SUELOS II

1. La necesidad de compactar apareció no hace
muchos años debido a la urgencia de utilizar las
obras inmediatamente, sin tiempo para que los
agentes atmosféricos produzcan los asientos
definitivos. Por tanto, los sistemas de
compactación se han ido desarrollando
paralelamente a la mecanización de las obras, ya
que la aplicación de la energía necesaria exige
una máquina adecuada en potencia y movilidad,
para cada caso.

2. Compactar es la operación
previa, para aumentar la
resistencia superficial de un
terreno sobre el cual deba
construirse una carretera u otra
obra. Aplicando una cantidad
de energía la cual es necesaria
para producir una disminución
apreciable del volumen de
hueco del material utilizado.

3. El suelo, como cualquier
elemento natural, posee un
equilibrio entre los diversos
factores que lo influyen. Con
la compactación se causa la
alteración del suelo.
Hay suelos con una tendencia
más o menos acentuada a la
compactación, en función de
la composición, estructura y
contenido de humedad.

4. En un suelo no cohesivo la
compactación ocurre
mayormente por la
reorientación de los granos
para formar una estructura
más densa. La presión estática
no es muy efectiva en este
proceso porque los granos se
acuñan unos contra otros y
resisten el movimiento.
Arena
Grava

5. Al incorporarle agua
reduce el rozamiento
entre las partículas y
hace más fácil la
compactación, sin
embargo el agua en los
poros también impide
que las partículas tomen
una distribución más
compacta.

6. Para lograr una compactación eficiente en los
suelos no cohesivos se requiere una fuerza
moderada aplicada en una amplia área, o choque y
vibración.

7. En los suelos cohesivos la
compactación se produce por
la reorientación y por la
distorsión de los granos y sus
capas absorbidas. Esto se
logra por una fuerza que sea
lo suficientemente grande
para vencer la resistencia de
cohesión por las fuerzas
entre las partículas.

8. La compactación
eficiente en los suelos
cohesivos requiere
presiones más altas para
los suelos secos que para
los húmedos, pero el
tamaño del área cargada
no es crítico.

9. Los vacíos producen
debilidad del suelo e
incapacidad para soportar
cargas pesadas. Estando
apretadas todas las
partículas, el suelo puede
soportar cargas mayores.

10. Si la estructura se
construye en el suelo
inestable, el suelo se
hunde dando lugar a que
la estructura se deforme
(asentamientos
diferenciales). Donde el
hundimiento es más
profundo en un lado o en
una esquina, por lo que se
producen grietas o un
derrumbe total.

11. Un suelo compactado reduce la penetración
de agua. El agua fluye y el drenaje puede
entonces regularse.

12. Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo
y llenar estos vacíos. El resultado sería el
esponjamiento del suelo durante la estación de
lluvias y la contracción del mismo durante la
estación seca.

13. El agua se expande y
aumenta el volumen al
congelarse. Esta acción a
menudo causa que el
pavimento se hinche, y a
la vez, las paredes y losas
del piso se agrieten. La
compactación reduce
estas cavidades de agua
en el suelo.

14. Como ya se dijo, desde un principio se busca
mejorar el suelo mediante la compactación a
través de sus beneficios y los que finalmente se
obtienen en la obra.
Existen una gran variedad de suelos es por ello
que para obtener mejores resultados se han
desarrollado diversos métodos de compactar
materiales en el campo.

15. Los utilizados al presente se suelen clasificar en las
siguientes categoría
-Por amasado
-Por presión
-Por impacto
-Por vibración
-Por métodos mixtos

16. También llamado efecto de manipuleo, es el producido por
tensiones tangenciales que redistribuyen las partículas para de
esta manera aumentar su densidad. Resulta muy eficaz para
compactar la capa final de base para un firme asfáltico. Las
maquinas que mejor aprovechan esta fuerza de compactación
son los rulos de pata de cabra o pisones y los compactadores de
neumáticos de ruedas alternadas.

17. El efecto que produce un peso aplicado sobre
el material se traduce en una presión sobre su
superficie que se transmite hacia el interior y
se distribuye en forma de bulbo cuyo valor
disminuye de forma exponencial con la
profundidad. Debido a esto solamente se
aplica la compactación estática en capas de
poca profundidad, como sellado de capas o
cuando es posible romper la compactación ya
conseguida si se aplican cargas mayores.
Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, esto
produce la ruptura de las fuerzas que enlazan las partículas
entre si y su acomodo en nuevos enlaces más estables dentro
del material. Este procedimiento es el que se aplica cuando se
utilizan máquinas sin vibración del tipo de rodillos lisos,
pisones, patas de cabra, rodillos neumáticos, etc.

18. También llamada compactación
dinámica. Utiliza una fuerza de
impacto repetido sobre la superficie
a compactar. Depende del peso que
se utilice y la altura desde la que se
le deja caer. Pueden ser de baja
energía como los producidos por los
compactadores de mano, ranas, etc.,
hasta los 600 golpes por minuto o de
alta energía entre 1.400 y 3.500
golpes por minuto como los
utilizados en los rodillos vibratorios.

19. Para conocer como funcionan los compactadores de vibración, tenemos
que conocer los valores de la fuerza centrifuga, amplitud y frecuencia.
La compactación por vibración es la más
utilizada en la actualidad para la mayoría de las
aplicaciones. Se basa en utilizar una masa
excéntrica que gira dentro de un rodillo liso,
dicha masa produce una fuerza centrifuga que se
suma o se resta al peso de la máquina, para
producir una presión sobre el suelo que depende
de varios factores como el peso de los
contrapesos, distancia al centro de rotación y al
centro de gravedad y la velocidad de rotación.

20. En principio, el proceso de compactación en el campo debe conducirse
para responder a la pregunta fundamental de ¿qué equipo habrá de
emplearse y que operaciones habrán de realizarse para obtener en un
suelo dado un cierto conjunto de propiedades mecánicas consonantes
con las consideradas en el proyecto?
Sin embargo, en muchas ocasiones la pregunta anterior adquiere una
modalidad diferente, dado que no es difícil que se presenten casos en
que para realizar los trabajos de compactación se disponga de un
cierto equipo y que resulte difícil o imposible en la práctica obtener
algún otro que pudiera considerarse preferible para un caso dado. En
esos casos la pregunta fundamental que se plantea al planear un tren
de compactación sería ¿que resultados se pueden obtener con el
equipo disponible y cómo manejar ese equipo y el proceso en general,
a fin de obtener mejores resultados que sea posible?

21. Tras estas ideas
generales sobre
compactación,
vamos a pasar
ahora a clasificar
las maquinas
compactadoras
según sus
diferentes
principios de
trabajo.

22. APISONADORAS CLASICAS DE RODILLOS LISOS
Algunos modelos como CS-323C, CS-433, ECS56, CS76 XT; los
tambores de estos rodillos promedian un peso de entre 2 ton - 13 ton
aproximadamente.
Estas también son utilizadas como maquinas que compactan por
vibrado

23. ESTOS EQUIPOS SON UTILIZADOS EN SUELOS GRANULARES,
SUELOS CON COHESION Y FRICCION COMO SON LAS CAPAS DE
BASE Y SUB BASE EN LOS PAVIMENTOS

24. RODILLOS DE “PATAS DE CABRA”

25. ESTOS COMPACTADORES CONCENTRAN SU PESO SOBRE LA
PEQUEÑA SUPERFICIE DE LAS PUNTAS TRONCO CÓNICAS
SOLIDARIAS AL RODILLO, EJERCIENDO POR LO TANTO UNAS
PRESIONES ESTÁTICAS MUY GRANDES EN LOS PUNTOS EN QUE
LAS MENCIONADAS PARTES PENETRAN EL SUELO.

26. COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS

27. EQUIPADOS, GENERALMENTE, CON DOS EJES, CON PESOS NORMALES
ENTRE 9 Y 15 TONELADAS Y CON 8 HASTA 13 NEUMÁTICOS, SON
APROPIADOS PARA SUELOS COHERENTES DE GRANULADO FINO Y
ARENAS Y GRAVAS BIEN GRADUADAS. SON ESPECÍFICOS PARA
CERRAR LOS AGLOMERADOS ASFÁLTICOS.

28. PISONES DE EXPLOSIÓN
Este tipo de maquina se levanta del suelo debido a la explosión
de su motor, que por reacción contra el mismo produce la
suficiente fuerza ascendente para elevar toda ella unos 20 cm.

29. ESTOS PISONES SON MUY APROPIADOS PARA SUELOS COHERENTES,
AUNQUE TAMBIÉN DAN RESULTADO CON OTRA CLASE DE
MATERIALES.
SON MUY BUENOS PARA LA COMPACTACIÓN DE ZANJAS, BORDES DE
TERRAPLENES, CIMIENTOS DE EDIFICIOS, ETC. LA HABILIDAD DEL
OPERADOR ES DECISIVA EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DEL
TRABAJO.

30. COMPACTADOR DE IMPACTO
utilizan sus ruedas no circulares (forma de levas) para comprimir,
frotar, amasar e impactar periódicamente los materiales rocosos
del suelo de forma estática.

31. PLACAS VIBRANTES
plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical, debido
al movimiento giratorio de un plato excéntrico accionado por un
motor.

32. ESTAS MAQUINAS SON ÚTILES PARA TRABAJOS PEQUEÑOS, TALES
COMO RELLENO DE ZANJAS, ARCENES, PASEOS, ETC. SIN EMBARGO, SE
PUEDEN UNIR 2, 3 Ó MÁS VIBRADORES DE PLACA EN PARALELO Y
OBTENER DE ESTA MANERA UNA PODEROSA MÁQUINA DE
COMPACTACIÓN.

33. RODILLOS VIBRATORIOS
Son maquinas que precisamente por su condición están un poco entre
las apisonadoras estáticas clásicas y el rodillo vibratorio remolcado.

34. Su empleo está indicado en los suelos granulares bien graduados sobre
todo cuando los tajos son estrechos y no permiten alar la vuelta
fácilmente a los rodillos remolcados.

35. La facilidad de manipulación y estandarización
ha hecho que las primeras pruebas que se desarrollaron
en el laboratorio fueran de tipo estático (ejerciendo
presión con algún dispositivo sobre el suelo, colocado
por capas dentro de un molde metálico, cilíndrico) o
de tipo dinámico (en el que la compactación se logra
con golpes de un pisón estándar dejado caer desde una
altura fija sobre el suelo, también colocado en capas en
un cilindro similar de dimensiones especificadas y
llevando cuenta del número de golpes correspondiente
a cada capa).

36. Los ensayos de mecánica de suelos realizados, son para
llevar un control adecuado de la compactación los cuales
pueden ser hechos en el laboratorio y en obra.
- Compactación con proctor estandar (A.A.S.H.T.O T99)
- Compactación con proctor modificado (A.A.S.H.T.O T99)
- Densidad in situ (cono de arena, densímetro nuclear)
- Determinación de la humedad (speedy)

37. Este método, describe el procedimiento para la determinación de la
relación entre el contenido de humedad y la densidad de los suelos
compactados en un molde de tamaño dado, con un pisón de 2.5 kg (5.5
lb) que cae de una altura de 305 mm (12 pulg).
Existen cuatro procedimientos alternativos:
Método A.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material
pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).
Método B.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material
pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).
Método C.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material
pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg).
Método D.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material
pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg).

39. PROCTOR MODIFICADO
Este método, describe el procedimiento para la determinación de la
relación entre el contenido de humedad y la densidad de los suelos
compactados en un molde de tamaño dado, con un pisón de 4.54kg
(10lb), que cae de una altura de 457mm (18pulg).
Método A.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y
material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).
Método B.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y
material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).
Método C.- Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y
material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg).
Método D.- Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y
material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg).

42. Al realizar la compactación en obra se tendrá que realizar ensayos para
que se controle si la compactación está llegando al mínimo permitido
por las normas se tiene:
Control de densidad
Control de material
Ensayos de clasificación SUCS o AASTHO
Ensayos Próctor