informe de compactacion de suelos

1. UNIVERSIDAD ANDINA
NESTOR CACERES
VELASQUEZ
Facultad de Ingenierías y Ciencias Puras
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
MECÁNICA DE SUELOS
I

2. UNIDAD DIDACTICA N° IV
Compactación DE SUELOS

3. Compactación DE SUELOS
1. DEFINICIÓN
La compactación es 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.

4. 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 suelo de tal
manera estructurado que posea y mantenga un
comportamiento mecánico adecuado a través de
toda la vida útil de la obra.

5. 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 esponjamiento.

6. 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.

7. 5. CURVA DE COMPACTACIÓN
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:

8. 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.

9. La compactación se mide 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 Re compactación
• La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias.
6. ESTUDIO DE LA COMPACTACION DE SUELOS EN
EL LABORATORIO

10. ENSAYO PROCTOR
PROCTOR ESTANDAR ASTM D698
PROCTOR MODIFICADO ASTM D1557

11. OBJETIVO
Determinar el peso volumétrico seco máximo (γdmáx.) y la
humedad óptima (ωópt.) de un suelo en estudio. Considerando
la compactación de laboratorio como un tipo de compactación
similar a la realizada en un proyecto, con los equipos de
compactación adecuados.
ALCANCE
El método es aplicable a suelos que tenga 30 % o menos por
peso de partículas retenidas en el tamiz de 19 mm (3/4”).

12. Beneficios de la compactación
 Aumenta la capacidad para soportar cargas
 Impide el hundimiento del suelo
 Reduce el escurrimiento del agua
 Reduce el esponjamiento y la contracción del
suelo
 Impide los daños de las heladas

13. 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

14. 7. PRUEBAS DE LABORATORIO
Las pruebas de laboratorio de acuerdo al método de
compactación pueden ser de los siguientes tipos:
a) Pruebas dinámicas
• Próctor Estándar y Modificado

15. Equipo Próctor

16. Toma de muestra en campo
• Muestreo de un flujo de descarga de agregados
(Descarga de una banda o de un contenedor) .
Aleatoria ASTM D3665.
• Muestreo de una banda transportadora
• Muestreo desde una pila de almacenaje o unidad
de transporte
• Muestreo en la carretera (Bases y Sub-Bases)

17. Granulometría Para Seleccionar Métodos
Método A
Se puede utilizar si el 20% o menos en masa del material se
retiene en el tamiz n º 4 (4.75 mm)
Método B
Se puede usar si el 20% o menos en masa del material se retiene
en el tamiz de 3/8”. (9,5 mm).
Método C
Puede utilizarse si el 30% o menos en masa del material se
retiene en el Tamiz de ¾”. (19,0 mm) .

18. Sección 1.4
Si el material a ensayarse tiene partículas gruesas en un
porcentaje superior al 5% y el resultado es usado para el
control de compactación de suelos debe hacer correcciones
a la densidad seca máxima de acuerdo con la norma ASTM
D 4718, a fin de comparar la densidad seca del terreno con
la densidad seca máxima de compactación correspondiente
al material total utilizado en terreno.

19. EQUIPOS
Molde de 101.6 mm (4”) de diámetro, para los métodos A y
B.
Molde de 152.4 mm (6 “) de diámetro, para el método C.
Martillo de 2.5 Kg, Próctor (estándar), martillo de 4.5 Kg,
Próctor modificado
Martillo con caída libre de una altura de 304.8 ± 1.6 mm
(12.0 ± 1/16 pulg). Para próctor Estándar.
Martillo con caída libre de una altura de 457.2 ± 1.6 mm
(18.0 ± 0.05 pulg). Para próctor Modificado.
Extractor de muestra (opcional):
Balanza: con lectura de 1 gramo.

20. Balanza Digital: con precisión de 0.01 gramos.
Horno de secado: capaz de mantener una
temperatura uniforme de 110 +-5º C.
Enrasador
Tamices: Tamices de 19mm (¾”), 9.5 mm (⅜”) y
4.75 mm (#4).
Herramienta de mezclado: Bandejas
rectangulares, espátula, cucharón de aluminio,
palaustre, botella aerosol y agua.
Probeta de 100 ml
Taras
Formato: para anotar datos.
Brocha.
Mazo de goma.

21. Equipos

22. SELECCIÓN DE TIPO DE PRÓCTOR Y MÉTODO.
El tipo de próctor y el método será seleccionado de acuerdo a
la norma ASTM D698 o D1557
Especificaciones de los métodos.
Para determinar el tipo de martillo a utilizar, además del
diámetro de molde y la cantidad de golpes para proporcionar
energía, se procederá de acuerdo a la Tabla N°1.(E.T.)

23. PRUEBA PROCTOR ESTANDAR
En la prueba de proctor. El suelo es compactado en un molde que tiene un
volumen de 943.3cm3. el diámetro del molde es de 101.6 mm. Durante la
prueba de laboratorio, el molde se une a una placa de base en el fondo y a
una extensión en la parte superior.
El suelo se mezcla en cantidad variable de agua y luego se compacta en 05
capas iguales por medio de un pisón que transmite 25 golpes a cada capa.
El pisón pesa 24.4 N. y tiene una altura de caída de 204.8mm. Para cada
prueba, el peso especifico húmedo de compactación se calcula como:

24. Figura 3.2 equipo de prueba de proctor estandar

25. Para cada prueba, el contenido de agua del suelo compactado
se determina en el laboratorio. Con contenido de agua
conocido, el peso especifico seco se calcula con la ecuación:

26. DIFERENCIA ENTRE PROCTOR ESTANDAR Y
MODIFICADO
Energía de compactación usada.
En el Normal- estándar se hace caer un peso de 2.5
kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando
la tierra en 3 capas con 25 golpes y en el Modificado, un
peso de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros,
compactando la tierra en 5 capas con 56 golpes.

27. DIFERENCIA ENTRE PROCTOR ESTANDAR Y
MODIFICADO
PROCTOR MODIFICADO
Descripción
MÉTODO
A B C
Diámetro de Molde 4” 4” 6”
Peso del Martillo 44.5 N 44.5 N 44.5 N
Altura de Caída 45.7 cm 45.7 cm 45.7 cm
N° de Golpes/Capa 25 25 56
Numero de Capas 5 5 5
Energía de
Compactación
2,700 KN-m/m3 2,700 KN-m/m3 2,700 KN-m/m3
Material a Usar
Mat que pasa el
Tamiz N° 4
Material que pasa
el Tamiz 3/8”
Material que pasa
el Tamiz 3/4”
Uso
Ret. Tamiz N°
4≤20%
Ret. Tamiz N°
4>20%
Ret. Tamiz
3/8”≤20%
Ret. Tamiz
3/8”>20%
Ret. Tamiz
3/4”≤30%

28. DIFERENCIA ENTRE PROCTOR ESTANDAR Y
MODIFICADO
PROCTOR ESTANDAR
Descripción
METODO
A B C
Diámetro de Molde 4” 4” 6”
Peso del Martillo 24.4 N 24.4 N 24.4 N
Altura de Caída 30.5 cm 30.5 cm 30.5 cm
N° de Golpes/Capa 25 25 56
Numero de Capas 3 3 3
Energía de
Compactación
600 KN-m/m3 600 KN-m/m3 600 KN-m/m3
Material a Usar
Mat que pasa el
Tamiz N° 4
Material que pasa
el Tamiz 3/8”
Material que pasa
el Tamiz 3/4”
Uso
Ret. Tamiz N°
4≤20%
Ret. Tamiz N°
4>20%
Ret. Tamiz
3/8”≤20%
Ret. Tamiz
3/8”>20%
Ret. Tamiz
3/4”≤30%

29. PROCEDIMIENTOS.
 Definir el tipo de próctor y los equipo a utilizar.
 Determinar y anotar el volumen del molde y los pesos de las taras a
utilizar.
 Definir visualmente un punto aproximado a la humedad óptimo
formando un terrón al apretarlo con la mano y que ésta mantenga
su forma al disminuir la presión.
 A partir del contenido de humedad determinada, se preparan de 4 a
5 muestra de 3 a 6 Kg de suelos secado al aire, dependiendo del
molde a utilizar, con incremento de aproximadamente 2% de
humedad pero no mayor a 4%.(En el caso de la capa Base el
incremento será de ≈1,2 %)
 Mezclar el suelo con las aguas añadida en incremento, colocarla en
un recipiente cubierto o cerrado y dejar reposar.

30. La masa requerida para los procedimiento A y B es
aproximadamente 16 kg (35 lb) y para el procedimiento C es
aproximadamente 29 kg (65 lb) de suelo seco, en
consecuencia la muestra de campo debe tener una masa
húmeda mínima 23 kg (50 lb) y 45 kg (100 lb)
respectivamente.
Determinar los porcentajes de retenido en los tamices # 4,
3/8” o ¾” para seleccionar uno de los métodos A, .B o C.
PREPARACION DE MUESTRA

31. PROCEDIMIENTOS.
Tiempo de reposo requerido para muestras humedecidas.
Clasificació
n
descripción Tiempo mínimo de
reposo
GW Gravas bien graduada, mezcla de grava y arena con
poco o nadas de finos
No tiene ningún
requisito
GP Gravas mal graduadas, mezcla de grava y arena con
poco o nadas de finos
No tiene ningún
requisito
SW Arenas bien Graduadas, arena con gravas, con poco o
nada de finos.
No tiene ningún
requisito
SP Arenas mal Graduadas, arena con gravas, con poco o
nada de finos.
No tiene ningún
requisito
GM Gravas limosas, mezclas de grava, arena y limo. 3 horas
SM Arena limosas, mezclas de arena y limo. 3 horas
Todos los
demás
suelos
16 horas

32. PROCEDIMIENTOS.
 Culminada el tiempo de curado, se apoya el molde sobre una
base rígida y se compacta el suelo.
 Procurar que la última capa quede por sobre la altura del
molde, pero no mayor a 2.5 cms.
 Se retira todo material adyacente al molde que no ha sido
compactada.
 Se remueve el collar y se enrasa el molde con suelo
compactado.

33.  Se remueve la base del molde excepto si se trata de suelo
muy húmedo o muy seco, luego se pesa y se registra el valor
como: Peso del molde + suelo húmedo.
 Se saca el material del molde y se toman de ellas muestras
para determinar su humedad en dos taras previamente
pesada.
 Se repiten los pasos con las otras muestras con humedades
diferentes en incremento. No olvidar tomar muestra para
las humedades en cada ensayo.
 Es recomendable que esta prueba se logre en un mínimo de
4 ensayos y un máximo de 6, con el fin que se logre definir
la parábola de forma completa.
 Terminada la compactación de la última muestra, se
verifica que esta hayan disminuido o por lo menos sean
constante a humedades mayores.

34. Cálculos de Humedades y Densidades
Humedad
Donde:
W (%): Es el contenido de humedad en porcentaje.
W1: Masa de recipiente mas muestra húmeda, en gramos.
W2: Masa de recipiente mas muestra seca, en gramos.
Wc: Masa del recipiente, en gramos.

35. Donde:
γm = Peso volumétrico húmedo en kg/m3
Wm = (Peso del molde + suelo húmedo) – (Peso del molde).
V= Volumen del molde en m3
Donde:
(γd) = peso Volumétrico Seco
ω: es el contenido de humedad expresado en porcentaje.
Calculo de Densidad Seca
Calculo de densidad húmeda.

36. Gráfica
La grafica se realiza indicando los contenidos de humedades
(w(%) en porcentajes) en la abscisa y las densidades o peso
volumétrico seco (γd) en el eje de las ordenadas, para formar
una parábola.
En el punto más alto de la parábola, con la horizontal se obtiene
el peso volumétrico seco máximo (γd máx.) y con la vertical se
obtiene la humedad óptima (ω ópt).

37. Grafica de próctor

38. CALCULAR: El optimo contenido de humedad (OCH) y la máxima densidad seca (MDS)
Peso Suelo Humedo + Molde gr. 10784 10986 10860 10706 10596
Peso del Molde gr. 6306 6306 6306 6306 6306
Peso del Suelo Humedo gr/cc. 4478 4680 4554 4400 4290
Densidad del Suelo Humedo gr/cc 2.09 2.19 2.13 2.06 2.01
Capsula No No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suelo Humedo + Capsula gr.
174.0
0
194.1
0
146.5
0
162.7
0
161.9
0
157.9
0
167.1
0
176.4
0
170.2
1
175.2
0
Peso del Suelo Seco + Capsula gr.
160.8
0
180.1
0
133.8
0
148.9
0
146.0
0
142.5
0
148.8
0
157.6
0
149.5
0
154.9
8
Peso del Agua gr. 13.20 14.00 12.70 13.80 15.90 15.40 18.30 18.80 20.71 20.22
Peso de la Capsula gr. 23.70 23.80 23.60 23.50 23.70 25.50 23.40 23.70 23.50 23.64
Peso del Suelo Seco gr.
137.1
0
156.3
0
110.2
0
125.4
0
122.3
0
117.0
0
125.4
0
133.9
0
126.0
0
131.3
4
% de Humedad %
9.63
%
8.96
%
11.52
%
11.00
%
13.00
%
13.16
%
14.59
%
14.04
%
16.44
%
15.40
%
Promedio de Humedad % 9.29% 11.26% 13.08% 14.32% 15.92%
Densidad del Suelo Seco % 1.916 1.967 1.884 1.800 1.731

39. 8. 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

40. 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)

41. Rodillo Pata de Cabra

42. b) Compactación por Presión
Los equipos por presión están constituidos por los rodillos lisos
y neumáticos, presentando las siguientes características:
Rodillos Lisos
 En un rodillo liso 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 utilizados 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.

43. Rodillo Liso

44. 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.

45. Rodillo Neumático

46. Rodillo Neumático

47. 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.

48. Pisón de Mano
Pisón Vibratorio

49. d) Compactación por Vibración
Los equipos por vibración están representados por los rodillos vibrantes, los
cuales presentan las siguientes características:
 Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento entre los granos,
teniendo una acción notable en la profundidad mas no así en la superficie.
 Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW con
resultados positivos.
 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 cortada.

50. Rodillos Vibratorios

51. e) Compactación por métodos mixtos
Los equipos mixtos están representados por los
rodillos lisos vibratorios.

52. DENSIDA DE CAMPO