Compactación del suelo - Proceso, necesidad y teoría de la compactación
La compactación del suelo es un proceso importante, ya que le ayuda a lograr ciertas propiedades físicas necesarias para su correcto comportamiento bajo carga: por ejemplo, la compactación adecuada de una presa de tierra o una carretera Terraplén reduce las posibilidades de su asentamiento, aumenta la resistencia al corte del Suelo debido a su mayor densidad y reduce la permeabilidad del suelo.
En 1933, Scientist RR Proctor demostró que existe una relación directa entre el contenido de agua en el suelo y la densidad seca del suelo a compactar. También demostró que a un contenido particular de agua denominado "contenido óptimo de agua"; El suelo alcanzó la densidad máxima en una cantidad específica de energía de compactación.
Las características de compactación se determinan primero en el laboratorio mediante varias pruebas de compactación. Estas pruebas se basan en cualquiera de los siguientes métodos o tipos de compactación: impacto o dinámica, amasado, estática y vibrante. En el laboratorio para determinar la relación de la densidad del agua del suelo, las pruebas de compactación usuales utilizadas son: pruebas estándar y modificada, prueba de compactación en miniatura de Harvard, prueba de compactación de Abbot y pruebas compactadoras de Jodhpur.
Compactación (Definición):
La compactación es el proceso mediante el cual las partículas del suelo se empaquetan más estrechamente mediante la carga dinámica, como el balanceo, la compactación o la vibración, que se logra mediante la reducción de los vacíos de aire con poco o ningún cambio en el contenido de agua del suelo. En otras palabras, la compactación es el uso de equipos para comprimir el suelo en un volumen más pequeño, aumentando así su densidad seca y mejorando sus propiedades de ingeniería. La compactación se logra mediante la reducción del volumen de aire, ya que el sólido y el agua son prácticamente incompresibles, como se muestra en la figura 8.1.
Necesidad de compactación:
La compactación del suelo es una de las partes más importantes del trabajo de la tierra para la ingeniería del suelo.
La compactación se requiere por las siguientes razones:
(i) La compactación mejora las propiedades de ingeniería como la resistencia al corte, la densidad, la permeabilidad, etc. del relleno.
(ii) Reduce el potencial de liquidación excesiva.
(iii) Reduce las posibilidades de problemas de estabilidad de taludes como deslizamientos de tierra.
(iv) Reduce la cantidad de agua que puede retenerse en el suelo al disminuir la proporción de vacíos y, por lo tanto, ayuda a mantener la resistencia necesaria.
(v) Aumenta la resistencia a la erosión, lo que ayuda a mantener la superficie del terreno en condiciones de servicio.
Teoría de la compactación:
La compactación del suelo se mide en términos de la densidad seca alcanzada. La densidad seca es el peso del suelo sólido por unidad de volumen total de la masa del suelo. Proctor demostró que la compactación depende de (i) el contenido de humedad (ii) el tipo de suelo y (iii) el esfuerzo de compactación. Él había sugerido un método de laboratorio de estudio de compactación en el que la muestra de suelo se compacta en un molde cilíndrico de 1000 cc mediante el uso estándar de esfuerzo activo. El suelo en el molde se pesa y se mide su contenido de agua.
La densidad seca se calcula utilizando la siguiente expresión:
Yd = Y / 1 + m
donde m es el contenido de agua
La densidad aparente, y se obtiene al tomar la proporción de masa de suelo húmedo al volumen de suelo. La densidad seca se expresa en g / cm 3 o kg / m 3 o ton / m 3 .
Prueba de compactación de laboratorio:
El propósito de una prueba de compactación de laboratorio es establecer una relación entre la densidad seca y el contenido de humedad para un suelo bajo condiciones controladas. RR Proctor (1933) fue el primero en desarrollar un método para evaluar el relleno compactado que desde entonces se ha convertido en un estándar universal y la prueba se conoce como prueba estándar de Proctor. La prueba estándar de supervisión también se conoce como prueba de compactación de luz según BIS. AASHO desarrolló una prueba modificada para dar un estándar más alto de compactación y se conoce como prueba proctor modificada. Lo mismo se conoce también como prueba de compactación pesada según BIS.
Prueba estándar de Proctor (o prueba de compactación ligera):
El aparato consiste en un molde de metal cilíndrico de 100 mm de diámetro interno, 127, 3 mm de altura y 1000 cc de volumen. El apisonador utilizado para esta prueba es de 2, 6 kg de masa, 310 mm de caída libre y un diámetro frontal de 50 mm. El molde está equipado con una placa base desmontable y un collar de 60 mm de altura. El aparato se muestra en la figura 8.2.
Aproximadamente 4 kg de suelo secado al aire que pasa a través de 4.75 mm IS se mezcla completamente con una pequeña cantidad de agua. La muestra húmeda se cubre con tela y se deja durante un tiempo de maduración adecuado para permitir la correcta absorción del agua.
El molde vacío se une a la placa base y se pesa. El collar se une al molde en la parte superior. El suelo húmedo y madurado se coloca en el molde y se compacta dando 25 golpes de apisonadora distribuidos uniformemente sobre la superficie. El suelo se compacta en tres capas. El volumen de suelo tomado en cada capa es tal que su altura compactada es aproximadamente un tercio de la altura total del molde. Antes de colocar la segunda capa, la parte superior de la primera capa compactada se raya para unir correctamente ambas capas.
La segunda y tercera capas también se compactan dando 25 golpes de apisonamiento. Luego se retira el collar y se recorta el exceso de tierra para nivelarlo con la parte superior del molde. El molde junto con el suelo compactado se pesa para obtener la masa del suelo compactado. Se toma una muestra representativa del centro de suelo compactado para la prueba de contenido de humedad.
Luego se retira el suelo del molde y se mezcla con la muestra original. Se agrega aproximadamente un 2% más de agua en la muestra y se repite la prueba. El procedimiento continúa hasta que la masa de suelo compactado comienza a disminuir.
La densidad aparente y la densidad seca para la prueba se calculan a partir de los valores conocidos de masa del suelo, volumen del suelo, es decir, igual al volumen de moho y el contenido de humedad de cada prueba
g = Masa del suelo / Volumen de suelo = M / 1000 gm / cc
Densidad seca del suelo, Y d = Y / 1 + m gm / cc
donde M = Masa de suelo en gm
m = contenido de agua o contenido de humedad
Volumen de suelo = Volumen de moho
= 1000 cc
Se grafica un gráfico entre el% de contenido de agua y la densidad seca, la curva obtenida se llama curva de compactación como se muestra en la figura 8.3. Del gráfico se desprende claramente que la densidad seca del suelo aumenta a medida que aumenta el contenido de agua, hasta que se alcanza la densidad máxima. El contenido de agua correspondiente a la densidad seca máxima se denomina contenido de humedad óptimo (OMC).
Prueba Proctor modificada o prueba de compactación pesada:
La prueba de supervisión modificada fue desarrollada y estandarizada por AASHO para representar una compactación más pesada requerida para transportes más pesados. Esta prueba está adaptada por BIS y se conoce como prueba de compactación pesada. En la prueba Proctor modificada, el molde utilizado es el mismo que para la prueba proctor estándar que tiene un volumen de 1000 cc
Se utiliza un apisonador más pesado que pesa 4, 9 kg con una caída de 450 mm. El procedimiento de prueba es similar al de la prueba estándar de proctor. La única diferencia es que el suelo se compacta en 5 capas en lugar de 3 capas, cada capa recibe 25 golpes del apisonador distribuidos uniformemente sobre la superficie. El cálculo de la densidad seca y la densidad seca máxima es similar a la de la prueba estándar Proctor. La figura 8.4 muestra la curva de prueba de Proctor modificada.
Se dibuja una curva entre el contenido de agua y la densidad seca. En esta prueba, la curva de densidad seca del contenido de agua se encuentra por encima de la curva de densidad seca de la prueba de proctor estándar, que se encuentra por encima de la curva de prueba de proctor estándar, y su pico se ubica relativamente hacia la izquierda. Por lo tanto, para un mismo suelo, el efecto de una compactación más pesada es aumentar la densidad seca máxima y disminuir el contenido óptimo de agua. El comp-activo transmitido por el modificado. El martillo de prueba AASHO es aproximadamente 4.5 veces la energía transmitida por el martillo Proctor.
Prueba estándar de Proctor con un molde más grande :
La prueba estándar Proctor en moldes de mayor capacidad se realiza para suelos cuyo porcentaje retenido en un tamiz IS de 4.75 mm es mayor que 20. Para tales suelos se usa un molde de capacidad 2250 CC, un diámetro interno de 150 mm y una altura de 127.3 mm. Se toman aproximadamente 6 kg de muestra de suelo para un molde de 2250 cc. El apisonador utilizado es similar al de la prueba Proctor estándar. El procedimiento de prueba es el mismo que el de la prueba de supervisión estándar con una diferencia de que cada capa se compacta con 56 golpes en lugar de 25 golpes.
Definiciones importantes:
Densidad seca máxima:
La densidad seca del suelo correspondiente a la compactación máxima se conoce como densidad seca máxima. Se denota por (Yd) max : la densidad seca máxima de la arcilla es mayor que la de la arena. Para lograr la máxima compactación en arena, se debe compactar ya sea en estado seco o en estado saturado.
Contenido óptimo de humedad (OMC):
El contenido de agua o contenido de humedad a la cual la densidad seca es máxima para un esfuerzo de compactación dado se conoce como contenido óptimo de humedad. La densidad seca máxima se logra con un contenido de humedad óptimo más alto para los suelos de grano fino en comparación con el suelo sin cohesión.
Zero Air Void Line:
Si todo el aire del suelo pudiera ser expulsado por compactación, el suelo se saturaría completamente o el suelo se encontraría en una condición de cero vacíos de aire. En la práctica, es imposible alcanzar la saturación completa por compactación, la línea que muestra la relación entre la densidad seca y el contenido de agua en la saturación se denomina línea de vacío de aire cero o línea de saturación teórica. La línea de vacío de aire cero se muestra en la figura 8.5
Factores que afectan la compactación:
Los diversos factores que afectan la densidad compactada son los siguientes:
(i) Contenido de humedad
(ii) esfuerzo de compactación
(iii) Tipo de suelo
(iv) Método de compactación.
(v) Adición de la mezcla.
(i) Contenido de humedad:
El contenido de humedad del suelo tiene el efecto más importante en la densidad compactada, de todos los factores que afectan a la compactación. A medida que aumenta el contenido de humedad, la densidad seca continúa aumentando hasta; se alcanza un valor máximo como se muestra en la figura 8.6. Después de un aumento adicional en el contenido de humedad, se reduce la densidad seca del suelo. Se explica de la siguiente manera: con bajo contenido de humedad, la resistencia al cizallamiento es grande; El suelo tiende a ser rígido y es difícil de compactar. Con un mayor contenido de humedad, el agua lubrica las partículas del suelo y lo hace más viable.
Esto resulta en una relación de vacíos más baja y una mayor densidad seca. Después de alcanzar la densidad seca máxima con un contenido de humedad particular, si el contenido de humedad aumenta aún más, el agua tiende a mantener separadas las partículas del suelo sin causar una disminución apreciable en los vacíos de aire. Esto resulta en baja densidad seca.
(ii) esfuerzo de compactación (cantidad de compactación):
La cantidad de compactación afecta en gran medida la densidad seca máxima y el contenido óptimo de humedad (OMC). El aumento del esfuerzo de compactación tiende a aumentar la densidad seca máxima, pero disminuye el MAC como se muestra en la figura 8.7. Del gráfico se desprende claramente que la densidad seca máxima para un suelo es solo un máximo para esfuerzos compactos específicos.
La línea dibujada a través de los picos de diferentes curvas de compactación para diferentes esfuerzos de compactación para el mismo suelo se conoce como "línea de óptimos".
(iii) Tipos de suelo:
Para un esfuerzo de compactación específico, diferentes suelos logran diferentes densidades secas máximas en diferentes OMC. Las densidades más altas con contenidos de humedad óptimos más bajos se logran en suelos de grano grueso bien graduados. Los suelos de grano fino tienen un contenido de humedad óptimo mucho más alto y densidades de secado máximas más bajas, ya que requieren más agua para la lubricación debido a una mayor superficie específica. La Figura 8.6 muestra la forma general del contenido de agua y la curva de densidad seca para suelos cohesivos y sin cohesión.
(iv) Método de compactación:
El método de compactación utilizado no solo influye en la facilidad con que se compacta un suelo en particular, sino que también influye en las propiedades del material compactado del suelo a través de su influencia en la estructura del suelo compactado. Para un esfuerzo de compactación específico, la densidad seca de un suelo será diferente si el método de compactación utilizado es diferente.
(v) Adición de aditivos:
Se añaden diferentes aditivos como cemento, cemento, cal, Kankar, etc. para mejorar las propiedades de compactación del suelo. La densidad seca máxima alcanzada depende de la cantidad y el tipo de aditivo que se agrega al suelo. La mezcla de electrolitos aumenta la densidad seca máxima en un 5 a 10% y disminuye la OMC. El cloruro de calcio que se usa para mejorar los caminos de grava en tiempo seco aumenta la densidad seca hasta en un 12%.
Método de compactación de campo:
Se selecciona un método adecuado de compactación en el campo para lograr la máxima densidad seca.
El método de compactación incluye los siguientes pasos:
(i) Selección del suelo prestado.
(ii) Cargar el suelo desde el foso, transportarlo y tirarlo al sitio, (las excavadoras y los cargadores de ruedas pueden transportar suelos por distancias cortas. Los raspadores son muy eficientes para distancias moderadas. cuando el suelo está siendo excavado por cargadores).
(iii) Extender la tierra vertida en capas delgadas normalmente de 200 mm de espesor.
(iv) Cambiar el contenido de agua del suelo, ya sea por secado o agregando agua si está por encima o por debajo de la OMC respectivamente.
(v) Seleccionar el equipo de compactación adecuado y compactarlo. La siguiente capa se coloca después de compactar la primera capa. El suelo se compacta ya sea por rodadura o apisonamiento o vibración. El número de pases necesarios para que un equipo de compactación obtenga una densidad específica se determina determinando la densidad del material compactado después de un número definido de pases.
Equipos de compactación de campo: Los siguientes tipos de equipos se utilizan en el campo para compactar terraplenes, sub-grados, bases de carreteras, etc .:
(a) Rodillos
(b) apisonadores
(c) Vibradores.
Los diferentes tipos de rodillos utilizados en el campo para la compactación son:
(i) Rodillos de pie de oveja
(ii) Rodillos de pie de apisonamiento
(iii) Rodillos lisos.
(iv) Rodillos neumáticos
(v) rodillos vibratorios
(i) Rodillos de pie de oveja:
Rodillos de pie de oveja compactan el suelo por presión y amasando. Estos rodillos se pueden usar en una variedad de suelos, pero los mejores resultados se obtienen en limos y arcillas. Consiste en un tambor de acero hueco con un gran número de proyecciones como pie de oveja en su superficie. El tambor se puede llenar con agua o arena húmeda para aumentar el peso del rodillo.
(ii) Rodillos de pie de apisonamiento:
Los rodillos de pie apisonadores son muy similares a los rodillos de pie de oveja, con la diferencia de que utilizan pies grandes con una presión de contacto correspondiente más pequeña. Se pueden operar a una velocidad mayor, pero no pueden compactar el suelo a una gran profundidad.
(iii) Rodillos lisos:
Estos tipos de rodillos no son adecuados para compactar el suelo porque la presión de contacto es mucho menor que la de los rodillos de pie de oveja. Estos rodillos se utilizan para compactar el curso de base agregada y los pavimentos de asfalto. Los rodillos de ruedas lisos son de dos tipos. El tipo habitual tiene un solo tambor en la parte delantera y dos rodillos de gran diámetro en la parte trasera. El otro tipo tiene dos tambores idénticos, uno en la parte delantera y trasera.
(vi) Rodillos neumáticos tirados:
Los rodillos neumáticos (también conocidos como rodillos de caucho) compactan el suelo mediante presión y amasado. Estos rodillos son unidades pesadas que descansan sobre varios neumáticos. Cada neumático es capaz de moverse hacia arriba y hacia abajo de forma independiente. La presión de contacto es de unos 600 KPa. Estos rodillos pueden compactar capas de suelo con un espesor suelto de 250-300 mm. Estos rodillos son adecuados para la compactación de suelos cohesivos y no cohesivos.
(v) Rodillos vibratorios:
Los rodillos vibratorios son similares a los rodillos lisos de ruedas con un mecanismo de vibración adicional. Estos rodillos compactan los suelos por presión, amasamiento y vibración. Estos son adecuados para suelos arenosos y grava. El más pesado de estos rodillos puede compactar el suelo con un grosor suelto de hasta 1 m.
Apisonadores
Los apisonadores se utilizan para compactar suelos en áreas relativamente pequeñas y donde los rodillos no se pueden operar, como compactar zanjas, pendientes, etc.
Los apisonadores utilizados en la compactación de campo son de dos tipos:
(i) Apisonadoras manuales
(ii) Pisones mecánicos.
Los apisonadores manuales se utilizan para compactar suelos de áreas más pequeñas. Se compone de un bloque de hierro. Alrededor de 3 a 4 kg de peso, unido a un mango de madera. Los golpes se dan en el suelo para ser compactados al levantar y soltar el apisonador. Los apisonadores mecánicos se pueden usar para todo tipo de suelos, pero no es rentable. Es adecuado para compactar suelos donde no se pueden utilizar otros métodos de compactación. Es mucho más pesado que el apisonador manual, que pesa entre 30 y 150 kg. El apisonador mecánico puede ser de tipo de combustión interna o de tipo neumático.
Vibradores
Los vibradores se utilizan para compactar suelos arenosos y grava. Estos compactan el suelo mediante el uso de vibración. El equipo de compactación vibratoria utiliza pesos excéntricos o algún otro dispositivo para inducir fuertes vibraciones en el suelo. Las vibraciones producidas por los vibradores suelen tener una frecuencia de 1000 a 3500 ciclos por minuto. Si una unidad vibradora está montada en un rodillo, entonces se llama rodillo vibratorio. Los vibradores tipo placa también están disponibles en el mercado.
Elección del equipo de compactación:
La selección adecuada de los equipos y métodos de compactación depende de lo siguiente:
(i) Tipo de suelo
(ii) Tamaño del proyecto
(iii) Requisitos de compactación.
(iv) Tasa de producción requerida.
(v) Contenido de humedad del suelo.
Ningún equipo individual es la mejor opción para todas las situaciones.
La Tabla 8.2 indica la idoneidad de los equipos de compactación para diferentes tipos de suelos.
Control de compactación:
Para un control adecuado de la compactación en el campo, es necesario verificar frecuentemente la densidad seca y el contenido de agua del suelo compactado.
Así, el control de compactación implica las siguientes operaciones:
(i) Determinación de la densidad seca de campo.
(ii) Determinación del contenido de humedad.
Determinación de la densidad de campo seco del suelo:
La densidad seca del suelo se determina determinando primero la densidad in situ del suelo y luego calculando la densidad seca utilizando la ecuación.
Yd = Y / 1 + m
donde Y d = densidad seca del suelo
g = Densidad a granel o densidad interna
m = contenido de humedad o contenido de agua.
La densidad in situ está determinada por los siguientes métodos:
(i) Método de reemplazo de arena
(ii) Método del cortador de núcleo.
Método de reemplazo de arena :
El método de reemplazo de arena es adecuado tanto para suelos de grano grueso como grueso.
El aparato consiste en:
(i) Cilindro de arena
(ii) Cilindro de calibración
(iii) Bandeja metálica con orificio central.
(iv) Dibber y pick ax para eliminar la tierra.
La figura 8.10 muestra un aparato de prueba de reemplazo de arena.
El procedimiento se completa en dos fases:
(a) Calibración del cilindro.
(b) Medida de densidad de campo.
(a) Calibración del cilindro:
La calibración del cilindro se realiza para determinar la densidad aparente de la arena que se utilizará para esta prueba.
La calibración del cilindro se completa en los siguientes pasos:
I. Llene el cilindro de vertido con arena limpia y de flujo libre, pasando 600 micrones y retenido en un tamiz de 300 micrones, aproximadamente 1 cm por debajo de la parte superior. Pesar el cilindro de vertido con arena. Que sea w 1 .
II. Coloque el cilindro de vertido en el centro del cilindro de calibración y abra el obturador. La arena comenzará a fluir y llenará primero el cilindro de calibración y luego el cono.
III. El suelo comenzará a fluir y llenará el cono. Cierre el obturador cuando no haya movimiento hacia abajo de arena. Pesar el cilindro de vertido. Que sea W 2 .
IV. Rellene el cilindro de vertido hasta el mismo nivel para la medición de densidad de campo.
La densidad de arena se puede calcular de la siguiente manera:
Peso de la arena en el cono,
W c = - W 1 - W 3
Peso de la arena en el cilindro de calibración + cono = W 1 - W 2
Peso de la arena en el cilindro de calibración = W 1 - W 2 - W c
Volumen del cilindro de calibración = γ
Densidad de arena, Y s = W 1 -W 2 -W c / V
(b) Medida de densidad de campo:
I. Limpie y nivele el suelo con la ayuda del raspador y coloque la bandeja de metal con el orificio en el suelo.
II. Excave un orificio de prueba cuyo diámetro sea igual al diámetro del orificio en la bandeja y la profundidad sea aproximadamente igual a la altura del cilindro de calibración. Recoger el suelo excavado y pesarlo. Deja que sea W.
III. Retire la bandeja de metal y coloque el cilindro de colada centralmente sobre el orificio y abra el obturador. La arena llenará el agujero y el cono.
IV. Cierre el obturador cuando no haya movimiento hacia abajo de la arena y péselo. Que sea W 4 .
La densidad del suelo se calcula como se menciona a continuación:
Peso de la arena en el agujero + cono = W 1 / W 4
Peso de la arena en el agujero = W 1 - W 4 - W c
Volumen de arena en el agujero = W 1 - W 4 - W c / Y s
Volumen de suelo excavado (V s ) = Volumen de arena en el agujero = W 1 - W 4 - W c / Y s
Densidad a granel del suelo, g = W / V s
donde w es el peso del suelo excavado.
El contenido de humedad del suelo se determina y la densidad seca del suelo se calcula utilizando la ecuación.
Yd = Y / / 1 + m
Donde m es el convento de humedad de suelo excavado.
Este método es adecuado para suelos de grano fino. La figura 8.9 muestra el aparato de prueba de cortador de núcleo.
El aparato consiste en:
(i) Un cortador de núcleo cilíndrico (100 mm de diámetro interno y 127, 4 mm de altura)
(ii) Plataforma de acero cuyo diámetro externo es mayor que el del cortador de núcleo
(iii) Rammer
(iv) Dibber y raspador.
Procedimiento:
1. Mida el diámetro interno y la altura del cortador de núcleo para calcular el volumen.
2. Pesar el cortador de núcleo sin tapete. Deja que sea w.
3. Limpie y nivele el suelo con un raspador y coloque el cortador de núcleos en el suelo.
4. Retire el suelo alrededor del cortador con un cepillo y corte el suelo en la base.
5. Retire el cortador del suelo y recorte el exceso de tierra.
6. Pesar el cortador con tierra. Que sea w 1 . El suelo se elimina del cortador utilizando un extractor de muestras del suelo.
La densidad aparente se calcula como se menciona a continuación:
Peso del suelo en el cortador = w 1 - w
Densidad a granel del suelo, γ = w 1 - w / v
donde V es el volumen del cortador.
7. Luego se determina el contenido de humedad del suelo y se calcula la densidad seca utilizando la fórmula
γ = γ / 1 + m
donde m es el contenido de humedad del suelo.
Medición del contenido de agua por el método de aguja Proctor:
El método de aguja Proctor es un método rápido para determinar el contenido de humedad de un suelo granuloso en el campo. El aparato de aguja Proctor se muestra en la figura 8.12. El aparato consiste en un conjunto de punta de aguja cilíndrica intercambiable (0.25, 0.50, 1.0, 1.5, 2 cm 2 ). Los puntos de la aguja se seleccionan en función del tipo de suelo. El punto de la aguja está provisto de una pieza de aguja que, a su vez, está unida a un émbolo cargado por resorte.
Procedimiento:
La prueba de la aguja Proctor se completa en dos partes:
(i) Trazado de una curva de calibración en el laboratorio.
(ii) Determinación de la resistencia a la penetración del suelo en el campo.
Trazado de la curva de calibración:
1. Compacto suelo en el contenido de humedad dado en el molde proctor estándar en el laboratorio
2. Forzar una aguja proctor adecuada en el suelo compactado a una velocidad de 12, 5 mm por segundo a una profundidad no inferior a 75 mm.
3. Lea la resistencia de penetración del vástago calibrado y calcule la resistencia de penetración por unidad de área dividiendo el área de la punta de la aguja.
4. El procedimiento se repite con diferente contenido de humedad.
5. Dibuje una curva de calibración entre la resistencia a la penetración y el contenido de humedad como se muestra en la figura 8.13.
Determinación de la resistencia a la penetración del suelo en el campo:
1. Para determinar el contenido de humedad en el campo, una muestra de suelo húmedo se compacta en el detector estándar en las mismas condiciones en que se usa para el curado de calibración. La resistencia a la penetración se observa al forzar la aguja en el molde.
2. Lea el contenido de humedad de la curva de calibración correspondiente a la resistencia de penetración medida.
Precauciones
1. El suelo utilizado en el laboratorio para la curva de calibración debe ser el mismo que el del campo. Si el suelo es diferente, entonces hay que preparar nuevas curvas.
2. La presencia de pequeñas piedras o gravas en el suelo hace que la lectura de la aguja del supervisor sea menos confiable.
Requisitos de compactación:
El grado de compactación alcanzado en el campo se expresa en términos de compactación relativa, C R :
C R = Y d / (Y d ) max x 100%
donde Yd = densidad seca alcanzada en el campo
(Yd) max = Densidad seca máxima de Labrotary
La densidad seca máxima de Labrotary se obtiene de la prueba estándar de proctor. La mayoría de las especificaciones de trabajo de tierra están escritas en términos de la compactación relativa. Se requiere que el contratista alcance al menos un cierto valor de C R. Por ejemplo, si un determinado suelo tiene (Yd) max = 1.9 gm / cc y las especificaciones del proyecto requieren C R > 80%, entonces el contratista debe compactar el suelo hasta Yd> 1 -52 gm / cc El valor mínimo aceptable de C R, mencionado en una especificación de proyecto es un compromiso entre costo y calidad.
La tabla 8.3 representa el requisito típico de compactación:
Los requisitos típicos de compactación especificados por el IRC se muestran en la tabla 8.4.
El suelo se compacta en capas, con un espesor suelto que no supera los 250 mm. Los rodillos de pie de oveja pueden compactar ascensores con un grosor suelto de unos 200 mm. El margen adecuado para pérdidas por evaporación en el momento de la compactación se debe hacer en el rango de 1% por encima y 2% por debajo de OMC para el contenido de agua de cada capa para obras viales.
Control de espesor:
El control del espesor compactado o del espesor de elevación juega un papel importante en la compactación de rellenos. La densidad seca de una capa compactada disminuye con la profundidad a medida que aumenta el espesor de la capa compactada. Así, el suelo se compacta en una capa delgada y cada capa se compacta antes de colocar la siguiente capa. Si la capa es delgada, el aire atrapado puede ser expulsado de los poros del suelo con un pequeño esfuerzo de compactación.
Si no se controla el grosor de la elevación, existe la posibilidad de que la capa suelta quede atrapada cerca de la interfaz entre las capas compactadas, como se muestra en la figura 8.14. Para las represas, el grosor de la elevación está limitado a 220 mm donde se utilizan rodillos neumáticos pesados. Para terraplén, el espesor de elevación está limitado a 150 mm. El grosor de elevación se limita a 300 mm para suelos de grano grueso.
Un procedimiento aproximado, sugerido por D 'Appolonia et al, 1969, para determinar el grosor de elevación es el siguiente:
(i) El número de pases por capa se fija primero.
(ii) Obtenga la curva de densidad relativa vs. profundidad, como se muestra en la figura 8.15 (a), para el número fijo de pases. Luego, desde la curva, encuentre la profundidad a la que se alcanza la compactación máxima, es decir, se determina d max .
(iii) El grosor real de la elevación de colocación 'd' debe ser lo suficientemente pequeño para que no quede atrapada una capa suelta cerca de la interfaz entre las elevaciones. Este problema puede evitarse eligiendo d no mucho más alto que d max . La Figura 8.15 (b) muestra la densidad relativa frente a la curva de profundidad para el grosor de elevación de colocación d igual a d máx .
(iv) Si el grosor de la elevación de colocación, d es significativamente menor que d max, se desperdicia gran parte del esfuerzo de compactación.
Trabajo de un supervisor de terraplén:
El trabajo de un supervisor es supervisar la operación de construcción en el campo y movilizar la mano de obra y el equipo requerido para la operación de construcción. Un buen supervisor debe tener técnica y confianza para resolver cualquier problema que surja durante la construcción y, en cualquier caso, no debe permitir que se detengan los trabajos de construcción.
El trabajo de un supervisor de terraplén se enumera a continuación:
(i) Tener conocimiento de los diferentes tipos de suelo y sus propiedades de ingeniería.
(ii) Seleccionar una planta o equipo de compactación adecuado.
(iii) Controlar el contenido de agua en las capas del suelo.
(iv) Controlar el grosor de la elevación para lograr una compactación adecuada.
(v) Evitar la sobre compactación. El exceso de compactación a veces provoca que los lados se resbalen a medida que se desarrolla una superficie de falla de corte adyacente al contacto entre el suelo y el pie del rodillo. Este problema se observa principalmente en el pie de oveja.
(vi) Tener conocimiento de los aditivos adecuados.
(vii) Conocer en profundidad el control óptimo de la humedad.
