Caractersticas de compactacin.

Generalidades.

Compactacin es el proceso mecnico mediante el cual se disminuye la cantidad de huecos de una masa de suelo, obligando a las partculas slidas a ponerse en un contacto ms ntimo entre s.La compactacin de un suelo, aumenta su densidad, resistencia al corte y caractersticas de esponjamiento; disminuye la permeabilidad y compresibilidad.Con el objeto de establecer valores de referencia para la ejecucin de rellenos compactados, se han desarrollado varios mtodos de preparar suelos compactados en laboratorio.Ellos son: Proctor normal o standard, Proctor modificado, Harvard miniatura, Iowa, Proctor - Hilf, etc.Estos mtodos son aplicables a todos aquellos suelos en que al efectuarse el ensayo, se obtiene como resultado una curva humedad - densidad bien definida, con un solo valor mximo. Ello ocurre en general a aquellos suelos con mas de 12% de finos limosos o arcillosos.Si el agregado tiene menos de 12% de finos, o bien, al hacer el ensayo no se obtiene una curva humedad - densidad bien definida, entonces se debe expresar su grado de compactacin por el valor de la Densidad Relativa (D.R.), que requiere conocer previamente los valores de Densidad Seca Mxima y Densidad Seca Mnima.Cada mtodo de compactacin de laboratorio se caracteriza por entregar al suelo una cantidad de energa por unidad de volumen dada, y diferente de un mtodo a otro.En general, estos ensayos de laboratorio se utilizan como referencia para controlar el grado de compactacin con que se ejecutan obras de tierra tales como mejoramiento de subrasantes, construccin de bases y sub bases, rellenos compactados, terraplenes, tranques, etc.En el proceso de compactacin se busca alcanzar la mxima densidad.Los principales factores que influyen son: contenido de agua, forma y magnitud de la energa de compactacin aplicada, y el tipo de suelo.

Caractersticas de los ensayos ms frecuentes:

Ver normas INN correspondientes: NCh1534/I, 1534/II.

Resultados de los ensayos de compactacin:

Para un ensayo dado, vale decir, una energa de compactacin por unidad de volumen de suelo, especfica, se obtiene:

Curva de compactacin, o curva humedad - densidad:Suelo con finos plsticos, no vlida en granulares limpios o con finos no plsticos.

Cada punto experimental de la curva, se obtiene aplicando una misma energa al suelo, por unidad de volumen; variando la humedad del mismo, para obtener los puntos necesarios.

d DMCS BCurva de saturacin del suelo ensayadoTon/m3d = Gsw / (1 + Gs ) con en valor decimal

A

C

Rama seca Rama hmeda

op (%)Antes de A: hidratacinAire libreEntre A y B: lubricacinEntre B y C: expansinaire ocluidoDespus de C: saturacinaire entra en dilucin

Si la misma energa del ensayo descrito, se aplica a otros suelos, se tiene:Suelo Bd Ton/m3 Suelo A Suelo C

(%)dmax depende de: Gs, granulometra, forma de las partculas, plasticidad de los finos, etc.Cada suelo se caracteriza por un solo valor (dmax, wopt ) para una energa dada de compactacin (E).Por el contrario si a un suelo dado, lo sometemos a ensayos que le transmiten diferentes energas de compactacin (Ei), se aprecia que:dmax aumenta al aumentar E. op Disminuye al aumentar E.

d Ton/m3Curva de saturacin del suelo ensayado

E3E3 > E2 > E1 E2 E1

(%)Especificaciones de compactacin.

Las especificaciones de compactacin de un proyecto, debieran reflejar los requerimientos de compresibilidad, resistencia al corte y permeabilidad, con que la obra debe operar, y no como ocurre en general, en que no se indica sino un grado de compactacin mnimo a cumplir.En el caso de proyectos que se desarrollan con frecuencia, las instituciones supervisoras han establecido especificaciones tpicas que fijan para los materiales: bandas granulomtricas, caractersticas de plasticidad de los finos, grados mnimos de compactacin y otras caractersticas como tamao mximo de partcula, resistencia al desgaste, capacidad de soporte, etc.Como todo diseo, el grado de extensin en la precisin de los aspectos especificados debe ser consecuente con la importancia econmica y social de la obra, con las hiptesis de los mtodos de clculo y con las caractersticas reales de la ejecucin de la obra.Si se considera la variabilidad de los parmetros del suelo y la de las correlaciones entre propiedades mecnicas e hidrulicas con el grado de compactacin, se concluye que el diseo y control de ejecucin de obras de suelo debera incluir metodologas estadsticas que reflejan en mejor forma las condiciones de riesgo e incertidumbre envueltas.Todo relleno constructivo debe ser controlado, por lo menos en su composicin y grado de compactacin. De lo contrario, es probable que en algn plazo variable, manifieste un mal comportamiento.Cuando se debe ejecutar obras en suelos constituidos por rellenos no controlados, el problema reside en que no se puede estimar parmetros representativos del suelo.

Compactacin en obra.

Fijado por las condiciones de obra, o por las especificaciones del proyecto, el suelo a compactar, se debe tener claro el equipo ms adecuado a usar segn la forma de transmitir la energa de compactacin: Por presin: rodillos lisos, neumticos, pata de cabra, equipo pesado de construccin. Por impacto: pisones neumticos. Por (presin + vibracin): rodillos vibradores y planchas vibradoras.

Equipo de compactacin recomendado segn tipo de suelo:

Clasificacin AASHTO A1A3 A2A4A5A6A7A1aA1bA24A25A26A27R. Liso12211122334R. Neumtico22211112223R. Pata de cabra55544322111Pisn impacto22122244444R. Vibratorio11111343355

Clasificacin: 1 (excelente), 2 (bueno), 3 (regular), 4 (deficiente), 5 (inadecuado).

Recomendaciones generales sobre el proceso de compactacin.

a) Equipo: rodillos lisos, en gravas y arenas mecnicamente estables. Rodillos neumticos, en arenas uniformes, y suelos cohesivos con humedades prximas al lmite plstico. Rodillos pata de cabra, en suelos finos con humedades en el rango (LP-7%) a (LP-12%). Equipos vibratorios, en suelos granulares.b) Espesor de capa: debe ser proporcional a la magnitud del equipo en uso y considerar el tipo de suelo. En equipos medianos ~ 20cm. El espesor de capa debe ser al menos de tres a 5 veces el valor del Tmx (Tamao mximo de partcula) del material usado.c) Nmero de pasadas: no ms de seis pasadas por punto. Si no se ha obtenido antes el valor deseado de compactacin, se debe revisar los otros parmetros.d) Velocidad de pasada: en general ~ 6Km/hr, salvo Rodillos Vibratorios ~ 3 Km/hr y planchas vibradoras ~ 1.5 Km/hr.e) Humedad: en general conviene compactar con una humedad levemente inferior a la ptima. En suelos granulares limpios, conviene una humedad intermedia entre seco y saturado.

Control de compactacin.

a) Por medicin de la densidad de terreno.Se determina d IN SITU y se expresa como porcentaje respecto a dmax obtenido en el ensayo de referencia, generalmente el Proctor Modificado, cuyo valor dmax es conocido como DMCS (Densidad Mxima Compactada Seca); o a travs de su valor de densidad relativa. En general se hace una determinacin cada 50 a 100 m3 de suelo compactado.La determinacin de la densidad puede ser directa, midiendo la masa del suelo y el volumen que ocupa (mtodos: cono y arena, volume tester, otros mtodos para hallar el volumen), o bien, indirecta, como en el caso de usar dispositivos nucleares.b) Especificacin de tipos de equipo de compactacin y modo de empleo.En canchas de prueba se encuentra la combinacin ptima: tipo de equipo, espesor de capa, velocidad y nmero de pasadas, humedad; la cual luego se controla en su riguroso cumplimiento.c) Otros mtodos: Medicin de penetracin, rodillo especial de prueba, etc.