UNIVERSIDAD ALAS PERUANASCURSO : CAMINOS IIDOCENTE :HENRRY LEZAMA SACAPUCCAALUMNO :OSCAR ESCALANTE ALVAROCODIGO : 20111784...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS2INDICE1.- ESTABILIZACION DE LOS SUELOS1.1 REQUISITOS DE LA ESTABILIZACION1.2 T...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS3INTRODUCCIONA continuación hablaremos sobre la maquinaria usada por la compact...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS4ensayos prácticos mas o menos guiados por teorías, que nos permiten de entrada...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS51. ESTABILIZACION DE SUELOS.-El proceso por el cual se mejora el suelo para qu...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS6- Aditivos para retener la humedad.- Aditivos resistentes a la humedad.- Cemen...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS7La cementación química consiste en unir las particular del suelo con un agente...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS8El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diver...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS92.2. TEORÍA DE LA COMPACTACIÓN.-Desde tiempos pre-hitoricos los constructores ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS102.4. PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO.-La compactación se define como un proc...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS11terrenos granulares donde un aumento de la presión normal repercute en el aum...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS12Estas maquinas, aunque muy empleadas, la verdad es que su efecto de compactac...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS13Los pesos de estos Compactadores utilizados por nosotros oscilan entre 1.000 ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS14COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS AUTOPROPULSADAS.-Equipados, generalmente,...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS15cargas considerables al terreno y en consecuencia actúan como Compactadores. ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS16intersticial sobrante.2.4.1.2. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.-Vamos a co...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS17Estas maquinas, sin embargo, tienen un defecto grave y es el elevado numero d...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS18maquina unas amplitudes y frecuencias con las que se obtenían mejores resulta...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS19Hasta aquí no he hablado en absoluto del espesor de las tongadas mas convenie...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS2020 cm. con bandejas vibratorias de unos 600 kg. con buenos rendimientos.Tambi...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS21aplicación interesante es en la compactación de hormigones asfálticos, ya que...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS22Suele ser una maquina sin problemas, con la que se consigue trabajar turno tr...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS23muestras pare el Proctor. Al compactar la cape siguiente estos 5 6 10 cm. que...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS24embargo, esfuerzos especiales pare compactar los terraplenes viales, pues las...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS25en tres grupos: los adecuados pare suelos no cohesivos, los adecuados pare su...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS26necesitan normalmente entre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar par...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS27interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS28satisfactoria después de 6 pasadas de rodillo (Turnbull y Shockley, 1958).Cua...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS29valor de la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es menor y el c...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS30aquella disminuya con el aumento de la humedad. Se dibuja entonces una curva ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS31y mas usados consiste en medir el volumen llenando el hoyo con arena seca en ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS327. COMPACTACION DE ARCILLAS.-Si el contenido natural de humedad de una arcill...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS33de la arena de 44 a 38 por ciento, aproximadamente.Los depósitos espesos de a...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS34en gran parte llenos de aire, el efecto de compactación producido por la hinc...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS35de colocar el terraplén de sobrecarga, el área ocupada por los drenes debe se...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS36Donde Wf es el contenido de agua de la muestra obtenida en el campo ySon los ...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS37-Método del aceite.:Consiste en medir el volumen del orificio mediante la int...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS38materiales puramente friccionantes, como la arena, se compactan eficientement...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS39BIBLIOGRAFIA.-- Introducción a la Mecánica de los Suelos y Cimentación. Georg...
METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS40
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Metodos y equipos de compactacion en obra

4.645 visualizaciones

Publicado el

1 comentario
1 recomendación
Estadísticas
Notas
Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
4.645
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
4
Acciones
Compartido
0
Descargas
347
Comentarios
1
Recomendaciones
1
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Metodos y equipos de compactacion en obra

  1. 1. UNIVERSIDAD ALAS PERUANASCURSO : CAMINOS IIDOCENTE :HENRRY LEZAMA SACAPUCCAALUMNO :OSCAR ESCALANTE ALVAROCODIGO : 2011178461CARRERA : INGENIERIA CIVILCUSCO_2013TEMA: EQUIPOS PARA LA COMPACTACION EN OBRA
  2. 2. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS2INDICE1.- ESTABILIZACION DE LOS SUELOS1.1 REQUISITOS DE LA ESTABILIZACION1.2 TIPOS2.- COMPACTACION2.1 CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION.2.2 TEORIA DE LA COMPACTACION.2.3 OBJETIVOS DE LA COMPACTACION.2.4 PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO2.4.1 CLASIFICACION DE LA MAQUINARIA DE COMPACTACION.2.4.1.1 MAQUINAS QUE COMPACTAR POR PRESION ESTATICA2.4.1.2 MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO2.4.1.3 MAQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACION3.- PROPOSITOS Y METODOS DE LA COMPACTACION DE SUELOS.4.- COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.5.- COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESION MODERADA.6.- CURVA DE COMPACTACION Y SAQTURACION TOTAL.7.- COMPACTACION DE ARCILLAS.8.- COMPACTACION DE MASAS NATURALES DE SUELOS Y TERRAPLENESEXISTENTES.8.1 PRINCIPALES TIPOS DE TERRAPLENES.9.- CONTROL DE COMPACTACION10.- CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELO (C. B. R.)
  3. 3. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS3INTRODUCCIONA continuación hablaremos sobre la maquinaria usada por la compactación, entendiendo porcompactar la acción de aplicar durante la construcción del relleno, la energía necesaria paraproducir una disminución apreciable del volumen de huecos del material empleado y por tantodel volumen total del mismo. Diferenciándose de la consolidación, en que esta, aunque tambiéndisminuye el volumen de huecos dicha reducción no se consigue durante la ejecución de losterraplenes, terraplenes, etc., sino en el transcurso de un plazo de tiempo relativamente largo ydebido a perdida de agua intersticial, por efecto de cargas de servicio móviles o fijas, poragentes atmosféricos, etc.La necesidad de compactar apareció no hace aun muchos años debido a la urgencia deutilizar las obras inmediatamente, sin tiempo para que el tráfico o los agentes atmosféricosprodujesen los asientos definitivos.Por tanto, los sistemas de compactación se han ido desarrollando paralelamente a lamecanización de las obras, ya que la aplicación de la energía necesaria exige una maquinaadecuada en potencia y movilidad, pare cada caso.El problema se presenta porque la energía de compactación necesaria en cada caso no essolamente diferente, sino que también lo es el modo como dicha energía debe ser transmitida alterreno. La energía debe ser transmitida al terreno. Esta es la raz6n de que existan hoy día en elmercado diferentes tipos de maquinas compactadoras, y como consecuencia, la dificultadinherente de elegir en cada cave el modelo mas id6neo. No quiere decir esto, un terraplén conuna maquina de un tipo u otro quede mejor o peor compactado. Con cualquier maquina, porpoco específica que esta sea, podemos obtener una compactación satisfactoria. Lo que ocurriráe s que gas tare más mucha energía de compactación y como consecuencia 16gica mas tiempo,mas dinero, etc., si no elegimos la maquina adecuada.Por lo tanto el problema mas importante en la compactación es elegir la maquina adecuadapare cada trabajo. Para dicha elección tenemos hoy día unas ideas generales, consecuencia de
  4. 4. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS4ensayos prácticos mas o menos guiados por teorías, que nos permiten de entrada y a la vista delas principales características del material a compactar, decidir el tipo de maquinasmas id6neo.Los factores principales que influye n en la capacidad de compactación de los suelos, son lacomposición granular y el contenido de humedad. Dentro de la composición granular, lo masimportante es el tamaño del grano, mucho mas —incluso— que la composición del mismo.El contenido de humedad es el otro factor importante en la compactación. Se determine elvalor mas favorable mediante el ensayo Proctor, que nos da la relación entre el contenido dehumedad y la densidad del terraplén. Así vemos que la densidad seca máxima crece con laenergía de compactación. La humedad 6ptima depende de la energía utilizada pare compactar.El agua al actuar como lubricante de las partículas facilita una mejor imbricación entre ellas, perosi hay exceso de la misma, parte de la energía de compactación se pierde en expulsar el agua,por lo que aparece 16gicamente la existencia de un porcentaje 6ptimo, que es necesariodeterminar en cada caso. Ahora bien, como la correcci6n de humedad de un material es difícil ycostosa, conviene evitarla, siendo preferible utilizar energías de compactación elevadas quepermitan conseguir densidades secas superiores en un campo de humedades mas amplio.Hay de todas formas suelos que presentan mas o menos dificultad de compactar. Entre losprimeros están los cohesivos en general, los de granulometria uniforme, no cohesivos odébilmente cohesivos, con un coeficiente de desigualdad pequeño, rocas ligeras y rocaspesadas. Entre los suelos fáciles, tenemos las arenas bien graduadas no cohesivas o pococohesivas a partir de un valor mediano de coeficiente de desigualdad, mezclas de arena ygravillas bien graduadas, no cohesivas o poco cohesivas con iguales coeficientes y, en general,todos los suelos no cohesivos o escasamente cohesivos aun con relativamente pequeñasdesigualdades de grano.
  5. 5. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS51. ESTABILIZACION DE SUELOS.-El proceso por el cual se mejora el suelo para que pueda alcanzar los requisitos fijados sellama estabilización de suelos. En su más amplio sentido, la estabilización incluye lacompactación, el drenaje, la pre-consolidación y la protección de la superficie contra la erosión yla infiltración de la humedad; sin embargo, al termino estabilización se le va restringiendogradualmente su alcance a un solo aspecto al mejoramiento del suelo: la modificación del propiomaterial del suelo.1.1. REQUISITOS DE LA ESTABILIZACIÓN.-El modo de modificar y el grado de modificación necesarios dependen del carácter del suelo yde sus deficiencias. Si el suelo no es cohesivo, esto se puede lograr dándole cohesión por mediode un agente sementador o ligante. Si es cohesivo se puede aumentar su resistencia haciendoel suelo resistente a la humedad alterando la película de agua absorbida, aumentando lacohesión con un agente sementador y aumentando la fricción interna.La inmunidad a la retracción y la expansión se pueden lograr sementando, modificando lacapacidad del mineral arcilloso para la absorción de agua haciendo el suelo resistente a loscambios de humedad. La permeabilidad se puede reducir llenando los poros con un materialimpermeable o modificando la estructura del mineral de arcilla y el agua absorbida para impedirla floculación. Se puede aumentar la permeabilidad quitando los granos finos o creando unaestructura conglomerada.Un agente estabilizador satisfactorio debe proporcionar las cualidades requeridas y ademásdebe satisfacer las condiciones siguientes: 1.- Debe ser compatible con el material del suelo; 2.-Debe ser permanente; 3.- Debe ser fácil de manejar y preparar; 4.- Debe tener bajo costo.Ningún material llena todos los requisitos y la mayoría son deficientes en la ultima condición, elcosto. Los principales métodos y materiales son:
  6. 6. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS6- Aditivos para retener la humedad.- Aditivos resistentes a la humedad.- Cementación.- Congelación.- Relleno de los poros.- Alteraciones físico químicas: Estabilización química.1.2. TIPOS DE ESTABILIZACION:ESTABILIZACION SUELO CEMENTO.-En esta estabilización se emplea cemento Portland para formar una mezcla como concreto enel propio lugar; en esta mezcla el suelo es el árido. Este tipo de estabilización ha tenido muchoéxito en la construcción de pavimentos de bajo costo para tránsito ligero y como capas rígidasde base para tránsito pesado.En el suelo cemento modificado se emplea alrededor de 1/5 de la cantidad usual de cemento,porque se produce un cemento puzolánico al reaccionar la cal con la sílice de la ceniza.CEMENTACION CON ASFALTO.-Los ligantes bituminosos se han usado para subrasantes y pavimentos de bajo costo.La estabilización asfáltica tiene su mayor uso en suelos arenosos con poca o ninguna arcilla.CEMENTACION QUIMICA.-
  7. 7. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS7La cementación química consiste en unir las particular del suelo con un agente cementante,que se produce por una reacción química dentro del suelo. La reacción no incluyenecesariamente las partículas del suelo, aunque en la unión o ligazón si están implicadas lasfuerzas intermoleculares del suelo.ESTABILIZACION MECANICA.-Es el mejoramiento del suelo por el cambio de graduación. Consiste generalmente enmezclar dos o mas suelos naturales para tener un material compuesto que sea superior acualquiera de sus componentes; pero también incluye la adición de roca triturada o escoria o latamización del suelo para remover partículas de cierto tamaño.ESTABILIZACION ELECTROQUIMICA.-Implica un cambio de base producido por una corriente eléctrica. Los cationes de aluminio sedesprenden de un electrodo positivo de aluminio y emigran en el suelo, hacia el electrodonegativo y en el curso de sus movimientos se efectúa el cambio de base. Al mismo tiempo eldrenaje electroósmosis hacia el electrodo negativo que tiene la forma de un poso.2. COMPACTACION.-Compactar es la operación previa, para aumentar la resistencia superficial de un terreno sobre elcual deba construirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidad de energía la cual esnecesaria para producir una disminución apreciable del volumen de hueco del material utilizado.2.1 COMPACTACION DEL SUELO
  8. 8. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS8El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos factoresque lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física, química obiológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo.Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación: áreas con fuerte tránsito devehículos y personas, y áreas cercanas a lugares en construcción. Hay suelos con unatendencia más o menos acentuada a la compactación, en función de la composición, estructuray contenido de humedad. Las constructoras a menudo trabajan con maquinarias muy pesadas,sin delimitar la zona en la que se encuentran y se plantarán árboles. Se desconocen cual es lasuperficie que abarca el aparato radical, así como, se ignoran los efectos derivados de lacompactación y dificultad que se encuentran para intentar resolverlo..2.1. CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION DE LOS SUELOS.-La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por ladistorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactaciónocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura mas densa. Lapresión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contraotros y resisten el movimiento.Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, sonefectivas para forzarlos a formar una distribución mas compacta. El agua que fluye tambiénreduce el rozamiento entre las partículas y hace mas fácil la compactación, sin embargo el aguaen los poros también impide que las partículas tomen una distribución mas compacta. Por estarazón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la compactación, cuando el suelo es degranos tan gruesos que el agua abandona los poros o huecos rápidamenteEn los suelos cohesivos la compactación se produce por la reorientación y por la distorsión delos granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientementegrande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las partículas.Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerzamoderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación eficiente en lossuelos cohesivos requiere presiones mas altas para los suelos secos que para los húmedos,pero el tamaño del área cargada no es critico. La eficiencia se mejora aumentando la presióndurante la compactación a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta.
  9. 9. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS92.2. TEORÍA DE LA COMPACTACIÓN.-Desde tiempos pre-hitoricos los constructores han reconocido el valor de la compactación delsuelo para producir masas fuertes, libres de asentamiento y resistentes al agua. Por más de2000 años la tierra ha sido aprisionada con maderos pesados, por las pisadas del ganado ocompactada por cilindros o rodillos, pero el costo de este trabajo bruto era mayor, en muchoscasos, que el valor de la compactación. Por otro lado, si la tierra se descarga meramente en ellugar, y no se compacta, frecuentemente falla por efecto de las cargas y continúa asentándosepor décadas. Fue R. R. Proctor quien indicó el camino de la compactación efectiva a bajo costo.La compactación o reducción de la relación de vacíos se produce de varias maneras:reordenación de las partículas, fractura de los granos o de las ligaduras entre ellos seguida porreordenación y la flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. La energía quese gasta en este proceso es suministrada por el esfuerzo de compactación de la máquina decompactar. La eficacia de la energía gastada depende del tipo de partículas que componen elsuelo y de la manera como se aplica el esfuerzo de compactación.2.3. OBJETIVOS DE LA COMPACTACION.-Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para unapresa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento, debe llenar ciertosrequisitos:1) Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio peso y el de laestructura o las cargas de las ruedas.2) No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o laestructura que soporta.3) N o debe ni retraerse ni expanderse excesivamente.4) Debe conservar siempre su resistencia e imcompresibilidad.5) Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.
  10. 10. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS102.4. PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO.-La compactación se define como un proceso mecánico mediante el cual se logra ladensificación del suelo al reducirse los espacios vacíos por la expulsión de parte del airecontenido en ellos a través de la aplicación de una determinada carga. No todo el aire puede serexpulsado durante este proceso por lo que el suelo se considera parcialmente saturado. Esteproceso, para obtener un mejor resultado, implica el uso de las distintas que se nombran acontinuación:2.4.1. CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE COMPACTACION.-Tras estas ideas generales sobre compactaci6n, voy a pasar ahora a clasificar las maquinascompactadoras según sus diferentes principios de trabajo:1.- Por presión estática.2.- Por impacto.3.- Por vibraci6n.Las primeras trabajan fundamentalmente mediante una elevada presión estática que debido ala fricción interna de los suelos, tienen un efecto de compactaci6n limitado, sobre todo en
  11. 11. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS11terrenos granulares donde un aumento de la presión normal repercute en el aumento de lasfuerzas de fricción internas, efectuándose únicamente un encantamiento de los gruesos.Las segundas, de impacto, trabajan únicamente según el principio de que un cuerpo quechoca contra una superficie, produce una onda de presión que se propaga hasta una mayorprofundidad de acción que una presión estática, comunicando a su vez a las partículas unaenergía oscilatoria que produce un movimiento de las mismas.Las ultimas, o sea, las de vibraci6n, trabajan mediante una rápida sucesión de impactoscontra la superficie del terreno, propagando hacia abajo trenes de ondas, de presión queproducen en las partículas movimientos oscilatorios, eliminando la fricción interna de las mismasque se acoplan entre si fácilmente y alcanzan densidades elevadas. Es pues, un efecto deordenación en que los granos mas pequeños rellenan los huecos que quedan entre los mayores.Por lo tanto, ya vemos que según sea el material, capaz de ser ordenado o no, este sistema decompactación por vibración, será mas o menos efectivo.Según propia experiencia y a titulo orientativo voy a ir hablando a continuación de los diversostipos de maquinas, con expresión mas o menos concreta de los trabajos de compactación que acada una de ellas se les debe encomendar.2.4.1.1. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESION ESTATICA:—Apisonadoras clásicas de rodillos lisos.—Rodillos patas de cabra.—Compactadores de ruedas neumáticas.APISONADORAS CLASICAS DE RODILLOS LISOS.-En estas apisonadoras la característica mas importante es la preside que ejercen sobre elterreno. Se considera un área de contacto en función del diámetro de los rodillos, peso de lamaquina y tipo de suelo, a través del cual se transmite la preside estática.
  12. 12. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS12Estas maquinas, aunque muy empleadas, la verdad es que su efecto de compactaciónalcanza muy poca profundidad en suelos coherentes. En los no coherentes, causan desgarrosen la superficie, transversales a la dirección de la marcha, destruyendo de esta manera parte desu propio trabajo. Sin embargo son útiles pare el <<planchado,, de macadam y sellado desuperficies regadas con emulsiones asfálticas. Su utilización máxima la tienen hoy día en lasprimeras pasadas de compactación de aglomerados asfálticos.Nosotros hemos combinado los triciclos de 16 Tm. con los tamaños de 10 Tm. siendosuficientes para compactar con cuatro a seis pasadas capes de 1~9 centímetros. Para que no seadhiera la mezcla asfáltica van provistas de depósitos de agua que mojan constantemente losrodillos.La pericia del maquinista es muy importante, sobre todo, pare borrar sus propias huellas y no<<enrollar, el material delante de los rodillos, para lo cualhay que esperar a que la mezcla se enfríe algo y alcance la temperatura adecuada.RODILLOS DE <<PATAS DE CABRA>>.-Estos Compactadores concentran su peso sobre la pequeña superficie de las puntas troncocónicas solidarias al rodillo, ejerciendo por lo tanto unas presiones estáticas muy grandes en lospuntos en que las mencionadas partes penetran en el suelo. Conforme se van dando pasadas yel material se compacta, dichas partes profundizan cada vez menos en el terreno, llegando unmomento en que no se aprecia mejora alguna, pues la superficie, en una profundidad de unos 6centímetros siempre quedara distorsionada. Al pasar la maquina sobre la nueva tongada dematerial se compacta perfectamente esa superficie distorsionada de la cape anterior.Este tipo de compactador trabaja bien con suelos coherentes, sin piedras, en capes de 20 cm.Con humedad adecuada, se consiguen resultados satisfactorios en unas 8/10 pasadas. Debido asu alta preside especifica (15/30 kg/cm2) y a los efectos de amasado que producen las partes,compactan bien los suelos altamente plásticos, con poco contenido de agua e incluso pobres deaire y de vacíos.Como se trata de una maquina muy sencilla y robusta, el rendimiento que se obtiene esfrancamente bueno.
  13. 13. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS13Los pesos de estos Compactadores utilizados por nosotros oscilan entre 1.000 y 8.000 kg.,pudiendo acoplarse en paralelo o en también varias unidades pare obtener mejoresrendimientos.Existen varios tipos de compactador fundados en el mismo principio, con los que se consiguentambién presiones especificas altas, s61O con modificar lassuperficies de contacto tales como rejas, trenes de ruedas pequeñas, etc.COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS.-Estas maquinas trabajan principalmente por el efecto de la presión estática que producendebido a su peso, pero hay un segundo efecto, debido al modo de transmitir esta preside por losneumáticos que tiene singular importancia. Las superficies de contacto de un neumáticodependen de la carga que so. porte y de la preside a que este inflado, pero la presión quetransmite al suelo el neumático a través de la superficie elíptica de contacto no es uniforme. Porlo tanto y pare simplificar el problema se emplea el termino <<presión media>> de contacto quese obtiene dividiendo la carga sobre cada rueda por la superficie de contacto. Estas superficiesde contacto se obtienen pare las diferentes presiones de inflado y cargas sobre rueda, marcandolas huellas de contacto sobre una place de acero con el neumático en posición estática.Es norma general esperar una presión del orden del 90 % de la preside en la superficie aprofundidades de 70 cm. y actuando en un ancho de unos 2/3 del ancho de la huella delneumático. Esto obliga a las maquinas compactadoras de estos tipos a procurar un cierto solapeentre las huellas de los neumáticos delanteros y traseros.Un compactador de neumáticos inflado a poca preside da unas superficies de contactocóncavas y en los bordes del neumático, en los que la cubierta recibe el apoyo estructural de loslaterales aparecen unas presiones horizontales adicionales que ayudan a l asentamiento de laspartículas y a su mezclado.Los neumáticos pare Compactadores deben ser de banda de rodadura ancha y lisa y capacesde ejercer una preside media de contacto entre 60 y 9() p.s.i. uniformemente sobre la superficiede contacto ajustando lastre y preside de inflado.
  14. 14. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS14COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS AUTOPROPULSADAS.-Equipados, generalmente, con dos ejes, con pesos normales entre 9 y 15 toneladas y con 8hasta 13 neumáticos, son apropiados pare suelos coherentes de granulado fino y arenas ygraves bien graduadas. Los que conocemos por <<13 ruedas>>, son específicos para cerrar losaglomerados asfálticos.Son maquinas complicadas que exigen entretenimiento cuidadoso; la altura de tongadas suelevariar de 15 a 20 cm., y requieren 8/12 pasadas. Su velocidad de trabajo oscila sobre los 3km./in.COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS REMOLCADOS.-Por lo general poseen un solo eje y pocos neumáticos, con pesos de trabajo hasta de 200 Tm.Son apropiados pare terrenos coherentes, margas, zahorras, etc., influyendo poco los grandestamaños de piedra. Estas maquinas son muy sencillas y no requieren mas cuidado que el vigilarlas presiones de los neumáticos. Los grandes Compactadores de este tipo hay que arrastrarloscon bulldozers de grandes potencies y por lo tanto requieren pare su buena utilización grandesáreas de trabajo.Hemos compactado bien zonas, algo cohesivas en capas de 30 a 40 cm. en 6 u 8 pasadas conun compacto de 100 Tm., arrastrado por un D-8.Naturalmente, que cualquier maquina o vehículo, en el sentido mas amplio del concepto decompactación, se puede considerar un compactador por presión estática, ya que su pesoactuando a través del área de contacto de sus elementos de soporte, produce una preside sobreel terreno y como tal un efecto de consolidación.En este sentido, las propias maquinas pare el movimiento de sierras ejecutan un trabajo decompactación que en muchos caves puede ser importante.Normalmente el material de relleno es transportado con equipos pesados, precisamentecirculando por encima de los propios terraplenes en ejecución. Estas maquinas transmiten
  15. 15. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS15cargas considerables al terreno y en consecuencia actúan como Compactadores. Como estamaquina suele ir equipada con ruedas neumáticas su efecto es similar al que produce losCompactadores neumáticos. Sin embargo, cuando sin verter nuevas sierras hay puntos donde eltrafico del transporte es elevado, se observan destrucciones mas o menos profundas ylocalizadas Hemos podido comprobar que estas destrucciones se producir de dos formas muydiferentes:a) Cuando el terraplén que servia de camino estaba con poca humedad, la destrucción erasuperficial, por un efecto de desgaste, con la consiguiente formaci6n de polvo y avance de ladestrucción de arriba hacia abajo, iniciándose la formaci6n de baches, lo que hacia aumentarmas, por el impacto, la velocidad de desgaste.b) Si el terraplén, por el contrario, tenia exceso de humedad, antes de notarse exteriormenteninguna señal de destrucción, cambiaba el color pasando a mas húmedo. El paso de losvehículos produzca una deformación elástica que cesaba una vez que había pasado la carga. Yel final era la destrucción de zonas localizadas en una profundidad que, a veces llegaba a 25 630 cm.Aparentemente la destrucción era simultanea en toda la altura. Este fenómeno que seproduce normalmente al circular camiones pesados sobre suelos coherentes y ligeramentecoherentes, llega a ser muy importante si las maquinas empleadas son traíllas rápidas concapacidades de carga entre 8 y 10 m3. El repetido paso de las mismas produce unasupercompactación alcanzando la sierra su saturación. Al continuar la aplicación de estas cargasexteriores, el agua busca su salida que normalmente resulta mas fácil en sentido horizontal. Estemovimiento horizontal del agua intersticial, produce una exfoliación del terraplén en capes depequeñísimo espesor, que una vez iniciada su destrucción se disgregan rápidamente.En la construcción de los terraplenes de la Base Aérea hispanoamericana de Valenzuela, enZaragoza, tuvimos este tipo de problema. La maquinaria empleada eran traíllas rápidas de 10yardas cubicas y los terraplenes se formaban con unas zahorras calizas (caliches). Estas traíllasalcanzaban velocidades superiores a los 80 km./in. y con el repetido trasiego sobre zonasdeterminadas, producían importantes deterioros que alcanzaban 30 y 40 cm. de profundidad.Este problema se solucion6 escarificando casi constantemente la cape superior de las tongadascon una motoniveladora ya que de este modo se favorecía la evaporación natural del agua
  16. 16. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS16intersticial sobrante.2.4.1.2. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.-Vamos a considerar ahora algunas maquinas de compactación que trabajan según el principiode impacto:—Placas de caída libre.— Pisones de explosión.PLACAS DE CAIDA LIBRE.-Se trata de unas places de hierro de superficie de contacto lisa de 0,5 m2, de formarectangular y con un peso que oscila entre las 2 y 3 Tm., las cuales se eleven mediante cableshasta una altura de 1,5 a 2 m. sobre el suelo y se les deja caer libremente sobre el mismo. Paraello se necesita una maquina adicional tal como una excavadora, grúa, etc.La preside de contacto que produce la caída es muy alta y comprime en combinación con unacierta sacudida hasta los suelos pesados, rocosos. Es únicamente en la compactación de rocadonde puede ser interesante.PISONES DE EXPLOSION.-Este tipo de maquina se levanta del suelo debido a la explosión de su motor, que por reaccióncontra el mismo produce la suficiente fuerza ascendente pare elevar toda ella unos 20 cm. Alcaer ejerce un segundo efecto compactador dependiente de su peso y altura de elevación.Estos pisones son muy apropiados pare suelos coherentes, aunque también den resultadocon otra clase de materiales. Son muy buenos pare la compactación de zanjas, bordes deterraplenes, cimientos de edificios, etc. La habilidad del operador es decisivo en el rendimiento ycalidad del trabajo. Los pisones grandes, de 500 a 1.000 kg., 11egan a compactar inclusotongadas de unos 30 centímetros de espesor en 4 ó 6 pasadas.
  17. 17. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS17Estas maquinas, sin embargo, tienen un defecto grave y es el elevado numero de horas deavería por hora útil de trabajo.2.4.1.3. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACION.-—Placas vibrantes.—Rodillos vibratorios.Hoy día es quizá la maquina mas utilizada. En los últimos anos ha sido tal _I numero de tipos ymarcas disponibles en el mercado, que casi resulta materialmente imposible conocerlas todas.Se han empleado en la compactación de toda clase de suelos sin distinción: bases granularesartificiales, sub-bases naturales, suelo-cementos, rellenos rocosos, asfaltos, arcillas, arenas,etc., y naturalmente, el éxito ha sido variable.Hay que considerar primordialmente los efectos de resonancia. Esta es función, por una parte,de la composición o tipo del terreno, contenido de humedad del mismo, etc., y por otra, delpropio vibrador. Es decir, que lo importante es la adecuación de frecuencia de resonancia delsuelo y de la mesa del vibrador.Hay un rango de resonancias suelo-vibrador pare las cuales el efecto de ordenación granular yen consecuencia la compactación da mejores resultados.Hace siete años, como la industria nacional no construía es te tipo de maquinaria y laimportación era dificultosa , tuvimos que ingeniarnos la pare construir rodillos vibratorios vitalespare nuestras obras; las características principales de aquellos Bran: 3.000 kg. de peso propio,remolcados y con transmisión de fuerza desde el tractor de arrastre.Diversos ensayos efectuados con los prototipos en Zaragoza nos marcaron una serie decriterios que después hemos visto confirmados en nuestras obras, trabajando no s6lo connuestros vibradores. sino con los diversos tipos fabricados ya por las cases especializadas.Vimos entonces que la amplitud y la frecuencia de la vibración influían grandemente en losrendimientos. Para cada tipo de suelo y el mismo contenido de humedad, existían pare la misma
  18. 18. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS18maquina unas amplitudes y frecuencias con las que se obtenían mejores resultados. En general,observamos que material es con cierto contenido de arcilla compactaban mejor con frecuenciasbajas y amplitudes altas. También result6 claro que materiales granulares no cohesivos biengraduados compactaban mucho mejor con frecuencias altas y amplitudes bajas. De estoshechos sacamos la consecuencia de que en una buena maquina vibratoria debía de podersemodificar la frecuencia y la amplitud de vibración de una manera fácil, al objeto de poder elegiren cada cave —a la vista de los materiales a compactar— los valvismas id6neos. La variaciónde frecuencia nosotros la conseguimos con una caja de cambios, que unida a la del tractor,variaba de 1.000 a 1.800 r.p.m. La velocidad de giro del eje excéntrico. Para variar la amplitud,aumentábamos o disminuíamos los contrapesos excéntricos, así como también la preside de losneumáticos soporte del eje excéntrico.Otra característica que hay que tener en cuenta con las maquinas vibratorias es la de su pesoestético, ya que el efecto vibratorio sobre el suelo es función del peso estático de la maquina ydel movimiento vertical y horizontal. En el esquema de la pagina siguiente se ve claramente lainfluencia de ambas fuerzas:Sea P el peso estático del vibrador y F la fuerza dinámica generadora de la vibración. Alcomienzo de la I a vuelta de las mesas de vibración, las dos fuerzas P y F se sumanproduciendo una fuerza aplicada sobre el terreno P + F. Al continuar girando las masas alcanzanuna 2.a posición, horizontal y paralela al suelo, de forma que la fuerza F tiende a impulsar elapisonado, transmitiendo al terreno unas fuerzas horizontales muy importantes. En este cave lafuerza vertical es igual a P. En la posición siguiente las masas están creando la fuerza F enoposici6n vertical a P y la fuerza sobre el suelo será P-F. Como generalmente F > P. la fuerzareal sobre el suelo será cero, habiéndose elevado realmente la maquina sobre el mismoCOMPOSICIÓN DE FUERZAS EN UNA COMPACTACIÓN VIBRATORIA.-La cuarta posición de las mesas, da un estado de fuerzas simétrico al de la 2.a y de similaresconsecuencias. Cuando las mesas vuelven a la posición se obtiene un efecto claro de percusiónsobre el suelo con la fuerza P + F como resultante. Dependerá de la velocidad de traslación dela maquina compactador el numero de impactos por metro lineal de terreno recorrido. Por estaraz6n resulta muy importante la velocidad de avance de los vibradores.
  19. 19. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS19Hasta aquí no he hablado en absoluto del espesor de las tongadas mas conveniente pare estetipo de Compactadores. Nuestra experiencia de varios anos compactan do todo tipo demateriales con diversas clases de maquinas vibratorias en diferentes obras, me permiteninsinuar que el problema del espesor de la tongada no depende sólo de la maquina y delmaterial a compactar, sino de las propias características técnicas y económicas de la obra. Esevidente que con un compactador de 8 a 10 Tm. de peso propio, con efectos dinámicos de 80 amas Tm., se pueden compactar en 4 ó 6 pasadas, tongadas de 80 a 100 cm. de materialgranular bien graduado, no cohesivo.Sin embargo, hay pocas obras en las que el pliego de condiciones admita tongadas de evesespesores por razones técnicas muy estimables. En eves caves, es 16gico que haya que ir amaquinas mas pequeñas y como consecuencia a espesores menores.PLACAS VIBRANTES.-Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical, debido almovimiento giratorio de un plato excéntrico accionado por un motor. Las fuerzas vibratoriasengendradas son mayores que el peso de la maquina y por lo tanto la maquina se levanta delsuelo en cada ciclo de rotación del plato excéntrico, como ya se extlic6 anteriormente. Elmovimiento de traslación se consigue utilizando parte de la energía de vibración según lacomponente horizontal.Hay places vibrantes con alta frecuencia ( > 40 c/seg.), que funcionan muy bien con sueloscohesivos, arenas y graves, pero la cape superior de unos 5 cm. de espesor queda removida porefecto de las vibraciones sin sobrecarga.Las places con frecuencias bajas ( < 30 c/seg.) disminuyen este efecto de superficie y sinembargo en las capes profundas producen buenos resultados en suelos algo cohesivos.Estas maquinas son útiles pare trabajos pequeños, tales como relleno de zanjas, arcenes,paseos, etcétera. Sin embargo, se pueden unir 2, 3 6 mas vibradores de place en paralelo yobtener de esta manera una poderosa maquina de compactación.Hemos compactado terrenos naturales poco cohesivos (grave arenosa) en tongadas de 15 a
  20. 20. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS2020 cm. con bandejas vibratorias de unos 600 kg. con buenos rendimientos.También se pueden montar sobre vehículos de orugas una serie de places vibratorias con laventaja de que no gastan energía en el movimiento de traslación y al ser la marcha del vehículomas regular y en ambos sentidos se obtienen mejores rendimientos.RODILLOS VIBRATORIOS AUTOPROPULSADOS.-Son maquinas que precisamente por su condición están un poco entre las apisonadorasestáticas clásicas y el rodillo vibratorio remolcado. Para algunos trabajos en que lamaniobrabilidad es importante o bien que se requiera previamente a la vibración un<<planchado>>, son muy útiles. Su empleo esta indicado en los suelos granulares biengraduados sobre todo cuando los tajos son estrechos y no permiten alar la vuelta fácilmente alos rodillos remolcados.Tienen el inconveniente , desde el punto de vista de maquinaria, de que son bastante mascomplicados, requieren mas entretenimiento y por ultimo, al tener que ir los maquinistas vibrandosobre la maquina, estos suelen arreglárselas pare que esta vibre lo menos posible en frecuenciay tiempo, con el consiguiente empeoramiento del rendimiento. También suelen aparecerproblemas de adherencia entre las ruedas motrices y el suelo cuando su contenido de humedades elevado o se presentan pendientes fuertes. .Con maquinas de peso propio de 4 Tm. hemos compactado en 8 6 10 pasadas tongadas de15 cm. de bases granulares artificiales en obras de carreteras. Las empleamos con buen éxitoen la compactación de los arcenes una vez extendido el hormigón asfáltico en el centro de laexplanación por la faceta antes apuntada de no presenten problemas al <<dar la vuelta,,, ya quetrabaja correctamente en ambos sentidos.Estas maquinas en su versión pesada (sobre 8 Tm.) donde verdaderamente tienen una
  21. 21. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS21aplicación interesante es en la compactación de hormigones asfálticos, ya que permiten alarprimero unas pasadas sin vibrar pare consolidar la cape y luego terminar de obtener convibración la densidad exigida.Yo he presenciado ensayos en este sentido con capes de 8 cm. de aglomerado en caliente,de granulometria cerrada, con resultados muy satisfactorios. Con dos pasadas sin vibrar yposteriormente cuatro con vibración, se consiguieron densidades in situ por encima de lasexigidas.Las temperaturas del material que compact6 el rodillo fueron sobre 130° C, cuando se pas6sin vibraci6n y sobre 105 ° C, cuando se pas6 vibrando. Las ultimas pasadas de sellado lasdaban con un compacto de 13 ruedas, neumático, lastrado con 10 toneladas.RODILLOS VTBRANTES REMOLCADOS.-Forman hoy día la gama mas extensa de maquinas de compactación. Los hay desdediámetros y pesos casi ridículos, hasta diámetros de 2 metros y 10 toneladas, de peso propio.Para los inferiores a 1.000 kilogramos, se puede aplicar casi todo lo dicho referente a placesvibratorias, con ventajas e inconvenientes según la particularidad de cada tipo. Por lo tanto novoy a decir nada mas sobre este punto.La gama de los 3.000 a 5.000 kg. forman un tipo interesante de maquinas. Pueden ser conmotor incorporado pare producir la vibraci6n o bien producir esta por medio de una transmisiónelástica a partir del toma fuerzas del tractor. Son muy apropiados para compactar arenas ygraves no cohesivas o ligeramente cohesivas, así como terrenos naturales rocosos, siempre quelos fragmentos de roca sean pequeños. En suelos coherentes no den buen resultado pues lavibración que producir en las partículas, no suele ser suficiente para vencer la cohesión existenteentre ellas y como consecuencia su efecto sobre el material, es el puramente estático.De este tipo de maquinas tenemos gran experiencia y puedo asegurar que es la ideal paracompactar zahorras, bases, sub-bases, suelo-cementos, etc. En capes de 20 6 30 cm., entre 6 yhasta 10 pasadas y a velocidad de trabajo alrededor de los 20 metros por minuto, hemosobtenido buenos rendimientos y magníficos resultados.
  22. 22. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS22Suele ser una maquina sin problemas, con la que se consigue trabajar turno tras turno sinotras paradas que las propias pare su entretenimiento. El mayor cuidado hay que prestarlo enlas que llevan motor incorporado, ya que por muy bien aislado que se encuentre de la vibraciónpropia de la maquina, es imposible hacerla desaparecer totalmente. Los que no llevan motorincorporado suelen <<dar la lata>, con la transmisión elástica desde el tomafuerzas del tractor.COMPACTADORES VIBRATORIOS “PATAS DE CABRA”.-Estos rodillos fueron construidos pensando en compactación de suelos coherentes y enparticular en los terrenos arcillosos, pues al concentrar las fuerzas estáticas y dinámicas sobreáreas pequeñas, es mas fácil conseguir la energía necesaria y suficiente pare romper las fuerzasde cohesión (de naturaleza capilar), entre sus partículas.Las patas de estos rodillos producen una acción mezcladora y rompedora muy beneficiosa,sobre todo si el terreno no es homogéneo. También favorecen la unión entre las diferentestongadas, pues al quedar la superficie de cada cape distorsionada, esta se compacta junto conla siguiente eliminando la tendencia hacia la laminación o separación de estas.SUPERCOMPACTADORES PESADOS REMOLCADOS.-Se refiere a los que poseen peso propio entre 8 y 10 toneladas. De ellos únicamente voy adecir que edemas de poder realizar el mismo trabajo que los de series anteriores, mas ligeras,pero en tongadas de mayor espesor, es tan especialmente indicados pare la compactación desuelos rocosos no coherentes o ligeramente coherentes. Para la compactación de roca, elespesor de la cape debe ser función del tamaño máximo y del porcentaje de granos finos.Hemos experimentado en nuestras obras que empleando un compactador remolcado de 8,5Tm., S.A.W. (ABG), la compactación de zahorras algo cohesivas, es efectiva en tongadas de unmetro hasta las capes inferiores de la misma, donde se alcanzaron las densidades exigidas en6-8 pasadas. La cara superior quedaba <<movida>> por efecto de una vibración secundaria queproduce una resonancia en las partículas de la cape superior del terreno. Naturalmente, esteefecto descompactador no alcanzaba mas que 5 6 10 cm. de espesor en la superficie yúnicamente había que tenerlo en cuenta, pare no considerar estos centímetros al sacar las
  23. 23. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS23muestras pare el Proctor. Al compactar la cape siguiente estos 5 6 10 cm. quedabanconvenientemente consolidados.En una visita a una presa de escollera en Alemania, en las proximidades de Nehein-Husten,concretamente en Ronkhausen/Arnsberg, para observar el trabajo de compactación queefectuaba el contratista Busher y Sohn con rodillos vibratorios de 8,5 Tm., sobre material rocosode pizarras arcillosas.En los comienzos de la obra prepararon una serie de ensayos en el propio tajo paredeterminar el espesor de las tongadas y numero de pasadas de compactación correspondientes.Con las referidas maquinas y variando el numero de pasadas, compactaron diversos espesoresde cape, determinando las densidades obtenidas haciendo hoyos de 2 X 2 X 2aproximadamente y pesando el material extraído. Luego colocaban un plástico pegado a lasparedes y rellenaban el hueco con agua o arena que iban midiendo hasta alcanzar la rasante delhoyo. De este modo determinaban el volumen del hueco y con el median la densidad obtenidaen cada caso.De este modo fijaron 80 centímetros de espesor de tongada y 6 pasadas de compactador.Estos eran los únicos controles que se verificaban en la obra.Este procedimiento de ensayar la maquina mas adecuada en cada caso, incluso determinando lo más cuidadosamente posible el numero de pasadas, espesor de cape, humedadóptima en la practica, etc., es el único método realmente eficaz pare elegir la maquina y suscircunstancias de trabajo.3. PROPOSITOS Y METODOS PARA LA COMPACTACION DE SUELOS.-La estabilidad de mesas de suelos en su estado natural. Si se excavan tales mesas de suelosy se redepositan sin tomar un cuidado especial, la porosidad, permeabilidad y compresibilidad delos mismos aumenta, mientras que su capacidad pare resistir la erosión interna por efecto devenas de agua disminuye grandemente. Por ello, hasta en la antigüedad, se acostumbrabacompactar los terraplenes que debían actuar como cliques o malecones. No se hacían, sin
  24. 24. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS24embargo, esfuerzos especiales pare compactar los terraplenes viales, pues las calzadas eransuficientemente flexibles como pare no ser donadas por un asentamiento. Hasta trace poco, losterraplenes pare líneas ferroviarias eran también construidos echando sierra suelta, que luego sedejaba asentar bajo su propio peso durante varios anos antes de colocar un balasto de altacalidad.El asentamiento de los terraplenes sin compactación no trajo inconvenientes serios hasta que,después de iniciado el siglo veinte, hizo su aparición el automóvil y, con su rápido desarrollo,creo una demanda creciente de caminos pavimentados. Poco tiempo después se hizo evidenteque los caminos de hormigón construidos sobre terraplenes no compactados se rompían concierta facilidad, y que los pavimentos flexibles de tipo superior tenían la tendencia a desnivelarseen exceso. La necesidad de evitar estos inconvenientes fomento el desarrollo de métodos decompactación que fuesen a la vez eficientes y económicos. Por su parte, un aumento simultaneoen la construcción de cliques de sierra proveo un incentivo adicional, que coadyuvo también a lacorrección de dichos métodos de compactación.Las investigaciones que se realizaron demostraron que ningún método de compactación esigualmente adecuado pare todos los tipos de suelos. Además, el grado de compactación quealcanza un suelo dado, sometido a un procedimiento de compactación también dado, dependeen gran parte del contenido de humedad del suelo. La compactación máxima se obtiene pare uncierto contenido de humedad conocido como contenido optimo de humedad, mientras que elprocedimiento utilizado pare mantener, durante la compactación, la humedad del terraplén cercade la optima, se conoce como control de humedad.En la actualidad, aun se tiene un conocimiento muy imperfecto acerca de las relaciones queexisten entre el contenido de humedad en el momento en que se construye el terraplén, el gradode compactación y la forma como cambian las características físicas del mismo durante superiodo de servicio. Los cambios de resistencia, rigidez y permeabilidad que el terraplén sufrecon el tiempo y con las variaciones en su contenido de humedad, merecen mucha mas atenciónde la recibida hasta el presente. De aquí que en lo que resta de este articulo casi no se bate delas propiedades de los suelos compactados y solo se describan los procedimientosconstructivos.En lo que sigue, los métodos corrientes de compactación de terraplenes artificiales se dividir
  25. 25. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS25en tres grupos: los adecuados pare suelos no cohesivos, los adecuados pare suelos arenosos olimosos con cohesión moderada y los adecuados pare arcillas. Finalmente, se tratan losmétodos pare compactar mesas naturales de suelos en su lugar de origen.4. COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.-Los métodos pare compactar arena y grava, colocados en orden de decreciente eficienciason: vibración, mojado y rodamiento. En la practica, se han utilizado también combinaciones deestos métodos.Las vibraciones pueden producirse de una manera primitiva apisonando con pisones a mano,o con pisones neumáticos, o bien dejando caer un peso grande desde cierta altura; un metro,por ejemplo. Empero, la compactación alcanzada con estos procedimientos es muy variable,pues depende en gran parte de la frecuencia de las vibraciones. Los mejores resultados seobtienen con maquinas que vibran a una frecuencia cercana a la de resonancia del conjuntosuelo-vibrador. Cuando f1 es aproximadamente igual a fo, la disminución de volumen oasentamiento es 20 a 40 veces mayor que la que produce una fuerza estática equivalente a lapulsatil.Por medio de rodillos de 5 a 15 t, equipados con vibradores que operan a frecuenciascomprendidas entre 1100 y 1500 pulsos por minuto, se ha obtenido la compactaci6n.efectiva dearena gruesa, grave y de enrocado de piedra partida con partículas de tamaños comparables(Bertram, 1963). El material se desparrama en capes de 30 a 40 cm de espesor, habiéndoseobtenido en algunas obras una compactación adecuada de capes de espesor mayor, auncuando en estos caves es difícil evitar la segregación durante el desparramo del material. Eltamaño máximo de las partículas esta limitado únicamente por el espesor de las capes. Entre 2a 4 pasadas de tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda de alrededor de 3 km. porhora suele resultar adecuada pare alcanzar un alto grado de compactación . No es necesario uncontrol en el contenido de humedad. Tal tipo de materiales han sido también compactados pormedio de rodillos neumáticos tirados por tractores Diesel montados sobre cubiertas pesadas.Durante el proceso de compactación se puede agregar agua. Mucha de la compactación que seobtiene en estas condiciones derive de la producida por el tractor mas bien que por el rodillo. Se
  26. 26. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS26necesitan normalmente entre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pare obtener ungrado satisfactorio de compactación, siempre y cuando el material sea depositado en capes deun espesor no mayor de 30 cm.Cuando se trata de compactar áreas limitadas, pueden resultar adecuados los compactadoresmanuales mecánicos o los operados a motor. El peso de estos compactadores varia entre varioscientos de kilogramos a varias toneladas y la fuerza pulsante que entregan al terreno, a unafrecuencia aproximada a la de resonancia del compactador y el suelo se transfiere a través deuna chapa plana o de un rodillo. El espesor de las capes que pueden compactarseefectivamente var1a entre 10 y 20 cm.La compactaci6n con agua se fundamenta en el hecho de que la presi6n de filtración del aguaque escurre hacia abajo rompe los grupos de granos inestables y la inundación temporariaelimina, por lo menos brevemente, las fuerzas capilares. Es mucho menos efectivo que lacompactaci6n por vibración. Para compactar terraplenes de caminos se han utilizado dosmétodos de molado. En uno de ellos, se amontona la arena en caballetes a ambos lados delcamino y luego se arrastra el suelo hacia el centro con chorros de agua, con una presi6n de 4 a5 kg/cm2, formándose de este modo un deposito que tiene algo de las características de unclique construido por refutado. En el segundo método, la superficie del camino se inunda deagua, la que filtra hacia abajo por la arena ya colocada y escape por el pie del terraplén. Ambosmétodos requieren aproximadamente 1,5 metros cúbicos de agua por metro cubico de arena,Comparando la porosidad de los terraplenes antes y después del tratamiento, se ha comprobadoque el grado de compactaci6n que se obtiene con cualquiera de estos métodos es relativamentebajo. Por ello, esta practica debe ser desalentada.Los rodillos no vibrantes son relativamente inefectivos pare compactar suelos no cohesivos,obteniéndose los mejores resultados cuando la arena esta prácticamente saturada. No obstante,en arena limpia, el agua se escurre rápidamente y puede no resultar practicable mantener elmaterial en un estado de saturación.5. COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESION MODERADA.-A medida que aumenta la cohesi6n, disminuye rápidamente la eficacia de las vibracionescomo medio de compactación, pues por pequeña que sea la adherencia entre partículas, esta
  27. 27. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS27interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, la bajapermeabilidad de estos suelos trace inefectiva la inundación con agua. En cambio, lacompactación por capes utilizando rodillos ha dado muy buenos resultados. Hay dos tipos derodillos en uso general: neumáticos y patas de cabra. Los RODILLOS NEUMATICOS, seadaptan mejor para compactar los suelos arenosos ligeramente cohesivos, los sueloscompuestos cuyas partículas se extienden desde el tamaño de las graves a la del limo v lossuelos limosos no plásticos. Los RODILLOS PATA DE CABRA, tienen su máxima eficacia conlos suelos plásticos.Los Rodillos Neumáticos consisten usualmente en una chata soportada por una única fila de 4ruedas equipadas con neumáticos inflados a presiones que oscilan entre 50 v 125 libras porpulgada cuadrada (3,5 a 9 kg/cm2). Las ruedas están montadas en tal forma que el peso que setrasmite desde la chata y se distribuye uniformemente entre las mismas, aun cuando lasuperficie del terreno no este nivelada. Los terraplenes pare edificios se compactannormalmente en capes que tienen un espesor terminado que varía entre 15 y 30 cm con rodillosde 25 t y presiones de inflado de las cubiertas comparativamente bajas. Para terraplenes de otrotipo y para presas de embalse es practico usual utilizar rodillos de 50 t con presiones de infladode las cubiertas mucho mas altas y capes de espesor compactado que varía entre 15 y 30 cm,aun cuando a veces se utilizan rodillos de 100 t variando en este cave el espesor de la capacompactada entre 30 y 45 cm. Se requieren usualmente de 4 a 6 pasadas para alcanzar lacompactación requerida. En obras grandes donde se presentan materiales inusuales, el numerode pasadas debe determinarse por medio de ensayos de compactación en el terreno al iniciarlos trabajos.La superficie cilíndrica de los Rodillos Patas de Cabra viene provista de salientes prismáticos,o partes, con una frecuencia d e 1 por cada 700 cm 2 de superficie cilíndrica del rodillo. Losrodillos que se usan comúnmente en la construcción de presas de sierra tienen un diámetro de1,50 y una longitud de aproximadamente 2 m. Cargados pesan alrededor. de 15 t. Las salientestienen una longitud mínima de 23 cm y una superficie que varia entre 30 y 100 cm2. Según eltamaño del pie, la presión de contacto varía entre aproximadamente 20 y 40 kg/cm24. Enterraplenes de caminos se utilizan rodillos algo menores y menos pesados. Con el equipoordinario, el espesor de las capes después de compactadas no debe exceder de unos 15 cm. Elnumero requerido de pasadas debe ser determinado en el terreno por medio de ensayosrealizados con pequeños terraplenes experimentales. Se obtiene generalmente la compactaci6n
  28. 28. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS28satisfactoria después de 6 pasadas de rodillo (Turnbull y Shockley, 1958).Cualquiera sea el tipo de equipo de compactación disponible y el grado de cohesión del suelo,la eficacia del procedimiento de compactaci6n depende en gran medida del contenido dehumedad del suelo. Esto es especialmente verdad pare los suelos finos y uniformes de muy bajaplasticidad pues, a menos que su contenido de humedad sea casi exactamente igual al 6ptimo,no pueden compactarse de ninguna manera.Si se construye un terraplén de ensayo con suelo de propiedades uniformes bajo condicionesde un cuidadoso control en el terreno, y si el espesor de las capes, el tipo de compactaci6n y elnumero de pasadas se mantienen todas constantes, se descubre que la efectividad de lacompactaci6n depende solo del contenido de humedad del suelo de la cape durante lacompactación. La efectividad de la compactaci6n se mide por el peso de los sólidos por unidadde volumen, es decir, por lo que se conoce como densidad seca. La forma de la pata y lasuperficie de apoyo mas adecuadas dependen del tipo de suelo. Hay una tendencia hacia el usode patas tronco piramidales tlue evitan el arado del suelo a su paso. La superficie de apoyo masefectiva es en cierta medida función de la plasticidad y constituci6n gramulométrica del suelo. Ensuelos uniformes finos, cuanto mas limoso v menos plástico el suelo, mayor es la superficie de 1lpata a usar, dentro de los limites seiJalados en el texto.Se están usando también con buen resultado Rodillos Pata de Cabra Vibrantes y RodillosLibres Vibrantes, similares a los utilizados pare compactar arena. Con rodillos libes de un pesode unas 8 t/m de longitud y una frecuencia de unas 1200 vibraciones por minuto en 6 a 8pasadas se compactan capes de hasta 30 y 40 centímetros de espesor. En estos caves, tantopare los rodillos pata de cabra como pare los libes, la acción principal de las vibraciones es la deaumentar el efecto gravitacional del peso del rodillo. (N. d el rl .)6. CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL.-Para las condiciones del ensayo, la densidad seca que corresponde a la cima de la curve seconoce como máxima densidad seca o densidad seca para el 100% de compactación, y elcorrespondiente contenido de humedad se designa como el contenido optimo de humedad.Ninguna de estas cantidades es: una propiedad del suelo en si mismo. Si, por ejemplo, todas lascondiciones se mantienen inalteradas menos el peso del rodillo y se utilice uno mas liviano, el
  29. 29. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS29valor de la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es menor y el contenido óptimo dehumedad mayor que pare un rodillo mas pesado. Un incremento en el numero de pasadas de unrodillo liviano puede aumentar la máxima densidad seca pero, aun cuando se pudiese alcanzarun valor comparable al de la curve, b) es casi seguro que el contenido 6ptimo de humedad quecorresponde al nuevo valor resultara mayor que el obtenido pare un rodillo mas pesado.Cambios similares en las relaciones humedad - densidad para un suelo dado acompañan lavariaci6n en espesor de las capas y el tipo o peso del equipo de compactaci6n. Por tanto, eltermino 100 % de compactación o contenido optimo de humedad pare un suelo dado tienesignificaci6n especifica solo en relación con un determinado procedimiento de compactación. Noobstante, para cualquier material potencial de préstamo es esencial conocer, antes de iniciar laconstrucción, si para el procedimiento de compactación que se piensa especificar el contenidode humedad en el terreno es excesivo o deficiente con respecto al valor 6ptimo que correspondea dicho procedimiento. Mas aun, durante la colocación de un terraplén, el ingeniero debe tenerlos medios para determinar si la compactación especificada se esta alcanzando adecuadamente,aun cuando las características del material de préstamo cambie de tiempo en tiempo. Estosrequerimientos han conducido al desarrollo de los ensayos de compactación de laboratorio.El prop6sito de todo ensayo de compactación de laboratorio es determinar una CurvaHumedad-Densidad comparable a la que le corresponde al mismo material cuando se compactaen el terreno por medio del equipo y procedimiento que se pretende utilizar. Los métodos mascorrientes para este prop6sito se han derivado de uno desarrollado por el Departamento deCaminos de California en los primeros años de la década de 1930 cuando el equipo decompactación que se utilizaba era de un peso relativamente bajo. De acuerdo con esteprocedimiento, conocido como el ensayo Proctor normal (Proctor 1933, ASTM D-698-58T), seseca y pulveriza una muestra de suelo, la que se separa en dos fracciones pasándola por eltamiz N° 4. Unos 3 kg. de la fracción que pasa se humedecen con una pequeña cantidad deagua y se mezclan cuidadosamente para producir una parte húmeda que se apisona en trescapes iguales dentro de un recipiente cilíndrico de dimensiones especificadas. Cada capa secompacta con 25 golpes de un pistón normalizado que se deja caer desde una altura de 30 cm.Una vez llenado el cilindro, se enrasa el suelo con su borde superior y se determine: el peso totaldel suelo y su contenido de humedad. Con estos datos se puede calcular el peso del suelo secocontenido en la unidad de volumen, es decir, la densidad seca. De una forma similar se.determine la densidad seca para mezclas compactadas con humedad creciente hasta que
  30. 30. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS30aquella disminuya con el aumento de la humedad. Se dibuja entonces una curva que muestra larelación entre la densidad seca y el contenido de humedad. El contenido 6ptimo de humedad,según el ensayo normalizado de Proctor, es el valor de la humedad que produce la máximadensidad seca.Debido a la influencia que el método de compactación ejerce sobre la curva de humedad-densidad, no se puede esperar de ningún ensayo normalizado, incluido el ensayo de Proctor,que conduzca a resultados de validez general. Solo se puede obtener información concluyentecon respecto al contenido 6ptimo de humedad realizando ensayos a escala natural en el terrenocon el equipo de compactación que se va a utilizar en la obra.Por algún tiempo se han estado realizando esfuerzos para desarrollar en el laboratoriométodos de ensayo que imiten los tipos mas corrientes de equipos de compactaci6n en unaforma mas real que la que resulta del ensayo Proctor normal. Estos esfuerzos han conducido avarias modificaciones del procedimiento original. Para el equipo pesado de uso actual, enparticular en la construcción de cliques de sierra o de playas de estacionamiento y accesos a laspistas pare aviones pesados, el ensayo Proctor modificado (ASTM D-1557-58T) suele resultarmas apropiado. Varios tipos de compactadores por amasado (Johnson y Sallberg, 1962)conducen a curves humedad-densidad mas realistas, pero hasta ahora estos ensayos no tienenuna aceptación amplia.Si el contenido de humedad del suelo en el terreno es mayor que el 6ptimo, debe permitirseque se seque en el lugar de su almacenamiento, o bien proceder a su desparramo pare esteefecto. Si dicho contenido es menor, el agua debe agregarse en el propio préstamo o poraspersi6n antes de iniciar su compactación. Con un cuidado razonable resulta generalmenteposible mantener el contenido de humedad dentro del 2 6 3 del valor 6ptimo. Sin embargo, paresuelos uniformes no plásticos ligeramente cohesivos se necesita un acercamiento mayor alcontenido 6ptimo de humedad.El peso unitario y el contenido de humedad del suelo se controlan en el terreno por muestreoy ensayo rutinario. Para determinar el peso unitario se excava en el suelo compactado un hoyoque tenga por lo menos un volumen de 150 cm. y el material excavado se guardacuidadosamente y se pesa antes que pierda humedad por evaporaci6n. El volumen del materialexcavado se puede medir por medio de varios métodos. Uno de los procedimientos masantiguos
  31. 31. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS31y mas usados consiste en medir el volumen llenando el hoyo con arena seca en estado sueltodespués que el peso unitario de la arena en este estado se ha establecido previamente. Laarena se vuelca desde un recipiente que es pesado antes y después de llenar el hoyo.La tendencia actual, en particular para presas de sierra, es exigir la humectaci6n enpréstamo, pues, en general, es esta la única manera de obtener una distribución uniforme dehumedad en el material que asegure un producto compactado con características tambiénuniformes. Raramente la humectaci6n por aspersión en el terraplén arroja resultados similares.De acuerdo con el segundo procedimiento, se coloca un globo de goma debajo de una cubiertahorizontal y se lo fuerza por medio de inyección de agua a acomodarse a la forma que tiene elhoyo. El volumen del hoyo se determina midiendo el volumen de agua inyectada. Se puedeobtener rápidamente un valor aproximado del contenido de humedad determinando la perdida depeso por secado de la muestra colocada en una bandeja que se calienta con la interposición deuna chapa. De cualquier modo, después de haber adquirido una experiencia moderada en untrabajo dado, un inspector puede normalmente estimar el contenido de humedad con bastanteexactitud a través de la apariencia y la textura del material. Si el material que va a ser usadopare un terraplén es bastante variable en características, o si el trabajo esta situado en unaregión sujeta a frecuentes 11uvias, la exigencia de ajustarse a determinados requerimientos enel contenido de humedad puede aumentar considerablemente el costo de la construcción delterraplén.El contenido de humedad al cual se compacta un suelo tiene cierto efecto sobre laspropiedades físicas del material obtenido, incluyendo la permeabilidad. La experiencia indica queel aumento en contenido inicial de humedad a partir de un valor algo menor que el 6ptimo hastaalcanzar un valor algo mayor puede causar una gran disminución en el coeficiente depermeabilidad. La disminución parece incrementarse a medida que lo trace el contenido dearcilla del suelo. Tratándose del material del núcleo del clique Mud Mountain, que contenía hasta3% de arcilla con un alto contenido de montmorinolita, se observ6 que un aumento de humedadque variaba del 2 ó por debajo del 6ptimo al 2% por encima, disminuía el coeficiente depermeabilidad en unas 10.000 veces. Una influencia de esta magnitud es probablemente unarara excepci6n, pero aun efectos de menor importancia merecen ser considerados.
  32. 32. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS327. COMPACTACION DE ARCILLAS.-Si el contenido natural de humedad de una arcilla en el préstamo no esta pr6ximo al 6ptimo,puede resultar muy difícil 11evarlo a dicho valor 6ptimo sobre todo si el contenido natural dehumedad es demasiado alto. Por ello, el contratista puede verse obligado a utilizar la arcilla conun contenido de humedad no muy diferente del que tiene en la naturaleza.Las excavadoras extraen el material de los prestamos en pedazos o terrones. Ahora bien, unterr6n o trozo individual de arcilla no puede compactarse con ninguno de los procedimientosmencionados previamente, pues tanto las vibraciones como las presiones de corta duración soloproduce un cambio insignificante en su contenido de humedad. Los rodillos pata de cabra son,sin embargo, efectivos pare reducir el tamaño de los espacios abiertos existentes entre losterrones. Se obtienen los mejores resultados cuando el contenido de humedad es ligeramentesuperior al limite plástico. Si es mucho mayor, la arcilla tiene tendencia a pegarse al rodillo, obien este a hundirse en el terreno. Si es mucho menor, los terrones no se deforman y losespacios quedan abiertos.8. COMPACTACIÓN DE MASAS NATURALES DE SUELO Y DE TERRAPLENESEXISTENTES.-Los estratos naturales y los terraplenes existentes no pueden compactarse en capes, hechoque excluye la aplicación de la mayoría de los métodos descriptos previamente, ya que, pare serefectivo, el agente compactador debe actuar en el interior de la mesa de suelo. El método decompactación mas adecuado para una obra dada debe seleccionarse en funci6n de lanaturaleza del suelo.La forma mas efectiva pare compactar arena no cohesivo es por vibración. El método massimple para producir vibraciones a mucha profundidad consiste en hincar pilotes. Cuando sehincan pilotes en arena suelta, la superficie del terreno situado entre pilotes comúnmente seasienta, a pesar de la disminución de volumen producida por el desplazamiento de la arena porlos pilotes. En un cave, la hinca de pilotes moldeados en sitio, de 14 metros de longitud,distanciados 0,90 metros de eje a eje, produjo, en arena suelta bajo agua, un asentamiento de lasuperficie que alcanz6 hasta 0,90 metros, a pesar de que el volumen de los pilotes eraequivalente a una cape de 0,30 metros de espesor. La hinca de los pilotes redujo la porosidad
  33. 33. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS33de la arena de 44 a 38 por ciento, aproximadamente.Los depósitos espesos de arena pueden también ser compactados por Vibro Flotación. Elinstrumento que produce la compactaci6n consiste en un vibrador combinado con un dispositivoque inyecta agua en la mesa de arena que lo rodea. Primero se introduce por inyección elvibrador dentro de la arena hasta la profundidad a que se desea compactar el estrato, y luego selo levanta nuevamente. La compactación se produce al levantar el vibro flotador, merced alefecto combinado de las vibraciones y de los inyectores de agua. La operaci6n compacta, conun costo moderado, la arena situada dentro de un espacio cilíndrico de un diámetro comprendidoentre 2,50 y 3,00 metros. El método da muy buenos resultados en arena limpia, pero si elmaterial contiene limo o arcilla, su eficacia disminuye notablemente.Se ha obtenido también la compactación satisfactoria de gruesos estratos de arena muysuelta haciendo estallar pequeñas cargas de dinamita en muchos puntos del interior de su mesa.Los requisitos previos pare que este método de buenos resultados son los mismos que seindicaron pare el proceso de vibro flotación. En uno de estos estratos, que se extendía desde lasuperficie hasta una profundidad que variaba entre 4,50 y 9,00 metros, se hicieron estallarcargas de 3.600 gramos, de un explosivo que contenía 60 por ciento de dinamita, colocadas auna profundidad de 4,50 metros. Las vibraciones producidas por las explosiones redujeron laporosidad de la arena desde su valor original del 50 por ciento al 43 por ciento (I,yman, 1942).En el clique Karnafuli se llen6 un gran pozo provocado por la socavaci6n que tenia un volumende aproximadamente 50.000 m3, volcando dentro del agua una arena limpia uniforme (Do = 0,18mm, U = 2) y compactando la arena por una serie de cargas explosivos, usualmente cada unade 3,6 kg., colocadas a profundidades de 4,50 m, 10 m y 15 m debajo de la superficie de laarena. Los agujeros se espaciaron 6 m en sentido horizontal. Las cargas inferiores fuerondisparadas primero y seguidas, a intervalos de 4 horas, por las cargas intermedias y lassuperiores. Luego se instal6 una cuarta serie que se dispar6 a una profundidad de 7,50 m. Laporosidad de la arena se redujo del 47 al 41%, aproximadamente (Hall, 1962).Los suelos arenosos con alguna cohesión y los terraplenes existentes cohesivos tambiénpueden compactarse hincando pilotes. La compactaci6n de estos suelos no es, sin embargo,causada por las vibraciones producidas por la hinca, sino por preside estática, la que reduce eltamaño de los espacios vacíos. Si el suelo esta situado por encima de la nave y los vacíos están
  34. 34. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS34en gran parte llenos de aire, el efecto de compactación producido por la hinca de pilotes es engeneral más satisfactorio, pero si el suelo esta situado debajo de la nave, dicho efecto disminuyerápidamente a medida que también disminuye la permeabilidad del material. Para facilitar laexpulsi6n del agua se pueden instalar drenes de grave. Así, por ejemplo, pare compactar unrelleno suelto de marga, colocado dentro de las células de un "cofferdam" de tablestacas(FitzHugh et al., 1947), se utiliz6 con buenos resultados el siguiente procedimiento se hincaronen el relleno conos de acero de 30 centímetros de diámetro, cuyos extremos inferiores sehallaban cerrados por discos de acero, dispuestos en forma tal que pudieran desprendersefácilmente de los canos y quedasen en el terreno cuando estos se retiraban. Cada cano sehincaba hasta la base de la marga, se llenaba con una mezcla de grave y arena, y se lo cerrabacon una capa hermética. El cono era luego extraído inyectando aire dentro del mismo a unapresi6n de 1,5 a 2 kg/cm2. La presión del aire mantenía el suelo blando en su posicio6n,impidiendo que este ocupase el lugar dejado por el cano antes que la grave. La consolidacióndel suelo circundante se aceler6 extrayendo por bombeo agua de los drenes.Los suelos compresibles, como las arcillas blandas, los limos sueltos y la mayoría de lossuelos orgánicos, pueden también compactarse por precarga. La zona a ser tratada se cubrecon un terraplén que trasmite un peso unitario suficientemente alto como pare consolidar elsuelo en una magnitud que aumente su resistencia y reduzca su compresibilidad a los límitesrequeridos dentro del tiempo disponible pare la operación de precarga. Los suelos limosos quecontienen capas de arena suelen consolidarse con la misma rapidez con que se incrementa laprecarga, pero los suelos mas impermeables pueden llegar a necesitar un tiempo mucho mayor.La velocidad de consolidación se puede calcular por medio de la teoría del articulo 25, pero lasestimaciones suelen resultar muy poco fehacientes debido a que el esparcimiento y el grado decontinuidad de las capes drenajes mas permeables no pueden usualmente evaluarse conexactitud. Cuando la velocidad estimada de consolidación es demasiado lenta, el proceso puedeacelerarse suplementario la presencia de las capes naturales de drenaje con la instalación dedrenes de arena similares a los descriptos en el párrafo precedente. Los drenajes tienencomúnmente un diámetro de por lo menos 30 cm y están espaciados en disposicionestriangulares o cuadradas a distancias comprendidas entre unos 2 y 4 m. El esparcimientonecesario se puede calcular por teoría, pero la confiabilidad de las predicciones esta sujeta a laslimitaciones siempre presentes respecto al conocimiento de la permeabilidad real de losdepósitos en sentido horizontal y vertical. Las técnicas para la instalaci6n de drenes de arena sehan perfeccionado hasta alcanzar un alto grado de eficiencia (Carpenter y Barber, 1953). Antes
  35. 35. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS35de colocar el terraplén de sobrecarga, el área ocupada por los drenes debe ser cubierta con unasolera de drenaje que permita el escape del agua evacuada a través de los mismos. Existan ono drenes de arena, el terraplén de precarga no debe construirse con una velocidad tal o contaludes demasiado parados como pare producir un deslizamiento o una rotura por la base. Enparticular, si se han instalado drenes, un accidente de este tipo suele provocar unadiscontinuidad en los mismos y tornarlos ineficientes. Para evitar estos deslizamientos, laprecarga y las instalaciones de drenaje se proveen con medios pare observar el asentamientode la superficie del suelo que soporta la sobrecarga, las presiones de poros que se desarrollanen el subsuelo y el levantamiento o movimiento lateral del suelo natural mas allá de los límitesde la sobrecarga.Si se hincan pilotes en un limo suelto situado debajo del nivel de la nave, el suelo se trasformay pasa a un estado semi líquido. Por ello, en lugar de compactarlo, la hinca lo debilita, por lomenos temporalmente. La compactaci6n de tal tipo de estratos se puede obtener solamente poralgún proceso de drenaje, por pre-carga o por la combinaci6n de ambos.8.1. PRINCIPALES TIPOS DE TERRAPLENES.-Los Terraplenes de Sierra pueden dividirse en cuatro grandes grupos: terraplenes deferrocarril, terraplenes de caminos, malecones y cliques de sierra. En cada grupo, los terraplenesson similares no solo por el fin a que están destinados, sino también en cuanto a los factoresque deben considerarse cuando se eligen sus taludes laterales. En el estudio que sigue respectode la elección de taludes, se supone que los terraplenes descansan en suelo estable.9. CONTROL DE COMPACTACION.-Considérese una prueba de compactación realizada en una muestra de suelo de un terraplénque no contenga partículas más grandes que la abertura de la malla 4. El material debeprotegerse contra la evaporación, a fin de que su contenido de agua no varíe y se compacta conalguno de los métodos comunes en uso y con su contenido de agua de campo Wf. El pesoespecífico húmedo de esa muestra será .Por tanto C =
  36. 36. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS36Donde Wf es el contenido de agua de la muestra obtenida en el campo ySon los pesos específicos secos de campo y de prueba, respectivamente.METODOS DE CONTROL.-1. METODOS DESTRUCTIVOS:- Método del Cono y la Arena:La arena a utilizar en este método tiene que ser pasante del tamiz N° 20 y retenida en eltamiz N° 30. Esta se coloca en el hoyo previamente abierto y se va acomodando con relación devacíos mínima pudiendo calcularse así el volumen de la muestra. Para ello se coloca encima delorificio una placa con abertura central de 4 ó 6 pulgadas de diámetro y luego un cono dobleunido con una valvula y un frasco en uno de sus extremos conteniendo en la arena, esta se dejacaer sobre el hoyo midiendo la empleada para llenarlo.-Método del frasco Volumétrico:Consiste en medir el volumen del orificio previamente abierto en la capa compactadamediante la introducción en él de una goma plástica de aproximadamente 2mm de espesor, lacual se encuentra dentro del aparato siendo introducida dentro del orificio a través de lainyección de agua a presión.
  37. 37. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS37-Método del aceite.:Consiste en medir el volumen del orificio mediante la introducción én el de un volumenconocido de aceite, el cual debe retirarse al concluir el ensayo. Este método no se recomiendaen el caso de suelos arenosos.2. METODO NO DESTRUCTIVOS.-Estos permiten la obtención del peso unitario y la humedad del suelo directamente en campomediante la utilización de radiaciones gamma provenientes de un elemento radioactivo que seencuentra dentro del aparato de medición. Este equipo se conoce como densímetro nuclear yexisten tres tipos: 1) Troxles, 2) Campbell Pacific Nuclear, 3) Humboldt.CONCLUSION.-La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia ydisminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicasconvenientes que aumenten su peso especifico secos, disminuyendo sus vacíos. Por lo general,las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas detierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos,etc. Algunas veces se hace necesario compactar el suelo natural, como en el caso decimentaciones sobre arenas sueltas.Los métodos utilizados para la compactación de los suelos dependen de los tipos demateriales con los que se trabaje en cada caso; con base en un experimento sencillo que los
  38. 38. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS38materiales puramente friccionantes, como la arena, se compactan eficientemente por métodosvibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulte masventajoso.Para nuestros conocimientos prácticos asistimos al proceso de compactación que se estallevando a cabo en la Av. La Limpia, específicamente en el Distribuidor de los Olivos, donde sereflejan las características ya expuestas en dicho proceso y los equipos disponibles para eltrabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o pata de cabra. En lasúltimas épocas los equipos de campo han tenido gran desarrollo y hoy existe en gran variedadde sistemas o pesos.La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poderanalizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientosestandarizados que reproduzcan en el laboratorio la compactación que se puede lograr en elcampo con el equipo disponible. Entre todos los factores que influyen en la compactaciónobtenida en un caso dado, podría decirse que dos son las mas importantes: el contenido deagua del suelo, antes de iniciarse el proceso de la compactación y la energía especificaempleada en dicho proceso. Por energía especifica se entiende la energía de compactaciónsuministrada al suelo por unidad de volumen.En realidad las secuelas prácticas suele ser como sigue: cuando se va a realizar una obra enla que el suelo puede ser compactado se recaban muestras de los suelos que se usaran; en ellaboratorio se sujetan esos suelos a distintas condiciones de compactación, hasta encontraralgunas que garanticen un proyecto seguro y que puedan lograrse con el equipo de campoexistente; con el equipo de campo que vaya a usarse se reproducen las condiciones delaboratorio adoptadas para el proyecto (esto suele hacerse construyendo y compactando en elcampo un terraplén de prueba con el suelo a usar, en el que se ve el número de veces que debapasar el equipo, el espesor de las capas de los suelos depositados para compactar, etc.).Finalmente, una vez iniciada la construcción, verificando la compactación lograda en el campocon muestras al azar tomadas del material compactado en la obra, se puede comprobar que enestas se están satisfaciendo los requerimientos del proyecto.
  39. 39. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS39BIBLIOGRAFIA.-- Introducción a la Mecánica de los Suelos y Cimentación. George B. Sowers y George F.Sowers.- Mecánica del Suelo: Cimentos y Estructura de Tierra. Gregory P. Tschebotarioff.- Mecánica de Suelos. Tomo I. Fundamentos en la Mecánica de Suelos. Juárez Badillo yRico Rodríguez.- Mecánica de Suelos. T. William Lambe y Robert V. Whitman.- Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Karl Terzagui y Ralph B. Peck.
  40. 40. METODOS Y EQUIPOS DE COMPACTACION DE SUELOS40

×