ENSAYOS DE COMPACTACIONENSAYOS DE COMPACTACION

INTRODUCCION

Existen muchos métodos para reproducir en el laboratorio las condiciones dadas de compactación de campo.

El primer método fue concebido al investigador Ing. Richard Proctor y se conoce como prueba Proctor Standard, posteriormente por acoplarla energía de compactación a la eficiencia de las máquinas modernas, el ensayo se modifica tomando precisamente el nombre de PROCTOR MODIFICADO.

Los métodos de laboratorio consisten en compactar el suelo en tres a cinco capas dentro de un molde especificado por medio de golpes de un pisón que se deja caer desde una altura dada.

INTRODUCCIONLa AASHTO acogió la propuesta de PROCTOR y ha

establecido distintos métodos para realizar los ensayos de compactación, denominados METODOS ESTANDAR Y METODOS MODIFICADOS y cada uno a su vez tiene especificaciones agrupadas en:A, B, C y D.

Cuando se requiere menor trabajo o energía de compactación se usará el método estándar (AASHTO T-99), y

Cuando se requiere mayor trabajo o energía de compactación se usará el método modificado (AASHTO T-180).

A continuación se detallan los equipos y las especificaciones para cada uno de los métodos propuestos por la ASOCIACION AMERICANA DE VIAS ESTATALES Y TRANSPORTE OFICIAL (AASHTO):

AASHTO ESTANDAR T-99

MARTILLO 5,5 LIBRAS ALTURA DE CAIDA 12”

METODOS A B C D

Material Pasa tamiz #4 Pasa tamiz #4

Molde usado 4” 6” 4” 6”

# de capas 3 3 3 3

# golpes/capa 25 56 25 56

Volumen molde

sin collar(pie³) 1/30 1/13.33 1/30 1/13.33

Volumen (cm³) 944 2123 944 2123

Energía de compactación

(lb pie / pie³) 12375 12317 12375 12317

(kg cm / cm³)

AASHTO MODIFICADO T-180

MARTILLO 10 LIBRAS ALTURA DE CAIDA 18”

METODOS A B C D

Material Pasa tamiz #4 Pasa tamiz #4

Molde usado 4” 6” 4” 6”

# de capas 5 5 5 5

# golpes/capa 25 56 25 56

Se seca el suelo al ambiente y tamiza por la malla correspondiente según el método a seguir y se separa de 12000 a 24000 gr. Según se use el método estándar AASHTO T-99 ó el AASHTO T-180. Luego se divide el material en 4 porciones iguales representando posteriormente cada una de ellas un punto de la curva humedad-densidad.

Se toma la primera porción del material y se le agrega agua suficiente como para formar una masa de unidad uniforme y luego se divide ésta porción en 3 o 5 partes iguales (según el número de capas del método que se use). Cada capa se compacta con el martillo correspondiente y con el número de golpes especificados. Cabe anotar que cada capa compactada debe contener aproximadamente 1” de espesor.

PREPARACION DEL MATERIAL

Enseguida se pesa el molde con el suelo compactado y se determina la densidad húmeda ( m). Antes de eliminar esta primera muestra compactada se determina su contenido de humedad de una pequeña porción de su parte central y poniéndola al horno a 105°C ó 110°C.

Con este contenido de humedad determinamos la humedad seca ( d) a partir de la densidad húmeda:

PREPARACION DEL MATERIAL

d = . m .

1 + w

d = . m .

1 + wEn donde:

m = Wm / Vmm = Wm / Vm

d = Ws / Vmd = Ws / Vm d = Wm / (1 + w%) * Vmd = Wm / (1 + w%) * VmWs = Wm / (1 + w%)Ws = Wm / (1 + w%)

De la misma manera que se trabaja la primera porción se compactan las 4 porciones restantes, el contenido de humedad irá aumentando en cada caso hasta llegar al punto de densidad seca máxima y humedad óptima. Pasando éste punto la densidad irá disminuyendo. A este tramo que se sigue después de la densidad máxima se le llama tramo de saturación.

De esta manera se obtienen los puntos de la curva humedad-densidad, curva que nos proporciona la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad.

PREPARACION DEL MATERIAL

En el gráfico realizado a continuación se podrá observar la curva típica de la COMPACTACION.

Como se verá, éste ensayo sirve para determinar la máxima densidad seca y el óptimo contenido de humedad que da el más alto peso volumétrico seco.

En suelos residuales

este método origina

errores, es necesario

controlar la humedad

punto por punto,

preferiblemente es a

partir de la humedad

natural, y hacer cada

punto luego de una

hora del anterior.

PREPARACION DEL MATERIAL

d máx

óp%

d

FASE DE SATURACION

FASE DE ABSORCION

PROCEDIMIENTO

Se limpia el sitio escogido y luego se excava un hoyo de unos 10 cm. De diámetro aprox. En el caso de que el material extraído del hoyo tenga piedras más o menos grandes, se necesita practicar un hoyo de mayores dimensiones, pudiendose tomar como referencia la siguiente tabla:

TAMAÑO MAXIMO DIAMETRO DEL

DE LA PIEDRA(mm) HOYO (cm).

6 10

40 15

70 20

La profundidad del hoyo será igual a la del espesor de la capa compactada cuya densidad se desea determinar, la excavación se hace con cincel y martillo.

PROCEDIMIENTO

Se saca el material cuidadosamente colocándolo en un recipiente y tenemos el peso del suelo húmedo (Wm).

Se cierra la válvula y se enrosca el embudo pequeño al cuello del frasco lleno de arena.

El aparato se coloca encima del hoyo y luego se abre la válvula dejando caer arena hasta que llene el hoyo el embudo mayor.

Se observa en el frasco cuando la arena a dejado de caer, se cierra la válvula y se levanta el aparato. Se coloca su peso sin el cono.

El peso seco se obtiene al día siguiente, luego de estar el material en el horno a 110°C.

PROCEDIMIENTO

Como se observa el volumen del hoyo que representa el volumen de la muestra extraída, se mide empleando la arena seca calibrada que se obtiene en el frasco, esto es por diferencia de peso antes y después de vaciada la arena en el hoyo dividiendo ésta diferencia entre la densidad aparente de la arena, así:

volumen del hoyo = peso de la arena para llenar el hueco = Wm sand

densidad de la arena calibrada sand

densidad húmeda (m) = peso húmedo = Wm volumen del hoyo Vm

Finalmente obtenido el peso seco del material cuidadosamente extraído del hoyo, se determina la densidad de campo:

densidad seca del suelo (d) = densidad húmeda = m1 + w 1+w

PROCEDIMIENTO

Los trabajos de control de rellenos realizados con cualquier tipo de suelo requerirán necesariamente de la determinación de la calidad de dichos trabajos, lo cual técnicamente será verificable determinando el grado de compactación, entonces:Grado de compactación Gc% = d (densidad de campo) * 100

máx (densidad máxima)

Cuando los agregados son demasiado grandes, nos e puede compactar perfectamente y se hace necesaria una corrección en base a la Gravedad Específica de dicho material, método conocido como la COMPACTACION COMPENSADA

PROCEDIMIENTO

ENSAYO DE COMPACTACIONTIPO: PROCTOR ESTÁNDAR NORMA: AASHTO: T - 180MUESTRA NUMERO: 4 DEL KM.:SECTOR: SUELO: ML - GPFECHA: ENSAYADO POR:

ESPECIFICACIONES DEL ENSAYONUMERO DE GOLPES 53 NUMERO DE CAPAS 8 PESO MARTILLO 10 lbALTURA DE CAIDA 18" PESO MOLDE 6546 gr VOLUMEN MOLDE 3243.33cc

ENERGIA COMPACTACION 55986Ensayo número 1 2 3 4Ubicación FIC FIC FIC FICProf. desde la razante 50 50 50 50Peso inicial deseado 6000 8000 18000 8000Humedad inicial estimada 2400 6400 9600 12800P molde + suelo húmedo 12835 13535 15220 14880Peso suelo húmedo 6289 6989 8674 8254Peso unitario húmedo 1,939 2,155 2,674 2,545CONTENIDO DE HUMEDADRecipiente # 1 2 3 4 5 6 7 8Peso recipiente 37,91 37,93 38,03 38,19 38,17 38,11 37,72 38,06Peso recipiente + suelo 201,55 201,03 178,78 163,67 178,38 160,07 147,98 159,45Peso recipiente + suelo seco 189,9 188,5 163,89 151,02 161,3 145,3 130,9 141,09Peso sólidos 151,99 150,57 125,86 112,83 123,13 107,19 93,18 103,03Peso agua 11,65 12,53 14,89 12,65 17,08 14,77 17,08 18,36Contenido humedad 7,66 8,32 11,83 11,21 13,87 13,78 18,33 17,82Contenido humedad promedio 7,99 11,52 13,83 18,08

Densidad seca d 1,795 1,932 2,349 2,155

Grado de compactación Gc% 76,38 82,21 99,96 91,71

DENSIDAD SECA vs. CONTENIDO DE HUMEDAD

0.0000.5001.0001.5002.0002.5003.0003.5004.000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

CONTENIDO DE HUMEDAD (w%)

DE

NS

IDA

D S

EC

A (

gr/

cc)

2.350

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

Manual de prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos.................................. ............................…Ing. Francisco Mantilla.