COMPACTACIÓN DE SUELOS
Concepto
Factores que influyen en la compactación
Efecto en las propiedades de los suelos finos
Ensayos de laboratorio
Compactación en campo
Control de compactación
Proceso de aplicación de energía mecánica al suelo para disminuir su volumen por reducción de
relación de vacíos debido a eliminación del aire de los poros
CONCEPTO DE COMPACTACIÓN
Esfuerzo de Compactación
+ Agua =
• Físicos• Reducción de relación de vacíos (e)• Aumento de peso específico (γ)• Aumento de contacto entre granos
EFECTOS DE LA COMPACTACIÓN
• Mecánicos• Aumento de resistencia• Disminución de deformación• Disminución de conductividad hidráulica
• Construir un material a partir de un suelo con propiedades mecánicas apropiadas
Efectos de la Compactación
• Se expresa cuantitativamente en términos de peso específico seco o relación de vacíos
wd
1
1d
se
• Tiempo de aplicación muy breve condición no drenada
• Disminución de volumen de vacíos por eliminación de aire Reducción de volumen de aire
CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA MECÁNICA
CompactaciónPara suelos o materiales no saturados
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN
R. R. Proctor (1933)
Prueba de laboratorio consistente en compactar suelo por impacto variando contenido de humedad
• Factores que influyen en la compactación:– Contenido de humedad – Energía de compactación– Tipo de suelo– Volumen compactado
Influencia de Humedad de Compactación
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Contenido de Humedad (%)
Peso
Esp
ecífi
co S
eco
(kN
/m3)
Suelo SC (Salto)
Experimento
Óptimo
Aumenta w Aumenta d
Aumenta w Disminuye d
Peso Unitario Seco Máximo (PUSM)
umedad óptima (wópt)
Causas del comportamiento PUS - w
• Para w < wópt: Suelo muy seco Succión elevada Baja eficiencia de compactación
• Aumenta w Disminuye Succión Mejora eficiencia de compactación
• Para w > wópt: Suelo casi saturado Poco aire a eliminar Baja eficiencia de compactación
Influencia de Humedad de Compactación
Curva de 100% de Saturación
• Curva correspondiente a humedad de saturación para cada peso específico seco
• A mayor d menor e menor wsat
100wG
1
G
SwG
1
G
SwG
1e1wwss
d
• Igualmente pueden definirse curvas para otros grados de saturación (S)
Curva de 100% de Saturación
17,0
17,2
17,4
17,6
17,8
18,0
18,2
18,4
18,6
18,8
19,0
19,2
19,4
19,6
19,8
20,0
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Humedad (%)
Peso
Esp
ecíf
ico
Seco
(kN
/m3)
Curva Proctor
Línea S = 100%
Zona donde no es posible compactar
Suelo compactado a PUSM igual tiene aire en compactación no es posible expulsar todo el aire de vacíos
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
21,0
22,0
0 5 10 15 20 25 30
Humedad (%)
PU
S (
kN/m
3)
Fm Salto (GP)
Desagregado Fm Arapey (GP-GM)
Fm Fray Bentos (ML)
Descompuesto Fm Arapey (CL)
Influencia del Tipo de Suelo
Cuanto más fino el suelo mayor wópt
Cuanto más grueso el suelo mayor PUSM
Influencia del Tipo de Suelo
14,0
14,2
14,4
14,6
14,8
15,0
15,2
15,4
15,6
15,8
16,0
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Humedad (%)
PU
S (
kN/m
3)
Ruta 1, km 60 (CH)LL=81%, IP=50%
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Humedad (%)
PU
S (
kN/m
3)
Cantera Pérez Bustos (SW-SM)
Forma de Curva de Compactación depende de tipo de Suelo
• Curvas de Compactación
• Con un pico
• Con 1½ pico
• Con doble pico
• Sin forma
Tipos de Curvas de Compactación
• Suelos con 30% < LL < 70%: Curvas de un solo pico• Suelos con LL > 70% (illitas, montmorillonitas)
• Curvas con doble pico• Curvas sin forma
• Suelos con LL < 30% (caolinitas)• Curvas con doble pico• Curvas con 1½ pico
• Arenas y Gravas mal graduadas:• Curvas sin forma
Ensayos de Compactación
• Dinámicos (impacto): Ensayo Proctor• Amasado: Ensayo Mini-Harvard (Wilson, 1950)• Estáticos: Edómetro• Vibración
Ensayo de Compactación ProctorASTM D698-78; AASHTO T99-86
Relación d – w de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto de masa de 5,5 lb (2,5 kg) y caída libre de
12 in (305 mm)
Moldes metálicos cilíndricos
4 in (101,6 mm); V = 944 cm3 (1 lt): suelos con tamaño máximo 4,75 mm (pasa tamiz #4)
= 6 in (152,4 mm); V = 2124 cm3: suelos con tamaño máximo 3/4”
Ensayo de Compactación Proctor
• Compactación en 3 capas
– 25 golpes/capa molde de 4 in
– 56 golpes/capa molde de 6 in
• Energía específica: 6 kg.cm/cm3
• Mínimo 5 probetas con diferentes humedades
Ensayo de Compactación Proctor ModificadoASTM D1557-78; AASHTO T180-86
Relación – w de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto con masa de 10 lb (4,54 kg) y caída libre de 18 in (457 mm)
Moldes metálicos cilíndricos
• = 4 in para materiales con tamaño máximo 4,75 mm
• = 6 in para materiales con tamaño máximo 3/4”
• Compactación en 5 capas
– 25 golpes/capa en molde de 4 in
– 56 golpes/capa en molde de 6 in
• Energía específica: 27,2 kg.cm/cm3
• Mínimo 5 probetas con diferentes humedades
Compactación en Campo
• Requisitos: PUSM y wópt de ensayo Proctor
• Dificultades:– Compactación de campo Compactación de
laboratorio
– Proceso de agregado de agua o de secado wcampo wópt
• PUS de campo difícilmente coincide con PUSM de laboratorio
Grado de Compactación (Gc)
• Control de obra por Grado de compactación
• Se establece Gc mínimo admisible en función de importancia y tipo de obra
• Dificultades:
– Inadecuado para arenas uniformes (compacidad relativa)
– No representa estructura y propiedades mecánicas adecuadamente
– No permite comparar materiales diferentes
100(%) dmáx
dcG
Control de Compactación
• Métodos destructivos– Cono de Arena– Aceite– Balón de goma (ASTM D2167-94)
• Métodos no destructivos– Densímetro nuclear (ASTM D2922-91)– Densímetro de ultrasonido