ENSAYOS AASHTO T99-70AASHTO T180-70ASTM D698-70ASTM D1557-701.-OBJETIVO.-

El objetivo trazado por ste ensayo es obtener la relacin densidad humedad para un esfuerzo de compactacin dado sobre un suelo particular para determinar:

El contenido de humedad optima.El peso especifico seco mximo

2.-FUNDAMENTO TEORICO .-

INTRODUCCION

La compactacin de suelos en general es el mtodo ms barato de estabilizacin disponible. La estabilizacin de suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades fsicas indeseables del suelo para obtener una estructura, resistencia al corte y relacin de vacos, deseables. Existen muchos mtodos para estabilizar suelos utilizando materia qumica como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de cido fosfrico, pero estos mtodos usualmente son ms costosos y pueden utilizar mtodos de compactacin adicionalmente a las mezclas, pues al incorporar el material qumico en la masa de suelo se produce una gran perturbacin de su estructura. Generalmente el esfuerzo de compactacin imparte al suelo:a) Un incremento a la resistencia al corte, pues ella es funcin de la densidad (las otras variables son estructura, y c).b) Un incremento en el potencial de expansin.c) Un incremento en la densidad.d) Una disminucin de la contraccin.e) Una disminucin de la permeabilidad.f) Una disminucin en la compresibilidad.De sta lista de propiedades afectadas por la compactacin se ve claramente que el problema de especificar la compactacin, es algo ms que simplemente el requerimiento de incrementar la densidad del suelo.

Tambin es importante considerar los efectos colaterales; afortunadamente el problema no es tan grave como aparecera a primera vista, debido al mtodo de estipular o especificar compactacin, utilizado ms comnmente -X% de patrn de compactacin, o compactacin modificada segn el mtodo AASHTO. Es, sin embargo, muy importante especificar el tipo de suelo al cul se aplican los criterios de compactacin en un proyecto dado con el fin de eliminar por ejemplo, problemas con el cambio de volumen.Se reconoce hoy en da que la estructura resultante de la masa de suelos (especialmente cuando hay suelos finos existentes) se asocia ntimamente con el proceso de compactacin y el contenido de humedad a la cul se compacto la masa de suelo. Este concepto es importante en extremo para compactar los ncleos de arcilla de represas (por ejemplo), donde asentamientos fuertes podran causar fracturas de dicho ncleo. Se ha encontrado que la estructura dispersa del suelo obtenida al compactarlo en el lado hmedo del ptimo de humedad resulta en un suelo que tiene una resistencia al corte algo menor pero que puede resistir grandes deformaciones sin falla (fracturas) y las consiguientes filtraciones y/o falla total de la presa. La compactacin del suelo en el lado hmedo de su ptimo, reduce igualmente su permeabilidad, comparada con la permeabilidad obtenida al compactar en el lado seco del ptimo.Inversamente la estructura floculada que resulta de compactar el suelo en el lado seco de su ptimo es menos suceptible a la contraccin pero ms suceptible a la expansin. La resistencia ptima de los suelos con estructuras floculadas es mayor a bajas deformaciones que la resistencia de los suelos con estructuras dispersas, es decir, el suelo tiende a la falla frgil. La resistencia residual del suelo compactado en el lado seco del ptimo es casi la misma resistencia ltima del suelo compactado en el lado hmedo del ptimo. Por consiguiente, para trabajo de carretera donde se desean bajo el pavimento deformaciones unitarias muy pequeas, el suelo debera compactarse entre contenidos de humedad en la parte seca hasta el ptimo.El suelo que rodea el ncleo arcilloso de una presa debera tambin compactarse para producir en l una estructura floculada pues en ese suelo la resistencia es ms importante que la permeabilidad. El ncleo de arcilla por otra parte debe compactarse para producir en l una estructura dispersa ya que es posible que se presenten grandes asentamientos y el suelo debe ser capaz de tolerarlos sin desarrollar fracturas o fisuras que permitan una falla por sifonamiento /filtracin.Del anterior breve razonamiento es evidente que los criterios de compactacin deberan basarse en consideraciones sobre la estructura del suelo, resistencia, permeabilidad, etc., como propiedades de diseo requeridas ms que la simple obtencin de una curva de compactacin en el laboratorio y el requerimiento de que el suelo se compacte a un determinado porcentaje de compactacin relativa; sin embargo, muchos -casos especialmente cuando la densidad (y el control de asentamiento) es la nica propiedad que se necesita- con esto se obtiene un producto satisfactorio.La masa de suelo involucrada en el proceso de compactacin comienza como un sistema de tres fases: suelo, aire y agua. Durante los primeros ensayos hay una cantidad de aire presente, pero el proceso produce un cambio de estado en el cul cada vez hay ms suelo y agua presentes. An en la situacin del contenido de humedad ptimo existe una cantidad de aire considerable. En la parte hmeda de la curva, el efecto principal es el de desplazar ms y ms aire por agua. Si el proceso fuera completamente eficiente, sera posible reemplazar todo el aire de los vacos con agua para producir un sistema de dos fases (una condicin de cero-aire vacos). Como nunca es posible sacar todo el aire de los vacos, lo cual resultara en una condicin de S = 100%, cualquier curva de compactacin estar siempre por debajo de la curva aire-vacos.

COMPACTACION EN INGENIERIA.-

La compactacin de suelos en INEGNIERIA es el proceso artificial por el cual las partculas de suelo son obligadas a estar mas en contacto las unas con las otras, mediante una reduccin del ndice de vacos, empleando medios mecnicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.

La importancia de la compactacin de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminucin de la capacidad de deformacin que se obtiene al someter el suelo a tcnicas convenientes, que aumentan el peso especfico seco, disminuyendo sus vacos. Por lo general, las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

Los mtodos empleados para la compactacin de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los mtodos vibratorios son los ms eficientes, en tanto que en suelos plsticos el procedimiento de carga esttica resulta el mas ventajoso. En la prctica, estas caractersticas se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumticos o patas de cabra.

Fundamentos de la compactacin

Los fundamentos de la compactacin no estn perfectamente explicados, sin embargo, se reconoce que el agua juega un papel importante, especialmente en suelos finos. Es as como existe un contenido de humedad ptima (Wop) para suelos finos, para el cual el proceso de compactacin dar un peso mximo de suelo por unidad de volumen, es decir, un peso especfico seco mximo (max o DMCS).

Para bajos contenidos de humedad, el agua est en forma capilar produciendo compresiones entre las partculas constituyentes del suelo, lo cual tiende a la formacin de grumos difcilmente desintegrables que dificultan la compactacin.

dmaxdmaxElevada Energa de CompactacinPequea Energa de CompactacinHUMEDAD DE MOLDEOWopWop

Fig. 5.16 Curva de CompactacinEl aumento del contenido de humedad hace disminuir esta tensin capilar en el agua, haciendo que una misma energa de compactacin produzca mejores resultados. Si el agua es tal que se tienen parte importante de los vacos llenos de agua, esta dificulta el desplazamiento de las partculas de suelo produciendo una disminucin en la eficiencia de la compactacin. Por esta razn se habla de una humedad ptima para suelos finos, para el cual el proceso de compactacin dar un peso mximo de suelo por unidad de volumen (DMCS).

La eficiencia de cualquier equipo de compactacin depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que reproduzcan en laboratorio la compactacin que se puede obtener in situ con el equipo disponible. De entre todos los factores que influyen en la compactacin, podra decirse que dos son los ms importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de compactacin y la energa especfica, empleada en dicho proceso. Por energa especfica se entiende la energa de compactacin la energa de compactacin suministrada al suelo por unidad de volumen.La secuencia prctica para definir las caractersticas del proceso que resultar en una compactacin ptima, es la siguiente: cuando se va a realizar una obra en la que el suelo vaya a ser compactado, se obtienen muestras de suelo que se van a emplear, sometindolas en laboratorio a distintas condiciones de compactacin hasta encontrar alguna que garantice un proyecto seguro y que a la vez pueda lograrse econmicamente, con la maquinaria existente. En terreno se producen las condiciones de laboratorio adoptadas para el proyecto y, finalmente una vez iniciada la construccin se verifica la compactacin lograda en terreno con muestras elegidas al azar para comprobar si se estn satisfaciendo los requerimientos del proyecto.

En resumen, el propsito de un ensayo de compactacin de laboratorio, es determinar la correcta cantidad de agua de amasado a usar cuando se compacte el suelo en terreno, y el grado de compacidad que puede esperarse al compactarse el suelo en este grado de humedad ptimo. Para cumplir este propsito, un ensaye de laboratorio debe considerar una compactacin comparable a la obtenida por el mtodo que se utilizar en terreno.

Beneficios de la compactacin

a. Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partculas, el suelo puede soportar cargas mayores, ya que las partculas mismas soportan mejor la carga por su proximidad.

b. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es mas profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

c. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetracin de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

d. Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo: Si hay vacos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estacin de lluvias y la contraccin del mismo durante la estacin seca.

e. Impide los daos de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta accin a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactacin reduce estas cavidades de agua en el suelo.

Pruebas de compactacin

Actualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactacin en terreno. Histricamente, el primer mtodo, respecto a la tcnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estndar. La mas empleada, actualmente, es la denominada prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energa de compactacin que el estndar siendo el que esta mas de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo. Tambin para algunas condiciones se utiliza el que se conoce como Proctor de 15 golpes.Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables que se especifican a continuacin:

3.-MATERIAL Y EQUIPO.-

- 5000 gr. de muestra que pasa el tamiz No. 4 - Tamiz No. 4- Moldes - Compactador manual- Balanza - Horno- Esptula - Badilejo- Extracto de muestras - Flexmetros- Pipeta - Probeta- Taras -Juego de pesas

4.-MONTAJE.-

Muestra

Molde deCompactacin

Corona o anillo

Espaciador

Martillo T-99

Tamiz

Morteroy mango

5.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.-

Para realizar el ensayo de compactacin se realiza los pasos siguientes:- Primero se desmenuza los terrones con ayuda del mortero y su mango- Tamizamos la muestra en el tamiz No. 4- Tomamos 5 Kgs. de muestra que pasa el tamiz No. 4- Luego mezclamos la muestra con agua en principio con un 6% a 9% dependiendo del porcentaje que llego al Lp.- Se mezcla bien y se realiza el primer ensayo, compactando 5 capas con 25 golpes por capa.- Despus de compactar se procede al enrase de la muestra, quitando posteriormente el anillo y sacando de la base solo el molde de compactacin y su posterior pesaje mas la muestra.- Luego se extrae de la muestra una cantidad de cada lado del molde, pesando dichas muestras hmedas y colocamos al horno durante 24 hrs.- Este proceso se realiza 5 veces, con la nica diferencia de que cada experiencia se aumenta de 1.5 % a 2.5 % la humedad.- Se peso el molde sin base ni corona y tener en cuenta el peso hmedo y seco de la muestra para porder verificar que estn entre los rangos admisibles de variacin de humedad.

6.-REGISTRO DE DATOS.-

Proyecto: Determinacin del CHO Gravedad especifica=2.764Descripcin del sueloGolpe de capas25Peso del martillo5 lbNPeso delmolde (gr)H. del molde(cm)DIAMETROmolde (cm)

1201711,610,18

2201711,5510,11

3201711,5510,15

4201711,510,14

promedio201711,5510,16

Volumen molde = 934.185 cm3Peso del molde = 2017 grEnsayo12345

Peso Molde + suelo hmedo [gr]40464115414341534117

Peso Molde [gr]20172017201720172017

Volumen suelo muestra [cm3]934.185934.185934.185934.185934.185

Peso muestra superior peq. humeda [gr]9.8433.1535.8445.5217.16

Peso muestra superior peq.seca [gr]9.2630.4732.3840.3615.12

Peso muestra inferior peq. humeda [gr]27.3239.9817.5133.0521.26

Peso muestra inferior peq.seca [gr]25.4936.6415.8029.4519.26

7.- CALCULOS.-

HUMEDAD SUPERIOR (%)6,268,810,6912,7814.47

HUMEDAD INFERIOR (%)7,189,1210,8212,2213.93

HUMEDAD PROMEDIO (%)6,728,9610,7612,514.2

PESO MOLDE (gr)2017

PESO SUELO HUMEDO (gr)20292098212621362100

PESO SUELO SECO (gr)1901,2371925,4771919,4661898,6671838.879

.

VOLUMEN MOLDE (cm3)934,185

PESO ESPECIFICO APARENTE SECO (gr/cm3)2,0352,0612,0552,0321,968

Para la curva de Saturacion

w% mayor al Contenido de Humedad optimo

CHOw% satCurva de saturacin

HUMEDAD OPTIMA CHO =9.5%DENSIDAD SECA OPTIMA =2.067 (gr/cc)HUMEDAD DE SATURACION= 12.3%

8.- CONCLUSIONES.-

En el presente ensayo se llega a la conclusin de que el peso especifico mximo para la compactacin es de 2.067 gr/cc , con una humedad optima del 9.5% .Tambin podemos indicar que en el presente ensayo es muy importante con puesto que nos sevira mucho para la construccin de carretera, autopistas, etc. Todo relacionado con suelos y su compactacin.Se recomienda hacer los ensayos con mucho cuidado tratando de no modificar el contenido de humedad con varios porcentejes puesto que afecta mucho y debemos disponer de tiempo puesto que el laboratorio toma mucho tiempo.

9.-BIBLIOGRAFIA.- - MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS DE ING. CIVIL JOSEPH E. BOWLES