Compactacion

Compactación

En la construcción de terraplenes para carreteras, presas de tierra y muchas otras estructuras de la ingeniería, los suelos sueltos deben ser compactados para incrementar sus pesos específicos. La compactación incrementa las características de resistencia de los suelos, aumentando así la capacidad de carga de las cimentaciones construidas sobre ellos. La compactación disminuyetambién la cantidad de asentamientos indeseables de las estructuras e incrementa la estabilidad de los taludes de los terraplenes. Los rodillos de ruedas lisas, los rodillos patas de cabra, los rodillos con neumáticos de hule y los rodillos vibratorios son usados generalmente en el campo para la compactación del suelo. Los rodillos vibratorios se usan principalmente para la densificación de lossuelos granulares. Este capítulo analiza los principios de la compactación de suelos en el laboratorio y en el campo.

En general, la compactación es la definición del suelo por remoción de aire, lo que requiere energía mecánica. El grado de compactación de un suelo se mide en termino de su peso especifico seco cuando se agrega agua al suelo durante la compactación, esta actúa como un agenteablandador de partículas del suelo, que hace que se deslicen entre si y se muevan a una posición de empaques mas denso.


El peso específico seco

Después de la compactación se incrementa primero conforme aumenta el contenido de agua (Note que a un contenido de agua w = O, el peso específico húmedo ('Y) es igual al peso específico seco ('Y d)' o
'Y = 'Yd(w = O) = 1'1

Cuando el contenido deagua es gradualmente incrementado y se usa el mismo esfuerzo compactador para la compactación, el peso de los sólidos del suelo en un volumen unitario crece en forma gradual. Por ejemplo, en w = w1' el peso específico húmedo es igual a
'Y='Y2

Sin embargo, el peso específico seco bajo este contenido de agua está dado por
'Y d (lV = lV1) = 'Y d(w = O) + D.:y d




Más allá de un ciertocontenido de agua w = w2, cualquier incremento en el contenido de agua tiende a reducir el peso específico seco, debido a que el agua toma los espacios que podrían haber sido ocupados por las partículas sólidas. El contenido de agua bajo el cual se alcanza el máximo peso específico seco se llama contenido de agua óptimo. La prueba de laboratorio usada generalmente para obtener el peso específico secomáximo de compactación y el contenido de agua óptimo es la prueba Proctor de compactación (Proctor, 1933). Su procedimiento se describe en la siguiente sección.
 


Prueba Proctor estándar

En la Prueba Proctor, el suelo es compactado en un molde que tiene un volumen de 943.3 cm3. El diámetro del molde es de 101.6 mm. Durante la prueba de laboratorio, el molde se une a una placa de base en elfondo y a una extensión en la parte superior. El suelo se mezcla con cantidades variables de agua y luego se compacta en tres capas iguales por medio de un pisón que transmite 25 golpes a cada capa. El pisón pesa 24.4 N Y tiene una altura de caída de 304.8 mm. Para cada prueba, el peso específico húmedo de compactación')' se calcula como
')'=W/V(m)

Donde W = peso del suelo compactado en elmolde
V(m) = volumen del molde
 
Para cada prueba, el contenido de agua del suelo compactado se determina en el laboratorio. Con un contenido de agua conocido, el peso específico seco ‘Yd se calcula con la ecuación

‘Yd = ‘Y/1+(w (%)/100)
Donde w (%) = porcentaje de contenido de agua.

Los valores de ‘Yd determinados con la ecuación (3.2) se grafican contra los correspondientescontenidos de agua para obtener el peso específico seco máximo y el contenido de agua óptimo para el suelo. La figura 3.4 muestra una tal compactación para suelo de arcilla limosa. El procedimiento para la Prueba Proctor Estándar se da en la prueba D-698 de la ASTM y en la prueba T-99 de la AASHTo. Para un contenido de agua dado, el peso específico seco máximo teórico se obtiene cuando no existe...