COMPACTACIONMejora Características

Resistencia Compresibilidad Reducción de vacíos Esfuerzo – deformación

Suelo parcialmente saturado

- Ligado al control de calidad en obras y su control se da por su seco

Desviaciones importantes en suelos finos

1906 Rodillo pata de cabra 2,000 kg peso (Fitzgerald)1928-29 O.J. Porter (California)

MEJORAMIENTO DE SUELOS

Confinamiento (suelos friccionantes)Consolidación previa (suelos finos arcillosos)

Físicos Mezclas (suelo – Suelo)Vibro flotación

Con salQuímicos Cemento

Métodos Estabilización Asfalto Cal Otras Substancias

Mecánicos COMPACTACION

Aplicaciones Relleno Presas Diques Terraplenes (Carr FC) Bordos

Muelles Pavimentos Terreno natural Etc.

Los Procesos de Compactación se estudian Laboratorio Campo Propiedades del suelo compactado

- Variables que afectan el proceso de compactación Naturaleza del suelo

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Método de compactación Rodillo Liso- Impactos Rodillo Neumático- Amasado Campo Rodillo Vibratorio- Carga Estática Especiales- Vibración

Energía Específica de Compactación

Ee = Nn Wh V

Contenido de agua del suelo (óptimo) > d

Sentido en que se varíe el contenido de agua Contenido de agua original del suelo La recompactación (siempre muestras diferentes) La temperatura Otras variables

Nº capas Espesor capas Nº de pasadas Nº golpes pisón

- La Curva de Compactación

CURVA DE SATURACIÓN

Prueba en arenas limpias (en prueba dinámica)

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Línea de SaturaciónVolumen aire = 0

05 10 20 15 20 25 30

Laboratorio

d Ton/m3 d = m......

1+w

Humedad %

Wo

VACIOS

SOLIDOS

e

1

E w

Ss w

Si

Vol Peso

d = Ws = Ss w Vm 1 + e

en un suelo saturado

e = WSs

d = Ss w 1 + WSs

Secado al aired

- PROCESO DE COMPACTACION DE CAMPOA ° AmasadoB ° Por presiónC ° ImpactoD ° VibraciónE ° Métodos mixtos

A.- Amasado Rodillos Pata de Cabra Profundidad 6.0 cm distorsionada Ahusada bástagos 20-

25 cms De base ampliada Prismática capas

20 cms De Cabra operación adecuada

cuando penetra 20 – 50% de longitud

buena liga en capas sucesivas Efecto de la presión del vástago es poco importantePresión ≥ 8 Kg/cm2 y A < 75 ó 90 cm2

Rendimiento.-E = a h v . 10 n

E = rendimiento a = ancho rodillo en cmh = espesor capa compactada V = velocidad del compactador km/hrn = número de pasadas del equipo por el mismo lugar.

B.- Por Presión Rodillo liso (14-20 Ton) (2-13 Ton)

- Efecto de arriba hacia abajo- Espesor de capa ≤ 25 cms- Rendimiento – similar al anterior –

Rodillo Neumático - Presión de la llanta (inflado) y peso del equipo- Peso (10 – 14 ton)- Determinante la humedad de compactación- A mayor peso mayor d menor área de contacto

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Saturación

w

- La humedad óptima de trabajo, puede o no ser la misma que se usó en el laboratorio para la realización del control de calidad. Las energías de compactación son diferentes.

- La compactación es diferente en la profundidad de la capa; y deberá considerarse que el equipo brinde pesos volumétricos mayores y cumplir en todo el espesor.

- El espesor a compactar debe depender del equipo a utilizar.

C.- Por Impactos- Aplicados en áreas pequeñas- 30 a 1000 kg- 5 a 6 cubrimientos- Capas 20 – 25 cm- Rendimiento 250 m3/hr- Aplicación en grandes áreas Excelente el suelos

granulares - Masas de 6 a 20 y hasta 30 ton mejora de 10 a 12

m.- Altura de caída de 20 a 30 m.

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D.- Por Vibración- 1,500 a 2,000 ciclos/min

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- Existen de hasta 5,000 c/min

Factores

- Frecuencia- Amplitud- Empuje dinámico- Carga muerta- Forma- Estabilidad del Equipo

Aplicable suelos granulares limpios ó mínimo contenido de finos plásticos

- Espesores compactables hasta 60 cm (Gw-GP)- El contenido de agua óptimo suele ser menor que el calculado para otros

métodos- En suelos cohesivos con compactador pata de cabra, la vibración es

benéfica.- Para áreas pequeñas el uso de la placa es buena

Vibrador de Fondo

- diámetro de 30 a 45 cm longitud de 3 a 5 m peso 32 a 7 ton.

Características de algunos vibradores de fondo que se encuentran en el mercado.

Fabricante Keller Keller Vibroflotation Vibroflotation

Nombre S S 300 V 23 V 48

Longitud (m) 3.00 2.90 3.57 4.08

Diámetro (mm) 400 400 350 378

Peso (kg) 2450 2450 2200 2600

Topo Motor Eléctrico Eléctrico Eléctrico Eléctrico

Motor (kW) 120 150 130 175

Frecuencia 30 30 30 25

Frecuencia r.p.m.

1800 1800 1800 1500

Amplitud (mm) 17 25 23 48

Fuerza centrífuga (kN) 22 290 300 472

E.- Métodos Mixtos

- Tipo de suelo - Tipo disponible- Variación del suelo en la obra - Equipo disponible

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- Tamaño de la Obra - especificaciones

- Grado de Compactación- En obra es distinto al del estudio

(%) G = 100 d . d máx

- Compactación Relativa

(%) CR = 100 d - d mín . d máx - d mín

El grado de compactación debe ser acorde a:

- Proyecto- Propiedades que se desean obtener- Equipo disponible- Importancia de la obra- Balance óptimo

Homogeneidad Permeabilidad Baja compresibilidad Razonable resistencia Permanencia de propiedades Flexibilidad sin agrietamiento

> grado compactación < espesor de capa> Espesor > Nº pasadas

- La sobre compactación

Tezontles Materiales expansivos Rebote elástico

PRUEBAS DE COMPACTACION EN EL LABORATORIO

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A.- DINAMICAS- Características

Suelo compactado por capas dentro de un molde

Golpes por capa de un pisón Energía de compactación Tamaño máximo de partícula

- Representatividad Condiciones de confinamiento rígidas

- Procedimiento de Prueba

B.- ESTATICAS O.J. Porter (1935) (suelos friccionantes) IP < 6

- 140.6 kg/cm2/ 1 Minuto (26.5 ton) 5 min-1 min -1 min- Molde 6”- Varillado 25/capa- Prueba del VRS (CBR)- Representatividad

Posible ruptura de partículas Vibración – no existe Efecto de un rodillo liso

- Procedimiento de prueba

C.- AMASADO (Suelos Arcillosos)- Reproducir el efecto pata de cabra- Prueba Harvard- Prueba Hveem

D.- VIBRACIÓN (Arenas secas)

- Mesa Vibratoria 6,000 rpm

PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ARENAS COMPACTAS

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σ ΔvTang compacta compacta

δ suelta suelta

δ

Compacta Suelta

Resistencia Máxima - Resistencia Creciente

Exhibe falla frágil Su resistencia Cae Disminuye su Compresibilidad Probable proceso de Degradación Cambio de Granulometría

PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOSFINOS COMPACTOS

Indispensable realizar Análisis previoo Relación de vacíos ó Peso volumétrico secoo Grado de Saturacióno Estructuración de sus partículas sólidaso Orientación y fuerzas de Van der Waals

1.- Efecto del Contenido de Agua

a) Máximo peso volumétrico si se tiene la humedad óptima

b) Grado de Saturación

Disminuye para contenidos abajo del óptimo Prácticamente constante para contenidos arriba

del límite.

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c) En la Estructura

Si el contenido de agua es bajo; Se tendrá un suelo de alta resistencia a la deformación.

Bajo grado de orientación de partículas.

2.- Energía de Compactación

a).- Peso volumétrico seco

a > energía > peso volumétrico < contenido de aguaSi w > w0 , no existe disminución de volumen, sólo deformación

b).- Grado de Saturación

G crece si se incrementa la energía ySe alcanza > peso volumétrico

c).- En la Estructura

El aumento de energía de compactación produce orientación de las partículas y aumenta el contenido de agua.

3.- Método de Compactación

a).- Diferencia sólo en la Estructura

Amasado Máximo Estático Mínimo

4.- La Fracción gruesa

5.- La Muestra.-

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Re-uso Distribución de la humedad.

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