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  • 20 oct. 2010

    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 cnicas 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  ( 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 cnicas 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 parculas 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  dcarga  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  la  determinación  del  peso  por  unidad  de volumen  de  un suelo  que  ha  sidcompactado  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 medo
      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 materialeque se emplearan en un pavimentocon vista a dimensionar  los espesores  de los suelos que formarán  parte del mismo empleando el método de diseño de pavimentos basado en dicho ensayo.
    EC.B.R.  se determina  como  la relación  en porcentaje  entrla fuerza  utilizada  para la penetración de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vástago de 19.35 cm² (3 pulg²) 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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