¿Qué es la compactación del suelo?
La compactación del suelo es el prensado de las partículas de suelo cercanas entre sí por métodos mecánicos. El aire durante la compactación del suelo es expulsado del espacio vacío en la masa del suelo y por lo tanto la densidad de masa se incrementa.
La compactación del suelo se hace para mejorar las propiedades de ingeniería del suelo. Se requiere compactación del suelo para la construcción de presas terrestres, terraplenes de canales, autopistas, pistas de aterrizaje y muchas otras estructuras.
Métodos de ensayo de compactación del suelo.
Prueba estándar de Proctor para la compactación del suelo.
Para evaluar la cantidad de compactación del contenido de suelo y agua requerida en el campo, las pruebas de compactación se realizan en el mismo suelo en el laboratorio. La prueba proporciona una relación entre el contenido de agua y la densidad seca.
El contenido de agua en el que se alcanza la densidad máxima seca se obtiene de la relación proporcionada por las pruebas. Proctor utilizó un molde estándar de 4 pulgadas de diámetro interno y una altura efectiva de 4,6 pulgadas con una capacidad de 1/30 pies cúbicos.
El molde tenía una placa de base desmontable y un collar desmontable de 2 pulgadas de altura en su parte superior. El suelo se compactará en el molde en 3 capas, cada capa se le dio 25 golpes de 5,5 libras de carga del pisón a través de una altura de 12 pulgadas.
IS: 2720 la parte VII recomienda esencialmente la misma especificación que en la prueba Estandard Proctor, algunas modificaciones menores. El molde recomendado es de 100mm de diámetro, 127,3 mm de altura y 1000 ml de capacidad.
El pisón recomendado es de 2,6 kilogramos de masa con una gota libre de 310m m y un diámetro de la cara de 50m m. El suelo se compacta en tres capas. El molde se fija a la placa base desmontable. El collar es de 60mm de altura.
Procedimiento de la prueba del Proctor para la compactación del suelo.
Sobre 3kg de suelo secado al aire se toma para la prueba. Se mezcla con 8% de contenido de agua y se rellena el molde en tres capas y dando 25 golpes a cada capa. Se toma el volumen del molde y de la masa del suelo compactado. La densidad aparente se calcula a partir de las observaciones.
Se coloca una muestra representativa en el horno para determinar el contenido de agua. El ID de densidad seca se enteró de la densidad aparente y el contenido de agua. El mismo procedimiento se repite aumentando el contenido de agua.
Presentación de resultados de la prueba de Proctor
Curva de compactación.
Una curva de compactación se traza entre el contenido de agua como abscisa y la densidad seca correspondiente como ordenada. Se observa que la densidad seca aumenta inicialmente con un aumento en el contenido de agua hasta que se alcanza la densidad máxima.
Con un aumento adicional en el contenido de agua la densidad seca disminuye. El contenido de agua correspondiente a la densidad máxima seca se conoce como el contenido óptimo de agua (o. w. C) o el contenido de humedad óptimo (O. M. C).
En un contenido de agua más que el óptimo, el agua adicional reduce la densidad seca, ya que ocupa el espacio que podría haber sido ocupada por las partículas sólidas.
Para un determinado contenido de agua, se obtiene la densidad máxima teórica correspondiente a la condición cuando no hay vacíos de aire (el grado de saturación es 100%). La densidad máxima teórica también se conoce como densidad seca saturada. La línea que indica la densidad máxima teórica se puede trazar junto con la curva de compactación. Se conoce como la línea nula de vacío de aire.
Prueba modificada del Proctor para la compactación del suelo.
La prueba de Proctor modificada se desarrolló para representar una compactación más pesada que en la prueba estándar de Proctor. La prueba se utiliza para simular condiciones de campo en las que se utilizan rodillos pesados. La prueba fue estandarizada por la Asociación Americana de funcionarios de carreteras estatales y es, por lo tanto, también conocida como prueba modificada de AASHO.
En este, el molde utilizado es el mismo que en la prueba de STD Proctor. Sin embargo, el pisón utilizado es mucho más pesado y tiene una mayor caída que en la prueba de STD Proctor. Su masa es de 4,89 kg y la caída libre es de 450 mm. El suelo se compacta en cinco capas iguales, cada capa se da 25 golpes. El esfuerzo compactivo en la prueba de Proctor modificada es 4,56 veces mayor que en la prueba de STD Proctor. El resto del procedimiento es el mismo.
Factores que afectan a la compactación del suelo.
Contenido de agua.
En el bajo contenido de agua, el suelo es rígido y ofrece más resistencia a la compactación. A medida que aumenta el contenido de agua, las partículas del suelo se lubrican. El suelo la masa se vuelve más viable y las partículas tienen un empaque más cercano. La densidad seca del suelo aumenta con un aumento en el contenido de agua hasta que se alcanza el o. m. C.
Cantidad de compactación.
El aumento en el esfuerzo compactivo aumentará la densidad seca en el contenido de agua más bajo hasta cierto punto.
Tipo de suelo.
La densidad seca alcanzada depende del tipo de suelo. El o. m. C y la densidad seca para diferentes suelos son diferentes.
Método de compactación.
La densidad seca alcanzada depende del método de compactación.
Efecto de la compactación en las propiedades del suelo.
1. Efecto de la compactación en la estructura del suelo.
Los suelos compactados a un contenido de agua inferior al óptimo generalmente tienen una estructura floculada. Los suelos compactados en el contenido de agua más que el óptimo suelen tener una estructura dispersa.
2. Efecto de la compactación del suelo sobre la permeabilidad.
La permeabilidad de un suelo depende del tamaño de los vacíos. La permeabilidad de un suelo disminuye con un aumento en el contenido de agua en el lado seco del contenido óptimo de agua.
3. Hinchazón
4. Presión del agua del poro
5. Contracción
6. Compresibilidad
7. Relación tensión-deformación
8. Resistencia al cizallamiento
Métodos de compactación del suelo utilizado en el campo.
En el campo se utilizan varios métodos para la compactación de los suelos. La elección del
método dependerá del tipo de suelo, la máxima densidad seca requerida y la consideración económica. Los métodos comúnmente utilizados son:
1. Los tampers
2. Los rodillos
3. Compactadores vibratorios
La compactación depende de los siguientes factores:
o Presión de contacto
o Número de pases
o Grosor de capa
o Velocidad del rodillo
Tipos de rodillos:
o Rodillos lisos de la rueda
o Rodillos neumáticos llanta
o Rodillos de Sheepsfoot
Control de la compactación del suelo.
El control de compactación se realiza midiendo la densidad seca y el contenido de agua del suelo compactado en el campo.
o Densidad seca
La densidad seca es medida por método del cortador de la base y método del reemplazo de la arena
o Contenido de agua
Para la medición del contenido de agua, método de secado del horno, método de baño de arena, el método de carburo de calcio, etc se utilizan. La aguja del Proctor también se utiliza para esto.
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