2. 1. Definiciones
Compactación proceso de empaquetamiento de las partículas de suelo
mas cercanamente posible por medio mecánico aumentando la densidad
seca.
OCH humedad del suelo que produce una máxima densidad seca.
Máxima Densidad Seca usando una compactación al OCH.
Compactación Relativa porcentaje entre la densidad seca del suelo y
su máxima densidad seca.
Densidad seca – Contenido de humedad relación entre densidad seca y
el contenido de humedad bajo un esfuerzo de compactación.
3. Porcentaje de vacíos de aire volumen de vacíos de aire expresado como
un porcentaje del volumen total del suelo.
Línea de vacíos de aire la línea muestra la densidad seca – contenido de
humedad relación para un suelo conteniendo un porcentaje constante de
vacíos de aire.
Línea de saturación Cero (línea Cero de vacíos de aire) la línea muestra
la Densidad seca – Contenido de humedad para un suelo de cero de vacíos
de aire.
2. Proceso de Compactación
Las partículas sólidas son empaquetadas lo mas cercanamente por medios
mecánicos aumentando la densidad seca. Se reduce la relación de vacíos.
Poca o no reducción del contenido de agua. Los vacíos no pueden
eliminarse por compactación, por control de ellos se reducen al mínimo.
5. - A bajo contenido de agua el grano de suelo es rodeado por una delgada
película de agua.
- El agua adicional permite juntar los granos mas fácilmente.
- El aire es desplazado y la densidad seca es incrementado.
- La adición de agua permite expulsar el aire durante la compactación.
- Los granos de suelo se muestran lo mas cercanos posibles hasta cierto
punto y de ahí aumenta la cohesión..
- Cuando la cantidad de agua excede lo requerido, el exceso de agua empuja
los granos de suelo hacia fuera y la densidad adquirida disminuye.
- A mayor contenido de humedad, el aire es desplazado por la compactación
y la densidad continúa disminuyendo.
8. 3. Procedimiento de Compactación
- Ver que el molde, la extensión collar y la base estén limpia, seca y
ensamblada al molde.
- La muestra sería secada al aire para tamizarla fácilmente o secada al
horno a menos de 50 oC.
- Si la cantidad de muestra la es correcta, dividirla en tantos montones
como capas necesarias para compactarlas.
- La altura de una capa es de apróx 4.5 cm., si son 3 capas sería 13 cm.
- Colocar el molde sobre una base sólida como el piso de concreto.
- Escarificar y alisar ligeramente la superficie del suelo compactado con
una espátula o cuchillo para el buen contacto entre las capas.
- Siempre limpiar el martillo.
- No disturbar el suelo compactado en el molde.
- Si resulta cavidades de extraer pequeñas gravillas, la superficie sería
rellenado con material fino.
- Limpiar la superficie del molde antes de pesarlo.
- La muestra requerida para el contenido de humedad depende del tamaño
máximo de los granos.
13. 4. Esfuerzos de Compactación
La energía aplicada durante la compactación con un martillo que cae de
una altura es la siguiente:
Ec = (Wr. H. Nb. Nl) / V cm . Kg / cm3
Los ensayos tanto Proctor Estándar como Proctor Modificado deben
cumplir con una determinada energía de compactación correspondiente a
cada una de ellas.
Donde:
Wr masa del martillo kg
H altura de caída del martillo cm
Nb número de golpes por capas
Nl número de capas
V volumen del molde cm3
14. 5. Ensayo de Compactación y el Equipo
Tabla 1. Especificaciones de los métodos
Diámetro Peso del Número de Límites del
Designación Designación Energía y martillo y capas y golpes tamaño
ASTM AASHTO Ft-lbf/ft3 volumen altura de por capa
del molde caída
superior de
partículas
PS D-698* ( A ) T – 99 (A) 12375 4 in. 0.033 5.5 lb 12 in. 3 25 No. 4
(
( B ) (B) 12,375
( C ) (C) 12,320
4 in. 0.033
6 in. 0.075
5.5 lb 12 in.
5.5 lb 12 in.
3 25
3 56
No. 4
¾”
PM D-1557+ (
(A ) T – 180 (A) 56,250 4 in. 0.033 10 lb 18 in. 5 25 No. 4
(
( B ) (B) 56,250 4 in. 0.033 10 lb 18 in.
( C ) (C) 56,000 6 in. 0.075 10 lb 18 in.
5 25
5 56
No. 4
¾”
15. * Ensayo de Compactación Proctor Estándar
+ Ensayo de Compactación Proctor Modificado
18. Fig. 10. Equipo Estándar de
Compactación Mecánico (ELE
International / Soil Product
Division Lake Bluff,Ill).
19. 6. La Energía de Compactación
ASTM D 698 Proctor Estándar
Wr masa del martillo = 5.5 lb
H altura de caída del martillo = 12 in = 1 ft
Nb número de golpes por capas = 25 E = 12,375 Lb.ft/ft3.
Nl número de capas = 3
V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3
Suelo a Utilizar:
Método A Método B Método C
Porción que pasa la malla No. 4. Porción que pasa la malla 3/8”. Porción que pasa la malla ¾”.
Se usa si 20%o menos por peso Se usa si el suelo retenido en la Se usa si mas de 20% por peso
de material es retenido en la malla No. 4 es mas del 20%, y de material es retenido en la malla
malla No. 4. 20% o menos por peso es de 3/8”, y menos de 30% por peso
retenido en la malla 3/8”. es retenido en la malla de ¾”
20. ASTM D 1557 Proctor Modificado
Wr
H
masa del martillo
altura de caída del martillo
= 10
= 18
lb
in = 1.5 ft
Nb número de golpes por capas = 25 E = 56,250 Lb.ft/ft3.
Nl número de capas = 5
V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3
Suelo a Utilizar:
Método A Método B Método C
Porción que pasa la malla No. 4. Porción que pasa la malla 3/8”. Porción que pasa la malla ¾”.
Se usa si 20%o menos por peso
de material es retenido en la
malla No. 4.
Se usa si el suelo retenido en la
malla No. 4 es más del 20%, y
20% o menos por peso es
retenido en la malla 3/8”.
Se usa si mas de 20% por peso
de material es retenido en la malla
de 3/8”, y menos de 30% por peso
es retenido en la malla de ¾” .
21. 7. Material para la Compactación
El material para la compactación puede ser de grano grueso
como fino de la clasificación SUCS:
SM, SC, CL, CH, ML, MH, OH y
GP, GW, GM, GC, SP, SW,
las combinaciones de estos
suelos. Los mas recomendables son los suelos gruesos mezclados
con suelos finos de baja plasticidad ylos no recomendables son los
suelos orgánicos y turbas.
8. Métodos de Compactación
Los métodos de compactación a usar son los siguientes:
- Ensayo de Compactación Proctor Estándar ASTM D 698.
- Ensayo de Compactación Proctor Modificado ASTM D 1557.
22. 10. Como Controlar la Compactación
La forma mas eficaz de controlar la compactación es el hacer el uso de
otros ensayos como:
- Método Cono de Arena (ASTM D 1556).
- Método del Volúmetro o del Globo de Hule (ASTM D 2167).
- Método Nuclear (ASTM D 2922 y D 3017).
23. 11. Tipos de Curvas de Compactación
- La forma típica de curvas de compactación para 5 tipos de suelos se
muestran en la Fig. 12. Para fácil comparación se ha referido para una misma
gravedad específica y una común línea cero de vacíos.
- En general, los suelos arcillosos, las arenas bien gradadas y los suelos
limosos tienen un pico definido en la curva de compactación. Los suelos
uniformemente gradado, consistente de un rango limitado de tamaños de
partículas, la curva es mas aplanada y la condición óptima no es fácil de
definir.
- El “doble pico” es frecuentemente obtenido de arenas finas uniformemente
gradadas. Para estos materiales el contenido de humedad para una óptima
compactación es menos crítica que para aquellos suelos que poseen una curva
de compactación mas empinada.
25. Fig. 13. Curvas típicas
de compactación para
cinco suelos diferentes
(ASTM D 698).
26. Fig. 14. Curvas de
compactación Proctor
Estándar y Modificada
para un limo arcilloso
(método A).
27. Suelo Descripción
No.
Wl (%) Ip (%)
1 Arena margosa bien 1
6 NP
gradada
2 Greda arenosa bien
gradada
3 Greda arenosa medio
gradada
1
6 NP
2 4
4 Arcilla limosa
arenosa pobre
2
8 9
5 Arcilla limosa pobre
6 Loess limoso
3
6 15
2
6 2
7 Arcilla dura 6
7 40
8 Arena pobremente
gradada
- NP
Fig. 15. Curvas de compactación para varios tipos de suelos.
28. Fig. 16. Curva de Ensayo de Compactación Proctor
Estándar y Modificado para un suelo arcilloso glacial
cerca de Peoria, Illinois (USA).
29. Fig. 17. Curva de compactación para arena, limo y arcilla.
30.
31. INTRODUCCIÓN
Fue propuesto en el 1929 por los
ingenieros Staton y Porter
departamento de Carreteras
del
de
California. A partir de esa fecha se ha
generalizado su aplicación como una
forma de clasificar al suelo para ser
utilizado
subbase
como
en
material de base o
la construcción de
Carreteras.
32. DEFINICIÓN
El ensayo CBR, se define como el esfuerzo requerido para
que un pistón normalizado penetre en el suelo a una
profundidad determinada, comparado con el esfuerzo
requerido para que ese mismo pistón penetre hasta la
misma profundidad un material patrón como es
chancada.
la piedra
CBR = (
C arg aUnitariadelEnsayo
C arg aUnitariaPatrón
)*100%
36. C.B.R.
Se calcula el CBR para 0.1” y 0.2”, si son
semejantes, se adopta el valor CBR
para 0.1”.
Si el valor de CBR para 0.2” es muy
superior al valor de 0.1”, entonces
deberá repetirse el ensayo
39. EQUIPO
Compactación
- Molde de diám.= 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”.
- Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt.
- Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”.
- Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”.
- Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas).
2.5”
Prueba de Penetración
- Pistón sección circular Diám. = 2 pulg.
- Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica.
V= 0.05 pulg/min. Con anillo calibrado.
- Equipo misceláneo: balanza, horno, tamices, papel
filtro, cronómetro, extensómetros,etc.
46. PROCEDIMIENTO
Saturación de la muestra e instalación del deformímetro para el
registro de posibles expansiones. La muestra se saturará
durante 96 horas.
52. CÁLCULOS
DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN
Suelos
Suelos
Suelos
con
con
con
hinchamiento mayores a 3%
2% de hinchamiento como máximo
hinchamiento menores de 1%
CBR < 9%
CBR >= 15%
CBR > 30%
