Compactacion en Sitio.pdf

Diapositivas preparadas para la clase de Geotecnia en el Posgrado de Geotecnia de la UAQ.

1. Compactación en sitio
Ing. Rafael Ortiz Hernández
Geotecnia
División de Investigación y Posgrado Facultad de Ingeniería
Universidad Autónoma de Querétaro

2. Compactación en sitio -Métodos
•Métodos clásicos:
•Cono de arena (peso volumétrico seco)
•Trompa de elefante (peso volumétrico seco)
•Globo de hule (peso volumétrico seco)
•Densímetro nuclear (peso volumétrico seco y contenido de agua)
•Métodos modernos
•Deflectómetro ligero
•Densímetro eléctrico
•Prueba BCD(BriaudCompactionDevice)
•Horno de campo
(Briaud, 2013)

3. Método clásico –Cono de arena
•El método consiste en excavar un hoyo en el suelo, obtener el
peso y volumen del suelo excavado, secar el suelo y obtener el
peso seco, calcular el contenido de agua y el peso volumétrico
seco.
(Briaud, 2013)

4. Método clásico –Cono de arena
1.Se coloca una placa de acero con un agujero de 172 mm de
diámetro en el suelo.
2.Se excava un agujero en el suelo a través del agujero de la
placa hasta una profundidad de 150 mm.
3.El suelo excavado se pesa, se seca y se vuelve a secar. Así
se determina el contenido de agua del suelo dentro del
agujero.
4.En cuanto se excava el agujero, se coloca un embudo cónico
invertido en el agujero de la placa y se conecta con una
botella rellena de arena (previamente pesada).
(Briaud, 2013)

5. Método clásico –Cono de arena
5.Se abre la válvula de la botella y el embudo, la arena (de un
peso volumétrico conocido) fluye al agujero hasta que este y
el embudo estén rellenos.
6.Se cierra la válvula, se desconecta la botella de arena y se
pesa nuevamente la botella.
7.La diferencia entre pesos de la botella , dividido por el peso
volumétrico de la arena, da el volumen del agujero y el
embudo.
8.Dado que se conoce el volumen del embudo, se deduce el
volumen del agujero y se obtienen el peso volumétrico seco
del peso seco del suelo del agujero.
(Briaud, 2013)

6. Método clásico –Trompa de elefante
•Se coloca la arena en una cala de dimensiones especificas por
medio de un recipiente de forma cilíndrica con fondo cónico y
una extensión de tubo metálico flexible.
(SCT, 2003)

7. Método clásico –Trompa de elefante
1.Se llena un recipiente de calibración con agua para
determinar el volumen de este.
2.Se carga el dispositivo de prueba (trompa de elefante) con
arena con la trompa recogida. Se pesa la masa de este.
3.Se descarga la arena de la trompa de elefante en el
recipiente hasta llenarlo completamente.
4.Se determina la masa de la arena contenida en el recipiente.
5.Se determina el peso volumétrico de la arena por medio de la
masa de la arena y el volumen del recipiente.
(SCT, 2003)

8. Método clásico –Trompa de elefante
6.Se hace una cala, cuyas dimensiones dependen del tamaño
de los materiales de sitio.
(SCT, 2003)

9. Método clásico –Trompa de elefante
7.El material de la cala se coloca en un recipiente para
determinar su contenido de agua.
8.Se determina una masa de arena que se colocará en la
trompa de elefante para rellenar el agujero y se pesa el
dispositivo cargado.
9.Se rellena el agujero hasta el tope y se determina por
diferencia de masas la cantidad de masa en el agujero.
10.Con la masa de la arena en el agujero y el peso volumétrico
conocido por la calibración, se determina el volumen del
agujero.
(SCT, 2003)

10. Método clásico –Trompa de elefante
11.Se determina el peso volumétrico del material en estado
natural.
12.Con el contenido de humedad obtenido del material extraído
de la cala, se puede determinar el peso volumétrico seco del
material.
(SCT, 2003)

11. Método clásico –Globo de hule
•La prueba sigue el mismo método que el cono de arena
excepto que el volumen del suelo excavado se obtiene de
forma diferente.
Válvula de
aire
Superficie
plana
Relleno
Globo de hule
Agua
(Briaud, 2013)

12. Método clásico –Globo de hule
El dispositivo de globo de hule es un cilindro lleno con agua con
un nivel indicado en una escala graduada.
En el fondo del cilindro se tiene un globo de hule que se puede
expandir en el agujero debajo al bombearle agua.
Cuando el globo rellena el agujero, se le el nivel de la escala
graduada en el cilindro que da el volumen del agujero.
La determinación del peso volumétrico es similar al del cono de
arena.
(Briaud, 2013)

13. Método clásico –Densímetro nuclear
•Se mide por medios indirectos la densidad y el contenido de
agua de un suelo en la superficie.
•Consiste en enviar radiación de una fuente a un suelo y contar
la cantidad de radiación que regresa por medio de un detector.
Medidor Medidor
Detectores Detectores
Fuente Fuente
Transmisión directa
(Densidad)
Retrodispersión
(Contenido de agua) (Briaud, 2013)

14. Método clásico –Densímetro nuclear
Se genera una radiación del tipo de rayos gama, que envían
fotones al suelo.
Estos fotones van directo al detector o golpean las partículas de
suelo (difusión Compton) y deflectanal llegar al detector o no
llegan al detector.
Los rayos gama se cuentan y esta cuenta es inversamente
proporcional a la densidad.
(Briaud, 2013)

15. Método clásico –Densímetro nuclear
En el caso del contenido de agua, se usa una fuente de neutrones de
alta energía.
Cuando un neutrón de alta energía golpea un núcleo atómico más
pesado, no se desacelera significativamente.
Sin embargo, si este neutrón golpea un núcleo atómico con un peso
comparable con el neutrón, este si se desacelera significativamente.
El átomo de hidrogeno se parece a un neutrón, por lo que desacelera
neutrones.
Debido a que el agua tiene una gran cantidad de hidrogeno (H
2O),
contar el número de neutrones lentos que llegan al detector indica la
cantidad de agua presente en el suelo.
(Briaud, 2013)

16. Método clásico –Densímetro nuclear
Se tienen dos métodos:
•Transmisión directa: La varilla de fuente penetra dentro del
suelo de 75 mm a 220 mm; el detector esta en el fondo del
dispositivo. Este método es el preferido para la densidad.
•Retrodispersión: El dispositivo se coloca en la superficie del
terreno, la fuente y el detector están en el fondo del dispositivo.
Este método es el preferido para el contenido de agua.
La calibración de este dispositivo es colocarlo en un bloque
grande de material con una densidad y un contenido de
humedad conocido.
(Briaud, 2013)

17. Método moderno –Densímetro eléctrico
•El densímetro eléctrico funciona al inyectar corriente eléctrica a
la superficie del terreno. De manera indirecta se obtiene el peso
volumétrico húmedo y seco, contenido de agua gravimétrico y
porcentaje de compactación.
(Humboldt, 2022)

18. Método moderno –Densímetro eléctrico
1.Se colocan 4 electrodos en el terreno en forma de cruz.
2.Se mide la resistividad eléctrica por pares en los 4 puntos y
se promedian las mediciones.
3.La propiedades dieléctricas se comparan con un modelo de
suelo programado en la consola que servirá como calibración.
4.La calibración se realiza con pruebas de campo del material a
diferentes densidades y contenido de agua.
5.La consola puede determinar electrónicamente los valores de
densidad húmeda, seca, contenido de agua gravimétrico y
grado de compactación.
(Humboldt, 2022)

19. Método moderno –Horno de campo
•El horno de campo determina el contenido de agua de un suelo
en sitio.
(Briaud, 2013)

20. Método moderno –Horno de campo
1.Se toma un pedazo pequeño de suelo de la superficie del terreno
y se coloca entre dos placas del horno, que se parecen a una
waflera.
2.Se tiene una celda de carga debajo de la parrilla de calor que
mide el peso húmedo de la muestra.
3.Las dos placas se cierran y el horno seca la muestra de suelo.
4.Despuesde un par de minutos el suelo esta seco y se abren las
placas de calentamiento.
5.La celda de carga registra el peso seco de la muestra de suelo.
6.Se determina el contenido de agua de la muestra.
(Briaud, 2013)

21. Método moderno –Deflectómetro ligero
•Consiste en dejar caer un peso guiado por una varilla de una
altura especifica a una placa que descansa sobre la superficie
del terreno.
(Briaud, 2013)
Varilla guía
Peso de
caída
Amortiguador
Celda de carga
Geófono
Placa de carga

22. Método moderno –Deflectómetro ligero
Lo valores típicos de la masa son 100 N, una altura de caída de
0.5 m y un diámetro de placa de 0.2 m.
Se tiene una celda de carga colocada encima de la placa que
mide la fuera contra la señal de tiempo y se tiene un geófono
colocado en la placa que mida la deflexión de esta durante el
impacto.
El modulo de suelo se retro-calcula del conocimiento de la fuerza
pico y la deflexión pico.
Se deben de hacer calibraciones de laboratorio con la prueba de
compactación AASHTO para tener valores comparativos.
(Briaud, 2013)

23. Método moderno –Prueba BCD
•Este es un método enfocado en el módulo de deformación del
suelo con el dispositivo BCD(BriaudCompactionDevice).
(Briaud, 2013)

24. Método moderno –Prueba BCD
El dispositivo BCDconsiste de una placa de acero de 150 mm
de diámetro y espesor de 2 mm con una varilla con mangos.
Se tienen deformímetros en la parte trasera de la placa que
registran la deformación durante la fase de carga.
Cuando el operador se apoya sobre los mangos, la carga de la
placa aumenta y esta placa se deforma.
Si el suelo es blando, la placa se deforma mucho, si el suelo es
duro, la placa no se deforma.
La deformación medida por los deformímetros se correlaciona
con el módulo del suelo.
(Briaud, 2013)

25. Método moderno –Prueba BCD
1.Se coloca la placa del BCDencima de la superficie del terreno.
2.El operador se apoya sobre los mangos del BCDy la carga
vertical se incrementa.
3.Cuando la carga llega a 223 N, un sensor de carga activa la
lectura de los deformímetros.
4.Usando una ecuación interna de calibración del BCD, se
correlacionan las deformaciones con el módulo de deformación.
5.Este modulo se relaciona con el nivel de compactación del sitio.
(Briaud, 2013)

26. Método moderno –Prueba BCD
La prueba también se realiza en el
laboratorio, encima del molde
AASHTO de compactación para
obtener la curva de módulo de
deformación vs el contenido de
agua en paralelo con la curva de
densidad seca vs contenido de
agua.
(Briaud, 2013)

27. Referencias bibliográficas
•Briaud, J. L. (2013).Geotechnical engineering: unsaturated and
saturated soils. John Wiley & Sons.
•Instituto Mexicano del Transporte (2003) M-MMP-1-08/03.
Masas Volumétricas y Coeficientes de Variación Volumétrica.
Secretaria de Comunicaciones y Transportes.
•https://www.humboldtmfg.com/electrical-density-gauge-edg.html