ENSAYO DE COMPACTACION COMPACTACION AASHTO: Ensayo T 99 ASTM: Ensayo C 698 1. Antec nteced eden ente tes. s.--
Como se vio en prácticas pasadas, se sabe que un suelo está formado por part partíc ícul ulas as de tama tamaño ño y form forma a varia variada da,, y que entre entre estas estas exist existen en espac espacio ioss inte inter r granulares llamados vacíos, que se hallan llenos de aire o agua. Cuando una masa de suelo se encuentra en estado suelto ocupa mayor volumen, porque tiene mayor número de vacíos. En cambio cuando se comprime esta masa de tierra, se hace más compacta y se observa una disminucin en su volumen total, a causa de la disminucin de volumen de vacíos. Esta operacin de comprimir una masa de tierra se denomina compactacin. En traba!os de ingeniería resulta útil reali"ar una compactacin previa para la elaboracin posterior de una estructura. Esto se debe a que al compactar el suelo que servirá de soporte a otra obra, se consigue prevenir en gran medida asentamientos futuros, tambi#n se incrementa la resistencia del suelo a esfuer"os cortantes y se disminuye disminuye la permeabilid permeabilidad ad del suelo. En la compactacin compactacin tambi#n tambi#n existen existen niveles, niveles, ya que tras compactar el suelo con poca cantidad de agua me!ora una cierta proporcin, al compactarlo con un poco más de agua se incrementa la me!oría, pero tras pasar una cierta cantidad de agua el suelo vuelve a tornarse blando, con lo que ya no es útil. $or todo lo dicho, se entiende la gran utilidad que tiene la compactacin y tambi#n es de gran utilidad conocer la cantidad de agua que consigue el punto ptimo de compactacin. 2. O! O!et"# et"#os os..2.1. O!et"#o $en $ene% e%a& a&..-
%eali"ar los ensayos de compactacin en el laboratorio y además llegar a obtener los valores de la densidad máxima y el contenido de humedad ptimo de la muestra del suelo con la que se est# traba!ando. 2.2. 2.2.
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O!e O!et" t"# #os Es' Es'ec ec(()"co )"cos. s.--
Calcul Calcular ar densid densidad ad húmed húmeda a del suelo suelo para para dife diferent rentes es grados grados de hume humedad dad en las compactaciones y tambi#n calcular una densidad de suelo seco.
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%eali"ar el cálculo del contenido de humedad para cada muestra. 'raficar la (ensidad )eca *s el Contenido de +umedad. 'eom#tricamente completar la curva graficada y determinar el contenido de humedad ptimo y la densidad ptima del suelo.
*. Ma%co Te+%"co.-
)e entiende por compactacin de suelos, el me!oramiento artificial de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. )e distinguen la consolidacin de los suelos en que, como se vio, en este último proceso el peso específico del material crece gradualmente ba!o la accin natural de sobre cargas impuestas que provocan expulsin de agua por un proceso de difusin ambos procesos involucran disminucin de volumen, por lo tanto en el fondo son equivalentes. a importancia de la compactacin de suelos es tener en el suelo un aumento de resistencia y una disminucin de capacidad de deformacin que se obtiene al su!etar el suelo a t#cnicas convenientes que aumente su peso específico seco, disminuyendo sus vacíos por lo general, las t#cnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, borde de defensa, muelles, pavimentos, etc. algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cementaciones sobre arenas sueltas. os m#todos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de materiales con los que se traba!a en cada caso, con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena se compacta eficientemente por m#todos vibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estático resulta más venta!oso. En la práctica estas características se refle!an en los equipos disponibles para el traba!o, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos. En las últimas #pocas los equipos de campo han tenido desarrollo y hoy existen en gran variedad. a eficiencia de cualquier equipo de compactacin depende de varios factores y para poder anali"ar la influencia particular de cada uno.
(e entre todos los factores que influyen en la compactacin obtenida en un caso dado, podría decirse que dos son los más importantes, el contenido de agua en el suelo, antes de iniciarse el procedimiento de compactacin y la energía especifica empleada en dicho proceso. El establecimiento, de una prueba simple de compactacin en el laboratorio cumple, principalmente dos finalidades, por un lado disponer de muestra de suelo compactadas tericamente con las condiciones de campo, a fin de investigar sus propiedades mecánicas para conseguir datos firmes de proyectos, por otro lado es necesario poder controlar el traba!o de campo, con vistas de tener la seguridad de que el equipo usado está traba!ando efectivamente en las condiciones previas en el proyecto. El ob!etivo principal de la compactacin es obtener un suelo da tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuando a trav#s de toda la vida útil de la obra. as propiedades requeridas pueden variar en los ensayos, pero la resistencia, la compresibilidad y una adecuada relacin esfuer"o & deformacin figuran entre aquellas cuyo me!oramiento se busca siempre- es menos frecuente, aunque a veces no menos importante, que tambi#n se compacte para obtener unas características idneas de permeabilidad y flexibilidad. inalmente, suele favorecerse mucho la permanencia de la estructura t#rrea ante la accin de los agentes erosivos como consecuencia de un proceso de compactacin. (e la simple enumeracin de los ob!etos de la compactacin destaca un hecho importante, que debe hacer prever al ingeniero muchas de las dificultades y comple!idades que despu#s efectivamente encontrara en estas t#cnicas. En primer lugar la compactacin, en segundo lugar, es evidente que muchos de esos ob!etivos serán contradictorios en muchos problemas concretos, en el sentido en que las acciones que se aprenda para cumplir con uno pudieran per!udicar a algún otro. $or e!emplo, en t#rminos generales puede ser cierto con frecuencia que una compactacin intensa produce un material muy resistente, pero sin duda muy susceptible al agrietamiento- en este aspecto el número de e!emplos contrastes que pudieran ocurrirse es prácticamente ilimitado.
Estas posibles contradicciones se complican y amplían aún más si se toma en cuenta que los suelos compactados han de tener una vida dilatada y que es compromiso obvio que conserven sus propiedades en toda esa vida- ba!o la accin del agua, de las cargas soportadas, etc. En el laboratorio resulta bastante fácil clasificar los m#todos de compactacin en uso de tres tipos bien diferentes/ a compactacin por impactos, por amasado y por aplicacin de cargas estáticas. 0 reserva de detallar algo más estos m#todos, baste por el momento la afirmacin de que siempre producen resultadas muy diferentes tanto en la estructura que adquiere el suelo como, en consecuencia, en las propiedades del material que se compacta. 0demás, ya se comien"a a utili"ar algunos dispositivos de laboratorio para compactar por vibracin, sí bien su uso está menos extendido que el de los otros tres m#todos. Esta compactacin se la deberá reali"arse mediante equipos especiales como ser/ aplanadoras, rodillos metálicos, rodillo pata de cabra, vibra compactadores. %esulta bastante más fácil diferenciar de un modo analgico los m#todos de compactacin de campo. Es común describir #stos con base en el equipo mecánico que se emplee en el proceso, y así se habla de la compactacin con rodillo liso, con rodillo neumático, con equipo vibratorio, etc. )e supone que los m#todos de laboratorio reproducen las condiciones del proceso de campo, pero en muchos casos no es fácil establecer una correspondencia clara entre el tren de traba!o de campo y las pruebas de laboratorio, en el sentido de contar con que estas últimas reprodu"can en forma suficientemente representativa todas las condiciones del suelo compactado en el campo. ,. Desa%%o&&o de ao%ato%"o.,.1. Desc%"'c"+n de& Ensayo.-
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En primer lugar, se reali" el secado y la disgregacin de una porcin del
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suelo correspondiente al sector de cara cara uego se pesaron 12 3g. de muestra para proceder con el compactado
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utili"ando solo 4 3g. para cada compactacin. 0 los 4 3g. se le adicionaron 5, 2, 6 y 54 7 de agua, para cada compactacin.
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0ntes de empe"ar con la muestra se tom un molde y se anotaron las medidas de volumen y de peso del mismo, además se lo prepar para recibir la muestra aumentando una base de papel para que la misma no
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se quede pegada. uego de me"clar bien cada muestra, se la fue colocando de a poco en el molde de compactacin, calculando aproximadamente que se llene hasta
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la quinta parte. )e procedi dando 84 golpes a la muestra, luego se aument otra capa correspondiente a otra quinta parte de muestra- y así hasta completar
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cinco capas compactadas. (espu#s se enras la muestra y se rellen algunos vacíos e
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imperfecciones con ayuda de un combo, hasta tener una superficie lisa. )e procedi con el pesado de la muestra con el molde incluido, cuidando
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de limpiar bien la superficie externa del molde. uego se retir la muestra del molde, y se tom una parte del centro de la
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misma para calcular el contenido de humedad real de la muestra. (e lo que qued en la base 9que fue bastante: se seleccionaron 8;; gr.
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para reali"ar la granulometría de los agregados finos. (e haberse tami"ado este agregado fino tal y como estaba, gran cantidad se habría quedado pegada a los tamices, por lo que se hi"o uso del m#todo del lavado para depurar los agregados muy finos y tener una
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muestra fina seca para tami"ar. (espu#s de lavar y secar en el horno 12 hrs., se prosigui con el
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tami"ado de agregados finos con los tamices <=2;, 5;; y 1;;. >gualmente se pesaron las cantidades retenidas en cada tami", pero para completar la tabla de granulometría se hi"o una proyeccin de estos
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valores para la muestra total, en la parte de porcenta!e que pasa. inalmente se grafic la curva granulom#trica en papel milimetrado, haciendo uso de una escala semilogarítmica.
,.2.
Datos y C&c/&os de& Ensayo.-
%esumen de laboratorio/ No de Capas No de Golpes por Capa Peso Suelo Húmedo + Molde Peso Molde
8 84 61;6 ?45;
8 84 6??@ ?45?
8 84 6428 ?45?
8 84 6A8; ?45;
Peso Suelo Húmedo 28@6 Volumen de la Muestra 154@.@4 Densidad Suelo Húmedo 1.55 Capsula No 5 Peso Suelo Húmedo + Capsula ?45.A1 Peso Suelo Seco + Capsula ?88.6A Peso Agua 8.68 Peso de la Capsula 64.;4 Peso Suelo Seco
[email protected] Contenido de Humedad 2.16 Densidad Suelo Seco 2.0
,.*.
2A14 1546.21 1.5A 1 ?1; ?5?.11 4.A6 64.;4 11A.54
8;?1 1546.21 1.?1 ? ?A;.66 ?8A.24 5?.21 64.;4 1A5.2
852; 154@.@4 1.?A 2 251.;? ?@?.81 56.85 64.;4 ?;A.24
2.98 2.10
,.9, 2.21
6.02 2.2*
e&ac"+n 3oto4%)"ca.-
Se&ecc"+n de s/e&o5 'asa Ta"7
M/est%a Ta"7ada
Se'a%ac"+n de /est%a cada 6 4.
P%oceso de Inc%eento y Me7c&a de a4/a en &a /est%a de 6 4.
P%oceso de Co'actac"+n
M/est%a Co'actada
;. C/est"ona%"o.-
5.& >ndique la designacin 00)+B. El martillo empleado en este m#todo pesa alrededor de 5; libras y la altura de caída es de 56 pulgadas 928.A1 centímetros:. En este ensayo se colocan cinco capas de igual espesor aproximadamente. En este ensayo se usa el cilindro de 4 pulgadas en el cual se compactara cada capa haciendo caer 84 veces el martillo sobre cada capa. a compactacin de suelos constituye un capítulo importante y se halla íntimamente relacionado con la pavimentacin de carreteras, vías urbanas y pistas de aterri"a!e. a falta de adecuada compactacin es causa de muchas fallas en los pavimentos y en las diferentes obras civiles que necesiten compactacin. 1.& Du# peso tiene el martinete de compactacinF El peso es de 5; lb., y su altura de caída es de 56G según la 00)+B. ?.& D0 qu# se denomina/ (ensidad Háxima y +umedad IptimaF )on los valores de densidad del suelo y contenido de humedad para los que el suelo se halla en una condicin de compactacin ptima, con mayor resistencia a esfuer"os de
compresin y cortantes. *alga la redundancia, la humedad ptima es aquella para la cual el suelo alcan"a su densidad máxima, entendiendo por densidad máxima aquella densidad del suelo para la cual todos los vacíos de aire han sido rellenados por la cantidad exacta de agua y suelo, sin sobrantes ni excesos de agua. 2.& DEl incremento de agua de punto a punto cuánto debe ser máximo en 7F
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Con esta práctica se pudo determinar y verificar que existe un cierto porcenta!e de humedad en el cual la densidad es máxima y esto es una particularidad para
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cada terreno. Jn terreno compactado a humedad optima y densidad máxima presenta una estabilidad apreciable aun en estado de saturacin lo que no sucede en otros
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casos. a compactacin se debe hacer en forma uniforme en todas las direcciones del molde para evitar que en el interior de la muestra queden espacios vacíos o
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tambi#n espacios en los cuales no se haya compactado de buena manera. 0l enra"ar debemos hacerlo cuidadosamente evitando que al enra"ar el molde en su parte superior queden terrones o huecos si es que quedaran estos huecos se los deben rellenar con muestra antes de pesar ya que sino esto alteraría el
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peso real de la muestra. )e recomienda tambi#n que el proctor en el momento del pesado est# bien limpio.
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Hecánica de )uelos K)oLersG +%
B+, N. . Ciencia e ingeniería de materiales.