“Año de la Integración y Reconocimiento de Nuestra Diversidad” Escuela Superior Técnica de Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la ConstrucciónMonografía para optar el Título Profesional de Técnico en Laboratorio de Suelos, Concreto y Asfalto. CONTROL DE COMPACTACIÓN EN CAMPO (MÉTODOS VARIADOS) Técnico JOEL GERSON RIVERA GUTIERREZ Lima-Perú, 2012 Monografía CONTROL DE COMPACTACIÓN EN CAMPO (MÉTODOS VARIADOS) 3 ÍNDICE Dedicatoria--------------------------------------------------------------------------2 INTRODUCION---------------------------------------------------------------------5 I: Generalidades 1.1 CONCEPTOS BASICOS-------------------------------------------------6 1.2 METODOS DE EMPLEADOS--------------------------------------------7 1.3 MATERIALES DE RELLENO--------------------------------------------11 1.3.1. RELLENO CONTROLADOS-----------------------------------------11 1.4 PROCESO CONSTRUCCTIVO-----------------------------------------12 II. CONTROL DE MATERIAL DE RELLENO---------------------------13 2.1 NORMAS APLICABLES-------------------------------------------------13 2.2 CONSTANTES DE LOS MATERIALES-----------------------------14 2.2.1 DISTRIBUCION GRANULOMETRICA----------------------------15 2.2.2 LIMITES DE CONSISTENCIA---------------------------------------17 2.2.3 CONTENIDO DE HUMEDAD----------------------------------------18 2.2.4 MAXIMA DENSIDAD Y ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD----------------------------------------------------------------------------19 2.2.5 NORMAS ASTM Y AASHTO (METODOS) ----------------------22 2.3 ESPECIFICACIONES TECNICAS------------------------------------24 III. CONTROL DE COMPACTACION EN CAMPO------------------------28 3.1 ENSAYOS DE CAMPO--------------------------------------------------28 3.1.1 ENSAYOS DESTRUCTIVOS----------------------------------------29 3.1.1. A. DENSIDAD DEL SUELO POR EL METODO CON CONO DE ARENA---------------------------------------------------------------------------30 3.1.1. B. DENSIDAD DEL SUELO Y ROCA POR EL METODO DE REEMPLAZO DE AGUA EN POZO A PRUEBA--------------------------31 3.1.2 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS-----------------------------------34 3.2. PLATAFORMA DE PRUEBA------------------------------------------36 3.3 CRITERIOS DE ACEPTACION----------------------------------------37 Conclusiones-----------------------------------------------------------------------38 Recomendaciones----------------------------------------------------------------39 Referencia bibliografía ---------------------------------------------------------40 Anexos-------------------------------------------------------------------------------41 4 Introducción El tema señalado de control de compactación en campo, es un tema de permanente preocupación, debido a mantener la estabilidad del terreno en los de obras civiles en carreteras como en edificaciones. Hay diversos enfoques que ayudan a tener más claro el tema que se está trabajando. Son pocos los estudios de este tema, pero abundantes las opiniones. Asimismo, las normas que se aplican y que se rigen en este tipo de pruebas nos ayudan a verificar el control de compactación de suelos. Es por ello que la presente monográfica, se propuso con la finalidad de poder compartir las experiencias de trabajo a nivel profesional y tener los conceptos básicos para realizar mejor el trabajo en campo y la clasificación de los diferentes tipos de suelos. Este trabajo refleja mi experiencia laboral en las obras de la carretera Oyon-Churin, minera Tintaya – Antapaccay (faja transportadora de minerales) y en la ciudad de lima con la empresa MyM laboratorio de suelos y concreto, donde demuestro mis habilidades y conocimientos. 5 1.1. Conceptos Básicos La Escuela de Ingeniería en Construcción de La Universidad Católica de Valparaíso, nos dice que la compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Objetivo: Aumentar la densidad del suelo, por medio de una mayor aproximación de sus partículas, es decir, lograr una disminución del índice de vacíos. Mejorando la resistencia y estabilidad volumétrica, afectando la permeabilidad, como consecuencia del proceso de densificación de la masa. 6 Mediante el proceso de compactación del suelo se persiguen los siguientes objetivos prácticos: • • • • Aumentar la resistencia al esfuerzo cortante. Disminuir su compresibilidad. Obtener una mayor uniformidad y homogeneidad del material. Conseguir que el suelo sea menos susceptible a las variaciones de su contenido de humedad. Métodos empleados Los métodos empleados en compactación se pueden agrupar en cuatro bloques: • • • • Dinámica. Estática. Vibratoria. Amasado. 1.2. 7 Dinámica: consiste en aplicar al material que se quiere compactar una energía cinética originada por un determinado peso cayendo desde cierta altura. El impacto origina una onda de presión que expulsa el aire y el agua contenidos en la masa del material hacia los lados de la zona comprimida. La repetición de los golpes en tan lenta que no llega a someter al terreno a vibraciones. Se pueden distinguir dos tipo, de baja energía (antiguos pisones y modernos pisones a motor) y de alta energía (grandes pesos dejados caer por grúas). Estática: consiste en ejercer sobre la superficie del material una fuerza aplicada de forma continua que origina una compresión sobre el mismo en función del área de contacto y como consecuencia de la presión resultante. Originalmente se usaban con rodillos de piedra o metálicos arrastrados a mano, a caballerías o por máquinas. Fuente: www.nuevaingenieria.com 8 Vibratorio: es el método ejercido por una repetición de la fuerza, aplicada de forma variable, y con una frecuencia tal que es capaz de transmitir al terreno las vibraciones producidas. Fuente: www.nuevaingenieria.com Amasado: es el efecto que originan las tensiones tangenciales que se producen y que también ayudan a la recolocación de las partículas del material. Fuente: www.nuevaingenieria.com Las máquinas estáticas de compactación pueden dividirse en: • • • • Estáticas con rodillos lisos metálicos. Estáticas con neumáticas. Vibratorias lisas, de un solo rodillo o con dos rodillos. Vibratorias con pisones. 9 • • Mixtos De alta velocidad. La aplicación de los compactadores es la siguiente: Neumáticos. Factores de trabajo: V=2-10 Km/h. Se comienza a la presión en que la huella sea plana, aumentándola en cada pasada conforme avanza la compactación. Utilización: Compactaciones de poca o mediana importancia, materiales granulares, capas poco gruesas, cierres y sellados, tanto en tierras como en asfalto. Alta velocidad. Factores de trabajo: V=24-32 Km/h. 2-3 pasadas para 20-30 cm de espesor. Utilización: Todos los suelos salvo arena limpia. Grandes obras. Pata de cabra. Factores de trabajo: V=6-10 Km/h. 6-10 pasadas para 20 cm de espesor. Utilización: Arcillas y limos húmedos que necesitas aireación y amasado. Vibratorios de pata de cabra. Factores de trabajo: V=3-6 Km/h. 30-45 cm de espesor. Utilización: Materiales granulares con hasta un 50% de material cohesivo. 10 Vibratorios lisos. Factores de trabajo: V= 2-3 Km/h. < 60 cm de espesor. Utilización: Materiales granulares o algo cohesivos (<10%). Lisos estáticos. Factores de trabajo: V=1-2 Km/h. 5-7,5 cm de espesor. (1) 1.3. MATERIAL DE RELLENO Los rellenos son depósitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las condiciones bajo las que son colocados. Por su naturaleza pueden ser: a) b) Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, sin elementos extraños. Materiales no seleccionados: todo aquel que no cumpla con la condición anterior. Por las condiciones bajo las que son colocados: Controlados y No controlados. 1.3.1 RELLENOS CONTROLADOS Los rellenos controlados son aquellos que se construyen con materiales seleccionados, generalmente del tipo granular. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material. 11 Fuente - El autor - Cantera la Honda (Zapallal) 1.4. PROCESO CONSTRUCTIVO a) Selección del material de acuerdo a las exigencias de la obra y de las especificaciones técnicas. b) Selección del equipo de compactación según el tipo de suelo. c) Determinación del espesor de las capas de acuerdo con el tipo de material y especificaciones técnicas. d) Determinación del tamaño del equipo en función del espesor de las capas. e) Determinación de la humedad que es necesario agregar al suelo para alcanzar la humedad óptima. 12 II. CONTROL DE MATERIAL DE RELLENO 2.1. NORMAS APLICABLES • NORMAS ASTM (American Society of Testing and Materials) Plataformas de edificaciones. Construcción de represas de tierra. Fundación de presas de tierra. Construcción de aeropuertos. 13 Fuente - El autor – método del cono con arena • NORMAS AASHTO (American Association State High-way Officials) Construcción de calles y avenidas. Construcción de carreteras. Fuente - El autor - carretera oyon – churin fuente - newtabhttp//www.google.com.pe 2.2 CONSTANTES DE LOS MATERIALES Se deben determinar antes del inicio de los trabajos las características físicas de material de relleno a usar, tales como: Distribución granulométrica Límites de consistencia (Liquido y Plástico) Contenido de humedad Máxima densidad y optimo contenido de humedad 14 En forma complementaria y con el fin de verificar el cumplimiento de especificaciones de proyecto o normativa aplicable a la obra, se pueden determinar los siguientes parámetros: Índice de CBR Cantidad de sales y sulfatos solubles totales Equivalente de arena Porcentaje de caras fracturadas Perdida por abrasión 2.2.1. DISTRIBUCIÓN GRANULOMETRICA Se determina mediante un análisis granulométrico, su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. (Norma Técnica Peruana) Para obtener la distribución de tamaños se emplean tamices normalizados y dispuestos en orden decreciente. Las características más granulométricas cómodamente, de los suelos ciertos pueden valores compararse estudiando numéricos importantes deducidos de las curvas de distribución. Los dos más comúnmente usados por los ingenieros se designan como D10, el diámetro efectivo, y Cu = D60/D10, el coeficiente de uniformidad. El diámetro efectivo es el diámetro de la partícula correspondiente a P = 10 por ciento en la curva granulométrica. Por 15 lo tanto, el 10 por ciento de las partículas son menores que el diámetro efectivo y el 90 por ciento, son mayores (vea la fig. 1.2). Es posible tener un suelo de granulometría discontinua con un coeficiente de uniformidad grande que esté realmente compuesto de dos fracciones uniformes. El coeficiente de curvatura, es un valor que puede usarse para identificar esos suelos como mal graduados. En las gravas bien graduadas Cu es mayor que 4 y Cc queda entre 1 y 3 En las arenas bien graduadas, Cu es mayor que 6 y Cc está entre 1 y 3. (Consulte el título D-2487 de la ASTM, Clasificación de suelos para la ingeniería). Fuente - El autor – ensayo granulométrico. Curvas de distribución granulométrica: 16 FIGURA 1.2 Curvas típicas de distribución granulométrica de alguno suelos naturales. (1) Gravilla, Gastle Tock.colo. (2) Grava de río Denver, Colo. (3) Morrena glacial, Peoria. III. (4) Arena, Grenada, Miss (5) Polvo de roca glacial, Winchester, Mass (6) Limo arcilloso, Smead. Mont. (7) Arcilla limosa, Marathon, Ontario , Can . Fuente: chrome://newtabhttp//www.google.com.pe 2.2.2 LÍMITES DE CONSISTENCIA Para la determinación del límite líquido se utiliza el equipo: copa Casagrande y para el límite plástico se forman bastones de suelo hasta lograr características específicas. Límite líquido Es el contenido de humedad expresado en porcentaje para el cual el suelo se halla en el límite entre los estados líquido y plástico. Arbitrariamente se designa como el contenido de humedad al cual el surco separador de 2 mitades de una pasta de suelo se cierra a lo largo de su fondo en una distancia de 13mm (1/2”) cuando se deja caer la copa 25 veces desde una altura de 1 cm a razón de 2 caídas por segundo. (Norma Técnica Peruana 339.129) 17 Fuente - El autor – Laboratorio MyM copa casagrande Límite plástico Es el contenido de humedad, expresado en porcentaje para el cual, el suelo, se halla entre el límite en estado plástico y semisólido. Arbitrariamente se designa como el contenido de humedad más bajo al cual el suelo puede ser rolado en hilos de 3,2 mm (1/8”) sin que se rompa. (Norma Técnica Peruana 339.129) 18 Fuente - El autor – Laboratorio MyM vidrio esmerilado 2.2.3. CONTENIDO DE HUMEDAD Parámetro importante que se determina mediante la relación del agua y el peso seco de una muestra de suelo expresada como porcentaje del peso del agua en una masa dada del suelo al peso de las partículas solidas La cantidad de muestra usada para el ensayo sea considerado representativo se indica en la norma aplicable; asimismo, la precisión del reporte depende de la cantidad de la muestra.(Norma Técnica peruana 339.127). Fuente - El autor – Laboratorio MyM (ensayo de humedad). 2.2.4. MÁXIMA DENSIDAD Y ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD 19 Con el fin de que el material a compactarse alcance la mayor densidad posible en el terreno, este deberá tener una humedad adecuada en el momento de la compactación. Esta humedad, previamente determinada en laboratorio se le llama “humedad óptima” y la densidad obtenida se conoce como “densidad máxima”.(ASTM 1557) Estos parámetros son básicos para el control del grado de compactación de un relleno. Cada suelo reacciona de diferente manera con respecto a la densidad máxima y humedad óptima, por lo tanto, cada suelo tendrá su propia y única curva de control. 20 Para los suelos granulares se aplica el concepto de Densidad Relativa, el que relaciona la densidad en estado natural con las densidades máximas y mínimas determinadas en laboratorio. D.R = γdmax (γd - γdmin) x100 (%) Muy suelto Suelto Medio Denso Muy denso 0 -15 15 - 35 35 - 65 65 - 85 85 – 100 ENSAYO PARA DETERMINACIÓN DE MDS Y OCH (PROCTOR) Energía de compactación ESTANDAR Y MODIFICADA Normas y procedimientos: 21 ASTM AASHTO • ENERGIA DE COMPACTACIÓN: Ec = N · n·W · h V N = número de capas, n = número de golpes, W = Peso del martillo, h = altura de caída del martillo y v = Volumen del molde. Energía Estándar (600 kN-m/m3): Martillo de 2.495 kg y 30.48 cm de altura de caída. Energía Modificada (2,700 kN-m/m3): Martillo de 4.536 kg y 45.72 cm de altura de caída. ENERGIA DE COMPACTACIÓN 22 2.2.5.NORMAS ASTM Y AASHTO: En el ensayo Proctor, ASTM y AASHTO tienen en común que determinan la relación humedad-peso unitario (curva de compactación) de un material de suelo usando el martillo de peso y altura de caída de acuerdo a la energía aplicable, pero tienen notables diferencias, como ejemplo las siguientes: VARIANTES O METODOS: ASTM presenta tres métodos, a saber: Método A, aplicable a suelos pasantes del tamiz No 4; Método B, para pasantes del tamiz 3/8”, y Método C, aplicable a pasantes del tamiz 3/4”,mientras que AASHTO tiene cuatro métodos, a saber: A y B aplicables a suelo pasante del tamiz No. 4, y C y D, para pasantes del tamiz 3/4”. MOLDES Y NUMERO DE GOLPES: 23 Ambos métodos usan moldes de 4” y 6” de diámetro, y número de golpes por capa de 25 y 56, pero sólo dos de las combinaciones de estos parámetros en una norma coinciden con la otra. Ninguna de las dos versiones del Proctor Modificado permite formar probetas de suelo compactado con material superior al tamiz 3/4” (19 mm). En caso de tenerse material más grueso que este tamiz (sobre tamaño), cada método contempla una corrección diferente. Mientras que AASHTO reemplaza el material más grueso (2”-3/4”) por el mismo peso de material con tamaño intermedio (3/4”-No.4), ASTM usa una norma adicional (ASTM D 4718) Que provee unas fórmulas matemáticas para corregir los valores de humedad y peso unitario obtenidos y convertirlos en valores considerando el sobre tamaño. 2.3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Son las que se aplican al proyecto, estas pueden ser generales o específicas. Entre ellas tenemos: RELLENO COMPACTADO CON MATERIAL SELECTO. DESCRIPCIÓN Esta partida incluye el suministro de los materiales y la construcción de una capa de revestimiento de material selecto de un espesor de 50 cm. 24 Ya compactado bajo el adoquinado proyectado y sobre la cárcava existente en la vía, este será colocado de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con las líneas, niveles y secciones típicas mostradas en los planos. MATERIALES El material selecto será básicamente granular, y procederá de bancos aprobados por el Supervisor, de materiales naturales no procesados, que presente cierta gradación con tamaño máximo del agregado pasando 100% por el tamiz cuadrado de 2.1/2” y de 5-20% pasando la malla No. 200. Se admitirán partículas hasta 3”, siempre que su cantidad no exceda de u 5 en peso, las partículas gruesas serán duras y resistentes. El Material selecto podrá provenir íntegramente de un banco natural o ser el resultado de una mezcla de materiales procedentes de distintos bancos. El Supervisor aprobará el banco propuesto por el Contratista, revisará el descapote necesario y la calidad del material explotable, antes de proceder a su colocación. Si en la excavación de la vía se encontrase material de la calidad necesaria, este podría usarse en la capa de revestimiento con la aprobación del supervisor y si el Contratista repone a sus costos el faltante en los rellenos, con material aceptable. El agua que se emplee debe ser limpia, clara y estar libre de sales, aceites, ácidos, álcalis, azúcar, vegetales, materia orgánica u otras sustancias deletéreas CONSTRUCCIÓN . A. Conformación y Compactación. 25 Para la conformación y compactación se utilizara un rodillo vibrador de 1.5 ton. Hasta lograr una superficie tersa y un 95% de la densidad máxima determinada y compactada según la prueba AASHTO T134. La compactación y el afinamiento deben llevarse a cabo de tal manera que en un tiempo máximo de 2 horas, se logre una superficie firme con una textura libre de laminaciones y material sueldo, en la cual no se aceptan irregularidades mayores de 1.5 cm de la cota de superficie ordenada comprobada con una regla de 3 metros aplicada tanto paralela como normalmente al eje de la carretera. MEDIDA Y FORMA DE PAGO La medida se hará por el número de metros cúbico de material estabilizado, construido de acuerdo a lo especificado. Se pagará el número de metros cúbicos medidos como se ha indicado, al precio de contrato aplicable, en el, estará incluida la compensación por el suministro de todos los materiales, mezclado, colocación, compactación, así como la mano de obra, equipo, herramientas y otros gastos que involucre la estabilización completa incluyendo la compactación de la subrasante. De conformidad a la modalidad de contratación, el total de los pagos parciales de esta partida no podrá ser superior a la cantidad global presentada en la oferta exceptuando los valores que estén amparados por Órdenes de Cambio debidamente aprobadas de conformidad a las bases de competencia. Especificación General: MTC EG-2000 • SUBBASES Y BASES Sección 302: Afirmado Materiales 26 302.02 Los agregados del afirmado deberán ajustarse a alguna de las Siguientes franjas granulométricas: Tamiz 50 mm ( 2” ) 37.5 mm ( 1½” ) 25 mm ( 1” ) 19 mm ( ¾” ) 9.5 mm ( 3/8” ) 4.75 mm ( Nº 4 ) 2.0 mm ( Nº 10 ) 4.25 um (Nº 40 ) 75 um (Nº 200 ) Porcentaje que pasa A-1 100 100 90 - 100 65 - 100 45 - 80 30 - 65 22 - 52 15 - 35 5 - 20 A-2 ----100 80 – 100 65 – 100 50 – 85 33 – 67 20 – 45 5 – 20 • Además deberán satisfacer los siguientes requisitos de calidad: Desgaste Los Ángeles: 50% máx. (MTC E 207) Límite Líquido: 35% máx. (MTC E 110) Índice de Plasticidad : 4 - 9 (MTC E 111) CBR (1) : 40% mín. (MTC E 132) Equivalente de Arena : 20% mín. ( MTC E 114 ) (1) Referido al 100% de la Máxima Densidad Seca y una Penetración de Carga de 0.1" ( 2.5 mm ) 27 FRECUENCIAS TÍPICAS DE ENSAYOS DE CONTROL DE MATERIALES Ensayo Granulometría ASTM D-422 Límite de Atterberg ASTM D-4318 Proctor Estándar ASTM D-698 Subrasante Grava de Drenaje 1/material o 1/5,000 m3 NA Suelo de Baja Permeabil. 1/material o 1/5,000 m3 1/material o 1/5,000 m3 1/material, c/ punto de control 1/5,000 m3 1 ensayo por cada 4 ensayos nucleares Relleno de Relleno Material de Suelo Rocoso Filtro Estructural Estructural Granular 1/material 1/material Visualmente o o continuo 1/10,000 m3 1/5,000 m3 1/material 1/material 1/material o o o 1/10,000 m3 1/10,000 m3 1/5,000 m3 1/material, c/ 1/material punto de NA o control 1/5,000 m3 1/10,000 m3 1 ensayo por 1 ensayo por cada 4 cada 4 NA ensayos ensayos nucleares nucleares NA NA 1/material, c/ punto de verificación 1/5,000 m3 NA NA Humedad en Horno ASTM D-4959 NA Fuente – especificaciones técnicas del MTC. III. CONTROL DE COMPACTACIÓN EN CAMPO 3.1. ENSAYOS DE CAMPO Los ensayos de campo son necesarios para determinar si se han cumplido las especificaciones de compactación del proyecto. Los ensayos de campo pueden ser destructivos o no destructivos. Los destructivos comprenden la excavación y remoción de parte del material de relleno (dejando un hoyo para ser rellenado y compactado 28 posteriormente, mientras que los ensayos no destructivos determinan indirectamente la densidad y humedad del material. Tipo de Ensayo Destructivo Ensayo Densidad de suelo por el método del balón de goma (ASTM D2167) Aplicación Suelos finos o con poca grava de hasta 1 ½” de T.M. Vol. hasta 2830 cm3 Suelos con partículas menores a 1 ½” de T.M. Vol. hasta 2830 cm3 Suelos con partículas de hasta 3” de T.M. y/o para control de fracciones. Vol. entre 30 y 170 litros Suelos con partículas mayores a 3” de T.M. y/o control de fracciones. Vol. entre 0.08 y 2.83 m3 Todo tipo de suelos. Se debe realizar correlaciones. Densidad del suelo por el método del cono con arena (ASTM D1556) Densidad de suelo y roca por el método del reemplazo con arena en pozo de prueba (ASTM D 4914) Densidad de suelo y roca por el método de reemplazo de agua en pozo de prueba (ASTM D5030) No destructivo Densidad de suelos y sueloagregado por método nuclear (ASTM D2922) Fuente: chrome://newtabhttp//www.ityac.com.ar/Files/A1_Compactacion_de_Suelos.pdf 3.1.1. ENSAYOS DESTRUCTIVOS: Los pasos necesarios para la ejecución de ensayos destructivos son los siguientes: 1. Ubicar el lugar de ensayo siguiendo los lineamientos indicados en las normas generales o las aplicables al proyecto. 29 2. Excavar un hoyo en el relleno a la profundidad deseada y requerida. El tamaño del hoyo depende del T.M. y debe cumplir con lo indicado en el método usado. Tomar una muestra para la determinación del contenido de humedad. Determinar el volumen del material excavado usando el hoyo. Las técnicas empleadas en los ensayos mencionados incluyen el uso de arena aceite, agua u otro fluido de peso unitario conocido. Determinar el peso del material extraído del hoyo y posteriormente el peso de las fracciones de material grueso. 3. 4. 5. A.- DENSIDAD DEL SUELO POR EL MÉTODO DEL CONO CON ARENA Este método de ensayo se utiliza para determinar la densidad de suelos compactados que se encuentran en el lugar durante la construcción de terraplenes de tierra, capas de rodaduras y obras de contención, siempre y cuando este método se utilice como una base de aceptación 30 para suelos compactados para una densidad especifica o el porcentaje de una densidad máxima determinado por un método de ensayo. EQUIPOS: Cono metálico (de 6 o 12 pulgadas de diámetro) Arena calibrada (Arena de Ottawa) Placa metálica hueca (diámetro según el cono) Balanza con una precisión de 1 gramo Cuchara para extraer la arena del suelo en estudio. Bolsas plásticas, para echar la muestra extraída del suelo. Bandejas y tarros de humedad. PROCEDIMIENTO: Se cava a mano un orificio de prueba en el suelo donde se va a ensayar y todo el material extraído del orificio es recuperado en un contenedor. Se llena el orificio con arena de densidad conocida en caída libre y se determina el volumen. La densidad húmeda del suelo in – situ se determina dividiendo la masa húmeda del material removido en el volumen del orificio y se calcula la masa seca del material y la densidad seca del lugar, utilizando la masa húmeda del suelo, el contenido de humedad y el volumen del orificio (N.T.P 339.143). • DENSIDAD DEL SUELO POR EL MÉTODO DEL CONO CON ARENA tramo 2 carretera oyon - churin 31 B.- DENSIDAD DEL SUELO Y ROCA POR EL METODO DE REEMPLAZO DE AGUA EN POZO DE PRUEBA EQUIPOS: Aro metálico (de acuerdo al TM de hasta 2.7 m de diámetro.) 32 Balanza con una precisión de 1 gramo. Herramientas de excavación manual. Membrana plástica. Caudalímetro. Agua para ensayo. Bandejas y tarros de humedad. PROCEDIMIENTO: Densidad de Campo / Método reemplazo de agua Se nivela la superficie en donde se ejecutara el ensayo. Se coloca y fija el anillo de acero y en su interior se toman por lo menos 3 lecturas con el densímetro nuclear. Se cubre con el anillo con una hoja de polietileno transparente de espesor adecuado. Se llena de agua hasta el marcador previsto y se toma la lectura inicial. Se remueve agua y membrana. Se excava a mano un agujero de prueba en el suelo donde se va a ensayar y todo el material extraído del orificio es recuperado en un depósito. Se retiene el material para hacer la granulometría continua. El agujero resultante se forra o protege con material plástico u otro material impermeable que permita amoldarse a la geometría del hueco y que no permita el pase de agua a través de él. El agujero previamente protegido se llena con agua, el volumen del agujero será el volumen de agua vertido del recipiente graduado que se leerá directamente. La densidad húmeda del suelo in situ se determina dividiendo la masa húmeda del material removido entre el volumen del agujero. Se determina el contenido de humedad del material del orificio y se calcula la masa seca del material y la densidad seca del lugar, 33 utilizando la masa húmeda del suelo, el contenido de humedad y el volumen del agujero. Este medio rápido de encontrar el volumen del agujero es a menudo una clara ventaja en términos de tiempo sobre el método del cono de arena. Todas las actividades antes mencionadas se ejecutarán basándose en la Norma ASTM D 5030 y se registrará en Formatos de Registro Densidad de campo / Método reemplazo de agua carretera Fuente - El autor - MyM carretera oyon - churin 3.1.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: 34 Los métodos nucleares tienen varias ventajas sobre los ensayos tradicionales, incluyendo: 1. Capacidad para mayor ejecución de ensayos 2. Obtención de densidad y humedad en lecturas directas Asimismo, las desventajas son las siguientes: 1. Alto costo inicial del equipo 2. Riesgo potencial de radioactividad 3. Necesidad de calibraciones cuidadosas y repetidas. DENSIDAD DEL SUELO Y SUELO-AGREGADO POR EL METODO NUCLEAR EQUIPOS: Fuente - manual de troxler 3440 plus PROCEDIMIENTO: 35 Antes de proceder a la operación, con el equipo radiactivo, se demarcará el área de trabajo con conos, letreros y el símbolo relacionado con el riesgo de la radiactividad. Solo el operador “autorizado” manipulará el equipo, permaneciendo en las proximidades sólo el personal autorizado y restringiendo el ingreso de personal ajeno a la operación. Primero se perforara y marcara el suelo y el perímetro de la placa de raspad para que, posteriormente, el operador baje el vástago procediendo a medir. Nunca debe bajarse el vástago sin que el equipo este completamente apoyado en el suelo y ubicado en la perforación. No se trabajara en zonas de vehículos o maquinarias en movimiento, coordinando los trabajos con la supervisión a fin de determinar, previamente, los accesos, rutas de circulación, zonas de medición y horarios. Verificar que las vías de circulación en el área de operación estén expeditas. Una vez finalizada la tarea se procederá a guardar y mantener en su caja de transporte, el equipo, retirar la señalización en el terreno. Ensayo de densidad por Método nuclear 3.2. PLATAFORMA DE PRUEBA: 36 Son elaboradas para determinar el número de pasadas que serán requeridas para lograr una densidad específica. Generalmente se incluyen en trabajos de relleno masivo en áreas no críticas. El número de pasadas que se realiza sobre el material esparcido, también afecta su densidad. La mejor manera de calcularlo es con pruebas en la obra. Caterpillar recomienda 3 a 4 pasadas para lograr una óptima densidad, consideran que más de cinco pasadas resulta en poco esfuerzo de compactación adicional y no se justifica por el aumento incremental en la densidad (solanilla, 2003, p.86). 3.3. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN 37 • MATERIAL DE RELLENO: Cumplimiento de las especificaciones técnicas generales y/o específicas del proyecto. • CAPA CONFORMADA: Espesores de capa adecuados para el equipo y método de compactación. • CAPA COMPACTADA: Espesor de capa de establecido por el equipo de compactación usado Grado de compactación mayores al mínimo especificado Humedad dentro de los rangos indicados Homogeneidad de distribución de gravas (sin segregación) Pendientes adecuadas para drenaje libre • PROTOCOLO DE ACEPTACION DE RELLENO: Reporte de evaluación y datos para aceptación de relleno CONCLUSIONES: 38 Se usa el equipo de rodillo vibratorio para trabajar en obras de ingeniería, el cual nos sirve para compactar el terreno, verificando su compactación destructivos y/o no destructivos. con las pruebas de ensayos Los rellenos controlados para las distintas actividades de ingeniería se construyen con materiales seleccionados, generalmente de tipo granular. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material. Para tener un buen control se deben determinar antes del inicio de los trabajos las características físicas de material de relleno a usar, realizados en laboratorio tales como: (distribución granulométrica, límites de consistencia, contenido de humedad, máxima densidad y óptimo contenido de humedad). En forma complementaria y con el fin de verificar el cumplimiento de especificaciones de proyecto o normativa aplicable a la obra, se pueden determinar los siguientes parámetros: (Índice de CBR, Cantidad de sales y sulfatos solubles totales, Equivalente de arena, etc.) Los ensayos de campo destructivos y/o no destructivos necesarios para determinar si se han cumplido con especificaciones de compactación requeridas por el proyecto. Determinando con el cumplimiento de las especificaciones técnicas generales y/o específicas del proyecto se garantiza el buen control de la obra. son las RECOMENDACIONES: 39 En mi experiencia laboral pude comprobar que los equipos de la marca Caterpillar son adecuados para estos tipos de trabajo ya que reducen costos operativos (combustible, mantenimiento, etc.) y a la vez son duraderos, resistentes para todo tipo de terreno. Se debe capacitar constantemente al personal y al nuevo personal que ingrese a trabajar, para que esté calificado en el control de materiales de las canteras, el cual evitara el cambio de propiedades del material. Se recomienda que todos los equipos de densidades, deben contar con su certificado de calibración, para poder garantizar un buen control de compactación en campo. Se debe trabajar en coordinación con los especialistas en topografía, para llevar mejor el control de los niveles de capa de material compactado. Tener los protocolos (reporte de ensayos) del área trabajada para poder certificar que el proyecto está avanzando satisfactoriamente de acuerdo con las especificaciones del proyecto. Bibliografía: 40 • • • • • • • • UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO - ESCU ELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCIÓ N Compactación de suelos. QUALITY CONTROL OF SOIL COMPACTION USING ASTM STANDARDS. NORMA ASTM NORMA AASTHO NORMA MTC MANUEL DE ENSAYOS DE MATERIALES PARA CARRETERAS EM- 99 BARRIGA- DALL´ORTO S.A. GERENCIA DE EQUIPOS PARA OBRAS CIVILES Y MINERIA JORGE SOLANILLA. MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES. Crespo Villalaz. 6ta Edición. • MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS EN INGENIERIA CIVIL JOSEPH E. BOWLES MECÁNICA DE SUELOS. JUÁREZ BADILLO Y OTROS. Editorial LIMUSA http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/7302/Capitulo3.pdf chrome://newtabhttp//icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/03_clases _catedra/clases_catedra_ms2/ms2/compactacion_suelos.pdf chrome://newtabhttp//www.ityac.com.ar/Files/A1_Compactacion_de_Suelo s.pdf • • • • 41 ANEXOS 42