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COMPACTACIÓN - Principios de compactación, Objetivos de la compactación, Tipos de compactación, Ensayo Proctor y Parámetros de Compactación “FRANCISCO DE MIRANDA” El problema se presenta porque la energía de compactación necesaria en cada caso no es solamente diferente, sino que también lo es el modo COMPACTACIÓN La compactación es un proceso de disminución o minimización de espacios vacíos por medio de la acción mecánica de los equipos de compactación. Durante este proceso se pude mejorar las características Principios de compactación. En general, la compactación es la densificación Objetivos de la compactación. Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento, debe llenar ciertos requisitos: Debe tener suficiente No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta. No debe ni retraerse ni expanderse excesivamente. Debe conservar siempre su Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función. Tipos de compactación. Presión estática. Consiste en aplicar un peso sobre la superficie Manipulación. También llamado efecto de amasado, es el producido por tensiones tangenciales queredistribuyen las partículas para de esta manera aumentar su densidad. Resulta muy eficaz para compactar la capa final de base para un firme asfáltico. Las maquinas que mejor aprovechan esta fuerza de compactación son los rulos de pata de cabra o pisones y los compactadores de neumáticos de ruedas alternadas. Impacto. También llamada compactación dinámica. Utiliza una fuerza de impacto repetido sobre la superficie a compactar. Depende del peso que se utilice y la altura desde la que se le deja caer. Pueden ser de baja energía Vibración. La compactación por vibración es la más utilizada en la actualidad para la mayoría de las aplicaciones. Se basa en utilizar una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso, dicha masa produce una fuerza centrifuga que se suma o se resta al peso de la máquina, para producir una presión sobre el suelo que depende de varios factores como el peso de los contrapesos, distancia al centro de rotación y al centro de gravedad y la velocidad de rotación. Teoría de compactación. Desde tiempos pre-históricos los constructores han reconocido el valor de la compactación La compactación o reducción de la relación de vacíos se produce de varias maneras: reordenación de las partículas, fractura de los granos o de las ligaduras entre ellos seguida por reordenación y la flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. La energía que se gasta en este proceso es suministrada por el esfuerzo de compactación de la máquina de compactar. La eficacia de la energía gastada depende Los suelos son el componente principal de la mayoría de los proyectos de construcción. Estos deben soportar cargas, pavimentos, servir Ensayo Proctor y Parámetros de Compactación. En la actualidad existen distintos métodos para reproducir enlaboratorio las condiciones de compactación en obra. El primero y más difundido es debido al Dr. R. R. Proctor (1933) y es conocido Con este procedimiento Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”. El Ensayo Proctor Estándar también es conocido Todo método de compactación, sea por impacto, Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo que ocurre en elcaso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibro-compactadores, de rueda lisa, etc.). No obstante ello, es En tiempos de la Segunda Guerra Mundial se introdujo el Ensayo Proctor Modificado (AASHTO T–180), como respuesta a las exigencias de subrasantes más densas en aeropistas, demandadas por los pesados equipos de aviación militar que se desarrollaron por entonces. Este ensayo modificó el Estándar aumentando el número de capas de 3 a 5; el número de golpes en cada una de ellas se llevó de 25 a 55; el peso 4 [kg] y la altura de caída a 45,7 [cm]. Básicamente con ello se evitó incrementar las compactaciones relativas por encima Comparando los resultados entre ambos, para un mismo suelo, se puede comprobar que el Modificado provee valores de Densidad Seca Máxima más elevados, a consecuencia de la mayor energía aportada, en correspondencia con menores valores de HumedadÓptima. Actualmente, ambas pruebas cuentan con variantes a las formas originales. La elección Objetivo: Este ensayo tiene por objetivo el determinar la relación entre la Densidad Seca de Suelos compactados vs. Su contenido de Humedad. Métodos: METODO “A” Molde de 4” de diámetro; suelo pasa No. 4; 25 golpes por capa; 5 capas. METODO “B” Molde de 6” de diámetro; suelo pasa No. 4; 56 golpes por capa; 5 capas. METODO”C” Molde de 4” de diámetro; suelo pasa ¾”; 25 golpes por capa; 5 capas. METODO “D” Molde de 6” de diámetro; suelo pasa ¾”; 56 golpes por capa; 5 capas. Peso de la muestra: Se debe preparar mínimo 4 muestras para el ensayo; para moldes de 4” (4.5 Kg.) c/u, de 6” (6.5 Kg.) c/u. Si se trata de suelos granulares, la fracción (en peso) retenida en el tamiz de ¾”, se debe compensar con un peso igual de material que pasa el tamiz de ¾” y retiene el No. 4, esto se realiza aparte con otra fracción de muestra. Humedad inicial: Se debe comenzar con un 3% de Humedad para suelos granulares y con un 7% para suelos finos, luego en base al peso total de muestra, aumentar 2% para cada molde. Equipo de laboratorio: * Molde de 4” de diámetro, con collarín. * Molde de 6” de diámetro, con collarín. * Pisón de 10 Lb. (4.54 Kg.). * Horno. * Balanza de 20 Kg. y 1.0 gr. de precisión. * Tamices de ¾” y No. 4. Procedimiento:* Pesar 4 porciones de suelo de 4.5 kg. c/u (molde de 4” de diámetro). * Pesar 4 porciones de suelo de 6.5 kg. c/u (molde de 6” de diámetro). * Si se trata de suelos granulares, compensar material retenido en ¾” por una porción igual de material que pasa ¾” y retiene no. 4. * De acuerdo al método elegido, determinar primero el peso (kg.) y volumen (dm3) * Vaciar la 1ra. muestra en la batea y formar una fosa cónica. * vaciar el volumen de agua determinada (cc.). * mezclar manualmente en forma uniforme la muestra de suelo con el agua. * sacar una porción suelo húmedo, pesar, secar y determinar su % de humedad (método ya conocido). * se procede a compactar la muestra de suelo húmedo, vaciar hasta 1/5 del volumen del molde con collarín, compactar con el pisón de 10 lb. desde una altura de caída de 18” (45.7 cm.) con el no. de golpes determinado (25 ó 56). * vaciar la 2da. muestra hasta 2/5 * sacar el collarín. * enrasar con una regla metálica el suelo excedente, hasta el nivel superior * pesar suelo húmedo mas molde. * al peso anterior restar el peso * el peso suelo húmedo dividir entre el volumendel molde (dm3). ya determinado y se tiene la densidad * se determina el % de humedad, con una porción de suelo. * conocido este % de humedad, se multiplica la dsh x 100 y este producto se divide entre 100 + % de humedad y se determina la densidad seca * incrementando el volumen de agua, establecida anteriormente se determinan 4 o 5 puntos para densidades diferentes. * se debe verificar de contar por lo menos con 2 puntos de subida y 2 puntos de bajada de las densidades. Grafico: * en una escala de coordenadas preestablecidas, de acuerdo a los resultados obtenidos graficar la curva de compactación. * en abscisas se colocan los % de humedad y en ordenadas los valores de las densidades secas * se traza una curva parabólica que intercepten los puntos graficados. * en la gráfica se traza una línea tangente en el punto superior, con una línea horizontal hasta cortar en ordenadas y es la densidad máxima del suelo seco, del mismo punto bajar una línea perpendicular hasta llegar a las abscisas y se determina el porcentaje de humedad óptimo. * se debe dibujar paralela a la línea de bajada de la compactación la curva de saturación. * para ello se debe determinar primero la gravedad específica Ensayo de CBR. El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo de relación de soporte) mide la El número CBR (o simplemente, CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en libras por pulgada cuadrada) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de penetración dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. Equipos Prensa de carga * Moldes cilíndricos de metal * Disco espaciador metálico * Martillo de compactación * Aparatos medidores de expansión * Un trípode de metal * Horno controlado * Pesa * Pistón de penetración * Reloj * Tanque para inmersión Ejecución del ensayo. * Compactación. Preparar tres especímenes, los cuales compactaran en moldes de 6” (152.4 mm) a la misma humedad (humedad de mezcla) y a tres diferentes números de golpes. * Expansión. Mediante la inmersión y saturación de losespecímenes. * Penetración. De cada uno de los especímenes, compactados a diferentes números de golpes. Compactación * Se pesa el molde de CBR con la base sin collarín en la balanza y apreciación de 1 g (0.02 lb) anote el valor en la hoja de registro. * Se inserta el disco espaciador dentro * Se coloca encima un disco de papel de filtro grueso en sustitución * A cada espécimen agregue un volumen de agua equivalente a la humedad de mezclado, normalmente corresponde al w op * Se mezcla el agua con el materia usando cucharon y guantes de goma hasta lograr una repartición uniforme de la humedad. * Se introduce cada uno de los tres especímenes de suelos dentro de bolsas plásticas y se guarda por un periodo no menor de 12 horas, para lograr una redistribución uniforme de la humedad, específicamente si se trata de suelos finos. * Después del periodo de curado se toma una porción representativa de cada espécimen, se procede a determinar su contenido de humedad y a anotarla en la planilla * Se coloca una porción * Se debe compactar con martillo en la periferia y centro, distribuyendo el número de golpes en cada capa. * Cadaespécimen se elaborara con igual número de golpes por capa, preparando tres especímenes con diferentes números de golpes. Normalmente el ns de golpes elegido es 56, 25 y 10. Sin embargo si el ensayo de compactación se realiza en un molde de 4” (101.6 mm) es posible que sea necesario aumentar el número de golpes de 56 a 75, u otro ns de golpes para lograr la DMS requerida. * Se repite el proceso hasta logar compactar las cinco capas de iguales espesores. El proceso se repite para las otras dos especímenes que se compactaran respectivamente con 25 golpes y 10 golpes * Se retira el collarín y se procede a enrasar con la regla metálica el material excedente sobre la parte superior * Se retira el disco espaciador y se coloca en la base un disco de papel de filtro grueso de 6” (152 mm) de diámetro en sustitución de la malla ns 200. * Se invierte el molde de modo que la superficie enrasada queda hacia abajo y ensamble a la base o plato perforado. * Se procede a pesar el conjunto en una balanza de 20 kg y 1 g de apreciación y anote resultado en la hoja de registro (peso molde + suelo húmedo inicial). Expansión. * Si es necesario se coloca otro disco de papel de filtrogrueso, sobre la superficie libre del espécimen y se deja reposar unos 30 min. * Se coloca el disco perforado y vástago ajustado sobre el espécimen y luego las pesas para producir una sobrecarga similar a la producida por la estructura del pavimento a construirse.la sobre carga mínima a emplear es de 4 kg (10 lb). * Se ensambla el collarín y se coloca el trípode sobre el molde y el extensómetro sobre el vástago graduado, moviendo la parte graduable * Se retira el trípode y extensómetro y se sumerge cada uno de los tres moldes en el tanque de saturación apoyados sobre rejilla metálica o plástica y no directamente sobre el fondo * Se coloca el trípode con el extensómetro en la parte superior * Tomada la última lectura se retira trípode y extensores y se saca uno de los moldes y cuidadosamente pónganlos a drenar durante 15 min sin perturbar los especímenes. * Se debe secar bien el molde para eliminar el agua adherida y retire pesas, disco perforado, papel filtroy collarín y se pesa el molde y el espécimen en una balanza de 20 kg y 1 g de apreciación y se anota el resultado en la hoja de registro (peso molde + suelo húmedo final). Penetración. Se coloca el molde en la prensa con las mismas pesas de sobrecarga usadas para la inmersión. Para evitar que el desplazamiento del suelo blando obstruya el agujero de las pesas se instala primero la pesa anular de 5 lb (2.27 kg) e inmediatamente se asienta el pistón en la prensa sobre el espécimen aplicado una carga no mayor de 10 lb (4.54 kg), se coloca el resto de las pesas alrededor del pistón se lleva a cero el dial del reloj comparador que mide la deformación (penetración) y el del que mide la carga aplicada después de aplicar la carga de asentamiento. Se aplica la carga del pistón a una rata de 0.05 pulg/min (1,27 mm/min) y se registra en la planilla de ensayo las cargas para cada una de las siguientes penetraciones: 0,025” (0,64 mm); 0,050” (1,27 mm); 0,070” (1,91 mm); 0,100” (2.54 mm); 0,200 (5,08 mm); 0,300” 7,62 mm); 0,400” (10,16 mm) y 0,500” (12,70 mm). Se descarga la prensa, se baja el molde y se remueve las pesas y base, y se procede a sacar el espécimen Considérese una prueba de compactación realizada en una muestra de suelo de un terraplén que no contenga partículas más grandes que la abertura de la malla 4. El material debe protegerse contra la evaporación, a fin de que su contenido de agua no varíe y se compacta con alguno de los métodos comunes en uso y con su contenido de agua de campo Wf. El peso específico húmedo de esa muestra será. Por tanto C = Donde Wf es el contenido de agua de la muestra obtenida en el campo y Son los pesos específicos secos de campo y de prueba, respectivamente. METODOS DE CONTROL. METODOS DESTRUCTIVOS - Método del Cono y la Arena: La arena a utilizar en este método tiene que ser pasante -Método del frasco Volumétrico Consiste en medir el volumen Método del aceite Consiste en medir el volumen METODO NO DESTRUCTIVOS. Estos permiten la obtención Mapas de Resistencia Conclusión. La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen Compactación de masas naturales de suelos y de terraplenes existente Los estratos naturales y los terraplenes existentes no pueden compactarse en capes, hecho que excluye la aplicación de la mayoría de los métodos descriptos previamente, ya que, pare ser efectivo, el agente compactador debe actuar en el interior de Política de privacidad | |||||||||||
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