Densidad en sitioFUNDAMENTO TEORICOEl termino suelo, tal como es usado por los ingenieros y como se adoptado en mecnica de suelos, cubre una mayor extensin y variedad de materiales que el mismo termino cuando es usado por los legos o bien en la forma definida por los agrnomos.Pero de acuerdo con el concepto de ingeniera que es mas amplio, se considera que los suelos incluyen todos los materiales terrosos, orgnicas e inorgnicos que se encuentran en la o capa directamente encima de la corteza rocosa de nuestro planeta.Las propiedades fsicas del suelo estas incluyen las propiedades mecnicas, elctricas, pticas y acsticas de los suelos. An cuando el termino fsica de suelos a sido aceptado en trabajos agrcolas, la mecnica de suelos es usada en ingeniera practica; de ah que no se tenga necesidad de confusin dado que la definicin anterior de fsica de suelos incluye ambos trminos.Mecnica de suelos es el nombre dado a la interpretacin cientfica del comportamiento del suelo. puede definirse como la ciencia que trata con todos los fenmenos que afectan el comportamiento del suelo en un empleo de alguna manera ligada con la ingeniera.

PROPIEDADES SIMPLES DE LOS SUELOSUna masa de suelo se considera comnmente como consistente de un arreglo o red de partculas slidas, las cuales envuelven vacos o espacios huecos de diferentes tamaos.Los espacios vacos pueden estar llenos u ocupados por agua, aire o con parte de agua y parte de aire.El volumen total de una muestra determinada de suelo se designa como V y consistente de dos partes esenciales, el volumen de materia slida Vs y el volumen de vacos Vv. El volumen de vacos se subdivide, a su vez, en volumen de agua Vw y volumen de gas Vg.Esta representacin es conocida como la representacin diagramatica, puesto que es evidente que todos los vacos y los volmenes slidos no pueden segregarse tal y como se muestra.El peso total de una muestra de suelo se designa como W, El Peso de los slidos como Ws y el peso del agua como Ww. En la relacin de pesos la que mayor empleo tiene es el contenido de agua.Despus de haber definido y aclarado la importancia que tiene el Suelo no aboquemos al tema que en esta practica nos interesa la cual es el contenido de humedad que contiene cierta muestra de suelo para esto definiremos algunos conceptos importantes.La gravedad especifica es definida en los libros de fsica como la relacin entre el peso unitario de unitario de una sustancia y el peso unitario de otra sustancia usada como comparacin, y la cual en la mayora de los casos es agua pura a 4C.Por lo tanto las ecuaciones estrictamente correctas para la gravedad especifica de la masa Gm la gravedad especifica Gs y la gravedad especifica del agua Gw son:Gm = t /oGs = s /oGw = w /oSin embargo o en las ecuaciones anteriores es con frecuencia remplazada por w ya que la diferencia entre estos dos valores es casi siempre inapreciable.

PRUEBAS DE COMPACTACIONActualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactacin de campo. Todos ellos pensados para estudiar, adems, los distintos factores que gobiernan la compactacin de suelos.Histricamente, el primer mtodo, en el sentido de la tcnica actual, es el debido a R. R. protor 1 y es conocido hoy en ida como Prueba Protor Estndar o A.A.S.H.O. ( American Asociados of State Highway Officials) Estndar. La prueba consiste en tres capas, dentro de un molde de dimensiones y forma especificas, por medio de golpes de un pisn, tambin especificado, que se dejan caer libremente desde una altura prefijada.Con este procedimiento de compactacin Protor estudio la influencia que ejerca en el proceso el contenido inicial de aguas del suelo, encontrando que tal valor era de fundamental importancia en la compactacin lograda. En efecto, observo que a contenido de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen mas altos pesos especficos seco y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo.Se debe tomar en cuenta que para la compactacin por el mtodo T-180 que de tiene que dar 56 golpes en 5 capas o por el mtodo de T-99 se tiene que dar 25 golpes y 3 capas para poder obtener el volumen de el suelo compactado se utiliza el ensayo de Densidad en sitio.Las investigaciones experimentales comprueban que en el primer caso se obtienen pesos especficos secos mayores que en el segundo, para un mismo suelo y a los mismos contenidos de agua; este efecto parece ser particularmente notable en suelos finos plsticos con contenido de agua inferior al optimo.A un mismo contenido de humedad se tienen entonces condiciones diferentes en los grupos de suelo; en el primer caso, en que el agua se agrego, la presin capilar entre los grupos ser menor por el exceso de agua en comparacin con el segundo caso, en que la evaporacin hace que los meniscos se desarrollen mas. Por lo tanto, en el primer caso la ligazn entre los grupos ser menor, haciendo que en una misma energa de compactacin sea mas eficiente para compactar al suelo en el segundo caso.Las practicas recomendada a estos efectos es proceder en la prueba a partir de un suelo relativamente seco incorporando agua a distintas porciones del mismo en la proporcin necesaria para alcanzar los contenidos de agua deseables, dejando cada porcin 24 horas en reposo a fin de permitir la uniformizaron de la humedad.Es comn en la practica de ciertos laboratorios el usar la misma muestra de suelo para la obtencin de los puntos sucesivos de la curva de compactacin: ello implica la continuada recompactacin del mismo suelo.Esta practica se ha rebelado como totalmente inconveniente toda vez que la investigacin experimental ha demostrado, sin genero de duda, que procediendo con un suelo recompactado los pesos especficos obtenidos con nuestra virgen, por lo que en suelos recompactados la prueba puede llegar a dejar de ser representativa.Parece que en una explicacin simple del efecto anterior reside en la formacin volumtrica del tipo plstico producida por las sucesivas compactaciones.Como en el campo el suelo no sufre una recompactacin, la practica de laboratorio debe ser, consecuente, el usar muestras de suelo diferentes para la obtencin de cada punto de la curva de compactacin. BIBLIOGRAFIA LABORATORIO DE SUELOS (Valle de Cauca). Mecnica de Suelos (G. Sowers - B. Sowers). Mecnica de Suelos I (Jurez y Rico) CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS (ral Valle Rodas)

CompactacinFundamento teoricoSe entiende por compactacin de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades mecnicas por medios mecnicos. Se distingue de la consolidacin de los suelos, en este ultimo proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la accin natural de sobrecargas impuestas que provocan expulsin de agua por un proceso de defuncin; ambos procesos involucran disminucin de volumen, por lo que en el fondo son equivalentes.La importancia de la compactacin de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminucin de capacidad de deformacin que se obtiene al sujetar el suelo a tcnicas convenientes que aumenten su peso especifico seco, diminuyendo sus vacos.Por lo general las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hacen necesario compactar el terreno natural, como en caso de cimentacin sobre arenas sueltas.Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de los materiales con los que se trabaje en este caso; con base en un experimento sencillo los materiales puramente friccionantes, como la arena, se compacta eficientemente por mtodos vibratorios, en tanto que en los suelos plsticos el procedimiento de cargas estticas resulta l ms ventajoso.El establecimiento de una prueba simple de compactacin en los laboratorios cubre, principalmente de dos finalidades. por un lado disponer de muestras de suelo compactadas tericamente con las condiciones de campo, a fin de investigar sus propiedades mecnicas para conseguir datos firmes de proyecto; por otro lado es necesario poder controlar el trabajo de campo, con vistas a tener seguridad de que el equipo usado esta trabajando efectivamente en las condiciones previstas en el proyecto.Lo primero que se realizo en la prctica es la clasificacin del suelo a utilizarse, segn las condiciones estipuladas por las normas que indica el mtodo.Se prepara el material que se utilizara en la practica, el material arcilloso que es nuestro caso se realizo la trituracin de los terrones para facilitar el manipuleo de dicho material, tambin nos hicieron tamizar por el tamiz N4.Primeramente se debe obtener una muestra ligera su peso seco para poder verificar l % de humedad a la que esta expuesta la muestra, para esto se puede utilizar cualquiera de los mtodos para obtener l % de humedad, en nuestro caso se utilizo el secado a hornalla dejando este aproximadamente durante 30 minutos. (pero como el resultado obtenido por este mtodo fue demasiado elevado por consejo del docente asumimos una humedad inicial de 1%). El mtodo mas adecuado para una obtener el porcentaje de humedad de un suelo arcilloso era el mtodo del horno pero como tomaba demasiado tiempo se opto por el de la hornalla.Una vez obtenido l % de humedad del suelo se comienza a tantear la cantidad de agua que se va a requerir hasta obtener la humedad optima y as mismo la compactacin mxima.Para los diferentes aumentos de agua en % este se procede a mezclar con el suelo ya preparado es decir tamizado y compensado una vez hecho esto se lleva el material al molde o aparato de compactacin (T-180) y se procede a compactar para el T_180 se realizo molde de compactacin, estructurados por 5 capas y 56 golpes por cada capa para lo cual se realizo una divisin de 5 capas o partes iguales del material compactado luego de haber realizado la compactacin con las cinco capas se saca el collarn y se enraza con una regla metlica, si es que quedara huecos al enrazar de la misma muestra se debe tamizar con el tamiz N10 cosa que se pueda rellenar los huecos existentes en la parte superior del material ya compactado una vez conseguido esto se procede a pesar. y luego se saca del molde el material ya compactado necesaria mente se hizo uso de una gata hidrulica para retirar el material del molde, una vez sacado del molde se tomo una pequea muestra de la parte central o corazn en una tara y se lo lleva al horno. Este proceso se debe realizar para cada porcentaje de agua que se aada al suelo.Al compactar una masa de suelo se obtienen las siguientes ventajas:} Disminucin de asentamientos futuros. Incremento de resistencia al corte. Disminucin de la permeabilidad.La estabilidad de una obra vial exige entre atrs cosas que los terraplenes y las diferentes capas de rodadura estn debidamente compactados.Esta compactacin se debe realizar mediante equipos de alto tonelaje como ser equipos especiales de compactacin como ser: Aplanadoras. Rodillos metlicos. Rodillo pata de cabra. Vibro compactadores.A fin de que el material alcance la mayor densidad posible al compactarse en obra debiere tener una humedad adecuada en el momento de realizar la compactacin. Esta humedad previamente determinada en laboratorio se llama humedad optima con la cual se lograra una densidad mxima.Los suelos pueden tener una estructura: Granular si estn constituidos por grano redondos o angulares individualizados, con bajo contenido de arcilla, como es el caso de las arenas, por lo que son difciles de compactar. Requieren mquinas con vibracin para su compresin. Flocular si estn agrupados en forma de racimos o panales, como en el caso de las arcillas, que dejan espacios huecos entre ellos, por lo que permiten la compresin del suelo. en estos tiene mayor influencia el amasado por lo que se requieren mquinas distintas para su compactacin como son los rodillos de pisones. En ambos casos tiene gran importancia el contenido de humedad, puesto que hay un contenido de humedad (distinto para cada tipo de suelo) que permite una mayor densidad del material. El ensayo Proctor determina en el laboratorio cual es el grado de humedad ptimo as como la densidad mxima que permite cada tipo de suelo. Segn estos valores en el trabajo de compactacin se debe procurar que los materiales, desde su origen, tengan la humedad ms prxima posible al ensayo Proctor as como que la distribucin de los tamaos de partculas (granulometra) sea contina y uniforme, para que las partculas ms pequeas ocupen los huecos dejados por las mayores.

Caractersticas de los suelos.

Porosidad.Es el volumen de poros expresado en porcentaje (%) del volumen total, es decir la relacin de dividir el volumen slido entre el volumen de slido ms aire ms agua que contiene el material.Contenido de humedad.Es la relacin porcentual (%) del peso del agua al peso slido. Las arenas suelen tener entre un 12% y un 36% de humedad, las arcillas pueden variar entre un 12% y un 325%.

Densidad.Es la relacin del peso por unidad de volumen. La mxima densidad de un suelo se obtiene si los huecos entre partculas de un dimetro determinado se rellenan con partculas de dimetro menor.

Capilaridad.Indica la capacidad de un suelo para absorber agua en direccin vertical o lateralmente. Es una caracterstica beneficiosa de os materiales usados en las capas bases porque permiten el paso del agua.Compresibilidad.Indica el porcentaje de reduccin en el volumen del suelo, debido a perdida de parte del agua entre sus granos, cuando esta sometido a una presin.Los materiales arcillosos tienen mayor compresibilidad que los granulares, por lo que al ser compactadas quedan con menor capilaridad, son por tanto menos adecuadas para construir bases.Elasticidad.Es la tendencia del suelo a recuperar su forma original al quitar la carga que lo comprime. Un suelo muy elstico es muy difcil de compactar y requiere tcnicas especiales.Permeabilidad.Caracterstica del suelo que indica la facilidad del suelo para permitir el paso de agua a su travs. Depende de su textura, granulometra y grado de compactacin, cuanto mas gruesas sean las partculas mayor ser su permeabilidad.Plasticidad.Es la propiedad de deformarse rpidamente el suelo bajo la accin de una carga, sin llegar a romperse o disgregarse, y sin que se recupere la deformacin al cesar la accin de la carga.Asentamiento.Indica la disminucin de la cota o altura del nivel del suelo debido a la consolidacin del material de relleno. Generalmente suele ser consecuencia de una mala compactacin.Resistencia al cizallamiento.Es la resistencia que oponen las partculas a deslizarse entre si. Es consecuencia de la friccin interna y la cohesin del material. cuanta mas resistencia al cizallamiento ms difcil ser la compactacin.Esponjamiento.Capacidad del material para aumentar o disminuir su volumen por la perdida o acumulacin de humedad.Consistencia.Es el grado de resistencia de un suelo a fluir o deformarse. Con poca humedad los suelos se disgregan fcilmente, con ms humedad el suelo se torna ms plstico. Las pruebas de Atterberg determinan los limites de consistencia del suelo que son: Liquido, plstico y slido, se expresan generalmente por el contenido de agua.Limite liquido.Nos indica el contenido de humedad en que el suelo pasa del estado plstico al liquido e indica tambin si el suelo contiene humedad suficiente para superar la friccin y cohesin interna.Limite plstico.Cuando el suelo pasa de semi-slido a plstico porque contiene humedad suficiente se dice que ha traspasado su limite plstico. La resistencia del suelo disminuye rpidamente al aumentar el contenido de humedad ms all del limite plstico. ndice de plasticidad.Refleja la diferencia numrica entre el ndice plstico del suelo y el lmite lquido. Permite medir la capacidad de compresin y la cohesin del suelo.Lmite slido.Constituye el lmite en el cual el suelo pierde su plasticidad por secado y aumenta su fragilidad hasta que las partculas quedan en contacto.Limite de retraccin.Es el porcentaje de agua que separa el estado semi-slido del suelo del estado slido.Equivalente de arena.Es la relacin, en porcentaje, existente entre los materiales ms gruesos de un suelo y los ms finos, determinada en un ensayo de laboratorio.

Procedimiento.-Se siguieron los siguientes pasos detallados a continuacin: Despus de una explicacin detallada del ingeniero experto de la materia, sobre la practica a realizar. procedimos a instalar los instrumentos asignados para la practica el cual ya mencionamos anteriormente, obteniendo los instrumentos empezamos a familiarizaron con ellos y a manejar. Primeramente procedimos a traer una cantidad recomendable de suelo unos 30kg. para luego proceder a triturarlo y tamizarlo con el tamiz N4 para as proceder a empezar la practica. Separamos los 30 Kg. En cinco partes iguales de 6 Kg. Para cada procedimiento, realizamos los clculos para cada practica, de la cantidad de agua que deba aumentarse para luego homogenizar todo el material. Antes de continuar con el ensayo de compactaron procedimos a pesar el molde de compactacin una vez pesado este molde procedimos a ir poniendo la muestra de suelo humedad y empezamos a martillar con el martillo de compactacin el cual fue de 56 golpes, finalizada este ensayo repetimos 4 capas mas. Una ves terminado el ensayo con las cinco capas y cada una de ellas con 56 golpes procedimos a obtener una pequea muestra de ese suelo compactado para obtener su humedad. Este mismo procedimiento lo realizamos 5 veces mas pero aumentando la humedad de cada muestra de suelo, tambin de cada una de ellas procedimos a obtener muestras para poder obtener nuestro contenido de humedad. Una ves finalizado el ensayo procedimos a devolver los materiales que nos fue prestado, al otro da a la misma hora que pusimos las muestras de suelo compactado en el horno, fuimos a sacar del horno y las pesamos para obtener el contenido de humedad que usamos en cada ensayo de compactacin.Calcular las densidades hmedas y secas del suelo como sigue:

Densidad hmeda

Donde: DSH = Densidad de suelo hmedoWSH = peso suelo hmedoVM = Volumen del molde

Densidad seca

Pruebas de compactacin:Actualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactacin de campo. Todos ellos pensados para estudiar, adems, los distintos factores que gobiernan la compactacin de suelos. Histricamente, el primer mtodo, en el sentido de la tcnica actual, es el debido a R. R. protn 1 y es conocido hoy en ida como Prueba Proctn Estndar o A.A.S.H.O. ( American Asociados of State Highway Officials) Estndar.La prueba consiste en tres capas, dentro de un molde de dimensiones y forma especificas, por medio de golpes de un pisn, tambin especificado, que se dejan caer libremente desde una altura prefijada.El molde es un cilindro de 0.94 l de capacidad aproximada (1/30 pies) de 10.2 cm (4 pulgadas) de dimetro y 11.7 cm (4.59 pulgadas) de altura, provistos de una extensin desmontable de igual dimetro y 5 cm. (2 pulgadas) de altura.El pisn de 2.5 kg. (5.5 libras) de peso y consta de un vstago en cuyo extremo inferior hay un cilindro metlico de 5cm (2 pulgadas) de dimetro. Los golpes se aplican dejando caer el pisn desde una altura de 30.5 cm (12pulgadas).Dentro del molde el suelo debe colocarse en tres capas que se compactan dando 25 golpes, repartidos en el rea del cilindro, a cada uno de ellas.

La formula de la energa Especifica tiene la siguiente expresin:

En donde:EC = Energa Especifica.N = Numero de golpes por capa.n = Numero de capas de suelo.W = Peso del pisn.h = Altura de cada libre del pisn.V = Volumen del suelo compactado.Con este procedimiento de compactacin Proctn estudio la influencia que ejerca en el proceso el contenido inicial de aguas del suelo, encontrando que tal valor era de fundamental importancia en la compactacin lograda. En efecto, observo que a contenido de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen mas altos pesos especficos seco y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo.Es decir, Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando el procedimiento descrito, existen una humedad inicial, llamada la Optima que produce el mximo peso especifico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactacin.El aumento en contenido de agua disminuye esa tensin capilar en el agua haciendo que una misma energa de compactacin produzca mejores resultados. Si el contenido de agua es tal que haya exceso de agua libre, al grado de llenar casi los vacos del suelo, sta impide una buena compactacin, puesto que no puede desplazarse instantneamente bajos los impactos del pisn.Esto condujo a una modificacin de la prueba, aumentando la energa de compactacin, de modo que conservando la altura y modificando el dimetro a 6 el numero de golpes por capa se elevo, el numero de estas de 3 a 5 llevado de 25 a 56 golpes por capa, aumentando al mismo tiempo el peso del pisn y la altura de cada del mismo. Las nuevas dimensiones son 4.5 Kg. ( 10 libras ) y 45.7 cm. (18 pulgadas) respectiva y aproximadamente.

3.6 Otros factores que influyen en la compactacin de los suelos:Las investigaciones experimentales comprueban que en el primer caso se obtienen pesos especficos secos mayores que en el segundo, para un mismo suelo y a los mismos contenidos de agua; este efecto parece ser particularmente notable en suelos finos plsticos con contenido de agua inferior al optimo.A un mismo contenido de humedad se tienen entonces condiciones diferentes en los grupos de suelo; en el primer caso, en que el agua se agrego, la presin capilar entre los grupos ser menor por el exceso de agua en comparacin con el segundo caso, en que la evaporacin hace que los meniscos se desarrollen mas. Por lo tanto, en el primer caso la ligazn entre los grupos ser menor, haciendo que en una misma energa de compactacin sea mas eficiente para compactar al suelo en el segundo caso.Las practicas recomendada a estos efectos es proceder en la prueba a partir de un suelo relativamente seco incorporando agua a distintas porciones del mismo en la proporcin necesaria para alcanzar los contenidos de agua deseables, dejando cada porcin 24 horas en reposo a fin de permitir la uniformizaron de la humedad.Es comn en la practica de ciertos laboratorios el usar la misma muestra de suelo para la obtencin de los puntos sucesivos de la curva de compactacin: ello implica la continuada recompactacin del mismo suelo.Esta practica se ha rebelado como totalmente inconveniente toda vez que la investigacin experimental ha demostrado, sin genero de duda, que procediendo con un suelo recompactado los pesos especficos obtenidos con muestra virgen (suelo que no se ha realizado ningn tipo de trabajo ya sea agrcola u otros.), por lo que en suelos recompactados la prueba puede llegar a dejar de ser representativa.Parece que en una explicacin simple del efecto anterior reside en la formacin volumtrica del tipo plstico producida por las sucesivas compactaciones. como en el campo el suelo no sufre una recompactacin, la practica de laboratorio debe ser, consecuente, el usar muestras de suelo diferentes para la obtencin de cada punto de la curva de compactacin.

BIBLIOGRAFIA LABORATORIO DE SUELOS (Valle de Cauca). Mecnica de Suelos (G. Sowers - B. Sowers). Mecnica de Suelos I (Jurez y Rico) CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS (ral Valle Rodas)