COMPACTACIÓN
La compactación está relacionada con la densidad máxima o peso volumétrico seco máximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce como humedad óptima.
La importancia de la compactación es 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.
Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena suelta.
OBJETIVOS .
Determinar el peso volumétrico seco máximo ( d máx) que pueda alcanzar un material, así como la humedad óptima (W ópt.) a que deberá hacerse la compactacidad
TEORÍA
Se denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de los vacíos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia, fundamentalmente ligados a pérdida de volumen de aire.
La compactación está relacionada con la densidad máxima o peso volumétrico seco máximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce como humedad óptima.
La importancia de la compactación es 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.
Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena suelta.
Las ventajas que representa una compactación adecuada son:
a) El volumen de vacío se habrá reducido a un mínimo y consecuentemente, su capacidad de absorber humedad también se habrá reducido a un mínimo.
b) La reducción de vacíos se debe a que las partículas de menor tamaño han sido forzadas a ocupar el vacío formado por las partículas más grandes. De allí que si una masa de suelos está bien graduada, los vacíos o poros se reducirán prácticamente a cero y se establecerá un contacto firme y sólido entre sus partículas, aumentando la capacidad del suelo para soportar mayores pesos.
Los métodos usados para la compactación de los suelos dependen del tipo de los materiales con los que se trabaje en cada caso. Los suelos puramente friccionantes como la arena se compactan eficientemente por métodos vibratorios y métodos estáticos; en cambio los suelos plásticos, el procedimiento de carga estática resulta el más ventajoso. Los métodos usados para determinar la densidad máxima y humedad óptima en trabajos de mantenimiento y construcción de carreteras son los siguientes:
ü Proctor estándar
ü Proctor modificado
A) ENSAYE PROCTOR ESTANDAR
El ensaye proctor estándar se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad.
EQUIPO:
Un molde de compactación.
Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altur a y de 4” de diámetro interior.
Un pisón metálico (martillo proctor).
de 5.5 lbs. de peso (2.5 Kgs.) de 5 cm (2”) de diámetro.
Una regla metálica
Dos balanza. Una de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad otra de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad
Un horno .que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110º C.
Probetas graduadas. De 1000 cm3.
Tara
PROCEDIMIENTO:
Se obtiene una muestra representativa, previamente secada al sol y se selecciona 6 muestras de 6 kilogramos.
De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es arenoso es conveniente ponerle una humedad menor.
Se revuelve completamente el material tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente.
Pese el molde cilíndrico y anote su peso.
La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico en tres (3) capas, llenándose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura
Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica se enraza la muestra al nivel superior del cilindro.
Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro).
se saca el material del molde y de la parte central del espécimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo
Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por un período de 24 horas
El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua el 2% mayor que la muestra anterior.
El calculo se realiza de la siguiente manera.
Donde:
v EC=energía de compactación
v N=numero de golpes por capa
v n=numero de capas
v W=peso del pisón (martillo)
v h=altura de caída del pisón
v V=volumen del suelo compactado
CALIFORNIA BEARING RATIO (C.B.R)
Ø OBJETIVOS
Introducir a los estudiantes a un método para evaluar la calidad relativa del suelo, para subrazante, sub base y base de pavimento.
Determinar experimentalmente el valor soporte de California `para diferentes muestras de suelos.
Ø TEORÍA
El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterización de la resistencia del material de cimiento de una vía o de los diferentes materiales que se emplearan en un pavimento, con vista a dimensionar los espesores de los suelos que formarán parte del mismo empleando el método de diseño de pavimentos basado en dicho ensayo.
El C.B.R. se determina como la relación en porcentaje entre la fuerza utilizada para la penetración de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vástago de 19.35 cm² (3 pulg↓²) de área con una velocidad de penetración de 1.27 mm/minutos (0.05 pulg/min) y la fuerza ejercida en un material patrón (piedra triturada) para esa misma penetración.
carga unitaria del ensayo
C.B.R (%) = --------------------------------------- x 100 (10.1)ez
carga unitaria patrón
De esta ecuación se puede ver que el número CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón, el símbolo porcentaje se quita y la relación se presenta simplemente por el número entero. Los valores de la carga unitaria patrón que deben utilizarse en la ecuación (10.1) son los siguientes:
El CBR se define para la penetración de 0.25 cm (0.1pulg.) disminuyendo generalmente el valor de la relación entre la fuerza ejercida por el vástago y la correspondiente fuerza patrón a medida que la penetraciones aumentan, aunque en ocasionalmente la magnitud de dicha relación es mayor para 0.50 cm. de penetración, caso en que se adopta el valor de CBR determinado para dicha penetración.
El C.B.R de la carga patrón (piedra triturada) serà de 100%. Un material cualquiera que tenga un C.B.r. de 50%, tiene la mitad de la capacidad soporte de la roca triturada.
Por lo general el C.B.R, se usara para el diseño de pavimentos, que corresponde a una penetración de 2.5 milímetros en un material compactado a la humedad óptima y densidad máxima, saturando la muestra durante noventa y seis horas (cuatro días).
ENSAYO DE COPACTACIÓN CBR
REFERENCIAS:
Ø ASTM D1883, ASTM D4429-93.
MATERIAL:
Ø Muestra seca.
Ø Papel filtro.
EQUIPO:
Ø EQUIPO CBR:
3 moldes cilíndricos con placa de base y collar de extensión.
3 discos espaciadores
3 placas de expansión y sobrecargas.
Ø Pisón proctor modificado.
Ø Balanza con precisión de 1 gr.
Ø Probeta de 1000 ml.
Ø Espátula.
Ø Taras identificadas.
PROCEDIMIENTO
Secar a la intemperie el suelo 
Preparar suficiente cantidad de suelo requerido para tres muestras:
para 12 golpes.
Para 25 golpes.
Para 56 golpes.
Se prepara cada molde, con sus respectivas placas de base, colocando el anillo o disco espaciador. Se prosigue a compactar el suelo con sus respectivos números de golpes por el número de capas establecidas para dicho ensayo (5). Luego de la compactación se retira el collarín, se enrasa la muestra y se retira la placa base. Se gira el molde y se retira el disco espaciador. Al final se coloca las sobre cargas y el papel filtro.
Determinación de la resistencia a la penetración.
.
-Se lleva la muestra a la máquina de ensaye y se colocan sobre ella una cantidad de pesas para reproducir una sobrecarga igual a la que supuestamente ejercerá el material de base y pavimento del camino proyectado.
.-Se coloca el pistón de penetración hasta que haga contacto con la muestra. Se la aplica una carga inicial de 4.5 kg. Después de aplicada la carga inicial se ajustan el deformímetro de carga y el deformímetro de penetración a cero.
Se anotan las lecturas de carga a los siguientes niveles de penetración:
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