8/16/2019 02 Compactación de Suelos (1)
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Curso
DISEÑO DE PAVIMENTOSMODERNOS
TEMA:COMPACTACIÓN DE SUELOS
ING. LUIS A. CHAVEZ RONCAL
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
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Defnición
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Es un proceso mecánico destinado a mejorar lascaracterísticas de comportamiento de losmateriales térreos que constituyen la secciónestructural de las carreteras, los ferrocarriles o las
aeropistas.
La compactación aumenta la densidad del suelo,mejora las propiedades ingenieriles del suelo. Lomas importante es el mejoramiento y los efectosresultantes sobre la masa de relleno.
Proceso mediante el cual se busca densicar unmaterial a una umedad particular
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Objetivos e !" co#$"ct"ción e s%e!os:COMPACTACIÓN DE SUELOS
!isminuir futuros asentamientos.
"umentar la resistencia al corte#
!isminuir la permeabilidad#
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&"cto'es (%e in)%*en en !" co#$"ct"ción es%e!os:
COMPACTACIÓN DE SUELOS
La naturale$a del suelos#
En primer lugar será preciso romper y modicar laestructura original que el suelo tenía en el lugar dedonde fue recogido% en segundo lugar, abrá queactuar sobre él, modicando la disposición oacomodo de sus grumos o partículas, para acerque el conjunto adopte la nue&a estructura, másdensa.
La energía de compactación#
La energía puede cuanticarse en términosabsolutos, aunque en forma apro'imada porra$ones prácticas, en ()* procesos decompactación en el laboratorio que impliquen el
+so de pruebas de impactos causados por la caídade un pisón.
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E+ectos e !" co#$"ct"ción e s%e!os:COMPACTACIÓN DE SUELOS
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M,too e co#$"ct"ción en e! c"#$o-Est.ticos/ A#"s"o/ vib'"ción e i#$"cto0
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Est.ticos:Produce bajo la carga circulante tensiones conpredominio de lacomponente &ertical.
"plicación de esfuer$os &erticales que comprimen elsuelo.
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M,too e co#$"ct"ción en e! c"#$o-Est.ticos/ A#"s"o/ vib'"ción e i#$"cto0
COMPACTACIÓN DE SUELOS
A#"s"o:Produce esfuer$os en dos sentidos, &ertical y ori$ontal,obligando al material a deformarse en más de unadirección.
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M,too e co#$"ct"ción en e! c"#$o-Est.ticos/ A#"s"o/ vib'"ción e i#$"cto0
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Vib'"to'io:Produce una rápida sucesión de impactos y, por lo tantode ondas de presión que se propagan en profundidad
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M,too e co#$"ct"ción en e! c"#$o-Est.ticos/ A#"s"o/ vib'"ción e i#$"cto0
COMPACTACIÓN DE SUELOS
I#$"cto:Produce una onda de presión que se propaga aciaabajo produciendo mo&imiento relati&os entrepartículas. e alcan$a un esfuer$o mayor que elcorrespondiente al peso estático.
Ó
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
/ 0ompactación &ibratorio 1tipo planca2/ 3odillo liso &ibratorio autopropulsado 4 5 67 ton.
/ 3odillo liso &ibratorio de tiro 4) 5 6() 8P
/ 3odillo neumático autopropulsado 9) 5 (7: 8P/ 3odillo pata de cabra &ibratorio autopropulsado *;
5 (*) 8P
/ 3odillo pata de cabra &ibratorio de tiro * 5 66 ton./ 3odillo tandem estático autopropulsado 7 5 (: ton.
/ ractor de tiro 64 5 (:* 8P.
/ 3odillo de tres ruedas autopropulsado :* 8P. 7 5
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Ó
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Equipo de compactación manual
Ó
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
Equipos di&ersos
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Ó
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo Liso,
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo Liso#
Los rodillos lisos pueden operar en modo estático o enmodo &ibratorio. En el primer caso el peso propio más ellastre ace que en la generatri$ de contacto con elmaterial, se ejer$a una presión destinada a densicar el
material.uelos >ranulares con pocos nos
COMPACTACIÓN DE SUELOS
Ó
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo Pata de 0abra#
Las protuberancias producen un pun$onado en elmaterial suelto, con despla$amiento y densicacióndebajo de cada una de ellas cuando entran en contactocon el mismo.
Para suelos# "; / "4 1suelos nos y plásticos, arcillas ylimos2
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CO C C Ó S OS
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo Pata de 0abra con cucara
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo =eumáticos0onsiste en un equipo dotado de ruedasneumáticas lisas, de un anco de banda superior alde un neumático de un &eículo de carga.e usan para suelos granulares con nos pocoplásticos, en
donde no e'istan grumos para disgregar.
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E(%i$os * #"(%in"'i"s %ti!i1"os en !"co#$"ct"ción e s%e!os 2'"n%!"'es * fnos
3odillo =eumáticos
0onsiste en un equipo dotado de ruedas neumáticaslisas, de un anco de banda superior al de un neumáticode un &eículo de carga.El connamiento que produce cada neumático, permitereali$ar tareas de terminación de compactación.Esta tarea abitualmente se denomina en obra como?compactación de sellado@ o simplemente ?sellado@.
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E!ección e! #,too
S%e!os 2'"n%!"'es: e compactan mejor por &ibración.
La &ibración reduce las fuer$as de fricción, dejando quelas partículas se acomoden por su propio peso.
S%e!os co3esivos# se compactan mejor por amasado eimpacto. La tendencia de estos suelos es a laminarse yagrumarse, por lo que &ástagos penetrando en el mismoson la mejor opción para su compactación.
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Reco#en"ciones:
0ontrolar la densidad alcan$ada en el terreno.
!enir los equipos de compactación másadecuados para esos materiales.
!enir los espesores de capa y
!enir el nAmero de pasadas del equiposeleccionado para cumplir con las especicacionestécnicas de densidad seca.
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Es$ecifc"ciones t,cnic"s $"'" co#$"ct"ción es%e!os * "2'e2"os
Buestreo de suelos# obtención de muestras inalteradas
Las muestras de suelo inalteradas son aquellas quedeberán tomarse con precauciones, generalmentelabrando la muestra en una oquedad que se practiqueen la pared del po$o, la misma que deberá protegerse
contra perdidas de umedad en una o &arias capas demanta impermeabili$ada.
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Cont'o! e co#$"ct"ción
El control de la obra nal se reali$ará a tra&és de
determinaciones de los parámetros densidad seca yumedad de compactación de los rellenoscolocados.
La forma mas eca$ de controlar la compactaciónes el acer el uso de otros ensayos como#• Bétodo 0ono de "rena 1"B ! (::92.• Bétodo del lobo de 8ule 1"B
! 6(942.• Bétodo =uclear 1"B ! 6C66 y ! 7)(42.
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Ens"*o e co#$"ct"ciónCOMPACTACIÓN DE SUELOS
Ensayo de densidad natural mediante el cono de arena.
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Ens"*o e co#$"ct"ciónCOMPACTACIÓN DE SUELOS
Ensayo de densidad natural mediante el cono de arena.
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Los métodos de compactación para el control de laumedad y la densidad a usar son los siguientes#•Ensayo de 0ompactación Proctor Estándar "B !9C*.•Ensayo de 0ompactación Proctor Bodicado "B! (::4
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Ensayo de 0ompactación Proctor Estándar y ProctorBodicado
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Ensayo de 0ompactación Proctor Estándar "B !9C*Dr masa del martillo :.: lb8 altura de caída del martillo (6 in ( ft=b nAmero de golpes por capas 6: E 4 56/789
Lb+t;+t7=l nAmero de capas 7< &olumen del molde cm7 (F7) ft7• S%e!o " Uti!i1"':
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Ensayo de 0ompactación Proctor Estándar "B !9C*
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Ensayo de 0ompactación Proctor Bodicado "B! (::4Dr masa del martillo () lb8 altura de caída del martillo (* in (.: ft=b nAmero de golpes por capas 6: E 4 9
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Cont'o! e 3%#e" * ensi"
Ensayo de 0ompactación Proctor Bodicado "B! (::4
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C>R ? @Est"bi!i1"ción
0onjunto de procesos físicos, químicos, y físico/químicos tendientes a modicar las propiedades delos suelos que interesan para un determinado uso
en ingeniería, aciendo que el material ?suelo@ seaadecuado para la utili$ación pre&ista reempla$andoa otros materiales no !GPH=GILE o BJ0HHH
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E'isten &arios medios para mejorar la condición de unsuelo que a de ser utili$ado para este tipo deconstrucciones.
"0 P'ocei#ientos #ec.nicos -co#$"ct"ción0
b0 P'ocei#ientos (%#icos -est"bi!i1"ciones0
c0 P'ocei#ientos +sicos
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"0 P'ocei#ientos #ec.nicos -co#$"ct"ción0:• "masado 1rodillos pata de cabra2• Gmpactos de carga 1pisones2• Presión estática 1rodillos lisos y neumáticos2•
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b0 P'ocei#ientos (%#icos -est"bi!i1"ciones0:• 0al• 0emento Portland• 0eni$a
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c0 P'ocei#ientos +sicos:• Be$cla 1suelo con suelo2• 0onnamiento 1suelos friccionantes2• 0onsolidación pre&ia 1suelos nos arcillosos2•
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•+so de 0al y materiales pu$olánicos para nes deestabili$ación y formación de materialescementicios inicia con el comien$o de nuestra
istoria.
8ace más de :))) aos se construyeron laspirámides de ensi en el ibet.
0ina e Gndia icieron fundaciones masi&as depuentes y cámaras subterráneas
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C>R ? @Est"bi!i1"ción
Para dico proceso tenemos 7 posibilidades#• "ceptar el material como está, tomando
realistamente su calidad en el diseo efectuado.
• Eliminar el material insatisfactorio,substituyéndolo por otro de característicasadecuadas.
• Bodicar las propiedades del material e'istente,para acerlo capa$ de cumplir mejoresrequerimientos.
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C>R ? @Est"bi!i1"ción
Para dico proceso tenemos 7 posibilidades#• "ceptar el material como está, tomando
realistamente su calidad en el diseo efectuado.
• Eliminar el material insatisfactorio,substituyéndolo por otro de característicasadecuadas.
• Bodicar las propiedades del material e'istente,para acerlo capa$ de cumplir mejoresrequerimientos.
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C>R ? @0arta de relación 0I3 / M
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Las propiedades de los suelos que másfrecuentemente se estudian en problemas deestabili$ación son#
• Estabilidad
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ESTA>ILIDAD VOLUMBTRICA
• Problemas relacionados con los suelos e'pansi&ospor cambios de umedad.
• e trata de transformar la masa e'pansi&a en unamasa rígida, con la$os fuertes de unión pararesistir las presiones de e'pansión, esto se logra
con tratamientos químicos o térmicos
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RESISTENCIA
• En pos de mejorar este parámetro en los suelosson muy utili$ados los métodos mecánicos y los
químicos especialmente con cemento, cal oaditi&os.
• Es muy importante el contenido de materia
orgánica, ya que estos no permiten una buenaestabili$ación de las subrasantes
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C>R ? @
PERMEA>ILIDAD
• Es un parámetro modicable mediante métodoscomo la compactación y las inyecciones
principalmente, y generalmente las reduccionesde éste parámetro no &an ligados con la &ariaciónde la estabilidad &olumétrica o la resistencia
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C>R ? @
COMPRESI>ILIDAD
• La compactación es una forma rutinaria deestabili$ación que modica fuertemente la
compresibilidad de los suelos
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C>R ? @
DURA>ILIDAD
• e reere a la resistencia al interperísmo, a laerosión, o a la abrasión del tráco% de esta
manera se asocia generalmente a problemassituados cercanos a la supercie de rodamiento
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C>R ? @
Hbjeto de reali$ar la estabili$ación de subrasantes#
• Ele&adas cargas y frecuencias del tránsito• "lto costo de transporte• "gotamiento de los depósitos• 3estricción para e'plotación 5ambiental• Gnseguridad para operar canteras• 0arencia de granulares
CO C C Ó SU OS
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C>R ? @
Problemas de la subrasantes#
• >3"=+L"3E#(.Gmpermeabilidad
6.0oesión
• 0H8EG
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C>R ? @C"!:
Iusca reducir laplasticidad delsuelo.
=o pretendedesarrollarresistencias altas.
Iusca que lascaracterísticasrelati&as aestabilidad y
durabilidad seansucientes
La cal se usa en suelos que contienen componentesminerales de arcilla. La reacción entre el mineral de la
arcilla y la cal, es la que produce el efecto de
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s "b "c ó e s%b "s" es e b"j" c"$"c "e so$o'te:
C>R ? @C"!:
&%nción:
• Bejorar la resistencia a esfuer$os cortantes dela capa estabili$ada, proteger las capas
subyacentes y subrasantes naturales de sersobreesfor$adas
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j $e so$o'te:
C>R ? @
C"!:
•Pro&oca en los suelos arcillosos una notabledisminución de plasticidad
•Entrega mayor trabajabilidad en las operaciones deconstrucción•"porta buenas supercies de trabajo para losequipos de construcción
• e puede utili$ar la cal para cambiar laspropiedades del suelo 1modicación2 o para elmejoramiento a largo pla$o 1estabili$ación2.
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j $e so$o'te:
C>R ? @
C"!:
• iene denidas aplicaciones en el campo &ial.
• Bodica características indeseables y perjudicialesde los suelos arcillosos.
• Produce una acción cementante adicional.
• Lenta pero gradual ganancia de resistencia
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j $e so$o'te:
C>R ? @
C"!:
• obre suelos granulares, que contienen menosdel :)N de binder 1pasa =o. ;)2 y son tratados
con Nentre el 6 y el ;.
• obre materiales arcillosos, para mejorarsubrasantes. e tratan entre el ; y *N.
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j $e so$o'te:
C>R ? @
Ce#ento:
En principio cualquier cemento puede utili$arse enla estabili$ación de suelos, sin embargo el
mayormente empleado es el GPH G, además es elque permite a la me$cla de suelo/cementoalcan$ar mayor resistencia por su contenido dealuminato tricálcico y sulfato de calcio.
Est"bi!i1"ción e s%b'"s"ntes e b"j" c"$"ci"COMPACTACIÓN DE SUELOS
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j $e so$o'te:
C>R ? @
Ce#ento:
Kunción#• "yuda a incrementar la resistencia de los suelos
y la resistencia decrece con el tiempo decurado.
Est"bi!i1"ción e s%b'"s"ntes e b"j" c"$"ci"COMPACTACIÓN DE SUELOS
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j $e so$o'te:
C>R ? @
Ce#ento:• El suelo/cemento
es una me$claíntima de suelo,
con&enientementepul&eri$ado, condeterminadasproporciones deagua y cementoque se compacta ycura para obtenermayor densidad.
Est"bi!i1"ción e s%b'"s"ntes e b"j" c"$"ci"COMPACTACIÓN DE SUELOS
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j $e so$o'te:
C>R ? @
Ce#ento:
• La cantidad de cemento puede &ariar entre el 6 y6: por ciento del peso seco de la me$cla. El
promedio es del () N y se procura que no pasedel (:N por ra$ones económicas.
Est"bi!i1"ción e s%b'"s"ntes e b"j" c"$"ci"COMPACTACIÓN DE SUELOS
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Ce#ento:
0emento requerido en función de la clasicación""8H
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Ce#ento:
• uelo modicado con cemento.• uelo cemento plástico.• >ra&a cemento.• uelo/cemento