1

I. INTRODUCCION ................ 3II. DEFINICION...

4

III. OBJETIVOS...............4

IV. VENTAJAS

.....5

V. DESVENTAJAS ....

5

VI. COMPACTACION EN LOS TIPOS DE SUELO..................5

a. Suelos

Cohesivos.5

b. Suelos No Cohesivos..5

c. Suelos Mixtos:..6

VII. CURVA DE COMPACTACION . 6

VIII. ESTUDIOS DE LA COMPACTACION DE SUELOES EN EL

LABORATORIO7

a. Energa Especifica o intensidad de compactacin 7

IX. COMPACTACION EN EL CAMPO

.8

a. Compactacin por Amasado ...

8

b. Compactacin por Presin 9

c. Compactacin por Impacto

.11

d. Compactacin por Vibracin .. 11

e. Compactacin por Mtodos Mixtos ..12

X. PRUEBAS DE LABORATORIO 12

a. Pruebas dinmicas...12

b. Pruebas Estticas o Precisin.12

c. Pruebas por Amasado..12

d. Pruebas por Vibracin..12

e. Pruebas Especiales...12

XI. CONTROL DE COMPACTACION

14

XII. CONTROL EN EL TERRENO

..15

2

XIII. BENEFICIOS DE LA COMPACTACION 17

XIV. CONCLUSION

...18

3

A los maestros quienes nunca desistieron

en ensear, aun sin importar que muchasveces no pona atencin en clase, a ellosque continuaron depositando su esperanzaen todos nosotros.

4

I. INTRODUCCION

Se entiende por compactar a la accin de aplicar durante la construccin

del relleno, la energa necesaria para producir una disminucin

apreciable del volumen de huecos del material empleado y por tanto del

volumen total del mismo. Diferencindose de la consolidacin, en que

esta, aunque tambin disminuye el volumen de huecos dicha reduccin

no se consigue durante la ejecucin de los terraplenes, etc., sino en el

transcurso de un plazo de tiempo relativamente largo y debido a perdida

de agua intersticial, por efecto de cargas de servicio mviles o fijas, por

agentes atmosfricos, etc. La necesidad de compactar apareci no hace

an muchos aos debido a la urgencia de utilizar las obras

inmediatamente, sin tiempo para que el trfico o los agentes

atmosfricos produjesen los asientos definitivos. Por tanto, los sistemas

de compactacin se han ido desarrollando paralelamente a la

mecanizacin de las obras, ya que la aplicacin de la energa necesaria

exige una maquina adecuada en potencia y movilidad, pare cada caso.

5

II. OBJETIVOSEl objetivo de la compactacin es el mejoramiento de las propiedades de

ingeniera de la masa de suelos, con la finalidad de obtener un suelo de

tal manera estructurada que posea y mantenga un comportamiento

mecnico adecuado a travs de toda la vida til de la obra.

Aunque en forma general quedaron sealados en el inciso anterior,

es evidente que conviene detallar cuales son las caractersticas

de comportamiento que pueden ser mejoradas al compactar un suelo.

En el caso de las vas terrestres existen tres de ellas cuya mejora se

busca prcticamente en todos los casos. Son la deformabilidad, que

implica la intencin de disminuir la compresibilidad de los suelos e

incrementar su estabilidad volumtrica, especialmente ante la absorcin

o prdida de agua; la resistencia, especialmente al esfuerzo cortante,

obviamente en el sentido de obtener los mayores valores posibles y

unas adecuadas relaciones esfuerzo-deformacin que garanticen un

balance conveniente en el comportamiento.

Algunas otras caractersticas cuya mejora se busca en

ocasiones son la flexibilidad de la formacin (es decir, la no

susceptibilidad al agrietamiento) ; la permeabilidad (cuyo control es

mucho ms tpico en la construccin de presas de tierra) , y el

incremento de la resistencia de los suelos compactados a la erosin.

III. MARCO TERICO

6

3.1 COMPACTACIN DEL SUELOLa compactacin es el procedimiento de aplicar energa al suelo suelto

para eliminar espacios vacos, aumentando as su densidad y en

consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras

propiedades.

La compactacin en el proceso realizado generalmente por medios

mecnicos por el cual se obliga a las partculas de suelo a ponerse ms

en contacto con otras, mediante la expulsin del aire de los poros , lo

que implica una reduccin ms o menos rpida de las vacos, lo que

produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente

en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los

huecos durante el proceso de compactacin, siendo por lo tanto la

condicin de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.

Para las finalidades de este trabajo la compactacin es un proceso

mecnico destinado a mejorar las caractersticas de

comportamiento de los materiales trreos que constituyen la seccin

estructural de las carreteras, los ferrocarriles o las aeropistas.

7

3.2 VENTAJAS DE LA COMPACTACIN Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.

Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para absorber el agua.

Reduce los asentamientos debido a la disminucin de la relacin de

vacos.

Reduce el efecto de contraccin.

Mejora las condiciones de esfuerzo-deformacin del suelo.

Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la penetracin del

agua. El agua fluye y el drenaje puede regularse

Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo, ya que si hay vacos,

el agua penetra y habr un esponjamiento en invierno y contraccin en

verano

Impide los daos de las heladas, puesto que el agua se expande y

aumenta de volumen al congelarse, haciendo que pavimentos se hinchen

y losas y estructuras se agrieten.

3.3 DESVENTAJAS DE LA COMPACTACIN La compactacin muy intensa produce un material muy susceptible al

agrietamiento.

Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos

Aumenta el potencial de expansin por las heladas.

3.5 COMPACTACION EN LOS TIPOS DE SUELO

a) Suelos Cohesivos: son suelos arcillosos y limosos o sea material degrano muy fino, y la compactacin se produce por la reorientacin y

por la distorsin de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra

por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la

resistencia de cohesin por las fuerzas entre las partculas.

b) Suelos No Cohesivos: (granular) son suelos compuestos de rocas,piedras. gravas. y arenas, o sea suelos de granos gruesos. En el caso

8

de suelos granulares el proceso de compactacin ms adecuado

resulta el de la vibracin, pero debe tenerse en cuenta, como ya se

sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho

de la granulometra. Se requiere una fuerza moderada aplicada en una

amplia rea, o choque y vibracin. La compactacin eficiente en los

suelos cohesivos requiere presiones ms altas para los suelos secos

que para los hmedos, pero el tamao del rea cargada no es crtico.

La eficiencia se mejora aumentando la presin durante la

compactacin a medida que el peso especfico y la resistencia

aumenta.

c) Suelos Mixtos: en la naturaleza la mayora de loa suelos estancompuestos por una ntima mezcla de partculas de muchsimos

tamaos.

3.6CURVA DE COMPACTACIONCuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y

siendo cualquiera el mtodo empleado, se relaciona las densidades con los

porcentajes de humedad, lo que da como resultado una curva como la que

se muestra:

9

Las curvas nos indican un mximo absoluto para el valor de la

densidad (MDS) y la humedad correspondiente a este punto (OCH).

Cada suelo tiene su propia curva de compactacin, que es

caracterstica del material y distinta de otros suelos.

A la parte de curva situada en el lado izquierdo se le conoce con el

nombre de rama seca y al de la derecha como rama hmeda.

Rango aproximado de OCH vs Tipo de suelo

10

3.7FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIN

a) Tipo de sueloTiene influencia la granulometra del suelo, forma de sus partculas,

contenido de finos, cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad

especfica, entre otros. De acuerdo a la naturaleza del suelo se aplicarn

tcnicas adecuadas en el proceso de compactacin En laboratorio, un

suelo grueso alcanzar densidades secas altas para contenidos ptimos de

humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de

densidades secas mximas y altos contenidos ptimo de humedad.

11

Curvas de compactacin para distintos suelos

b) Energa EspecficaLa energa especfica es la presin aplicada al suelo por unidad de volumen,

durante cualquier proceso de compactacin. En laboratorio, la compactacin

por impacto queda definida por:

Donde:

E : Energa Especfica

N : Nmero de golpes del pisn por capas

n : Nmero de capas

W : Peso del pisn compactador

h : Altura de cada del pisn

V : Volumen total del molde de compactacin.

Ensayo Prctor Modificado : Ee = 27.2 kg-cm/cm

Ensayo Prctor Estndar : Ee= 6.1 kg-cm/cm

El empleo de una mayor energa de compactacin permite alcanzar densidades

secas mayores y ptimos contenidos de humedad menores, esto se

comprueba al analizar los resultados obtenidos con las pruebas Proctor

Estndar y Proctor Modificado

12

c) Mtodo de compactacinEn el campo y laboratorio existen diferentes mtodos de compactacin. La

eleccin de uno de ellos influir en los resultados a obtenerse.

d) La recompactacinEn laboratorio, a veces se acostumbra a utilizar un mismo especmen para

obtener todos los puntos de la curva, esto causa una deformacin volumtrica

de tipo plstico que causan las sucesivas compactaciones. La compactacin

muy intensa puede producir un fracturamiento de las partculas y originar un

material susceptible al agrietamiento.

e) HumedadLa humedad que nos permite alcanzar una compactacin ptima es el ptimo

contenido de humedad, la cual nos permitir alcanzar la densidad seca

mxima. Si el contenido de humedad est por debajo del ptimo, el suelo es

rgido y difcil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire

elevados. Cundo est por encima del ptimo, el contenido de aire se mantiene

pero aumenta la humedad produciendo la disminucin de la densidad seca.

f) Sentido de recorrido de la escala de humedadEn las pruebas de laboratorio, tiene influencia tambin el sentido en que se

recorre la escala de humedades al efectuar la compactacin, se obtienen

curvas diferentes si se compacta comenzando con un suelo hmedo y luego se

va agregando agua, o si se empieza con un suelo hmedo y luego se va

secando.

En el primer caso se obtienen densidades secas mayores ya que al agregar el

agua est tender a quedar en la periferia de los grumos, penetrando en ellos

despus de un tiempo, por lo tanto la presin capilar entre los grumos es

pequea favoreciendo la compactacin. En el segundo caso se obtienen

densidades secas menores, ya que al evaporarse el agua e irse secando el

suelo, la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna,

13

aumentando la presin capilar haciendo ms difcil la compactacin.

g) Temperatura y presencia de otras sustanciasDependiendo de la temperatura puede producirse la evaporacin o

condensacin del agua, la presencia de sustancias extraas, puede tambin

producir variacin del resultado en la obtencin de la densidad seca

3.8 CURVA DE SATURACINLa curva de saturacin representa las densidades de un suelo en estado de

saturacin, es decir cuando el volumen de vacos es cero, razn por la cual se

le conoce tambin como Curva de cero vacos de aire o de "saturacin

completa" Esta curva es prcticamente paralela a la rama derecha de la curva

de compactacin y vara en funcin del peso especfico de slidos del material.

Curva de compactacin y saturacin

La curva del de saturacin es una ayuda para dibujar la curva de

compactacin. Para los suelos que contienen ms de un 10% de finos las dos

curvas generalmente se hacen aproximadamente paralelas en el lado hmedo

de la curva de compactacin entre el 92% y 95% de saturacin a contenidos de

humedad muy por encima del ptimo. Tericamente, la curva de compactacin

no puede cruzar a la derecha de la curva del 100% de saturacin. Si ocurre as,

14

hay un error en la gravedad especfica de los slidos, en las medidas, en los

clculos, en los procedimientos de ensayo, o en el grfico.

3.9 ESTUDIOS DE LA COMPACTACION DE SUELO EN EL LABORATORIOLa compactacin se mide cuantitativamente por la densidad seca del

suelo, en cual est ntimamente relacionado con la densidad hmeda del

suelo y el contenido de agua que posee este, estando estos valores

influenciados por una seria de factores:

Humedad

Tipo de Suelo

Energa Especifica

El Mtodo de Compactacin

La Recompactacin

La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias.

a. Energa Especifica o intensidad de compactacinCuando se emplea en el laboratorio la compactacin por impacto

la energa queda definida por:

= N n W hVEc : Energa Especifica o Energa de Compactacin

N : Numero de golpes del pisn por cada capa

n : Numero de capas

W : Peso de pisn compactador

h : Altura de cada del pisn

V : Volumen total del molde de compactacin

3.10 COMPACTACION EN EL CAMPOLa compactacin de campo de acuerdo a la forma de aplicacin de la

carga puede clasificarse en los siguientes mtodos:

15

a. Compactacin por AmasadoLa compactacin se logra aplicando al suelo altas presiones

distribuidas en reas ms pequeas que los rodillos lisos. Por

ejemplo : Un rodillo Pata de Cabra

Los equipos por amasado estn constituidos bsicamente por el

rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por:

La compactacin se realiza de abajo hacia arriba, originando una

mayor presin en el lecho inferior.

Se recomienda compactar en capas de 0.30m de espesor,

utilizando una penetracin del vstago del 20% al 50% de su

longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo

Se recomienda un nmero mnimo de 24 pasadas.

Son apropiados para suelo finos (cohesivos)

16

b. Compactacin Esttica o por PresinLa compactacin se logra utilizando una mquina pesada, cuyo peso

comprime las partculas del suelo, sin necesidad de movimiento

vibratorio. Por ejemplo : Rodillo Esttico o Rodillo Liso

Los equipos por presin estn constituidos por los rodillos lisos y

neumticos, presentando las siguientes caractersticas:

Rodillos Lisos En un rodillo liso la compactacin se realiza de arriba hacia abajo

disminuyendo con la profundidad de la capa.

Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.

Se recomienda un nmero de 8 pasadas.

Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos

limpios as como para el acabado de la superficie superior de las

capas compactadas y en los concretos asflticos.

17

Rodillos Neumticos Las caractersticas de los equipos neumticos que influyen en la

compactacin son: la presin del aire en los neumticos y el rea

de contacto entre el neumtico y el terreno.

Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.

Se recomienda un numero de pasa de 16.

Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos

poco plsticos, tratamientos superficiales, etc.

18

c. Compactacin por impactoLa compactacin es producida por una placa apisonadora que

golpea y se separa del suelo a alta velocidad. Por ejemplo : Un

apisonador

Los equipos por impacto estn constituidos por los pisones.

Son utilizados en reas pequeas.

Se recomienda un nmero de pasadas de 4.

Son utilizados en los suelos plsticos o suelos granulares de

granulometra apropiada.

d. Compactacin por VibracinLa compactacin se logra aplicando al suelo vibraciones de alta

frecuencia. Por ejemplo: Placa o rodillos vibratorios.

Los equipos por vibracin estn representados por los rodillos

vibrantes, los cuales presentan las siguientes caractersticas:

Producen una disminucin o casi suprimen el rozamiento entre los

granos, teniendo una accin notable en la profundidad mas no as

19

en la superficie.

Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y

GW con resultados positivos.

Se recomienda compactar en capas de hasta 20cm

Se recomienda un numero de pasadas mnimo de 8

Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con

pocos finos plsticos (en un orden de 10%) as como en la

compactacin de firmes modernos (gran angularidad) y arenas de

granulometra cortada.

e. Compactacin por mtodos mixtosLos equipos mixtos estn representados por los rodillos lisos

vibratorios

3.11 PRUEBAS DE LABORATORIOLas pruebas de laboratorio de acuerdo al mtodo de compactacin

pueden ser de los siguientes tipos:

a) Pruebas dinmicas

Proctor Estndar y Modificado

Impacto California

20

b) Pruebas Estticas o Precisin

Porter Sop

c) Pruebas por Amasado

Miniatura Harvard

Hveen

d) Pruebas por Vibracin

I. Mesa Vibratoria

e) Pruebas Especiales

II. Pruebas Nucleares

Equipo Proctor

21

Mesa Vibratoria

3.12 ELECCION DEL MTODO DE COMPACTACIN

a) Suelos GranularesSe compactan mejor por vibracin.

La vibracin reduce las fuerzas de friccin, dejando que las partculas caigan

libremente por su propio peso.

Placas y rodillos vibratorios

Masas desde altura ( comp. dinmica )

b) Suelos CohesivosSe 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 partculas en los vacos

con la vibracin. La fuerza de impacto produce un esfuerzo de cizalle que junta

las laminaciones, oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie.

22

Pisones

Rodillo Pata de Cabra y Neumtico

Circulacin adecuada del equipo de transporte

3.13 SELECCIN DEL TIPO DE MAQUINASeleccin del tipo de mquina en funcin del tipo de suelo segn la

clasificacin aashto ( dujisin y rutland, 1974 )

3.14 CONTROL DE COMPACTACION

La compactacin se mide cuantitativamente por la densidad seca del

suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en

laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes.

Por lo tanto un control de compactacin se efecta relacionando estos

dos valores, lo que se conoce como grado de compactacin:

G.C (%) = 100d : Densidad Natural del Suelo

d max : Densidad Mxima Obtenida en Laboratorio

23

Es necesario indicar que la densidad seca no solamente es funcin de la

compactacin recibida sino de otros factores como: granulometra,

humedad, efecto yunque, espesor real de la capa en un punto dado,

angularidad, error accidental de la medida, etc., los que varan de un

punto a otro originando fluctuaciones en los resultados para una misma

calidad de compactacin, siendo necesario una aproximacin de +/- 3

puntos y desviacin de 0.08 gr/cm3 para suelos de grano fino y 0.16

gr/cm3 para suelos de grano grueso.

Por la dispersin de resultados existentes se cre la Compactacin

Relativa o densidad Relativa para medir la compactacin que alcanza el

suelo en el campo, presentndose las siguientes relaciones:

Dr (%) =e max : Relacin de Vacos Mxima del Suelo cuando esta sueltoe min : Relacin de Vacos Mnima del Suelo cuando esta compactoe nat : Relacin de Vacos Natural del Suelo insitu

Sabemos que: = 1= 1= 1

Reemplazando se obtiene la siguiente relacin:

Dr (%) = ! 100 %

24

d nat : Densidad Natural del Suelo

d max : Densidad Mxima Obtenida en Laboratorio

d min : Densidad Mnima Obtenida en Laboratorio

3.15 CONTROL EN EL TERRENOConsiste en determinar la densidad seca del suelo insitu.

Existen diferentes mtodos entre los que mencionaremos:

a. Mtodo toma muestras

b. Mtodo del volumtrico

c. Mtodo del cono de arena

d. Por medio de fluidos

e. Por medio de membranas

f. Mtodo nuclear del baln de jebe

Mtodo del cono de arena (IN SITU)Se excava un hueco de 15 cm de ancho por 15 cm de profundidad en el

suelo compactado.

Se pesa el suelo extrado.

Se seca y se vuelve a pesar. Se obtiene el porcentaje ( % ) de humedad.

Un cono con granos de arena uniformes se coloca sobre el agujero y

ste se llena con arena

Se divide el peso seco extrado por el volumen de arena que se requiere

para llenar el hueco y se obtiene la densidad del suelo compactado en

kg/m3.

La densidad obtenida se compara con la densidad mxima Proctor,

obteniendo la densidad Proctor Relativa.

25

Mtodo del Cono de Arena

26

3.16 BENEFICIOS DE LA COMPACTACION

a) Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacos producendebilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas.

Estando apretadas todas las partculas, el suelo puede soportar

cargas mayores debidas a que las partculas mismas que soportan

mejor.

b) Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye enel suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde

dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos

diferenciales). Donde el hundimiento es ms profundo en un lado o

en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

c) Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce lapenetracin de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces

regularse.

d) Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo: Si hayvacos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacos. El

resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estacin de

lluvias y la contraccin del mismo durante la estacin seca.

e) Impide los daos de las heladas: El agua se expande y aumentael volumen al congelarse. Esta accin a menudo causa que el

pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se

agrieten. La compactacin reduce estas cavidades de agua en el

suelo.

27

3.17CONCLUSIONES

Para obtener un Grado de Compactacin adecuado se tiene que seguir la

siguiente secuencia:

La importancia de la compactacin de los suelos estriba en el aumento de

resistencia y disminucin de capacidad de deformacin que se obtiene al

sujetar el suelo a tcnicas convenientes que aumenten su peso especfico

secos, disminuyendo sus vacos. Por lo general, las tcnicas de

compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de

presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos

de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario

compactar el suelo natural, como en el caso de cimentaciones sobre

arenas sueltas.

Los mtodos utilizados para la compactacin de los suelos dependen de

los tipos de materiales con los que se trabaje en cada caso; con base en

un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como

la arena, se compactan eficientemente por mtodos vibratorios, en tanto

que en los suelos plsticos el procedimiento de carga esttica resulte ms

ventajoso.

La eficiencia de cualquier equipo de compactacin depende de varios

factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se

requiere disponer de procedimientos estandarizados que reproduzcan en

el laboratorio la compactacin que se puede lograr en el campo con el

28

equipo disponible. Entre todos los factores que influyen en la

compactacin obtenida en un caso dado, podra decirse que dos son las

ms importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el

proceso de la compactacin y la energa especifica empleada en dicho

proceso. Por energa especifica se entiende la energa de compactacin

suministrada al suelo por unidad de volumen.

Cuando se va a realizar una obra en la que el suelo puede ser

compactado se recaban muestras de los suelos que se usaran; en el

laboratorio se sujetan esos suelos a distintas condiciones de

compactacin, hasta encontrar algunas que garanticen un proyecto

seguro y que puedan lograrse con el equipo de campo existente; con el

equipo de campo que vaya a usarse se reproducen las condiciones de

laboratorio adoptadas para el proyecto (esto suele hacerse construyendo

y compactando en el campo un terrapln de prueba con el suelo a usar,

en el que se ve el nmero de veces que deba pasar el equipo, el espesor

de las capas de los suelos depositados para compactar, etc.). Finalmente,

una vez iniciada la construccin, verificando la compactacin lograda en

el campo con muestras al azar tomadas del material compactado en la

obra, se puede comprobar que en estas se estn satisfaciendo los

requerimientos del proyecto.