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1. Compactación de
suelos
CLASE Nº 25-26

2. La compactación del suelo es la densificación-reducción en la
proporción de vacíos de un suelo a través de la expulsión del
aire.
Para mejorar las propiedades del suelo, como la densidad, el
contenido de agua o la gradación, la compactación es
necesaria en la construcción de terraplenes, carreteras,
subrasantes, presas de tierra, etc.

3. Esto se logra normalmente utilizando equipos mecánicos,
rodillos y compactadores más una adición de agua.
El mejoramiento del suelo a través de la Compactación
implica:
1. Aumenta la resistencia del suelo al corte.
2. Reducir la permeabilidad, la filtración y
3. Reducir la compresibilidad.

4. Tener presente los términos Clave;
La compactación es la densificación de los suelos por la
expulsión del aire.
El peso unitario seco máximo (d(máx)) es el peso unitario
máximo que un suelo puede alcanzar mediante un
método de compactación específico.
El contenido óptimo de agua (wopt) es el contenido de
agua necesario para que un suelo alcance su peso
unitario seco máximo tras un método de compactación
específico.

5. Por ello los Temas a abordar estará orientado a comprender en:
1. ¿Qué es la compactación del suelo?
2. ¿Cuál es la importancia de la compactación del suelo?
3. ¿Qué factores afectan la compactación del suelo?
4. ¿Cómo se consigue la compactación del suelo en el
laboratorio?
5. ¿Cuáles son los requisitos para la compactación del suelo
en el campo?
6. ¿Qué tipos de equipos se utilizan para la compactación del
suelo?
7. ¿Cómo se controla la compactación del suelo en el campo?

6. COMPACTACIÓN DEL SUELO
La compactación de suelos es el proceso artificial por el
cual las partículas de suelo son obligadas a estar más en
contacto las unas con las otras, mediante una reducción del
índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se
traduce en un mejoramiento.

7. La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo
suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su
densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y
estabilidad entre otras propiedades.
Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería
del suelo.

8. Ventajas de la compactación:
La compactación permite el mejoramiento de las
siguientes propiedades :
* Aumenta la capacidad de
soporte del suelo.
* Reduce los asentamientos
del terreno.
* Reduce la permeabilidad
del suelo, el escurrimiento
y la penetración del agua.
El agua fluye y el drenaje
puede regularse.

9. * Reduce el esponjamiento y
la contracción del suelo, ya
que si hay vacíos, el agua
penetra y habrá un
esponjamiento en invierno
y contracción en verano.
* Impide los daños de las
heladas, puesto que el
agua se expande y
aumenta de volumen al
congelarse, haciendo que
los pavimentos se hinchen
y losas y estructuras se
agrieten.

10. Como es un proceso rápido de reducción de volumen por
medios mecánicos.
La compactación es necesaria para:
(a) Construcción de presas de tierra
(b) Terraplenes de canales
(c) Carreteras y pistas de aterrizaje

11. CONCEPTO BÁSICO

12. Vamos a reexaminar la ecuación para el peso unitario seco, es decir,
Como se ve, para obtener e = w.Gs/S.
¿Cómo podemos aumentar el peso unitario seco?
Si examinamos la ecuación anotada, tenemos que reducir e,
Es decir, w/S se debe reducir ya que Gs es constante.
El peso unitario seco máximo teórico se obtiene cuando S = 1 (S =
100%); es decir,
(a)
(b)

13. Relación: Teoría máxima de peso unitario seco-contenido de agua para diferentes grados
de saturación.

14. La compactación es función de tres variables:
(i) Contenido de humedad
(ii) Esfuerzo de compactación
(iii) Tipo de suelo
Línea de saturación
 Factores que afectan la compactación

16. Cada suelo reacciona de diferente manera con respecto
a la densidad máxima ante una humedad óptima , por lo
tanto, cada suelo tendrá su propia y única curva de
control.

17. Las curvas mostradas en la figura anterior se obtuvieron como
sigue:
1. Asumir un valor fijo de S, por ejemplo, S = 1 (100% de
saturación), en la ecuación (a).
2. Sustituya valores arbitrariamente elegidos de w.
3. Con el valor fijo de S y un valor estimado de Gs (= 2.7) o un
valor conocido, con d para cada valor de w usando la Ecuación
(a).
4. Trazar los resultados de d versus w.
5. Repita para un valor diferente de S, si lo desea

18. COMPACTACIÓN DE SUELOS SIN COHESIÓN
El suelo sin cohesión no presenta un contenido de humedad óptimo. El
método más eficaz para compactarlo es mediante vibraciones, con
apisonamiento o apisonamiento neumático.
La fuerza de filtración del agua a través de la arena hace que los granos
ocupen posiciones más estables. Para este método, se debe utilizar
abundante agua.
El apisonado es el método menos eficaz para compactar arenas. Para
obtener los mejores resultados, la arena debe estar casi
completamente saturada. Con seis a ocho pasadas en capas de 30 cm
de espesor.
Antes de colocar cualquier estructura importante sobre ellos, es
conveniente compactarlos previamente. Un método conveniente para
hacerlo es hincando pilotes a través de ellos.

19. COMPACTACIÓN DE SUELOS COHESIVOS
Al ser un material cohesivo, la arcilla se extrae de los pozos de
préstamo en trozos. No es económicamente viable fragmentar estos
terrones en trozos más finos. Así como es difícil alterar el contenido de
humedad de la arcilla después de su excavación; el único método
conveniente para hacerlo es rociar agua sobre el área de préstamo con
suficiente antelación para excavar, cuando la arcilla se acerca al
contenido de humedad requerido.
Todo lo que se puede hacer para reducir el espacio entre los trozos
separados se logra satisfactoriamente con rodillos de pata de cabra.
La arcilla altamente precomprimida o las arcillas con un alto índice de
hinchamiento no son adecuadas para su uso en terraplenes, ya que se
hinchan al entrar en contacto con el agua.

20. SECUENCIA DE LA TEORIA DE COMPACTACION
Para el proceso de compactación de los suelos, se
dan tres eventos a desarrollar:
1.- Elegir el material a compactar.
2.- Mecanismo de compactación en obra.
3.- Verificación del grado de compactación.

21. I. ELECCION DEL MATERIAL A COMPACTAR
El material elegido puede ubicarse fuera o dentro del
área del proyecto, la misma que debe ser sometido a
una evaluación de sus bondades ingenieriles.
Esta elección dependerá mucho de la experiencia del
ingeniero y para su uso debe confirmarse con los
ensayos de laboratorio.

22. Es decir el material elegido sea fino o no, se somete a
evaluación y se logra conocer esta propiedad básica,
obteniendo su propia y única curva de control.
1. Arena arcillosa bien distribuida
2. Arcilla arenosa bien distribuida
3. Arcilla arenosa con distribución
mediana.
4. Arcilla arenosa con limo
5. Limo
6. Arcilla pesada (insensible a la
humedad).

23. Sea una muestra de suelo cualquiera:
¿QUE ENSAYOS DEBE REALIZARSE?

24. Especificación para compactación de campo
Los parámetros de rendimiento de compactación se especifican
en un proyecto de construcción de una o dos maneras.
1. Especificación del método:
Las instrucciones detalladas especifican el tipo de máquina, la
profundidad de la capa, el número de pasadas, la velocidad y la
estructura de la máquina. Se incluye una receta como parte de
las especificaciones del trabajo para lograr la compactación
necesaria.
2. Especificación del resultado final:
Solo se especifican los requisitos de compactación final (95%
modificado o Proctor estándar). Este método ofrece al
contratista mucha más flexibilidad para determinar el método
más adecuado y económico para cumplir con las
especificaciones requeridas.

25. PRUEBAS DE LABORATORIO DE COMPACTACIÓN
Los ensayos de laboratorio se utilizan para establecer las características del suelo
a compactar, establecer los valores objetivos a alcanzar en campo y redactar las
especificaciones para el trabajo de campo.
La densidad seca máxima γdmax y el contenido de agua óptimo wopt son dos
parámetros importantes obtenidos de la curva. Esta curva se obtiene en el
laboratorio con el Ensayo de Compactación Proctor Estándar o Proctor
Modificado.

27. Compactación de
suelos
CLASE Nº 27-28

28. Ensayo de compactación de PROCTOR-ASTM D-1140 y D-1557
Se desarrolló una prueba de laboratorio denominada prueba Proctor
estándar para suministrar una cantidad estándar de energía mecánica
(esfuerzo compacto) para determinar el peso unitario máximo seco de
un suelo. En la prueba estándar Proctor, se mezcla una muestra de
suelo seco con agua y se compacta en un molde cilíndrico de volumen
9,44 x 1024 m3 (molde Proctor estándar) por golpes repetidos de la
masa de un martillo, 2,5 kg, que cae libremente desde una altura de
305 mm. El suelo se compacta en tres capas, cada una de las cuales se
somete a 25 golpes.
La energía impartida por el martillo es:

29. Para la mayoría de los proyectos, la prueba Proctor estándar es
satisfactoria. Para proyectos que involucran cargas pesadas, tales como
pistas para soportar cargas pesadas de aeronaves, se desarrolló una
prueba Proctor modificada. En esta prueba, el martillo tiene una masa
de 4,54 kg y cae libremente desde una altura de 457 mm. El suelo se
compacta en cinco capas con 25 golpes por capa en el molde Proctor
estándar. La energía de compactación de la prueba de compactación
modificada de Proctor es de 2695 kJ/m3, aproximadamente 4,5 veces
la energía de la prueba Proctor estándar.

30. Las arcillas suelen producir curvas en forma de campana. Las arenas a
menudo muestran una disminución inicial en el peso unitario seco, por
que la tensión capilar que restringe el libre movimiento de las partículas
del suelo, seguido de una joroba. Algunos suelos -los que tienen límite
líquido inferior al 30% y arenas finas y mal graduadas- pueden producir
uno o más jorobas antes de que se alcance el peso máximo de unidad

31. El contenido de agua en el que se logra el peso unitario seco máximo
(d)max se denomina contenido de agua óptimo (wopt). A los contenidos
de agua por debajo del óptimo (seco de óptimo), el aire es expulsado y
el agua facilita el reordenamiento de los granos del suelo en una
configuración más densa-el número de granos de suelo por unidad de
volumen de suelo aumenta; lo contrario disminuye así el número de
granos de suelo por unidad de volumen de suelo. En consecuencia, el
peso unitario seco disminuye.

32.  Compactación de suelos en el laboratorio:

33. MÉTODO PROCTOR ESTÁNDAR
Muestra secada al aire pasando por un tamiz de 4,75 mm con
aproximadamente un 5 % de agua; mezclar bien.
25 golpes cada uno en 3 capas
La capa superior no debe sobresalir más de 6 mm dentro del collarín.

36. Método Modificado (IS: 2720 Pt VIII-1983)
Pisón de peso de 4,9 kg.
Desnivel de 450 mm.
5 capas, 25 golpes cada una
Para suelos de hasta 37,5 mm de tamaño, se utiliza un molde mayor
de 2250 cm³.
5 capas, 55 golpes cada una
Esfuerzo de compactación
Estándar: 60,45 × 10³ kg m/m³
Modificado: 275,6 × 10³ kg m/m³
Es 4,56 veces superior al método estándar

38. ENSAYO EN LABORATORIO
Los objetivos de la prueba Proctor son dos:
1. Medir y determinar el peso volumétrico seco máximo o la
densidad obtenible de un suelo.
2. Determinar el efecto de la humedad óptima.
Para suelos finos y Suelos granulares.

39. 1.- ENSAYOS PROCTOR:
Para determinar el tipo de ensayo, martillo a utilizar, el
diámetro de molde y la cantidad de golpes para proporcionar
energía, se procede de acuerdo a la siguiente tabla:
1.1 Proctor Estándar
1.2 Proctor Modificado.

40. Energía de Compactación Usada:
La Norma describe el procedimiento para la determinación
de la relación entre el contenido de humedad y la densidad
de los suelos compactados en un molde de tamaño dado, para
el Estándar se usa un pisón de 2.5 kg. que cae de una altura
de 12 pulg, compactando la tierra en 3 niveles con 25 golpes;
y para el Modificado un peso de 5 Kg, de una altura de caída
de 45 cm, compactando el suelo en 5 niveles con 56 golpes.

42. Preparación de Muestra:
La masa requerida para los procedimientos A y B es con unos
16 Kg, y para el procedimiento C es de 29 Kg de suelo seco,
en consecuencia la muestra de campo a tomar mínimo es de
23 kg y de 45 kg.
Determinar el porcentaje de retenido en los tamices # 4, 3/8’’ ó
¾’’ para seleccionar uno de los métodos A, B o C.

43. Granulometría Para Seleccionar Métodos:
Método A:
Se utiliza si el 25% o menos en masa del material se retiene
en el tamiz # 4.
Método B:
Se utiliza si el 25% o menos en masa del material se retiene
en el tamiz de 3/8’’.
Método C:
Se utiliza si el 30% o menos en masa del material se retiene
en el tamiz de 3/4’’.
Es necesario hacer algunas correcciones para el control de
compactación cuando el material a ensayar tiene partículas
gruesas en un porcentaje superior al 5%.

44. 1.1 PROCTOR ESTÁNDAR
El primer método estandarizado para medir densidades en
laboratorio es conocido como el Método Proctor Estándar
(Ralph R. Proctor)
Este ensayo consiste en compactar la muestra de suelo en
tres capas de igual espesor al interior de un molde
metálico estándar, por medio de un pisón metálico que se
deja caer desde una altura y frecuencia predefinidas. El
suelo se mezcla con una cantidad dada de agua.

46. Utensilios
para la
prueba del
Proctor
Estándar.

55. A partir del último paso, se pesa la muestra
con peso húmedo y luego de secarla (peso
seco). Esto corresponde a la humedad del
suelo.
Repitiéndose el procedimiento para distintas
cantidades de humedad.

58. Manejando los datos en un grafico se
obtiene la curva Densidad vs. Humedad.

59. 1.2 PROCTOR MODIFICADO
La prueba consiste en compactar el suelo en cinco capas
de igual espesor al interior de un molde metálico
estándar, por medio de 25 ó 50 golpes en cada una de
ellas que se deja caer desde una altura y frecuencia
predefinidas.

67. Conclusiones del ensayo:

68. El ensayo Proctor: cuándo usar el estándar o
el modificado:
El ensayo Proctor como referente universal para el diseño y
control de compactación de suelos mixtos (es decir, suelos que
no son puramente limpios o cohesivos). Y debido a la demanda
de los aeropuertos causadas por los aviones más pesados de la
2da Guerra Mundial hicieron que se aumentara la energía de
compactación, lo que nos trajo el Proctor Modificado.
Es práctica común en nuestro medio el de seleccionar como
referencia la compactación el Proctor Estándar cuando usamos
equipo liviano de compactación (canguros, sapos, mini rodillos), y
el Proctor Modificado cuando usamos equipo pesado (rodillos
lisos, pata de cabra, etc.)
Basar la decisión sobre cuál referencia utilizar, si Estándar o
Modificado, tomando en cuenta el tamaño del equipo de
compactación podría ser una decisión catastrófica, como se
dieron varios casos.

69. Compactación de
suelos
CLASE Nº 29-30

70. RESISTENCIA DEL SUELO - C.B.R.
Es un índice empleado para expresar las características de
Resistencia y Deformación de un suelo.
La prueba se realiza para evaluar el material de sub-rasante y
se correlaciona con el comportamiento del pavimento.
Se realiza saturando una muestra para simular las condiciones
más desfavorables de drenaje y expansividad.
Se somete la muestra a una presión igual a la que producirá el
futuro pavimento.
El valor CBR es la relación, expresada en % entre la carga real
aplicada y la que se requiere para producir las mismas
deformaciones en un material chancado normalizado.
El informe final debe incluir:
- CBR.
- Curva Presión v/s Penetración.
- Humedad, Peso Específico y densidad natural.

72. El suelo es un material de construcción :
• Fácilmente disponible
• Económico
Usos : caminos, terraplenes, presas, etc.
Requiere control de calidad

73. Ejemplos donde se requiere la mejora del suelo:

74. PRUEBAS DE CAMPO DE COMPACTACIÓN
Las pruebas de campo se dividen en pruebas clásicas y pruebas nuevas.
Las pruebas clásicas son antiguas y son lentas (15 a 30 minutos por prueba).
Entre ellas la prueba del cono de arena para la densidad seca, la prueba del
globo de goma para la densidad seca y el densímetro nuclear para la
densidad seca y el contenido de agua.
Las nuevas pruebas tardan solo unos minutos en realizarse. Incluyen el
deflectómetro liviano, el BCD y el horno de campo.

75.  Determinación del peso unitario de campo
de compactación

76. El método del cono de arena (ASTM D-1556) consiste en un frasco de vidrio
o plástico con un cono de metal en la parte superior. El frasco se llena con
arena de Ottawa uniformemente seca. En el campo, se excava un pequeño
agujero en la zona donde se ha compactado el suelo. Después de la
excavación del hoyo, el cono con la jarra llena de arena unida a él se
invierte y se coloca sobre el hoyo. Se permite que la arena fluya fuera del
frasco para llenar el agujero y el cono. El peso unitario seco de la
compactación hecha en el campo se puede determinar y comparar con los
resultados de las pruebas de laboratorio.

77. Tipo de suelo Rodillo de pie de
oveja estático
Rodillo cilíndrico
vibrante
Rodillo no cilíndrico
de impacto
Compactación Dinámica
Grava
Arena
Limo
Arcilla
Desperdicio
doméstico
Pobre
Pobre
Bueno
Muy bien
Bueno
Bueno
Muy bien
Pobre
Pobre Medio
Pobre
Bueno
Bueno
Pobre
Medio
Bueno
Bueno
Bueno
Medio
Pobre si está saturado,
bueno si no está saturado.
Muy bueno

78. EFECTO DE LA COMPACTACIÓN EN LAS PROPIEDADES DE
LOS SUELOS
El estado seco se refiere a un contenido de agua inferior al óptimo, y el
estado húmedo se refiere a un contenido de agua superior al óptimo.

79. (i) Estructura del suelo
El suelo compactado con un contenido de agua inferior al óptimo
generalmente presenta una estructura floculada,
independientemente del método de compactación.
Compactación del suelo -------------- mayor que OMC, usualmente
tiene una estructura dispersa.
Las fuerzas de atracción
son más dominantes
(estructura floculada) Las fuerzas de
repulsión son más
dominantes.

80. (ii) Permeabilidad
Disminuye con el aumento del contenido de agua en
el lado seco.
Tamaño de los
huecos.
Depende de
Existe una reducción correspondiente en el tamaño de los huecos, lo que provoca
una disminución de la permeabilidad.
OMC — Permeabilidad mínima
Después — La permeabilidad aumenta ligeramente
Si se aumenta el esfuerzo de compactación, la permeabilidad disminuye debido al
aumento de la densidad seca y a una mejor orientación de las partículas.
La permeabilidad mínima se produce en o ligeramente por encima del contenido
óptimo de agua. Después de esa etapa, la permeabilidad aumenta ligeramente.

81. (iii) Hinchamiento
Las muestras compactadas en seco presentan mayores características de
hinchamiento hasta alcanzar un mayor contenido de agua y a mayor humedad
tendrá menor hinchazón, saturadas y con la misma relación de huecos.
Encoge
menos
Encoge
mas
Más
hinchazón
Menos
hinchazón
Menos Más
compresible

82. (iv) Presión de poro
Una muestra compactada en seco del suelo óptimo presenta un bajo contenido de
agua. Así la presión de poro desarrollada del suelo compactado en seco es menor
que la del mismo suelo compactado en húmedo.
La resistencia al corte aumenta con el aumento del esfuerzo de compactación
hasta alcanzar un grado crítico de saturación.
A mayor aumento del esfuerzo de compactación, la resistencia al corte disminuye.
La resistencia al corte depende del tipo de suelo, el contenido de humedad, las
condiciones de drenaje, el método de compactación, etc.

83. menor OWC y mayor densidad seca
Aumento de la energía de
compactación.

84. Debido a las diferencias entre los métodos de compactación de
laboratorio y de campo, la densidad seca máxima en el campo puede
alcanzar entre el 90% y el 95%.

87. Compactación de
suelos
CLASE Nº 31-32

88. MÉTODO DE COMPACTACIÓN UTILIZADO EN EL
CAMPO
1. Apisonadores
Adecuado para espacios reducidos. No es económico cuando se necesita
compactar grandes cantidades de tierra.
2. Rodillos
(i) Presión constante: La compactación aumenta con el aumento de la
presión de contacto.
(ii) Número de pasadas: De 5 a 15; más puede resultar costoso.
(iii) Espesor de la capa: No menos de 15 cm para mayor eficiencia.
(iv) Velocidad del rodillo: La velocidad debe ajustarse para lograr el
máximo efecto.
3. Compactadores vibratorios:
Se inducen vibraciones.

91. COMPACTACIÓN INTELIGENTE CON RODILLOS
La compactación de control continuo (CCC) se refiere a la compactación
con rodillos que están instrumentados, hacen mediciones sobre la
marcha y dan una imagen del área compactada completa con los
valores del parámetro del suelo medido.

94. MECANISMO DE COMPACTACION
El mecanismo de compactación es realizado con la
intervención propiamente con equipos livianos y/o
maquinaria pesada, dependiendo esta de la categoría
de una obra.

95. TIPOS DE EQUIPOS:
Se clasifican en cinco tipos de máquinas:
• Apisonadores.
• Placa delantera.
• Placa reversible.
• Rodillos vibratorios y
• Rodillos estáticos.

96. 1. Los Apisonadores - Compactación por
Impacto:
La compactación es producida por una placa
apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta
velocidad.
Un apisonador – Saltarín.
Aplicación ventajosa paras suelos
Arcillosos.

97. 2. Apisonador de Placa Delantera y Reversible -
Compactación Por Vibración:
La compactación se logra aplicando al suelo
vibraciones de alta frecuencia .
Plancha Compactadora.
Se usa para compactar suelos
Cohesivos arcillosos y
Limosos y materiales granulares
Para base.

98. 4. Rodillo vibratorio: Se utiliza especialmente en suelos
de mezcla de arcillas y los granulares; dentro del tambor
vibrador transmite energía al suelo, esta energía de
vibración pone en movimiento a las partículas de suelo y
las reacomoda de manera más ajustada.

99. 4. Los Rodillos Estáticos - Compactación por
Peso o Presión:
La compactación se logra utilizando una máquina
pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo,
sin necesidad de un movimiento vibratorio.
Los Rodillos Estáticos.
Se usa para emparejar los
Adoquines, Bases y Asfaltos
No tan común para compactar
Suelos.

100. SELECCIÓN DEL TIPO DE MÁQUINA EN
FUNCIÓN DEL TIPO DE SUELO SEGÚN LA
CLASIFICACIÓN AASHTO ( Dujisin y Rutland,
1974 )
Clasificación del
comportamiento
del equipo:

101. a. Compactación en Suelos Arcillosos o por
Amasado:
Como la arcilla es cohesiva y las partículas se pegan
unas a otras, se usa un equipo de impacto que
apisona el suelo, forza el aire y el agua a salir y
reacomoda las partículas.
El mejor equipo es
la placa reversible o
un compactador de
rodillo Pata de
Cabra.

102. b. Compactación en Suelos Granulares:
La arena y el material granular para bases no son
cohesivos, por lo que sus partículas requieren
agitarse por la acción de la vibración.
Las placas delanteras y los rodillos vibratorios son los
ideales para compactar bases granulares.

103. ¿De qué depende la elección del equipo de
compactación?
a. Tipo de Suelo
b. Variaciones del suelo dentro de la obra
c. Tamaño e importancia de la obra a ejecutar
d. Especificaciones de compactación como
densidad, humedad óptima, Tamaño del sitio, Nº
de pasadas.
e. Tiempo disponible para ejecutar el trabajo
f. Economía.

104. Otros equipos aplicados a distintos Tipos de
Suelos:
Para Suelos Granulares:
Se compactan mejor por vibración; la vibración reduce las
fuerzas de fricción, dejando que las partículas caigan libremente
por su propio peso.
- Placas y rodillos vibratorios.
- Masas desde altura (compact. dinámica).

105. Rodillos lisos: se utilizan en gravas y arenas mecánicamente
estables.

106. Para Suelos Cohesivos:
Se compactan mejor por amasado e impacto.
- Pisones
- Rodillo Pata de Cabra y Neumático
- Circulación adecuada del equipo de transporte.

107. Rodillos “pata de cabra”: suelos finos, humedad entre 7 a 20 %
por debajo del limite plástico.

108. Rodillos neumáticos: se usa en arenas uniformes y suelos
cohesivos, humedad cercana a limite plástico.

109. METODOS DE COMPACTACION.
Un error común es compactar suelos en todo su espesor
en una sola operación. Lo correcto es compactar en
capas, cuanto más grueso la capa, el equipo requiere más
tiempo para compactar el suelo.

110. Numero de pasadas del equipo
El número de pasadas que un equipo deba dar sobre
un material dependerá de:
Tipo de compactador
Tipo de material
Contenido de humedad
Forma en que aplique la presión al material

112. Numero de pasadas del equipo:

114. Consecuencias de la ausencia de control de
calidad:
- Asentamientos: Movimiento vertical del suelo inferior
debido al peso del relleno.
- Subsidencia: Movimiento vertical dentro de un relleno
debido a su propio peso.

115. Desventajas de la compactación:
- Aumenta el potencial al hinchamiento en suelos finos (presencia de
humedad).
- Aumenta el potencial de expansión por heladas.
- La compactación muy intensa produce un material muy susceptible
al agrietamiento.

116. El control de la compactación del campo es muy importante para
obtener las propiedades deseadas del suelo. La compactación de un
suelo se mide en términos del peso unitario seco del suelo d, puede
expresarse como:
Factores que afectan la compactación
Los factores que afectan a la compactación son:
1. El contenido de humedad.
2. El esfuerzo compactador.
El esfuerzo de compactación se define como la cantidad de energía
impartida al suelo.

117. Vamos a reexaminar la ecuación anterior para el peso unitario seco,
es decir:
¿Cómo podemos aumentar el peso unitario seco? El examen de la
ecuación revela que tenemos que reducir la relación de vacío; Es
decir, w/S se debe reducir ya que Gs es constante. El peso unitario
seco máximo teórico se obtiene cuando S = 1 (S = 100%); es decir,
Se muestra un gráfico del peso unitario teórico seco frente al contenido
de agua para diferentes grados de compactación. El peso unitario seco
teórico disminuye a medida que el contenido de agua aumenta debido
a que los sólidos del suelo son más pesados que el agua para el mismo
volumen ocupado.

118. Las curvas mostradas se obtiene como sigue: Asumir un valor fijo S, por
ejemplo, S = 1 (100% de saturación), y Con el valor fijo de S y un valor
estimado de Gs (= 2.7) o un valor conocido, con d para cada valor de w
usando la Ecuación. Trazar los resultados de d versus w.

119. EJEMPLOS PRACTICOS DE
COMPACTACION

120. Ejemplo 01: Un terraplén de tierra se compacta con un contenido de
humedada del 18% hasta una densidad aparente de 19,2 kN/m3. Si la
gravedad específica de la arena es 2,7, encuentre la relación de vacíos y el
grado de saturación del terraplén compactado.
Contenido de agua, w = 18%
Densidad aparente, γ = 19,2 kN/m3
Gravedad específica, G = 2,7
Densidad seca,
Pero:
Asumir, γw = 9.81 kN/m3
Relación de vacíos, e = 0,63
Además, wG = S.e
∴ El grado de saturación, S = 77.14%

121. Ejemplo 02 Una muestra húmeda de suelo compactada en un molde de 1000
cm3 de capacidad y peso 35 N, pesa 53,5 N con el molde. Una muestra
representativa de suelo tomado de ella tiene un peso inicial de 0,187 N e
incluso peso seco de 0,1691 N. Determine (a) el contenido de agua, (b) la
densidad húmeda, (c) la densidad seca, (d) Grado de saturación de la muestra.
e) Si la muestra de suelo está tan comprimida para tener todo el aire expulsado,
¿cuál será el nuevo volumen y la nueva densidad seca?.
(a) Contenido de agua,
Peso húmedo de tierra en el molde = (53.50 – 35.00) = 18.50 N
Volumen del molde = 1000 cm3
(b) Densidad aparente,
(c) Densidad seca,
Suponiendo un valor de 2,65 para la gravedad específica del grano,

122. (e) Grado de saturación, S = 48%
Si se expulsa completamente el aire, el sólido está completamente
saturado con ese contenido de agua.
∴ wG = e = 2,65 × 0,1058 = 0,28
Nueva densidad seca =
Nuevo volumen =
(d) relación de vacíos,

123. Ejemplo 03: El suelo de una cantera tiene una relación de vacíos de 0,90. Se
construirá un volumen de llenado de 20.000 m3 con una densidad seca in situ
de 18,84 kN/m3. Si el propietario de la zona de cantera debe ser compensado
en Rs. = 15.0 por metro cúbico de excavación, determinar el costo de la
compensación.
Solución:
Densidad en seco en sitio = 18.84 kN / m3
Suponiendo gravedad específica de grano como 2,70 y
Tomando: γw = 9,81 kN/m3,
ei = 0,406 (relación de vacío en el plano)
Proporción de vacíos del suelo en la cantera,
eb = 0,90
Volumen in situ del relleno, Vi = 20.000 m3

124. Si el volumen del suelo a excavar del pozo de préstamo es Vb,
entonces:
El costo de la compensación que se pagará al propietario
de la Cantera
= Rs. (15.0 × 27,027) = Rs. = 405,400.

125. Ejemplo 04: Un suelo en una cantera tiene una densidad seca de 17 kN/m3 con
un contenido de humedad del 10%. El suelo se extrae de esa cantera y se
compacta en un terraplén hasta una densidad seca de 18 kN/m3 con un
contenido de humedad del 15%. Calcule la cantidad de suelo que se va a
excavar de la cantera y la cantidad de agua que se agregará para 100 m3 de
suelo compactado en el terraplén.
Solución:
Volumen de suelo compactado = 100 m3
Densidad seca del suelo compactado = 18 kN / m3
Peso del suelo seco compactado = 100 × 18 = 1800 kN
Este es el peso del suelo seco que se debe excavar desde la cantera.
Peso del suelo húmedo a excavar = 1800 (1 + w) = 1800 (1 + 0,10)
= 1980 kN.
Densidad húmeda del suelo en el pozo de préstamo = 17 (1 + 0,10)
= 18,7 kN/m3

126. Volumen de suelo húmedo a excavar =1980/18 7 .= 105,9 m3
Humedad presente en el suelo húmedo,
en la cantera por cada 100 m3 de suelo compactado
=1800 × 0,10 = 180 kN
Humedad presente en el suelo compactado de 100 m3
= 1800 × 0,15 = 270 kN
Peso del agua a añadir por 100 m3 de suelo compactado
= (270 – 180) kN = 90 kN
=90/9.81m3 = 9,18 kl

127. EJEMPLO 05 Calcular el peso unitario seco de los datos de la prueba
Proctor
La masa húmeda de una de las muestras de ensayo Proctor estándar es
de 1806 gramos con un contenido de agua del 8%. El volumen de la
muestra de ensayo Proctor estándar es 9,44 x 1024 m3. Determine los
pesos unitario húmedo y seco.
Estrategia A partir de la masa húmeda y su volumen, puede calcular el
peso unitario húmedo. Dividir el peso de la unidad húmedo en 1 más el
contenido de agua para encontrar el peso unitario seco.
Solución 05
Paso 1: Encuentre el peso unitario húmedo.
(1806 gramos se dividen por 1000 para dar kilogramos 1 kg = 9,8 N)
Paso 2: Encuentre el peso unitario seco.

128. Ejemplo 06 Interpretación de datos de compactación (1)
Los resultados de una prueba de compactación estándar se muestran en
la tabla siguiente.
(A) Determine el peso máximo unitario seco y el contenido óptimo de agua.
(B) ¿Cuál es el peso unitario seco y el contenido de agua a una compactación
estándar del 95%, seco y óptimo?
(C) Determine el grado de saturación a la densidad seca máxima.
(D) Trazar la línea de vacío de aire cero.
Estrategia Calcule d y luego trace los resultados de d versus w (%).
Extraiga la información requerida.
Solución 06
Paso 1: Utilice una tabla o un programa de hoja de cálculo para tabular d.
Utilice la ecuación (4.12) para calcular el peso unitario seco y la ecuación (5.2)
y (5.1) para calcular el peso unitario seco para S = 1.

129. Paso 2: Trace gráficos como se muestra en la Figura E5.2

130. •Paso 3: Extraiga los valores deseados.
Al 95% de compactación:
Paso 4: Calcule el grado de saturación al peso unitario seco
máximo.
Algebraicamente manipular la ecuación (5.1) para encontrar S
como

131. Ejemplo 07 Interpretación de datos de compactación (2)
Los resultados detallados de una prueba de compactación estándar se
muestran en la siguiente tabla. Determine el peso máximo unitario seco
y el contenido óptimo de agua.
Diámetro del molde = 101,4 mm
Altura del molde = 116,7 mm
Masa de molde, M = 4196,50 gramos
Estrategia Este ejemplo es similar al Ejemplo 5.2, excepto que usted tiene que
calcular el contenido de agua como lo haría en una prueba real.
Solución 07
Paso 1: Configurar una hoja de cálculo o una tabla para hacer los cálculos.
Volumen de molde =

132. Paso 2: Trazar el peso unitario seco en función de la curva de contenido
de agua.
Vea la Figura E5.3.
Paso 3: Extraer los resultados.
Peso máximo unitario seco = 18,5 kN/m3; Contenido óptimo de agua =
10%

133. EJEMPLO 08 Interpretación de los resultados de la prueba del cono de arena
Se realizó una prueba de cono de arena durante la compactación de un terraplén de
carretera. Los datos son los siguientes.
Calibración para encontrar el peso unitario seco de la arena estándar
Masa del molde Proctor 4178 gramos
Masa del molde Proctor y arena 5609 gramos
Volumen del molde 0.00095 m3

134. Calibración del cono de arena
Masa del aparato de cono de arena y frasco lleno de arena 5466 gramos
Masa del aparato del cono de la arena con la arena restante en el tarro 3755 gramos
Resultados de la prueba de cono de arena
Masa de aparatos de cono de arena y frasco lleno de arena 7387 gramos
Masa de suelo excavado 1827 gramos
Masa del aparato del cono de la arena con la arena restante en tarro 3919 gramos
Contenido de agua de suelo excavado 4,8%
(A) Determine el peso unitario seco.
(B) El peso unitario máximo estándar de Proctor para el suelo del terraplén de la
calzada es de 16 kN/m3 con un contenido óptimo de agua del 4,2%, seco y óptimo. La
especificación requiere un peso unitario seco mínimo de 95% del peso unitario
máximo de Proctor. ¿Se cumple la especificación? Si no es así, ¿cómo se puede
lograr?

135. Estrategia Establecer una hoja de cálculo para llevar a cabo los cálculos siguiendo el
método descrito para la prueba de cono de arena. Compare el peso de unidad seca
del campo medido con el requerimiento de especificación para comprobar la
satisfacción.
Solución 08
Paso 1: Configurar una hoja de cálculo o una tabla y realizar cálculos siguiendo el
método descrito para la prueba de cono de arena.
Calibración para encontrar el peso unitario seco de la arena estándar
Masa del molde Proctor, M1 4178 gramos
Masa del molde Proctor + arena, M2 5609 gramos
Volumen de molde, V1 0,00095 m3
Peso en unidad seca de arena en cono, dc = (M2-M1)xg/V1 14,8 kN/m3
Calibración del cono de arena
Masa del aparato del cono de la arena + tarro llenado con la arena, Ma 5466 gramos
Masa de aparatos de cono de arena con arena restante en frasco, Mb 3755 gramos
Masa de arena para llenar el cono, M2 1711 gramos

136. Resultados de la prueba de cono de arena
Masa del aparato de cono de arena 1 frasco lleno de arena, M1 7387 gramos
Masa de suelo excavado, M3 1827 gramos
Masa de aparato de cono de arena con arena restante en tarro, M4 3919 gramos
Masa de arena para llenar el orificio, Ms = M1 - (M2 + M4) 1757 gramos
Volumen del orificio, V = Ms x 9,8 x 10^-6/dc 0,0011664 m3
Contenido de agua de suelo excavado, w 4,8%
Masa de suelo seco, Md = M3/(1 + w) 1743 gramos
Peso en unidad seca = Md x 9,8 x 10^-6/V 14,6 kN / m3
Paso 2: Compare la especificación con los resultados del cono de arena.
Peso unitario mínimo necesario = 0,95 x 16 = 15,2 kN/m3
El resultado del ensayo de cono de arena da un peso unitario seco de 14,6 kN/m3. El
grado de compactación es DC = 14,6/15,2 = 96%. Por lo tanto, la especificación no se
cumple.
Paso 3: Decida cuál es la mejor manera de cumplir con la especificación.
El contenido de agua en el campo es del 4,8%, mientras que el ensayo Proctor proporciona
un contenido de agua óptimo del 4,2%. Por lo tanto, se añadió demasiada agua al suelo
del terraplén (el suelo se compactó húmedo de óptimo). El contratista debe airear el suelo
compactado. El peso de la unidad seca y el contenido de agua deben ser revisados y el
terraplén recompactado según sea necesario.

137. Ejemplo práctico
Ejemplo 09 Interpretación de los resultados de las pruebas estándar de
Proctor y especificación del equipo de compactación de campo
En la Figura E5.5a se muestra la prueba estándar de Proctor para una
arena de grava (24% de grava, 76% de arena) que se utiliza como base
(una capa de suelo sobre el suelo existente) de un terraplén de
carretera.
(A) Especifique los criterios de compactación para el campo.
(B) Recomendar equipos de compactación de campo que lograrían la
compactación deseada.
(C) Especificar una prueba de control de calidad apropiada.

138. Estrategia Debido a que el suelo es una arena de grava, es mejor
especificar la compactación seca de óptimo.
Solución 9
Paso 1: Determinar el peso máximo de la unidad seca y el contenido
óptimo de agua.
El peso unitario máximo en seco y el contenido óptimo de agua son
19,6 kN/m3 y 5,8%, respectivamente.
Paso 2: Especificar el peso unitario seco y el contenido de agua.
Especifique 95% de prueba Proctor estándar para ser compactada en
seco de optimimun (Figura E5.5b).

139. Paso 3: Determinar el método de compactación en el campo.
El suelo contiene una mayor proporción de arena que de grava.
De la tabla 5.1, un rodillo vibrante es excelente para la arena y
bueno para la grava. Especifique un rodillo vibratorio.
Paso 4: Especifique el equipo de control de calidad.
El cono de arena o el densímetro nuclear son adecuados.