INTRODUCCIÓNLa compactación es un proceso cuyo fin es mejorar algunas de las características del comportamiento ingenieril de los suelos. Entre los efectos que la compactación ejerce sobre las características del suelo se pueden nombrar una mayor densificación, capacidad de carga y estabilidad, una menor permeabilidad, disminución de asentamientos, contracción y erosión del mismo.

La compactación de suelos es de suma utilidad al construir, algunos ejemplos en los cuales esta es necesaria son en la implementación de la base de una carretera, la edificación de terraplenes, la sustitución de suelos por relleno y la colocación del suelo para fundaciones, entre muchas otras.

A pesar de los beneficios que conlleva la compactación de un suelo, existe la incertidumbre de cómo deben ser la características del suelo, al momento de aplicarle el proceso de compactación, para obtener sus mejores resultados. Por esta razón se ejecuta el procedimiento para determinar la compactación de suelos por medio de laboratorio. Este método brinda la forma para relacionar la compactación en sitio con la compactación en el laboratorio, por medio de la determinación de propiedades para las cuales este método obtiene resultados óptimos.

Del presente laboratorio se obtienen aquellos porcentajes de humedad para los cuales el proceso de compactación genera en el suelo la densidad adecuada de acuerdo al tipo de edificación, siendo de suma importancia para el diseño de un relleno, del cortante, de la permeabilidad, la consolidación u otras pruebas requeridas para el suelo en estudio. Sin embargo, el grado de compactación no solo se ve afectado por el contenido de humedad presente en el suelo, sino que también factores como el tipo de suelo y la energía de compactación aplicada influyen en la eficiencia de este procedimiento.

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OBJETIVOS

Objetivo general

Determinar la densidad seca y húmeda de un suelo compactado y verificar el grado de compactación del suelo en el campo.

Objetivos específicos

Conocer el funcionamiento correcto del equipo para realizar el ensayo del método del cono de arena.

Calcular el porcentaje de compactación de una muestra de suelo de campo.

Establecer la importancia del método de compactación como medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los suelos.

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MÉTODO DEL CONO DE ARENA

1. Descripción del método

Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras de construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio.

Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de compactación, conocido como grado de compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio.

Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o con alta plasticidad que se puedan deformar o comprimir durante la excavación del agujero. Este método de ensayo puede no ser adecuado en suelos conformados por materiales granulares sueltos que no mantienen las paredes estables del agujero del ensayo, suelos que contienen cantidades considerables de material grueso mayor que 38mm de diámetro y suelos granulares que tienen un alto índice de vacíos.

¿Cómo se obtiene el grado de compactación de un suelo?

La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en el laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes.

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Por lo tanto un grado de compactación se efectúa relacionando estos dos valores:

Donde:

Gc: Grado de compactación

ϒd: Densidad seca en el campo

ϒd max: Densidad seca máxima obtenida en el laboratorio

2. Equipos y materiales

Cono metálico(4 pulgadas)

Arena calibrada

Placa metálica hueca (diámetro del agujero 4 pulgadas)

Balanza

Pico, para extraer la arena del suelo en estudio.

Brocha

Cincel

Espátula

Martillo

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Cucharon, para recoger la muestra.

Depósito.

3. Procedimiento

Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de campo, para de esta forma obtener el peso volumétrico dela arena calibrada y el peso de arena calibrada que queda en el cono después de la densidad de campo.

Seguidamente se nivela el suelo compactado y se retira el material suelto.

A continuación se coloca la placa y se comienza a hacer un perforación, teniendo como guía el agujero de la placa, a una profundidad de 10 a12 cm.

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Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica y se pesa.

Para determinar el volumen del agujero, utilizaremos el equipo de densidad de campo de la siguiente forma:

a) se determina el peso inicial del frasco con la arena calibrada. Luego se invierte y se coloca sobre la placa, la cual está colocada en la

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parte superior del agujero; se abre la llave del cono permitiendo el paso de la arena.

b) Cuando el agujero y el cono están llenos de arena se cierra la llave y se procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en el.

c) Por la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el agujero y el cono.

d) El peso de la arena dividida por su densidad, obtenida en el laboratorio mediante la calibración, nos da el volumen del agujero.

Finalmente se debe determinar en el laboratorio, la densidad máxima seca y la humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el Grado De Compactación.

4. Cálculos

Con el peso de la muestra recuperada y el volumen del agujero, obtenemos la densidad húmeda del suelo, mediante la siguiente expresión, ya conocida:

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Así mismo determinaremos el contenido de humedad de la muestra recuperada: (h = w%)

Finalmente, la densidad seca del suelo la obtenemos mediante la siguiente expresión:

Donde:

ϒd: densidad seca del campo

ϒh: densidad húmeda

h: contenido de humedad

5. Ejercicio

Con los datos obtenidos en el ensayo de densidad de campo:

Datos

Cálculos realizados

Volumen de la cavidad

Peso de aparato + arena Was 7,540

Peso de aparato + arena restante Wasr 4,560

Peso de arena en cavidad, plato y embudo Wcep 2,980

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Peso de arena en embudo y plato Wsep 1,577

Peso de arena en cavidad Wc 1,403

Densidad de la arena ϒ´s 1416,000

Volumen de la cavidad Vc 0,001

Humedad

Capsula N° 16 401

Peso tara Wc 40.60 40.90

Peso húmedo + tara Wmh +Wc 90.50 99.90

Peso seca + tara Wms +Wc 78.20 85.30

Peso agua Ww 12.30 14.60

Peso seco Ws 37.60 44.40

Humedad W 32.71 32.88

promedio % W 32.80

Densidad húmeda y densidad seca

Peso muestra húmeda + recipiente Wmh +Wrec 1.15

Peso recipiente Wrec 0.02

Peso muestra húmeda Wmh 1.13

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Densidad húmeda ϒ´m 1140.47

Densidad seca ϒ´d 858.80

Datos de compactación

Densidad máxima ϒ´dmax 900.00

Humedad optima %Wopt

Porcentaje de compactación % C 95.42 %

Por formula se obtiene el grado de compactación del suelo

Gc = (858.80/900 )*100

Gc = 95.42 %

CONCLUSIONES

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Este trabajo es muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer el grado de compactación de una capa en un campo, es muy sencilla y no necesita mucho tiempo.