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Compactación de suelosSuelo cementoSuelo cemento
(84.08) Mecánica de Suelos y Geología
FIUBA
Índicem
ento
• Propósito de la compactación de suelos• Equipos de compactación
s -S
uelo
cem
• Ensayo de Proctor• Controles de compactación
ción
de
suel
o
• Suelo cemento
Com
pact
ac
2
Propósito y aplicación de la m
ento
compactación de suelos
s -S
uelo
cem Para qué se compacta el suelo
• Mayor resistencia del terreno
ción
de
suel
o • Mayor rigidez• Mayor estabilidad volumétrica
Com
pact
ac • Menor permeabilidadAplicaciones• Sub-bases de caminos, pistas, playas de acopio• Rellenos, terraplenes, pedraplenes
3
p p p• Presas
Índicem
ento
• Propósito de la compactación de suelos• Equipos de compactación
s -S
uelo
cem
• Ensayo de Proctor• Controles de compactación
ción
de
suel
o
• Suelo cemento
Com
pact
ac
4
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
5 Rodillo pata de cabra
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
6 Rodillo liso, estático o vibratorio
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
7 Rodillo vibratorio liviano
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
8 Motoniveladora
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
9 Retroexcavadora
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
10 Camión regador
Equipos de compactaciónm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
11 Vibroapisonador manual
Compactación en obram
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
12
Reglas del buen artem
ento
• Selección del material de aporte• Selección del equipamiento según tipo de suelo
s -S
uelo
cem
• Calibración de número de pasadas y velocidad• Calibración de espesor de capa
ción
de
suel
o
• Calibración de humedad de compactación• Controles de compactación adecuadosC
ompa
ctac
13
Índicem
ento
• Propósito de la compactación de suelos• Equipos de compactación
s -S
uelo
cem
• Ensayo de Proctor• Controles de compactación
ción
de
suel
o
• Suelo cemento
Com
pact
ac
14
Ensayo de Proctorm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
15Molde de ensayo Proctor Std. y Modificado
Procedimiento de ensayom
ento
• Se prepara suelo con humedad uniformeS l l is
-Sue
lo c
em
• Se coloca la primera capa• Se apisona con golpes del pisón
ción
de
suel
o
• Se repite en las demás capas• Se enrasaC
ompa
ctac
• Se mide peso unitario y humedad• Se calcula peso unitario seco
16
Tipos de ensayo Proctorm
ento
• Estándar 4”– Molde 4” (V ~ 944 cm3)
M till 2 5k 30s -S
uelo
cem • Estándar 6”
– Molde 4” (V ~ 2124cm3)M till 2 5k 30– Martillo ~ 2.5kg x 30cm
– Suelo pasante por #4– 3 capas de 25 golpesci
ón d
e su
elo – Martillo ~ 2.5kg x 30cm
– Suelo pasante por 3/4 – 3 capas de 56 golpes– 3 capas de 25 golpes
• Modificado 4”– Molde 4” (V ~ 944 cm3)C
ompa
ctac – 3 capas de 56 golpes
• Modificado 6”– Molde 4” (V ~ 2124 cm3)Molde 4 (V 944 cm )
– Martillo ~ 4.5kg x 45cm– Suelo pasante por #4
Molde 4 (V 2124 cm )– Martillo ~ 4.5kg x 45cm– Suelo pasante por 3/4p p
– 5 capas de 25 golpes17
p p– 5 capas de 56 golpes
Ensayo Proctorm
ento Objetivo: Encontrar el par de valores ©dmáx , ⎤ópt
s -S
uelo
cem
dγProctor Modificado
ción
de
suel
o
Mmaxγ
Com
pact
ac
Proctor Standard
Nmaxγ
18 cωopNωopMω
Peso unitario seco por m
ento
compactación
s -S
uelo
cem El límite de las curvas de compactación se alcanza
cuando se elimina todo el aire de la muestra
ción
de
suel
o
Sr = 1→ e= ω ⋅γ s
γ ω
→γ dteo =γ s
1+ e=
γ s
1+ω γ s
Com
pact
ac
1+ωγ w
Para eliminar todo el aire por compactación se i í i fi itrequiere energía infinita
Se define este peso unitario como un “peso unitario t ió t ó i ”
19
seco por saturación teórica”
Pesos unitarios teóricosm
ento
dγ ω = 0→γ dteo = γ s
s -S
uelo
cem
sγγ dteo γ s
ω →∞→γ dteor = 0
ción
de
suel
o
dteorγ γ dteo =γ s
1+ω γ s
Com
pact
ac γ w
20 cω
men
tos
-Sue
lo c
emci
ón d
e su
elo
Com
pact
ac
21
Experiencia de laboratorio: Ensayos de Proctor
men
to
Ejecutar un ensayo de Proctor sobre un limo de baja plasticidad
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
22
Índicem
ento
• Propósito de la compactación de suelos• Equipos de compactación
s -S
uelo
cem
• Ensayo de Proctor• Controles de compactación
ción
de
suel
o
• Suelo cemento
Com
pact
ac
23
Controles directos -m
ento
volumenómetro
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
24
Controles directos - cono de arenam
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
25
Controles indirectos - rigidezm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
26
Controles indirectos - resistividadm
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
27
Controles indirectos -m
ento
nucleodensímetro
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
28
Índicem
ento
• Propósito de la compactación de suelos• Equipos de compactación
s -S
uelo
cem
• Ensayo de Proctor• Controles de compactación
ción
de
suel
o
• Suelo cemento
Com
pact
ac
29
Estabilización de suelosm
ento
El objeto de la estabilización es modificar algunas propiedades naturales del suelo
R i t i i ids -S
uelo
cem
• Resistencia y rigidez• Estabilidad volumétrica
ción
de
suel
o
• Durabilidad• PermeabilidadC
ompa
ctac
Tipos de estabilizaciones• Mecánica: Compactación• Físico-química: suelo cemento, otros
30
Suelo cementom
ento
Mezcla de suelo, cemento y agua, compactada y curada durante el endurecimiento
s -S
uelo
cem
• Suelo-Cemento: estabilización físico-química en l i t i l t bili ió á ici
ón d
e su
elo
la que interviene la estabilización mecánica (compactación).
Com
pact
ac
31
Suelo cementom
ento
Según el % de cemento se define:• Suelo modificado
s -S
uelo
cem
– % bajos de cemento (<2%)– Se usa generalmente para: bajar el IP, controlar
cambios volumétricos modificar granulometríación
de
suel
o
cambios volumétricos, modificar granulometría– No se busca aumentar la resistencia
• Suelo estabilizadoCom
pact
ac
Suelo estabilizado– Generalmente entre un 5 y 15% de cemento– Se obtiene un material endurecido con alta rigidez y g y
resistencia mecánica, prácticamente insensible al agua y durable32
Suelos que pueden emplearsem
ento
Todos los suelos excepto• muy plásticos
s -S
uelo
cem
• con contenidos altos de materia orgánica• con sales nocivas para el cemento
ción
de
suel
o
Condicionante de diseño de mezcla• GranulometríaC
ompa
ctac
• Plasticidad• Sales presentespSuelos finos plásticos: Suelo-cal
33
Dosificación de cemento según tipo de suelo
men
tos
-Sue
lo c
emci
ón d
e su
elo
Com
pact
ac
34
Proceso de fragüem
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
Lapso para trabajar la mezclatrabajar la mezcla
35
Dosificación y compactaciónm
ento
ϒd y ωopt varia según tipo de suelo, % de cemento y energía de compactación M j l i d d á i l ts
-Sue
lo c
em
Mejoran las propiedades mecánicas con el aumento de densidad secaC í d t ióci
ón d
e su
elo
Con una energía de compactación mayor se requiere menos cemento para obtener las resistencias especificadasC
ompa
ctac
resistencias especificadas
36
Resistencia a la compresión simplem
ento
Factores• Tipo de suelo
s -S
uelo
cem
• Cantidad y tipo de cemento• Densidad seca
ción
de
suel
o
• Humedad• EdadC
ompa
ctac
• Duración y condición de curado• Eficiencia de mezcladoIntervienen muchos factores: alta dispersión
37
Resistencia a compresión simplem
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
o
14 dias
28 dias
Com
pact
ac
3 dias
7 dias
384%CP 6%CP
Resistencia a compresión simplem
ento
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
o
14 dias
28 dias
Com
pact
ac
3 dias
7 dias
398%CP 10%CP
Rigidezm
ento
Los factores que influyen en la elasticidad son los mismos que para la resistencia a la compresión
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
40
Resistencia al desgastem
ento
Resistencia al efecto abrasivo vehicular (en obras viales) o del agua (obras hidráulicas)L i t i l d t t l % ds
-Sue
lo c
em
La resistencia al desgaste aumenta con el % de cemento
ción
de
suel
oC
ompa
ctac
41
Resistencia al desgastem
ento
Congelamiento y deshielo
s -S
uelo
cem
ción
de
suel
o
Humedecimiento y secado
Com
pact
ac
42
Aplicaciones para pavimentosm
ento
Capa del paquete estructural delpavimento (rígido o flexible)C d d i ts
-Sue
lo c
em
Capa de rodamiento encaminos ruralesS ici
ón d
e su
elo
Se exige• Resistencia a la compresión
simple (7dias) > 2MPa
Com
pact
ac
simple (7dias) > 2MPa• % de pérdida en peso por ensayos
de durabilidad según tipo de suelode durabilidad según tipo de suelo
43
Bibliografíam
ento
• Básica– Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.
Limusas -S
uelo
cem
Limusa• Complementaria
– Sagüés P (2008) Rigidez a baja deformación en elción
de
suel
o
– Sagüés, P. (2008). Rigidez a baja deformación en el Pampeano Compactado. Tesis de grado, LMS, FIUBA.
– Serigós, P. (2009). Rigidez a baja deformación de Com
pact
ac
mezclas de suelo de la Formación Pampeano y Cemento Portland. Tesis de grado, LMS, FIUBA.Mitchell Fundamentals of soil behavior Wiley– Mitchell. Fundamentals of soil behavior. Wiley.
44
