Compactación

Compactación

La compactación es el proceso mecánico mediante el cual se reduce el volumen de los materiales en un tiempo relativamente corto con el fin de que resistan las cargas y tengan una relación esfuerzo deformación conveniente durante la vida útil de la obra. En la compactación el volumen de suelo se reduce utilizando maquinaria especializada. Este cambio s e produce principalmente por la reducción de volumen de aire que contiene el material al darle cierto numero de pasadas con el equipo adecuado el tiempo por lo general se mide en horas

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 por reordenación y la flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. La energía que se gasta en este proceso es suministrada por el esfuerzo de compactación de la máquina de compactar. La eficacia de la energía gastada depende del tipo de partículas que componen el suelo y de la manera como se aplica el esfuerzo de compactación.

El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos factores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física, química o biológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo

Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación: áreas con fuerte tránsito de vehículos y personas, y áreas cercanas a lugares en construcción. Hay suelos con una tendencia más o menos acentuada a la compactación, en función de la composición, estructura y 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 la superficie que abarca el aparato radical, así como, se ignoran los efectos derivados de la compactación y dificultad que se encuentran para intentar resolverlo..

No todo el aire puede ser expulsado durante este proceso por lo que el suelo se considera parcialmente saturado.

Importancia de la compactación de suelos

La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

Beneficios de la compactación

A. Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas que soportan mejor.

B. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme produciendo grietas o un derrumbe total.

C. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

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

E. Impide los daños de las heladas: 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.

Métodos de compactación del suelo:

Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra.

Se emplean cuatro métodos principales de compactación

1. Compactación estática o por presión: La compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio. Por ejemplo : Rodillo Estático o Rodillo Liso

2. Compactación por impacto: La compactación es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad. Por ejemplo : Un apisonador.

3. Compactación por vibración: La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia .Por ejemplo: Placa o rodillos vibratorios.

4. Compactación por amasado: La compactación se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en áreas mas pequeñas que los rodillos lisos. Por ejemplo: Un rodillo “Pata de Cabra

 Proctor (1933) definió cuatro variables que afectan la compactación del suelo con cohesión:

 Peso unitario seco

 Contenido de agua

 Tipo de suelo

 Energía de compactación

Ec = N. n.W . h / V

Otras variables que afectan el proceso de compactación son:

 Método de compactación

 Humedad original del suelo

 Sentido que recorre las escaladas de humedades

 Temperatura

 Recompactacion

 Numero y espesor de capaz

 Numero de pasadas

Características de la compactación de los suelos.

La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura mas densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento.

Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, son efectivas para forzarlos a formar una distribución mas compacta. El agua que fluye también reduce el rozamiento entre las partículas y hace mas fácil la compactación, sin embargo el agua en los poros también impide que las partículas tomen una distribución mas compacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la compactación, cuando el suelo es de granos tan gruesos que el agua abandona los poros o huecos rápidamente

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.

Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. 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. La eficiencia se mejora aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso específico y la resistencia aumenta.

Objetivos de la compactación.

Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la sub-rasante de un pavimento, debe llenar ciertos requisitos:

 Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas.

 No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta.

 N o debe ni retraerse ni expanderse excesivamente.

 Debe conservar siempre su resistencia e imcompresibilidad.

 Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.

Humedad óptima

La compactación de suelos constituye un capitulo importantísimo y se halla íntimamente relacionada con la pavimentación de carreteras, vial urbanas y pistas de aterrizaje.

A fin de que el material a compactarse alcance la mayor densidad posible en el terreno, deberá tener una humedad adecuada en el momento de la compactación.

Esta humedad, previamente determinada en laboratorio de suelos, se llama “humedad optima”

La humedad óptima es parte del ensayo de compactación, es la cantidad de agua a la cual se obtiene el mayor grado de compactación. y se evalúa según la curva de compactación, y es diferente para el ensayo proctor T180 modificado o el T99, se debe prestar atención el momento de la compactación in situ al contenido de agua del suelo, la humedad del ambiente, humedad de los agregados, temperatura, etc, ya que existen variaciones entre el resultado del laboratorio y al realizado en la obra aunque las variaciones no suelen ser muy grandes. A medida en que aumenta su humedad, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo, cuya humedad es la óptima. La compactación consiste en un proceso repetitivo, cuyo objetivo es conseguir una densidad específica para una relación óptima de agua, al fin de garantizar las características mecánicas necesarias del suelo. En primer lugar se lanza sobre el suelo natural existente, generalmente en camadas sucesivas, un terreno con granulometría adecuada; a seguir se modifica su humedad por medio de aeración o de adición de agua y,

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