:”ING. CIVIL”.
: “ESTABILIZACIÓN DE SUELOS”. SEMESTRE
SANCHEZ ZAVALETA JESUS CRUZ SANCEZ JESUS OSBALDO MORAN MARIN ULISES ALEJANDRO ARAGON PARADA LEVI PEREZ PADILLA MIRIAM NAYELI.
ING. MORALES MESTRE JUAN.
PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE CAMPO
La energía necesaria para la compactación de campo puede ser cualquiera de las siguientes: •
por amasada
•
por presión
•
por impacto
•
por vibración
•
métodos mixtos
La diferencia entre ellos es la naturaleza del aplicado y la duración de estos, mas sin embargo hay varias más. Ventajas de la Compactación Permite el mejoramiento de las siguientes propiedades:
Aumenta la capacidad de soporte del suelo
Reduce los asentamientos del terreno
Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la penetración del suelo. El agua fluye y el drenaje puede regularse Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo Impide daños en las heladas, puesto que el agua se expande y aumenta de volumen al congelarse.
COMPACTADORES POR AMASADO. RODILLOS DE CABRA
Trabajan concentrando su peso sobre relativas puntas de forma variada ejerciendo presión estática en los puntos, aumentando su penetración al suelo conforme el suelo se compacta más, llagando una profundidad de 6 cm. en donde ya no llega a producirse la compactación. La presión que ejerce el rodillo pata de cabra sobre el suelo no es uniforme con respecto al tiempo, la compactación de rodillo es tal que hace progresar la compactación de la capa de suelo de abajo así arriba, a esta forma de compactar
se le denomina "amasado", el proceso termina cuando el rodillo "camina" sobre la superficie. Por lo general, se considera adecuada la operación cuando el vástago penetra del 20 al 50% de su longitud, lo que depende de la plasticidad del suelo: •
para arcillas blandas se busca una penetración menor
•
para arcilla arenosa una penetración mayor
El rodillo pata de cabra aporta dos resultados deseables a los terraplenes de suelos finos: •
distribución uniforme de energía de compactación
•
una liga entre capas sucesivas
Otras características logradas con respecto a la cantidad de pasadas de los rodillos sobre el suelo son: disminuye el incremento de peso volumétrico seco por pasada al aumentar la plasticidad • •
el número de pasadas depende del tipo de suelo
•
el incremento del área de contacto permite reducir el número de pasadas
los rodillos patas de cabra dejan un porcentaje de vacíos mayor que los otros equipos de compactación. •
para un mejor resultado la maquina no debe de tener el mismo recorrido del rodillo. •
los mejores resultados de los rodillos se da en suelos finos, suelos finos no homogéneos, en arcillas blandas francas. •
COMPACTACIÓN POR PRESIÓN. RODILLOS LISOS Y NEUMÁTICOS
RODILLOS LISOS: se dividen en: remolcados y autopropulsados. Los primeros constan generalmente de dos tambores montados en un marco al que se sujetan los ejes, su peso varia por lo común de 14 a 20 Ton. Los autopropulsados cuentan con una rueda delantera y una o dos traseras se fabrican con un peso de 3 a 13 ton.
Los rodillos lisos se utilizan en materiales que no requieren concentración elevadas de presión: •
arena y gravas limpias
•
terminación de subrogante
El efecto de los rodillos lisos se reduce considerablemente a medida que se profundáis la capa y el efecto de compactación se produce de arriba hacia abajo. RODILLOS NEUMÁTICOS: COMPACTACIÓN POR IMPACTO Es muy corta la duración de la transición del esfuerzo. los equipo se pueden clasificar en: pistones, cuyo empleo se reserva a áreas pequeñas, y cierta clase de rodillos apisonadores. ALGUNAS IDEAS ÚTILES EN LA EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS DE COMPACTACIÓN EN EL CAMPO. GRADO DE COMPACTACIÓN.
es importante conocer como primer punto el tipo de suelo que se vayan a compactar, mediante la exploración general que se realice a lo largo de la línea (estudio geotécnico del proyecto), y por la exploración particular del banco de materiales. •
la humedad del lugar es importante, también lo será la información que se logre al obtener curvas de compactación. •
se debe considerar las características de expansión y contracción por secado del suelo, para fijar el porcentaje de cambio de volumen que puede sufrir el suelo •
la elección del equipo es fundamental. las consideraciones más importantes que se deben ondear son las siguientes •
1.
tipo de suelo
2.
variación del suelo dentro de la obra
3.
tamaño e importancia de la obra que se vaya a ejecutar
4.
especificaciones de compactación fijadas por el proyecto
5.
tiempo disponible para ejecutar el trabajo
6.
equipo que se posea antes de empezar el trabajo
SUELOS GRANULARES: Se compactan mejor por vibración. La vibración reduce las fuerzas de fricción, dejando que las partículas caigan libremente por su propio peso. SUELOS COHESIVOS: Se compactan mejor por amasado e impacto. La tendencia de los suelos es combinarse, formando laminaciones continuas con espacios de aire entre ellas, impidiendo que caigan partículas en los vacíos con la vibración. La fuerza de impacto produce un esfuerzo de cizalle que junta las laminaciones, oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie. PRUEBAS DE COMPACTACIÓN EN EL LABORATORIO
La necesidad por tener resultados rápidos y más económicos, ha orillado a investigadores a desarrollar pruebas en laboratorio, dejando a un lado las pruebas de campo, para poder conocer mejor este proceso de compactación tan importante y difícil. Sin duda se tendrán diferencias entre las pruebas de laboratorio y las de campo, pero por aspectos antes mencionados las pruebas de laboratorio son base de estudios para proyecto y fuente de información para planear los trabajos en campo. Los usos principales de las pruebas de compactación en laboratorio, son el utilizar los datos como índices para realizar proyectos de estructuras de tierra, y el segundo uso es con estas pruebas se realizan las operaciones de control de calidad. Debido a las opciones que existen para compactar los suelos en campo, en laboratorio es necesario también diferentes técnicas para representar el grado o características del suelo compactado. Se pueden mencionar la siguiente clasificación de pruebas: I. II. III. IV. V. I.
Pruebas dinámicas. Pruebas estáticas. Pruebas por amasado. Pruebas por vibración. Pruebas especiales o en proceso de desarrollo. Pruebas dinámicas.
Todas las pruebas dinámicas hoy en uso participan en las siguientes características comunes: 1. El suelo se compacta por capas en el interior de un molde metálico cilíndrico. 2. La compactación se logra al aplicar a cada capa un determinado número de golpes, uniformemente distribuidos con un pisón. 3. Se especifica un tamaño máximo de partícula, los tamaños mayores se elimina por cribado previo a la prueba. Las pruebas más utilizadas son: la Proctor Estandar, la Proctor (AASHO) Estandar, la Proctor (AASHO) Modificada, la E-10 del U.S. Bureau of Reclamation, la de impactos de California y la Britanica Estandar. A continuación se presenta una tabla con las características de cada una de estas pruebas.
II.
Pruebas estáticas
Estas pruebas son utilizadas normalmente en suelos friccionantes, una de estas es la que porpuso O. J. Porter, en esta se compacta al suelo colocado dentro de un molde cilíndrico de 6’’ de diámetro, el suelo se dispone en 3 capas, por cada
capa se compacta con la ayuda de una varilla punta de bala dando 25 golpes, la
varilla es liguera y la altura de caída es la mínima utilizada por el operador para una buena manipulación. Anteriormente se pensó que una prueba estatica, representaria bien el efecto de un rodillo liso, cuando era comun utilizar estos equipos en suelos friccionantes, de aquí viene al idea de que las pruenas dinamicas representa mejor el proceso de compactacion de las arcillas, y las estaticas eran mas apropiadas en arenas y gravas. III.
Compactación por amasado.
En estas pruebas se busca reproducir el efecto típico que tiene muchos rodillos lisos de campo, para lograr un espécimen con la misma estructura interna que adquiere el suelo del campo. La prueba “miniatura” desarrollada por S. D. Wilson en la Universidad de Harvard es una que intenta reproducir esto. Consiste en presionar un embolo de área específica contra la superficie de las diversas capas con las que se constituye la muestra dentro de un molde, el cual tiene las dimensiones necesarias para formar un especimen apropiado para la realización de pruebas triaxiales convencionales. Hveem desarrollo un compactador mecánico de laboratorio, que reproduce los especímenes más representativos de los suelos a los que en el campo se aplican métodos de compactación con rodillo pata de cabra o rodillo neumático. IV.
Compactación por vibración.
Muchas de estas pruebas utilizan un molde proctor montado en una mesa vibratoria, se estudia el efecto de la frecuencia, la amplitud y la aceleración de la mesa vibratoria, asi como la influencia de la sobre carga, de la granulometría del suelo y del contenido de agua. La técnica sueca ha desarrollado otro tipo de prueba de laboratorio con vibración que consiste en colocar un espécimen en la parte baja de un cilindro unido a un bloque masivo de concreto; sobre el espécimen y cubriéndolo en toda su superficie vibra una placa, provista de un vástago sobre el que actúa el vibrador. A continuación se muestra una comparativa de este método de compactación y el dinámico.
V.
Pruebas especiales o en proceso de desarrollo.
Dentro de estos métodos encontramos la maquina giratoria de compactación, que es obvio que ha sido ideada con el propósito de reproducir en el espécimen de laboratorio la estructura y demás condiciones que adquiere el suelo cuando se le compacta en el campo con los equipos usuales. Muchas de las pruebas que hasta ahora se han hecho con este aparato están ligadas a la tecnología de los pavimentos, y comienzan a desarrollarse diferentes modos e intensidades de aplicación de la energía de compactación para distinguir los volúmenes de tránsito. Se muestra la maquina en la siguiente imagen.
CRITERIOS PARA LA SELECCION DE PRUEBAS DE LABORATORIO, COMPARACION DE RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO Y EL CAMPO.
Tales criterios sólo se basan en la representatividad de las pruebas, se insistirá en la presentación de información sobre resultados comparativos de procesos de compactación en el campo y en el laboratorio; también se completarán y sistematizarán algunos datos. El problema de la selección de la prueba de laboratorio apropiada puede expresarse en términos sencillos, pues se trata de elegir la prueba que por reproducir la relación entre pesos volumétricos y contenidos de agua y la estructura del suelo en el campo, permita estudiar el efecto de las condiciones de compactación en los suelos particulares que vayan a usarse, con el fin de definir en forma racional las condiciones en que se lleve a cabo el proceso de compactación de campo En el caso de los suelos finos, con pruebas de amasado se logra la máxima aproximación a la estructura del suelo que se vaya a compactar; esto se ha comprobado por comparación de propiedades mecánicas. La compactación por impactos es menos apropiada y menos representativa, pero es probablemente aceptable en la tecnología de Vías Terrestres, sobre todo con fines de control de calidad; la mayor parte de las diferencias con respecto a la compactación de campo quedan seguramente dentro de las variaciones y desviaciones de los procesos constructivos prácticos. La prueba patrón de laboratorio se reduce a escoger la energía de compactación que mejor reproduzca la relación entre el peso volumétrico y los contenidos de agua que se espera en el campo. Se recomienda siempre el uso de una prueba
de amasado o, cuando menos, dinámica, y se considera poco apropiado utilizar una prueba estática, cuya representatividad, es mucho más problemática. La elección del estándar de energía que convenga se hace con base en experiencia previa o en pruebas de campo en secciones representativas a escala natural. Apoyándose de toda la información que se pueda obtener sobre resultados comparativos de pruebas de laboratorio y procesos de campo. La Figura nos indica que la curva de campo con rodillo pata de cabra corresponde a grados de saturación ligeramente mayores que los correspondientes a una prueba de impactos en el laboratorio (Proctor, AASI-10, estándar). En la misma figura se ve una curva correspondiente a una prueba de amasado (Harvard miniatura), bastante más próxima a la curva de campo. El proceso de compactación a que se refiere la figura se realizó con 12 pasadas de un rodillo pesado sobre un suelo arcilloso colocado en capas de 23 cm de espesor en estado suelto.
