Mecánica del Suelo. Tema 7

• COMPACTACIÃ N DE SUELOS.
En general, todo terraplén debe compactarse para que forme una masa resistente y poco compresible.
En la compactación de un suelo juega un papel importante la cantidad de agua que contiene. Si se compactan
muestras de un mismo suelo en condiciones idénticas, pero variando la humedad, se obtiene una gráfica
como la de la figura, donde en abscisas se sitúan las humedades y en ordenadas las densidades secas
obtenidas. La curva presenta un máximo que indica la densidad máxima que puede obtenerse con el
procedimiento de compactación que se haya empleado, y que corresponde a una “humedad óptima”, que es
la que hay que dar al suelo para llegar a dicho resultado.
Una muestra compactada al + 2% quiere decir que su humedad de compactación es la óptima más 2%. Si
por el contrario se dice que está compactada al - 2% se quiere decir que su humedad de compactación es la
óptima menos 2%.
Cuanto mayor es la compactación mayor es la densidad alcanzada y más pequeña es la humedad
óptima. El aumento de densidad que se obtiene al aumentar la energÃ−a de compactación es mucho mayor
con humedades bajas que con humedades altas. En cualquier caso, para un determinado grado de humedad, la
densidad después de la compactación no puede ser mayor que la que corresponde a la muestra totalmente
saturada.
Las curvas correspondientes al grado de saturación se obtienen de la expresión:
• ENSAYO PROCTOR NORMALIZADO.
El ensayo de compactación Proctor es el más extendido. Está regulado por la norma UNE - 103 500/94.
El ensayo consiste en apisonar una muestra de suelo, que pasa por el tamiz UNE 20 mm, en tres capas
sucesivas en un molde cilÃ−ndrico de un litro de capacidad. Cada capa se apisona por medio de 25 golpes,
distribuidos por toda su superficie, con un pistón de 2.5 kg de peso y 5 cm, aproximadamente, de diámetro,
con una altura de caÃ−da de 30.5 cm. La energÃ−a de compactación por unidad de volumen es de 0.583
J/cm3.
• ENSAYO PROCTOR MODIFICADO.
El ensayo Proctor modificado se emplea en aquellos casos en que el tamaño del terreno no pase por el tamiz
UNE 20 mm.
El ensayo consiste en apisonar una muestra de suelo en tres capas sucesivas en un molde cilÃ−ndrico de 2.318
litros de capacidad. Cada capa se apisona por medio de 60 golpes, distribuidos por toda su superficie, con un
pistón de 4.535 kg de peso y 5 cm, aproximadamente, de diámetro, con una altura de caÃ−da de 45.7 cm.
La energÃ−a de compactación por unidad de volumen es de 2.632 J/cm3.
• SUELOS EXPANSIVOS Y COLAPSABLES.
Los fenómenos de expansión son propios de suelos parcialmente saturados que aumentan de volumen al
aumentar la humedad del suelo, mientras que el colapso se produce en suelos parcialmente saturados que
sufren un asiento adicional tras haber asentado bajo condiciones de carga y humedad.
Los suelos expansivos suelen ser suelos compactos, plásticos, poseen montmorillonita y al humedecerse se
hinchan. El colapso es más importante en suelos de estructura floja como los limos yesÃ−feros o el loess,
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que se caracterizan por su poca o nula plasticidad y su asiento en presencia de humedad.
El colapso también se puede producir en suelos compactados del lado seco del óptimo, aunque las
densidades sean altas. En un suelo granular el colapso se puede producir por un debilitamiento de la estructura
por la acción del agua. Esto está relacionado con el hecho de que un suelo húmedo es más compresible
que un suelo seco.
• ENSAYO DE INUNDACIÃ N BAJO CARGA.
El ensayo se realiza con la ayuda de un edómetro y varias muestras. La primera muestra se introduce en el
edómetro conservando su humedad natural y no se inunda. Se le realiza un ensayo de humedad natural
aplicándole una serie de cargas y midiendo las deformaciones a medida que el suelo va asentando.
A continuación se toman una serie de muestras. A la primera se le aplica una pequeña carga y se inunda, si
el suelo es expansivo éste se hinchará, y se mide su aumento de volumen. El proceso se repite con las
siguientes muestras y se observa que cada vez el hinchamiento es menor hasta llegar a un punto en que el
suelo en lugar de hincharse asienta. Llegado a este punto el suelo se ha colapsado. La presión de
hinchamiento será aquella en la que el suelo ni se hinche ni asiente.
La capa activa es la capa que está sometida a cambios de humedad y por tanto será en ella donde se
produzcan los aumentos de volumen.
La aplicación práctica de este ensayo radica en que los suelos ni son colapsables ni son expansivos, sino
que depende de la presión a que estén sometidos. Además, el inconveniente de este ensayo es que los
suelos no se suelen inundar, en todo caso varÃ−an ligeramente su humedad, por lo se estarÃ−a siempre del
lado de la seguridad de manera excesiva.
• ENSAYO DE HINCHAMIENTO LIBRE.
Este ensayo permite medir la expansividad de un suelo parcialmente saturado. El ensayo está regulado por la
normativa UNE - 103 601.
El ensayo consiste en colocar una muestra en el edómetro, se coloca a cero el cuadrante y se inunda el
edómetro hasta un nivel en que el agua sólo penetre en la pastilla por la piedra porosa inferior, para evitar
que quede aire aprisionado en el interior de la muestra, y se mide el hinchamiento, que se expresa en tanto por
ciento del espesor de la muestra, y se designa con el nombre de hinchamiento libre.
El hinchamiento libre no es más que un punto de la curva de inundación bajo carga.
• ENSAYO DE PRESIÃ N DE HINCHAMIENTO.
Este ensayo permite medir la expansividad de un suelo parcialmente saturado. El ensayo está regulado por la
normativa UNE - 103 602.
El ensayo es similar al ensayo de hinchamiento libre con la diferencia de que en lugar de medir el
hinchamiento de la muestra lo que se hace es aplicar cargas para no permitirlo. La presión máxima que hay
que añadir para que no haya hinchamiento se conoce como presión de hinchamiento.
• ENSAYO LAMBE.
El aparato de Lambe tiene por objeto descubrir mediante un ensayo rápido (que se pueda determinar en dos
horas) la peligrosidad de un suelo desde el punto de vista del hinchamiento o la retracción.
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El ensayo se realiza con una muestra de suelo que pase por el tamiz UNE 2 mm. Al comenzar el ensayo la
muestra debe estar en uno de estos tres estados: seco, húmedo o en el lÃ−mite plástico. Seco quiere decir
expuesto a un ambiente de humedad relativa del 50% hasta humedad constante. Húmedo significa con una
humedad relativa del 100%, por lo que la muestra se ha de introducir en una cámara húmeda o en un
desecador cerrado que contenga agua, hasta humedad constante.
La muestra se compacta con la maza del ensayo de Proctor normal en el interior de la célula, en las
condiciones siguientes:
Estado de la
Nº de
Nº. de golpes por
EnergÃ−a de compactación por unidad de
muestra
capas
capa
volumen
Seco
3
7
La del ensayo de Proctor modificado
Húmedo
3
4
1/2 de la del ensayo de Proctor modificado
Plástico
1
5
La del ensayo de Proctor normal
Una vez compactada la muestra y ensamblado el aparato, mediante un vástago ajustable se da una presión a
la muestra de 1 T/m2 (la fuerza se mide en el anillo, y corresponderá a un número determinado de
divisiones del micrómetro). A continuación se inunda la muestra. La presión que actúa sobre ella al cabo
de las dos horas se designa con el nombre de Ã−ndice de expansividad. Según el Ã−ndice de expansividad la
gráfica siguiente permite obtener el cambio potencial de volumen, que da una idea acerca de la peligrosidad
del suelo.
Tema 7: COMPACTACIÃ N DE SUELOS
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MECÔNICA DEL SUELO
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