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Índice INTRODUCCIÓN GRANULOMETRÍA ♦ UBICACIÓN ♦ DEFINICION ♦ PROCEDIMIENTO ♦ GRANULOMETRIA DE LOS AGRAGADOS FINOS ♦ ENSAYO Y TAMIZADO ♦ CURVA GANULOMTRICA ♦ ESTRUCTURA DEL SUELO ♦ ENSAYOS EN EL LABORATORIO ♦ LIMITE LIQUIDO ♦ LIMITE PLASTICO ♦ MATERIALES Y HERRAMIENTAS ♦ PROCEDIMIENTO ♦ RESULTADOS DEL ANALISIS GRANULOMETRICO PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO ♦ OBJETIVOS ♦ COMPACTACIÓN DE SUELOS ♦ CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS ♦ TEORIA DE LA COMPACTACIÓN ♦ OBJETIVOS DE LA COMPACTACIÓN ♦ PROCESO DE COMPACTACIÓN EN CAMPO ♦ CURVA DE COMPACTACIÓN Y SATURACIÓN ♦ COMPACTACIÓN DE ARCILLAS ♦ CONTROL DE COMPACTACIÓN ♦ ESTABILIZACIÓN DE SUELOS ♦ REQUISITOS DE LA ESTABILIZACIÓN ♦ TIPOS DE ESTABILIZACIÓN ♦ CEMENTACIÓN CON ASFALTO ♦ CEMENTACION QUIMICA ♦ ESTABILIZACIÓN MECANICA ♦ ESTABILIZACIÓN ELECTROQUIMICA ♦ MAERIALES ♦ PROCESAMIENTO DE DATOS conclusione

ING. ELBIO FELIPE MATIAS

MEC. DE SUELOS APLICADOS A VIAS DE TRANSITO

INTRODUCCIÓN El presente informe explica el ensayo de análisis granulométrico y proctor modificado que se realizó en el laboratorio de suelos de la universidad nacional Herminio Valdizan. El ensayo de granulometría determinara la distribución por tamaño de partículas de la muestra representativa mediante un proceso de tamizado, se realizara un análisis teórico a través de la interpretación de tabla de datos, y un análisis grafico (diámetro del tamiz-porcentaje que pasa), con estos análisis se podrá determinar el tipo de suelo predominante del lugar que fue recogida la muestra. Además se realizara los ensayos de límite líquido y plástico con la misma muestra, los cuales también serán presentados en gráficas y cuadros de análisis. Para así al final del ensayo poder clasificar el tipo de suelo según el sistema AASHTO y SUCS. Según Das 2006, el sueleo en un sitio de construcción no siempre está totalmente adecuado para soportar estructuras como edificio, puentes, carreteras y presas. Algunas veces, las capas superiores del suelo no son adecuadas y deben retirarse y reemplazarse con mejor material para construcción. Cuando existen grandes asentamientos por consolidación se requiere entonces procedimientos especiales de mejoramiento de suelo para minimizar los asentamientos. Conocer el contenido de humedad óptimo para que el suelo alcance la máxima compactación es fundamental pues permite establecer parámetros de referencia en el momento de preparar el terreno para el soporte de determinada obra. Con la prueba Proctor modificada se pretende reproducir, al menos teóricamente, las condiciones de compactación dadas en el terreno con el fin de estudiar y analizar las propiedades del mismo. Algunos de los defectos de la compactación del suelo según Foumier 2011 son: una mayor densidad implicando una mayor dosificación del suelo, reducción de la permeabilidad, los asentamientos, la contracción y la erosión, cuenta además con una mayor resistencia al cortante, la que sugiere una mayor capacidad de carga y una mayor estabilidad del suelo.

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UBICACIÓN

Nuestra muestra la obtuvimos de la avenida JUAN VELASCO ALVARADO, sacamos una cantidad de 8 kg para el ensayo de granulometría y 50 kg para el ensayo de proctor tanto el estándar y el modificado. Aprovechamos la obra que se está haciendo ahí de agua y desague para poder sacar la muestra de una profundidad de 2 metros aproximadamente. Se puedo observar que la muestra era arenosa en gran parte de sus partículas

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OBJETIVOS:  Clasificar el suelo estudiado mediante la obtención de la información

requerida

para

desarrollar

el

Sistema

de

clasificación AASHTO y SUCS.  Determinar la distribución de tamaños de partícula mediante un análisis granulométrico por tamizado.  Conocer la gradación del suelo estudiado mediante la obtención de la curva de distribución granulométrica del suelo.  Determinar el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP), y el índice de plasticidad (IP).  Analizar las posibles fuentes de error en la determinación del contenido de humedad, de los límites líquido y plástico y el análisis granulométrico por tamizado.

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GRANULOMETRÍA Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado, tal como se determina por análisis de tamices. Es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

DEFINICIÓN La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica con fines de análisis tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas. La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto. El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado, que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño. ♦

Roca: Agregado natural de granos minerales unidos por grandes y permanentes fuerzas de cohesión

♦

Suelo Agregado natural de granos minerales, con o sin componentes orgánicos, que pueden separarse por medios mecánicos comunes, tales como la agitación en el agua.

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En la práctica, no existe diferencia tan simple entre roca y suelo. Aun las rocas más rígidas y fuertes pueden debilitarse al sufrir el proceso de meteorización, y algunos suelos muy endurecidos pueden presentar resistencias comparables a las de la roca meteorizada. ♦

Agregado Se emplea para designar una masa de suelo. Los agregados de suelo pueden definir textura, estructura, compacidad, consistencia y humedad.

♦

Bolones Fragmentos de roca entre 80 y 300 mm.

♦

Grava Agregados sin cohesión de fragmentos granulares, poco o no alterados, de rocas y minerales, cuyos tamaños varían entre 5 y 80 mm.

♦

Arena Agregados sin cohesión, cuyos tamaños varían entre 0.08 y 5 mm.

♦

Limos Suelos de grano fino con poca o ninguna plasticidad y de tamaño comprendido entre 0.005 y 0.08 mm.

♦

Arcillas Son agregados de partículas pequeñísimas derivadas de la descomposición química de las rocas, son plásticas y el tamaño de sus partículas es menor a 0.005 mm.

♦

Tamiz Elemento metálico formado por marcos, tejido, deposito receptor y tapa. El marco es un elemento circular metálico, con diámetro de 200 o 300 mm, suficientemente rígido y firme como para fijar el tejido. El tejido es una malla de alambre con aberturas cuadradas, que se fija en los bordes del marco. Para la realización del ensayo granulométrico se utiliza un juego de tamices, cuyos tamaños de abertura de los tejidos deben pertenecer a una serie normalizada. Cada juego de tamices debe estar provisto de un depósito que ajuste perfectamente para la recepción del residuo más fino y una tapa que evite la perdida material.

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El número del tamiz, por ejemplo ASTM número 4, expresa el número de mallas por pulgada de tejido, es decir, existen 4 mallas o cuadrados de 5 mm por pulgada. ♦

Porcentaje parcial retenido en un tamiz Corresponde al porcentaje en masa del suelo directamente retenido en ese tamiz.

% retenido parcial =

♦

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

∗ 100

Porcentaje acumulado retenido en un tamiz Corresponde al porcentaje en masa de todas las partículas de mayor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la suma de todos los porcentajes parciales retenidos en los tamices de abertura de mayor tamaño más el porcentaje parcial de lo retenido en ese tamiz. Ejemplo: % retenido acumulado en tamiz 2” = % retenido parcial tamiz 3” + retenido parcial tamiz 2½”

♦

Porcentaje acumulado que pasa por un tamiz Corresponde al porcentaje en masa de todas las partículas de menor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la diferencia entre el 100% y el porcentaje acumulado retenido en ese tamiz. Ejemplo: % acumulado que pasa por tamiz 2” = 100 – (% retenido acumulado en tamiz 2”)

PROCEDIMIENTO Para su realización, se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de

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material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices (Conservación de la Masa). Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. La curva granulométrica permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. Desde el punto de vista de la Sedimentología, un material heterogéneo se considera mal escogido o seleccionado, mientras que un material homogéneo se considera bien escogido. El grado de selección se expresa con el término escogimiento. Desde el punto de vista de la Mecánica de Suelos, un material heterogéneo se considera bien gradado si sus propiedades mecánicas ofrecen mayor calidad, y un material homogéneo se considera mal gradado, si sus propiedades mecánicas son deficientes.

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS FINOS Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla y el tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas más pobres o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometría que más se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo más conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación agua –cemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de granulometría sin tener un efecto apreciable en la resistencia.

Ensayo tamizado Para realizar el ensayo tamizado se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y

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movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices.

Curva granulométrica La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman.

Estructura del suelo La estructura del suelo es el estado del mismo, que resulta de la granulometría de los elementos que lo componen y del modo como se hallan éstos dispuestos. La evolución natural del suelo produce una estructura vertical “estratificada” no en el sentido que el término tiene en Ecología a la que se conoce como perfil. Las capas que se observan se llaman horizontes y su diferenciación se debe tanto a su dinámica interna como al transporte vertical. El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta influencia según los suelos:  La lixiviación o lavado la produce el agua que se infiltra y penetra verticalmente desde la superficie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por adsorción.  La otra dimensión es el ascenso vertical por capilaridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones húmedas con estaciones secas. Se llama roca madre a la que proporciona su matriz mineral al suelo. Se distinguen suelos autóctonos, que se asientan sobre su roca madre y representan la situación más común, y suelos alóctonos, formados con una matriz mineral aportada desde otro lugar por los procesos geológicos de transporte.

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CURVA GRANULOMETRICA La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las partículas mayores se separan por medio de tamices con aberturas de malla estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada tamiz. Las partículas menores se separan por el método hidrométrico. Se representa gráficamente en un papel denominado "log-normal" por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.

ENSAYOS DE LABORATORIO Los ensayos de laboratorio son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Estos ensayos se ejecutan sobre las muestras previamente obtenidas en el terreno y, dependiendo del tipo de ensayo, se exigen distintas calidades de muestra.

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LÍMITE LÍQUIDO Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que lazanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: - graficar el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido. - según el método puntual, multiplicar por un factor (que depende del número de golpes) la humedad obtenida y obtener el límite líquido como el resultado de tal multiplicación

LÍMITE PLÁSTICO Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro desuelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al Límite Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para disminuir los errores de interpretación o medición.

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ENSAYOS EN EL LABORATORIO DE SUELOS ENSAYO DE GRANULOMETRÍA

MATERIALES Y HERRAMIENTAS

PALA

MUESTRA DE SUELO

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ESCOBA

BALANZA ELECTRÓ NICA

FOGATA

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RECIPIENTE S

TAMICES

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PROCEDIMIENTO

ESCOGIMOS LA AVENIDA JUAN VELASCO ALVARADO EN EL DISTRITO DE CAYHUAYNA.

TOMAMOS 10 Kg DE TIERRA PARA LOS ENSAYOS DE GRANULOMETRIA .

.PROCEDEMOS A REALIZAR EL CUARTEO PARA OBTENER UNA MUESTRA REPRESENTATIVA.

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NOS ASEGURAMOS QUE LA BALANZA ESTE PESANDO 0 AL MOMENTO DE PESAR NUESTRA MUESTRA.

PESAMOS NUESTRA MUESTRA HUMEDA .

HACEMOS SECAR NUESTRA MUESTRA PARA TENER EL GRADO DE HUMEDAD .

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PROCEDEMOS A LABAR NUESTRA MUESTRA PARA DESACHAR ALGUNAS PARTICULAS DEMAISADAS FINAS.

BOTAMOS EL AGUA JUNTO CON LAS PARTICULAS DEMASIADAS FINAS.

HACEMOS SECAR NUESTRA MUESTRA PARA OBTENER EL GRADO DE HUMEDAD.

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PESSAMOS NUESTRA MUESTRA SECA Y OBTENEMOS LOS DATOS PARA SACAR NUESTRO GRADO DE HUMEDAD.

ARMAMOS LOS TAMICES DE MAYOR A MENOR EMPEZANDO DE 3 PULGADAS Y TERMINANDO EN LA CAZOLETA.

PROCEDEMOS A REALIZAR NUESTRO TAMIZADO.

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UNA VEZ TAMIZADA, EL SIGUIENTE PASO ES PESAR CADA MUESTRA RETENIDA EN LOS REPECTIVOS TAMICES.

VACIAMOS TODA NUESTRA MUESTRA EN UN SOLO RECIMPIENTE.

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RESULTADOS DEL ANALISIS GRANULOMETRICO

: MECANICA DE SUELOS APLICADAS A VIAS DE TRANSITO : AVENIDA JUAN VELASCO ALVARADO -PILLCOMARCA-HUANUCO : 0.20 a 1.20 mt. : Oct-16

CURSO UBICACIÓN PROFUNDIDAD FECHA T AMIZ

DIÁMET RO

P ES O

Nº

(m m )

RET ENIDO

% RET ENIDO % RET ENIDO P ARCIAL

ACUMULADO

% Q UE

TAMAÑO MÁXIMO

P AS A

GRUESA

MEDIA FINA

ARENA

GRUESA FINA

GRAVA

DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA grava sin plasticidad con material granular equivalente a:

1 1/2"

38.100

711.0

19.04

19.04

80.96

1"

25.400

40.0

1.07

20.11

79.89

3/4"

19.050

46.0

1.23

21.34

78.66

1/2"

12.700

26.0

0.70

22.04

77.96

3/8"

9.525

41.0

1.10

23.14

76.86

1/4"

6.350

39.0

1.04

24.18

75.82

Lim ite Liquido

=

N.P.

No 4

4.760

34.0

0.91

25.09

74.91

Lim ite Plástico

=

N.P.

No 8

2.380

217.0

5.81

30.91

69.09

Índice Plástico

=

N.P.

No 10

2.000

119.0

3.19

34.09

65.91

Coeficiente de Curvatura

=

No 16

1.190

392.0

10.50

44.59

55.41

Coeficiente de Uniform idad

=

N.P. N.P.

No 20

0.840

367.0

9.83

54.42

45.58

No 30

0.590

396.0

10.61

65.02

34.98

SUCS

:

No 40

0.426

362.0

9.69

74.72

25.28

AASHTO

:

No 50

0.297

303.0

8.11

82.83

17.17

No 60

0.250

288.0

7.71

90.55

9.45

No 80

0.177

223.0

5.97

96.52

3.48

No 100

0.149

76.0

2.04

98.55

1.45

No 200

0.074

51.0

1.37

99.92

0.08

CAZOLETA

0.000

3.0

0.08

100.00

0.00

TOTAL

3734.0

99.92% LIMITES DE CONSISTENCIA

CLASIFICACIÓN GP A - 1-b

OBSERVACIONES % de grava % de arena % de limo y arcilla coef. De uniformidad

coef. De curvatura

= 25.09% = 74.83% =

0.08%

=

4.00

=

0.6

100.00

GRAFICO DE LA GRANULOMETRÍA CON MALLAS ESTÁNDAR ING. ELBIO FELIPE MATIAS

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GRAFICO DE LA GRANULOMETRÍA CON MALLAS ESTÁNDAR 3"

2" 1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

1/4" 4

8 10

16

20

30

40 50 60 80 100

200

400

800

100

90

% QUE PASA, EN PESO

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100.00

10.00

1.00

0.10

0.01

DIÁMETRO DE LAS PARTÍCULAS DE SUELO (mm)

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OBJETIVOS  Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos.  Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm).  Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.

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COMPACTACION Compactar es la operación previa, para aumentar la resistencia superficial de un terreno sobre el cual deba construirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidad de energía la cual es necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de hueco del material utilizado.

COMPACTACION DEL SUELO El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos factores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física, química o biológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo. Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación: áreas con fuerte tránsito de vehículos y personas, y áreas cercanas a lugares en construcción. Hay suelos con una tendencia más o menos acentuada a la compactación, en función de la composición, estructura y contenido de humedad. Las constructoras a menudo trabajan con maquinarias muy pesadas, sin delimitar la zona en la que se encuentran y se plantarán árboles. Se desconocen cual es la superficie que abarca el aparato radical, así como, se ignoran los efectos derivados de la compactación y dificultad que se encuentran para intentar resolverlo.

CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION DE LOS SUELOS La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura más densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento. Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, son efectivas para forzarlos a formar una distribución más compacta. El agua que fluye también reduce el rozamiento entre las partículas y hace más fácil la compactación, sin embargo el agua en los poros también impide que las partículas tomen una distribución más compacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la compactación, cuando el suelo es de granos tan gruesos que el agua abandona los poros o huecos rápidamente En los suelos cohesivos la compactación se produce por la reorientación y por la distorsión de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las partículas.

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Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones más altas para los suelos secos que para los húmedos, pero el tamaño del área cargada no es crítico. La eficiencia se mejora aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso específico y la resistencia aumentan.

TEORÍA DE LA COMPACTACIÓN Desde tiempos pre-históricos los constructores han reconocido el valor de la compactación del suelo para producir masas fuertes, libres de asentamiento y resistentes al agua. Por más de 2000 años la tierra ha sido aprisionada con maderos pesados, por las pisadas del ganado o compactada por cilindros o rodillos, pero el costo de este trabajo bruto era mayor, en muchos casos, que el valor de la compactación. Por otro lado, si la tierra se descarga meramente en el lugar, y no se compacta, frecuentemente falla por efecto de las cargas y continúa asentándose por décadas. Fue R. R. Proctor quien indicó el camino de la compactación efectiva a bajo costo. La compactación o reducción de la relación de vacíos se produce de varias maneras: reordenación de las partículas, fractura de los granos o de las ligaduras entre ellos seguida por reordenación y la flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. La energía que se gasta en este proceso es suministrada por el esfuerzo de compactación de la máquina de compactar. La eficacia de la energía gastada depende del tipo de partículas que componen el suelo y de la manera como se aplica el esfuerzo de compactación.

OBJETIVOS DE LA COMPACTACION Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento, debe llenar ciertos requisitos:

 Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio    

peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas. No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta. No debe ni retraerse ni expandirse excesivamente. Debe conservar siempre su resistencia e incomprensibilidad. Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.

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PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO La compactación se define como un proceso mecánico mediante el cual se logra la densificación del suelo al reducirse los espacios vacíos por la expulsión de parte del aire contenido en ellos a través de la aplicación de una determinada carga. No todo el aire puede ser expulsado durante este proceso por lo que el suelo se considera parcialmente saturado. Este proceso, para obtener un mejor resultado, implica el uso de las distintas que se nombran a continuación:

 CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE COMPACTACION Tras estas ideas generales sobre compactación, voy a pasar ahora a clasificar las maquinas compactadoras según sus diferentes principios de trabajo: 1.- Por presión estática. 2.- Por impacto. 3.- Por vibración. Las primeras trabajan fundamentalmente mediante una elevada presión estática que debido a la fricción interna de los suelos, tienen un efecto de compactaci6n limitado, sobre todo en terrenos granulares donde un aumento de la presión normal repercute en el aumento de las fuerzas de fricción internas, efectuándose únicamente un encantamiento de los gruesos. Las segundas, de impacto, trabajan únicamente según el principio de que un cuerpo que choca contra una superficie, produce una onda de presión que se propaga hasta una mayor profundidad de acción que una presión estática, comunicando a su vez a las partículas una energía oscilatoria que produce un movimiento de las mismas. Las ultimas, o sea, las de vibraci6n, trabajan mediante una rápida sucesión de impactos contra la superficie del terreno, propagando hacia abajo trenes de ondas, de presión que producen en las partículas movimientos oscilatorios, eliminando la fricción interna de las mismas que se acoplan entre si fácilmente y alcanzan densidades elevadas. Es pues, un efecto de ordenación en que los granos más pequeños rellenan los huecos que quedan entre los mayores. Por lo tanto, ya vemos que según sea el material, capaz de ser ordenado o no, este sistema de compactación por vibración, será más o menos efectivo. Según propia experiencia y a titulo orientativo voy a ir hablando a continuación de los diversos tipos de máquinas, con expresión más o menos concreta de los trabajos de compactación que a cada una de ellas se les debe encomendar.

CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL Para las condiciones del ensayo, la densidad seca que corresponde a la cima de la curve se conoce como máxima densidad seca o densidad seca para el 100% de compactación, y el correspondiente contenido de humedad se designa como el contenido óptimo de humedad. Ninguna de estas cantidades es: una propiedad del suelo en sí mismo. Si, por ejemplo, todas las condiciones se

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mantienen inalteradas menos el peso del rodillo y se utilice uno más liviano, el valor de la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es menor y el contenido óptimo de humedad mayor que pare un rodillo más pesado. Un incremento en el número de pasadas de un rodillo liviano puede aumentar la máxima densidad seca pero, aun cuando se pudiese alcanzar un valor comparable al de la curve, b) es casi seguro que el contenido 6ptimo de humedad que corresponde al nuevo valor resultara mayor que el obtenido pare un rodillo más pesado. Cambios similares en las relaciones humedad - densidad para un suelo dado acompañan la variaci6n en espesor de las capas y el tipo o peso del equipo de compactaci6n. Por tanto, el termino 100 % de compactación o contenido óptimo de humedad pare un suelo dado tiene significaci6n especifica solo en relación con un determinado procedimiento de compactación. No obstante, para cualquier material potencial de préstamo es esencial conocer, antes de iniciar la construcción, si para el procedimiento de compactación que se piensa especificar el contenido de humedad en el terreno es excesivo o deficiente con respecto al valor 6ptimo que corresponde a dicho procedimiento

COMPACTACION DE ARCILLAS Si el contenido natural de humedad de una arcilla en el préstamo no esta próximo al óptimo, puede resultar muy difícil llevarlo a dicho valor optimo sobre todo si el contenido natural de humedad es demasiado alto. Por ello, el contratista puede verse obligado a utilizar la arcilla con un contenido de humedad no muy diferente del que tiene en la naturaleza. Las excavadoras extraen el material de los préstamos en pedazos o terrones. Ahora bien, un terr6n o trozo individual de arcilla no puede compactarse con ninguno de los procedimientos mencionados previamente, pues tanto las vibraciones como las presiones de corta duración solo producen un cambio insignificante en su contenido de humedad. Los rodillos pata de cabra son, sin embargo, efectivos pare reducir el tamaño de los espacios abiertos existentes entre los terrones. Se obtienen los mejores resultados cuando el contenido de humedad es ligeramente superior al límite plástico. Si es mucho mayor, la arcilla tiene tendencia a pegarse al rodillo, o bien este a hundirse en el terreno. Si es mucho menor, los terrones no se deforman y los espacios quedan abiertos.

CONTROL DE COMPACTACION Considérese una prueba de compactación realizada en una muestra de suelo de un terraplén que no contenga partículas más grandes que la abertura de la malla # 4. El material debe protegerse contra la evaporación, a fin de que su contenido de agua no varíe y se compacta con alguno de los métodos comunes en uso y con

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su contenido de agua de campo Wf. El peso específico húmedo de esa muestra será. Por tanto C = Donde Wf es el contenido de agua de la muestra obtenida en el campo y Son los pesos específicos secos de campo y de prueba, respectivamente.

 METODOS DESTRUCTIVOS (Método del Cono y la Arena) La arena a utilizar en este método tiene que ser pasante del tamiz N° 20 y retenida en el tamiz N° 30. Esta se coloca en el hoyo previamente abierto y se va acomodando con relación de vacíos mínima pudiendo calcularse así el volumen de la muestra. Para ello se coloca encima del orificio una placa con abertura central de 4 ó 6 pulgadas de diámetro y luego un cono doble unido con una válvula y un frasco en uno de sus extremos conteniendo en la arena, esta se deja caer sobre el hoyo midiendo la empleada para llenarlo.  Método del frasco Volumétrico Consiste en medir el volumen del orificio previamente abierto en la capa compactada mediante la introducción en él de una goma plástica de aproximadamente 2mm de espesor, la cual se encuentra dentro del aparato siendo introducida dentro del orificio a través de la inyección de agua a presión.  método del aceite Consiste en medir el volumen del orificio mediante la introducción én el de un volumen conocido de aceite, el cual debe retirarse al concluir el ensayo. Este método no se recomienda en el caso de suelos arenosos.

 METODO NO DESTRUCTIVOS Estos permiten la obtención del peso unitario y la humedad del suelo directamente en campo mediante la utilización de radiaciones gamma provenientes de un elemento radioactivo que se encuentra dentro del aparato de medición. Este equipo se conoce como densímetro nuclear y existen tres tipos: 1) Troxles, 2) Campbell Pacific Nuclear, 3) Humboldt.

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ESTABILIZACION DE SUELOS El proceso por el cual se mejora el suelo para que pueda alcanzar los requisitos fijados se llama estabilización de suelos. En su más amplio sentido, la estabilización incluye la compactación, el drenaje, la pre-consolidación y la protección de la superficie contra la erosión y la infiltración de la humedad; sin embargo, al término estabilización se le va restringiendo gradualmente su alcance a un solo aspecto al mejoramiento del suelo: la modificación del propio material del suelo.

REQUISITOS DE LA ESTABILIZACIÓN El modo de modificar y el grado de modificación necesarios dependen del carácter del suelo y de sus deficiencias. Si el suelo no es cohesivo, esto se puede lograr dándole cohesión por medio de un agente sementador o ligante. Si es cohesivo se puede aumentar su resistencia haciendo el suelo resistente a la humedad alterando la película de agua absorbida, aumentando la cohesión con un agente sementador y aumentando la fricción interna. La inmunidad a la retracción y la expansión se pueden lograr sementando, modificando la capacidad del mineral arcilloso para la absorción de agua haciendo el suelo resistente a los cambios de humedad. La permeabilidad se puede reducir llenando los poros con un material impermeable o modificando la estructura del mineral de arcilla y el agua absorbida para impedir la floculación. Se puede aumentar la permeabilidad quitando los granos finos o creando una estructura conglomerada. Un agente estabilizador satisfactorio debe proporcionar las cualidades requeridas y además debe satisfacer las condiciones siguientes: 1.- Debe ser compatible con el material del suelo. 2.- Debe ser permanente. 3.- Debe ser fácil de manejar y preparar. 4.- Debe tener bajo costo. Ningún material llena todos los requisitos y la mayoría son deficientes en la última condición, el costo. Los principales métodos y materiales son:  Aditivos para retener la humedad.  Aditivos resistentes a la humedad  Cementación.  Congelación.  Relleno de los poros.  Alteraciones físico químicas: Estabilización química.

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TIPOS DE ESTABILIZACION En esta estabilización se emplea cemento Portland para formar una mezcla como concreto en el propio lugar; en esta mezcla el suelo es el árido. Este tipo de estabilización ha tenido mucho éxito en la construcción de pavimentos de bajo costo para tránsito ligero y como capas rígidas de base para tránsito pesado. En el suelo cemento modificado se emplea alrededor de 1/5 de la cantidad usual de cemento, porque se produce un cemento puzolánico al reaccionar la cal con la sílice de la ceniza.

CEMENTACION CON ASFALTO Los ligantes bituminosos se han usado para subrasantes y pavimentos de bajo costo. La estabilización asfáltica tiene su mayor uso en suelos arenosos con poca o ninguna arcilla.

CEMENTACION QUIMICA La cementación química consiste en unir las particular del suelo con un agente cementante, que se produce por una reacción química dentro del suelo. La reacción no incluye necesariamente las partículas del suelo, aunque en la unión o ligazón si están implicadas las fuerzas intermoleculares del suelo

ESTABILIZACION MECANICA Es el mejoramiento del suelo por el cambio de graduación. Consiste generalmente en mezclar dos o más suelos naturales para tener un material compuesto que sea superior a cualquiera de sus componentes; pero también incluye la adición de roca triturada o escoria o la tamización del suelo para remover partículas de cierto tamaño.

ESTABILIZACION ELECTROQUIMICA Implica un cambio de base producido por una corriente eléctrica. Los cationes de aluminio se desprenden de un electrodo positivo de aluminio y emigran en el suelo, hacia el electrodo negativo y en el curso de sus movimientos se efectúa el cambio de base. Al mismo tiempo el drenaje electroósmosis hacia el electrodo negativo que tiene la forma de un poso MATERIALES  Ensamblaje del molde  Collar de extensión  Molde de 4 o 6 pulgadas  Pisón o martillo

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 Balanza  Horno de secado  Regla metálica  Tamices o mallas  Taras, brocha y herramientas de mezcla PROCEDIMIENTO

1. Recogemos una muestra de suelo que será compactada en obra (80kg apróx.), para los ensayos de proctor estándar y modificado.

2. Cuarteamos

el

suelo

recogido para obtener una muestra representativa de la misma.

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3. Pasamos

la

representativa

muestra por

los

tamices N°4, ¾ y 3/8.

4. Pesamos

y

hallamos

los

porcentajes del material que fue retenido por cada una de las mallas para elegir el método a utilizar.

NOTA 01: En nuestro caso elegimos el método A, debido a que encontramos Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm).

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5. Colocamos 3kg de la muestra en

5

recipientes

distintos

previamente pesadas para el ensayo del proctor estándar y 6 kg para el proctor modificado

6. Calculamos por tacto el nivel mínimo y máximo de

humedad

de

dos

muestras y luego por procesos

matemáticos

calculamos la humedad para las tres muestras restantes.

NOTA 02: Una vez que humedecimos las cinco muestras las tapamos con bolsas y las dejamos reposar para lograr que la humedad se homogenice en toda la muestra.

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7. Luego se ensambla el molde de 6 pulgadas de diámetro y se vacía la muestra húmeda en 5 capas, cada capa es compactada con 56 golpes con un pisón de 44.5 N que cae desde una altura de 18 pulgadas.

8. Luego se saca el collar de extensión y se nivela con una regla

metálica

tal

que

la

muestra compactada quede al ras del molde.

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9. Pesamos el molde, el plato de

base

y

la

muestra

compactada juntos y luego anotamos los resultados (el molde y el plato de base deben de ser pesados solos previamente).

NOTA 03: Este procedimiento se repite para cada una de las cinco muestras con diferentes humedades.

10. Una vez que tengamos las 5 taras con las muestras húmedas, las colocamos en el horno por 24 horas a una temperatura de 110 grados Celsius para lograr el secado de la misma.

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PROCESAMIENTO DE DATOS DATOS DEL PROCTOR ESTANDAR

Humedad optima = 9.49% Densidad seca máxima= 2025 kg/cm3

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DATOS DEL PROCTOR MODIFICADO

Humedad optima = 8.04% Densidad seca máxima= 2122 kg/cm3

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CONCLUSIONES

 Es importante una adecuada uniformidad a la hora de mezclar el suelo con el agua ya que esto determinará no solo la resistencia sino la trabajabilidad.  El peso del suelo que usamos en el proctor estándar es de 15kg en 5 taras de 3 kg cada una.  El peso del suelo que usamos en el proctor modificado es de 30kg aproximado en 5 taras de 5.5 kg cada una.  El peso específico máximo en el proctor estándar es de 2.025 gr/cm3.

 El peso específico máximo en el proctor modificado es de 2.122 gr/cm3.  La humedad optima en el proctor estándar es de 9.49%.

 La humedad optima en el proctor estándar es de 8.04%.

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