Compactacion
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El documento describe los conceptos básicos de la compactación de suelos, incluyendo los factores que influyen en el proceso como la humedad inicial y la energía aplicada. También cubre los ensayos de laboratorio como el Proctor estándar y modificado para determinar la relación óptima entre humedad y densidad, así como métodos para controlar la compactación en obra.
Compactacion
- 1. COMPACTACIÓN DE SUELOSCOMPACTACIÓN DE SUELOS • ConceptoConcepto • Factores que influyen en la compactaciónFactores que influyen en la compactación • Efecto en las propiedades de los suelosEfecto en las propiedades de los suelos • Ensayos de laboratorioEnsayos de laboratorio • Compactación en obraCompactación en obra • Control de CompactaciónControl de Compactación
- 2. COMPACTACIÓN • Terraplenes (estructuras de tierra) – Presas – Pavimentos – Escolleras, muelles • Rellenos de terrenos • Mejoramiento de suelos (estabilización) • Remoldeo de muestras de laboratorio
- 3. • Proceso de aplicación de energía mecánica al suelo para disminuir su volumen por reducción de relación de vacíos debida a eliminación de aire de poros • Objetivo de la Compactación: – Mejorar propiedades mecánicas de los suelos – Generar a partir de un suelo un material con las propiedades mecánicas apropiadas CONCEPTO DE COMPACTACIÓN
- 4. • Efectos Físicos y Mecánicos: – Reducción de e Aumento de γ – Aumento de resistencia – Disminución de deformabilidad • Aplicación de energía mecánica: – T de aplicación muy breve condición no drenada – Disminución de volumen de vacíos por eliminación de aire Reducción de volumen de aire – Proceso de compactación Suelos o Materiales no saturados CONCEPTO DE COMPACTACIÓN
- 5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN • Proctor (1933): Prueba de laboratorio consistente en compactar suelo por impacto variando contenido de humedad • Factores que influyen en la compactación: – Contenido de humedad inicial – Energía específica de compactación (Energía aplicada por unidad de volumen) – Tipo de suelo
- 6. Influencia de la humedad inicial de compactación 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 (%) PesoEspecíficoSeco(kN/m 3 ) Suelo SC (Salto) Experimento Óptimo Aumenta ω Aumenta γd Aumenta ω Disminuye γd Existe una ω para γdmáx γdmáx o Peso Unitario Seco Máximo (PUSM) Ηumedad óptima (ωópt)
- 7. Causas del comportamiento γd - ω • Para ω < ωópt: Suelo muy seco Succión elevada Baja eficiencia de compactación • Aumenta ω disminuye Succión Mejora eficiencia de compactación • Para ω > ωópt: Suelo casi saturado Poco aire a eliminar Baja eficiencia de compactación • Para ω = ωsat: No es posible compactar
- 8. Influencia de la energía específica de compactación Energía 2 > Energía 1
- 9. Curva de 100% de saturación • Curva donde se alcanza la humedad de saturación para cada peso específico seco (relación de vacíos) • A mayor γd menor e menor ωsat 100 G 1 G S G 1 G S G 1 wwsol d ω + γ = ω + γ = ω + γ =γ • Igualmente se definen curvas para cualquier S
- 10. Curva de 100% de saturación • Por encima de la curva de 100% de saturación: zona donde no es posible compactar suelo por mayor que sea energía específica • Distancia entre ωopt y ωsat: indica que suelo compactado al máximo igual tiene aire en compactación no es posible expulsar todo el aire de los vacíos
- 11. Influencia del tipo de suelo Cuanto más fino el suelo mayor ωopt Cuanto más grueso el suelo mayor γdmáx Suelos gruesos mal graduados:comportamiento anormal en compactación por impacto15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Humedad (%) PesoEspecíficoSeco(kN/m 3 ) Desagregado Fm. Arapey Descompuesto Fm. Arapey Grava Fm. Salto Suelo SP
- 12. Influencia de la compactación sobre la estructura de los suelos finos
- 13. Influencia de la compactación sobre la permeabilidad de los suelos finos
- 14. Influencia de la compactación sobre la relación tensión - deformación de los suelos finos
- 15. Ensayos de Compactación • Dinámicos (impacto): Ensayo Proctor • Amasado: Ensayo Mini-Harvard (Wilson, 1950) • Estáticos: Edómetro • Vibración
- 16. Ensayo de Compactación Proctor ASTM D 698-78; AASHTO T 99-86 • Objetivo: Determinar relación γd – ω de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto de masa de 5,5 lb (2,5 kg) y caída libre de 12 in. (305 mm) • Moldes metálicos rígidos cilíndricos: – Diámetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para suelos con tamaño máximo 4,75 mm (pasa tamiz #4) – Diámetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3 para suelos con tamaño máximo ¾ in.
- 17. Ensayo de Compactación Proctor • Método: Compactar en 3 capas de igual espesor – 25 golpes x capa en molde de 4 in. – 56 golpes x capa en molde de 6 in. • Energía específica: 6 kg.cm/cm3 • Mínimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad inicial
- 18. Ensayo de Compactación Proctor Modificado ASTM D 1557-78; AASHTO T 180-86 • Objetivo: Determinar relación γ – ω de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto con masa de 10 lb (4,54 kg) y caída libre de 18 in. (457 mm) • Moldes metálicos rígidos cilíndricos: – Diámetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para materiales con tamaño máximo 4,75 mm (pasa tamiz #4) – Diámetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3 . para materiales con tamaño máximo ¾ in.
- 19. Ensayo de Compactación Proctor Modificado • Método: 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. • Energía específica: 27,2 kg.cm/cm3 • Mínimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad inicial
- 20. Compactación en obra • Requisitos: γdmáx y ωópt de ensayo Proctor • Dificultades: – Método de compactación en campo ≠ Método de compactación en laboratorio – Proceso de agregado de agua o de secado ωcampo ≠ ωópt • γd obtenido en campo difícilmente coincide con γdmáx de laboratorio
- 21. Concepto de Grado de Compactación (Gc) • Control de obra por Grado de compactación • Se establece Gcmin de aceptación en función de importancia y tipo de obra • Dificultades: – Inadecuado para arenas uniformes (compacidad relativa) – No representa estructura y propiedades mecánicas adecuadamente – No permite comparar materiales diferentes 100(%) ⋅= dmáx d cG γ γ
- 22. Control de Compactación en obra • Métodos destructivos – Cono de Arena – Aceite – Balón de goma (ASTM D 2167-94) • Métodos no destructivos – Densímetro nuclear (ASTM D 2922-91) – Densímetro de ultrasonido
- 23. Método del Cono de Arena ASTM D 1556-90; AASHTO T 191
- 25. Método del Cono de Arena • Pi: (Peso del botellón + Cono + Arena)inicial • Pf: (Peso del botellón + Cono + Arena)final • Pc: Peso de arena que llena el cono )arena(d cfi pozo PPP V γ −− = hueco suelo suelo V P =γ