compactacion de terraplenes
DESCRIPTION
PAVIMENTOSTRANSCRIPT
COMPACTACION DE TERRAPLENES
Terraplenes
La escarificación, nivelación y compactación del terreno o del afirmado en
donde haya de colocarse un terraplén nuevo, previa a la ejecución de las
obras de desmonte y limpieza, demolición, drenaje y subdrenaje; y la colocación,
el humedecimiento o secamiento, la conformación y compactación de materiales
apropiados; se realizan de acuerdo a las especificaciones, planos y
secciones transversales del proyecto y las instrucciones del Supervisor.
Se distinguen tres partes o zonas constitutivas del terraplén:
(a) Base, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del
terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.
(b) Cuerpo, parte del terraplén comprendida entre la base y la corona.
(c) Corona (capa subrasante), formada por la parte superior del terraplén,
construida en un espesor de treinta centímetros (30 cm), salvo que los planos
del proyecto o las especificaciones especiales indiquen un espesor diferente.
En caso que el terreno de fundación se considera adecuado, la parte del
terraplén denominado base no se tendrá en cuenta.
Materiales
Requisitos de los materialesTodos los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán
provenir de las excavaciones de la explanación, de préstamos laterales o de
fuentes aprobadas; deberán estar libres de sustancias deletéreas, de materia
orgánica, raíces y otros elementos perjudiciales.
No se permitirá la construcción de terraplenes con materiales de características
expansivas.
Si por algún motivo sólo existen en la zona materiales expansivos, se deberá
proceder a estabilizarlos antes de colocarlos en la obra.
Las estabilizaciones serán definidos previamente en el Expediente Técnico.
Los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán
cumplir los requisitos indicados en la siguiente tabla:
:
< 10%< 11%< 11%Índice de Plasticidad
-.-30%30%% Máximo de Piedra
75 mm100 mm150 mmTamaño máximo
CoronaCuerpoBase
Partes del Terraplén
Condición
TABLA: Requisitos de los Materiales
Además deberán satisfacer los siguientes requisitos de calidad:
* Desgaste de los Ángeles : 60% máx. (MTC E 207)
* Tipo de Material : A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6 y A-3
Equipo
Los equipos deberán cumplir las exigencias técnicas ambientales tanto para la
emisión de gases contaminantes y ruidos.
Requerimientos de Construcción
El procedimiento para determinar los espesores de compactación deberán
incluir pruebas aleatorias longitudinales, transversales y en profundidad
verificando que se cumplen con los requisitos de compactación en toda la
profundidad propuesta.
El espesor propuesto deberá ser el máximo que se utilice en obra, el cual en
ningún caso debe exceder de trescientos milímetros (300mm).
Si los trabajos de construcción o ampliación de terraplenes afectan el
tránsito normal en la vía o en sus intersecciones y cruces con otras vías,
será responsabilidad del ente ejecutor tomar las medidas para mantenerlo
adecuadamente, La secuencia de construcción de los terraplenes deberá
ajustarse a las condiciones estacionales y climáticas que imperen en la
región del proyecto.
Cuando se haya programado la construcción de las obras de arte previamente a la
elevación del cuerpo del terraplén, no deberá iniciarse la construcción de éste
antes de que las alcantarillas y muros de contención se terminen en un tramo
no menor de quinientos metros (500 m) adelante del frente del trabajo, en cuyo
caso deberán concluirse también, los rellenos de protección que tales obras
necesiten.
Base y Cuerpo del terraplénSólo se autorizará la colocación de materiales de terraplén cuando el terreno
base esté adecuadamente preparado y consolidado, Los materiales de cada
capa serán de características uniformes. No se extenderá ninguna capa,
mientras no se haya comprobado que la subyacente cumple las condiciones de
compactación exigidas. Se deberá garantizar que las capas presenten
adherencia y homogeneidad entre sí.
Se debe asegurar un contenido de humedad que garantice el grado de
compactación exigido en todas las capas del cuerpo del terraplén.
Obtenida la humedad más conveniente, se procederá a la compactación
mecánica de la capa.
En las bases y cuerpos de terraplenes, las densidades que alcancen no serán
inferiores a las que den lugar a los correspondientes porcentajes de compactación
exigidos,
El espesor de las capas de terraplén en ningún caso deberá exceder de
trescientos milímetros (300mm) y debe que garantizar el cumplimiento de las
exigencias de compactación uniforme en todo el espesor.
Corona del terraplén
Salvo que los planos del proyecto o las especificaciones particulares establezcan
algo diferente, la corona deberá tener un espesor compacto mínimo de treinta
centímetros (30 cm) construidos en dos capas de igual espesor, los cuales se
conformarán utilizando suelos, según lo establecido en las normas y se
humedecerán o airearán según sea necesario, se compactarán
mecánicamente hasta obtener los niveles apropiados.
Los terraplenes se deberán construir hasta una cota superior a la indicada en
los planos, en la dimensión suficiente para compensar los asentamientos
producidos por efecto de la consolidación y obtener la rasante final a la cota
proyectada, con las tolerancias establecidas.
Si por causa de los asentamientos, las cotas de subrasante resultan inferiores
a las proyectadas, incluidas las tolerancias indicadas en esta especificación, se
deberá escarificar la capa superior del terraplén en el espesor que se indique
y se adiciona material utilizado para conformar la corona, efectuando la
homogeneización, humedecimiento o secamiento y compactación requeridos
hasta cumplir con la cota de subrasante.
Si las cotas finales de subrasante resultan superiores a las proyectadas,
teniendo en cuenta las tolerancias de esta especificación, se deberá retirar, el
espesor en exceso.
Controles
Durante la ejecución de los trabajos, se efectuará los siguientes controles
principales:
• Verificar el estado y funcionamiento de todo el equipo utilizado.
• Supervisar la correcta aplicación de los métodos de trabajo aceptados.
• Exigir el cumplimiento de las medidas de seguridad y mantenimiento de
tránsito.
• Vigilar el cumplimiento de los programas de trabajo.
• Comprobar que los materiales por emplear cumplan los requisitos
de calidad.
• Verificar la compactación de todas las capas del terraplén.
• Realizar medidas para determinar espesores y levantar perfiles y
comprobar la uniformidad de la superficie.
Calidad de los materialesDe cada procedencia de los suelos empleados para la construcción de
terraplenes y para cualquier volumen previsto, se tomarán cuatro (4)
muestras y de cada fracción de ellas se determinarán:
• Granulometría
• Límites de Consistencia.
• Abrasión.
• Clasificación.
Compactación
Las determinaciones de la densidad de cada capa compactada se realizará
según se establezcan las normas y los tramos por aprobar se definirán sobre
la base de un mínimo de seis (6) determinaciones de densidad. Los sitios
para las mediciones se elegirán al azar.
Las densidades individuales del tramo (Di) deberán ser, como mínimo, el
noventa por ciento (90%) de la máxima densidad obtenida en el ensayo
Proctor Modificado de referencia (De) para la base y cuerpo del terraplén,
y el noventa y cinco por ciento (95%) con respecto a la máxima obtenida
en el mismo ensayo, cuando se verifique la compactación de la corona del
terraplén.
Di > 0.90 De (base y cuerpo)
Di > 095 De (corona)
La humedad del trabajo no debe variar en ± 2% respecto del Optimo
Contenido de Humedad obtenido con el Proctor Modificado.
Cuando se incumple estos requisitos origina el rechazo del tramo.
Metro cúbico210.A Terraplenes
Unidad de PagoItem de Pago
Ensayos y Frecuencias
1 cada 250 m²CoronaPista
1 cada 500 m²T 191
T 238
D 1556
D 2922
MTC E 117
MTC E 124
Base y CuerpoCompactación
Pista1 cada 1000
m³T 180D 1557MTC E 115Densidad - Humedad
Cantera1 cada 3000
m³T 96C 131MTC E 207Abrasión Los Ángeles
Cantera1 cada 3000
m³--MTC E 118
Contenido de Mat.
Orgánica
Cantera1 cada 1000
m³T 89D 4318MTC E 111Límites de Consistencia
Cantera1 cada 1000
m³T 27D 422 MTC E 204Granulometría
Terraplén
Lugar de
MuestreoFrecuencia (1)
Norma
AASHTONorma ASTM
Método de
ensayoPropiedades y CaracterísticasMaterial o
Producto
COMPACTACION DE TERRAPLENES
1)CONFORMACION DEL SUELO: Está conformado por EspaciosIntergranulares llamados VACIOS, los que se encuentranllenos de aire, agua o de ambos a la vez.
2)TEORIA DE LA COMPACTACION:
- Estado Suelto: Mayor Volumen
- Acción de “Comprimir” o “Apretujar”
- Reduccion de Volumen de Vacios
- Reduce Capacidad Absorbente del Agua
- Aumenta Valor Soporte-Estable
3)CONCEPTOS BASICOS:
HUMEDAD OPTIMA
DENSIDAD MAXIMA
4)EQUIPO MECANICO : Aplanadoras, Rodillos : Lisos, Neumáticos,”
Neumaticos, “Pata de Cabra”, Vibroflotadores,etc.
Laboratorio
(PROCTOR)
5) CURVAS DE CONTROL
CURVA DE COMPACTACION: “Humedad Optima”- “Densidad
Maxima”
CURVA DE ESTABILIDAD : Resistencia a la Penetración
CURVA DE SATURACION : Estado de Saturación “Cero Vacíos de
Aire”.
RECOMENDACIÓN : Compactar a “Humedad Optima”
y Densidad Maxima”.
BUENAS CARRETERAS DEPENDEN DE
BUENOS MATERIALES : CANTERAS
CURVAS DE COMPACTACION, SATURACION Y
ESTABILIDAD
VENTAJAS DE UNA BUENA COMPACTACION
Tal como se puede apreciar en las curvas es conveniente ynecesario compactar el terreno de fundación a humedadoptima y densidad máxima, a fin de mantener estable durantetodo el año y especialmente durante la época de lluvias lascarreteras calles y pistas de aterrizaje que se construyen.
También es bueno tener en cuenta los aumentos de volumenpor hinchamiento de los suelos así como su contracción,porcentajes que de acuerdo al material pueden ser muysignificativos incidiendo fuertemente en los costos finales deobra.
METODOS PARA DETERMINAR LA HUMEDAD OPTIMA Y DENSIDAD
MAXIMA
METODOS DINAMICOS:
METODO AASHO STÁNDAR T-99
METODO AASHO ESTÁNDAR T-180
METODOS ESTATICOS:
METODO CALIFORNIA
ENSAYOS DE LABORATORIO DE COMPACTACION PROCTOR
STANDARD AASHO T-99Martillo: 5,5 lb. - Altura de caída : 12”
METODO A METODO B METODO C METODO D
Pasa
Tamiz N° 4
6”
3
56
1/13.33pie3
12.317
MATERIAL
- Molde usado
- Número de capas
- Número de golpes x
capa
- Volumen del Molde
sin collar
- Energía de
compactación en
libras/pie por cada
pie3
Pasa
Tamiz 3/ 4”
4”
3
25
1/30pie3
12.375
Pasa
Tamiz 3/4”
6”
3
56
1/13.33pie3
12.317
Pasa
Tamiz N° 4
4”
3
25
1/30pie3
12.375
STANDARD AASHO T-180Martillo: 10 lb. - Altura de caída : 18”
METODO A METODO B METODO C METODO D
Pasa
Tamiz N° 4
6”
5
56
1/13.33pie3
55.986
MATERIAL
- Molde usado
- Número de capas
- Número de golpes x
capa
- Volumen del Molde
sin collar
- Energía de
compactación en
libras/pie por cada
pie3
Pasa
Tamiz 3/ 4”
4”
5
25
1/30pie3
56.250
Pasa
Tamiz 3/4”
6”
5
56
1/13.33pie3
55.986
Pasa
Tamiz N° 4
4”
5
25
1/30pie3
55.250
COMPACTACION DEL TERRENO
1. Determinar densidad máxima y humedad óptima.
2. Compactar el material con equipo mecánico apropiado.
3. Controlar la densidad alcanzada en el terreno a fin de comprobar
si el material ha sido debidamente compactado.
El número de veces que es necesario pasar un rodillo a fin de
obtener una adecuada compactación, se puede fácilmente determinar
antes de empezar los trabajos en una “zona de “prueba” escogida para
tal fin. Así se podra ver que la densidad del material aumenta
visiblemente hasta llegar a un cierto número de pasadas de rodillo
(aprox. 10), permaneciendo después practicamente invariable, tal
como se aprecia en el gráfico.
RELACION DE LA DENSIDAD ALCANZADA EN EL TERRENO
VARIANDO EL NUMERO DE PASADAS DE RODILLO
Si al cabo de 12 pasadas de rodillo no se alcanzó la compactación
deseada deberá disminuirse el espesor de las capas del material
colocado, o aumentarse el peso del rodillo.
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
RE
FE
RID
A A
L P
ES
O S
EC
O K
g/m
2)
Equipo empleado para determinar la compactación del terreno,
mediante el uso de arena
DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE CAMPO MEDIANTE
LA MEDIDA DEL VOLUMEN DE LA TIERRA EXTRAIDA
CONCLUSIONES
El Porcentaje de Compactación del Terraplén está dado por
la relación entre la densidad obtenida en el campo y la
densidad máxima obtenida en el laboratorio.
La AASHTO recomienda que en los Terraplenes los Suelos
se compacten hasta alcanzar una densidad no menor del
95% que la densidad máxima obtenida en el laboratorio y
que en las Subrasantes se compacte hasta alcanzar el
100% de la densidad máxima de laboratorio.
DENSIMETRO NUCLEAR
INTRODUCCION
OBJETIVO PRINCIPAL : Dar a conocer acerca del avance tecnológico
alcanzado en nuestro país, en lo que se refiere a mediciones de la
DENSIDAD y otras características de los Suelos y Asfaltos en campo,
sin la necesidad de realizar ensayos de laboratorio.
VENTAJAS
Se realizan los ensayos en menor tiempo, resultando muchas
veces más económicos.
La ventaja principal de estos instrumentos electrónicos es la de llegar
a una gran precisión y en un tiempo inmediato a cálculos de las
principales propiedades de los suelos y pavimentos.
DEFINICIONES
Es un equipo de medición que permite obtener in situ la
densidad de la masa y del contenido de agua de un suelo o
agregado a través de la energía nuclear.
La medición de la densidad, se realiza haciendo atravesar la
masa del suelo con radiaciones gamma (fotones).
Las Radiaciones provienen de una Fuente de Cesio 137, las
cuales son atenuadas por los electrones corticales de los
átomos que constituyen la materia en la partícula del suelo.
Los fotones ya atenuados son recibidos por un contador
Geiger - Müller y leídos, contados y procesados por circuitos
electrónicos los cuales a su vez convierten los conteos en
valores de densidad.
El equipo opera hasta 800 horas (5 mediciones porhora) con seis (6) baterías alcalinas AA, que son defácil obtención y reemplazo.
La cantidad de funciones que tiene introducidas en suprocesador permiten obtener en campo valores derelaciones gravimétricas conocidas sin necesidad deutilizar calculadoras haciendo las verificaciones decontrol en campo más rápidas y efectivas.
El Densímetro Nuclear
es un equipo usado en
el Peru para la medición
de la Densidad en
Campo, tanto de los
suelos y terraplenes,
como de los asfaltos en
obras de
pavimentación.
SEGURIDAD RADIOLOGICA BASICA
Las Radiaciones emitidas por los elementos Cesio 137y Americio 241 utilizados, son ALTAMENTEPENETRANTES EN EL CUERPO HUMANO produciendoefectos dañinos que podrían ser letales.
Es por lo que estas fuentes de emisión deben estar
debida y seguramente selladas dentro del equipo.
No obstante las siguientes notas deben ser tomadas enconsideración como Seguridad Radiológica Básica.
Suscríbase de inmediato al Servicio de Radio físicaSanitaria; quien le dotara de un equipo de dosimetríapara el personal que usa el medidor.
Transporte del equipo completo en el cajón suministrado.Evite golpes y caídas. NUNCA TRANSPORTE ELEQUIPO EN LAS PIERNAS.
En lo posible, NUNCA TOQUE LA BARRA DE MEDICIÓNQUE PENETRA EN EL SUELO PARA LA MEDICIÓNDIRECTA, esta contiene las fuentes radiactivas deemisiones gamma y neutrones.
En el momento de la medición, permanezca detrás delaparato (frente de la pantalla del procesador).
TRABAJO EN CAMPO CON
DENSIMETRO NUCLEAR
Se debe de contar
con todas las
previsiones y
equipos que
observan las
Normas ASTM para
la utilización de este
tipo de Equipos que
usan energía
radiactiva.
EQUIPO HUMBOLDT 5001-P
Equipo y accesorios del que se compone un Densímetro Nuclear Modelo Humboldt 5001-p
MEDIDOR HUMBOLDT 5001-P
El 5001-P es un medidor muy versátil, realiza mediciones en suelo yasfalto.
En Suelos: Mide con mucha precisión:
La Densidad Seca (DD)
Contenido de Humedad por Volumen (W)
Densidad Húmeda (DW)
Porcentaje de Humedad (%W)
Las propiedades de Densidad Máxima Seca (DMS) y Gravedad Especifica(Gs) son determinados en el Laboratorio e introducidos en la Memoria delProcesador del Densímetro y partir de las cuales podremos determinarmediante el equipo:
Porcentaje de Compactación. (%PR)
Relación de Vacíos de Aire (AV).
Porcentaje de Vacíos de Aire (%AV)
En el Asfalto: Mide con poca precisión:
Densidad Total (DW).
Contenido Aprox. de Ligante Asfáltico (%W).
Las propiedades de Densidad Máxima Teórica de Laboratorio o“Marshall” es introducido en la Memoria del Procesador y podemosdeterminar mediante el equipo:
Porcentaje de Compactación (%MA).
COMPLEMENTOS DEL EQUIPO PARA LA
MEDICION
Fuente Gamma emisora de isótopos radioactivos.
Dispositivo de Lectura.
Detector Gamma.
Patrón de Referencia (de Densidad Uniforme e Invariable) para
chequear la operación del equipo.
Caja de construcción sólida, para proteger a los instrumentos
antes mencionados del polvo y la humedad.
Herramientas y accesorios para emparejar la superficie del
terreno.
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE LA
DENSIDAD EN CAMPO
Existen tres formas:
Transmisión directa,
Retrodispersión y
Colchón de aire
Estos métodos son útiles como técnicas rápidas no destructivas
siempre y cuando el material bajo ensayo, sea homogéneo.
METODO DE TRANSMISION DIRECTA
La barra de medición del aparato que contiene a la fuente
radioactiva, penetra dentro del espesor compactado. Con el inicio de
la medición el aparato registra los valores de densidad total y
contenido de agua.
METODO DE RETRODISPERSIONLa barra solo entra en contacto con la superficie del relleno y envía
un haz de fotones y neutrones contra la materia, la atenuación es
leída al igual que el método directo por un contador Geiger - Muller.
Este método se utiliza en la verificación de compactación de
carpetas asfálticas. Es menos preciso que el Método Directo.
METODO DEL COLCHÓN DE AIRESe diferencia de los métodos anteriores en que el equipo medidor se
coloca sobre unos soportes o espaciadores que producen un
espacio vacío (colchón de aire) entre la base del medidor y el área
de la superficie de terreno a ensayar.
Se requiere además tomar una o más lecturas en la posición de
retrodispersión para chequear las mediciones.
CONCLUSIONES
El Equipo electrónico mas utilizado en el Peru, para la determinación
de la Densidad en Campo y el Contenido de Humedad, ya sea de
Suelos o Asfaltos es el DENSIMETRO NUCLEAR, desplazando a los
antiguos equipos mecánicos.
El Densímetro Nuclear es un equipo que por su versatilidad, fácil
manejo, precisión y además relativo bajo costo es el mas utilizado por
las grandes empresas en el Peru.
Es cierto que este tipo de equipo posee un alto factor de precisión en
la determinación de los parámetros de suelos y asfaltos, pero a su
vez es muy sensible y hasta cierto punto peligroso, por lo que su uso
esta normalizado por las Normas ASTM.
Generalmente para la medición de la Densidad in situ, se utilizan:
El Spider (Equipo mecánico) y el Densímetro Nuclear (Equipo
Electrónico).
Cabe resaltar que además de los parámetros que nos arroja
directamente el equipo, en las mediciones, se pueden obtener otros
parámetros adicionales como Porcentaje de Compactación a partir
de la Densidad Seca (para los Suelos) y de la Máxima Densidad
Teórica hallada por los Ensayos Marshall (para los Pavimentos), ya
que posee un procesador capaz de realizar operaciones
Gravimétricas en campo.