSIDAD DE CAMPOCON CONO DE ARENA

Cono metálico (de 6 o 12 pulgadas de diámetro) Arena calibrada (Arena de Ottawa) Placa metálica hueca (diámetro según el cono) Balanza con una precisión de 0.10 lb. Cuchara para extraer la arena del suelo en estudio. Bolsas plásticas, para echar la muestra extraída del suelo. Bandejas, tarros de humedad.

Este método permite determinar rápidamente y con precisión la densidad seca y la humedad de los suelos en el campo, sin tener que recurrir a métodos de intervención física, tales como la extracción de testigos.

El equipo utilizado para este ensayo, determina la densidad mediante la trasmisión, directa o retrodispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de fotones emitidos por una fuente de Cesio-137. Los detectores ubicados en la base del medidor detectan los rayos gamma y un microprocesador convierte los conteos en una medida de densidad.

DENSIMETRO NUCLEAR

Para determinar la humedad de los suelos y materiales semejantes, se utiliza el principio de termalizacion de neutrones. El hidrógeno (agua) en el material frena los neutrones emitidos por una fuente construida de Americio 241: Berilio. La detección de los neutrones frenados se hace mediante detectores de Helio-3 situados en la base de la sonda.

EQUIPO

• Densímetro, un instrumento portátil que contiene todos los módulos electrónicos, conjuntos de baterías recargables, detectores y fuentes radiactivas.

• Bloque de Referencia, proporciona un material que sirve de referencia constante, que se utiliza para efectuar los ajustes en la sonda, los cuales son necesarios para compensar la desintegración progresiva de la fuente.

• Placa para Alisado/Guía de la Varilla de Perforación, se utiliza para preparar el terreno de emplazamiento, o la porción de suelo sobre la cual se va colocar el equipo, y para guiar la varilla al hacer la perforación.

• Varilla de Perforación, se utiliza para preparar un orificio cuando se va efectuar una medición de Transmisión Directa.

• Cargadores/Adaptadores, uno para CC (12 VCC) y otro para CA (115/230 VCA 50/60 Hz).

• Batería de Repuesto.

• Caja de Transporte.

• Extractor.

PRECAUCIONES

• Se está trabajando con un equipo nuclear, que es una fuente de radiación, por lo que se tienen que tomar todas las precauciones correspondientes.

• Los técnicos deben tener la licencia del IPEN respectiva.

• Deben seguirse las recomendaciones del IPEN para el transporte y utilización del equipo.

• Tanto el operador, como el chofer que lleva el equipo y las personas que estén cerca al equipo en operación deben contar con un dosímetro para registrar la radiación. Este control se hace mensual.

Igual que el ensayo de cono de arena, este ensayo consiste básicamente en excavar un agujero manualmente y pesar el material extraído.

Luego colocar una manta impermeable en el hueco, dándole la forma y llenarlo de agua, midiendo el volumen de agua que ingresa, ya sea en forma manual o con un caudalímetro (si el hueco es muy grande).

La densidad húmeda in situ se determina dividiendo el peso del material extraído entre el volumen del hueco.

La humedad se determina por los métodos usuales y con este dato se determina la humedad seca in situ.

REEMPLAZO DE AGUA