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Metodos de compactacion de suelos
2. COMPACTACION.-
Compactar es la operación previa, para aumentar la resistencia superficial de un terreno sobre el cual deba construirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidad de energía la cual es necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de hueco del material utilizado. 2.1 COMPACTACION DEL SUELO 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. 2.1. CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION 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 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 presión durante la compactación a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta. 2.2. TEORÍA DE LA COMPACTACIÓN.- Desde tiempos pre-hitoricos los constructores han reconocido el valor de la compactación del suelo para producir masas fuertes, libres de asentamiento y resistentes al agua. Por más de 2000 años la tierra ha sido aprisionada con maderos pesados, por las pisadas del ganado o compactada por cilindros o rodillos, pero el costo de este trabajo bruto era mayor, en muchos casos, que el valor de la compactación. Por otro lado, si la tierra se descarga meramente en el lugar, y no se compacta, frecuentemente falla por efecto de las cargas y continúa asentándose por 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 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. 2.3. OBJETIVOS DE LA COMPACTACION.- Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante 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.
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 el terreno. Se considera un área de contacto en función del diámetro de los rodillos, peso de la maquina y tipo de suelo, a través del cual se transmite la preside estática. Estas maquinas, aunque muy empleadas, la verdad es que su efecto de compactación alcanza muy poca profundidad en suelos coherentes. En los no coherentes, causan desgarros en la superficie, transversales a la dirección de la marcha, destruyendo de esta manera parte de su propio trabajo. Sin embargo son útiles pare el planchado, de macadam y sellado de superficies regadas con emulsiones asfálticas. Su utilización máxima la tienen hoy día en las primeras pasadas de compactación de aglomerados asfálticos. Nosotros hemos combinado los triciclos de 16 Tm. con los tamaños de 10 Tm. siendo suficientes para compactar con cuatro a seis pasadas capes de 1~9 centímetros. Para que no se adhiera la mezcla asfáltica van provistas de depósitos de agua que mojan constantemente los rodillos. 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 cual hay 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 tronco cónicas solidarias al rodillo, ejerciendo por lo tanto unas presiones estáticas muy grandes en los puntos en que las mencionadas partes penetran en el suelo. Conforme se van dando pasadas y el material se
compacta, dichas partes profundizan cada vez menos en el terreno, llegando un momento en que no se aprecia mejora alguna, pues la superficie, en una profundidad de unos 6 centímetros siempre quedara distorsionada. Al pasar la maquina sobre la nueva tongada de material 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 a su alta preside especifica (15/ 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 de aire y de vacíos. Como se trata de una maquina muy sencilla y robusta, el rendimiento que se obtiene es francamente bueno. Los 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 mejores rendimientos. Existen varios tipos de compactador fundados en el mismo principio, con los que se consiguen también presiones especificas altas, s61O con modificar las superficies 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 producen debido a su peso, pero hay un segundo efecto, debido al modo de transmitir esta preside por los neumáticos que tiene singular importancia. Las superficies de contacto de un
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 grandes tamaños de piedra. Estas maquinas son muy sencillas y no requieren mas cuidado que el vigilar las presiones de los neumáticos. Los grandes Compactadores de este tipo hay que arrastrarlos con bulldozers de grandes potencies y por lo tanto requieren pare su buena utilización grandes áreas de trabajo. Hemos compactado bien zonas, algo cohesivas en capas de 30 a 40 cm. en 6 u 8 pasadas con un compacto de 100 Tm., arrastrado por un D-8. Naturalmente, que cualquier maquina o vehículo, en el sentido mas amplio del concepto de compactación, se puede considerar un compactador por presión estática, ya que su peso actuando a través del área de contacto de sus elementos de soporte, produce una preside sobre el terreno y como tal un efecto de consolidación. En este sentido, las propias maquinas pare el movimiento de sierras ejecutan un trabajo de compactación que en muchos caves puede ser importante. Normalmente el material de relleno es transportado con equipos pesados, precisamente circulando por encima de los propios terraplenes en ejecución. Estas maquinas transmiten cargas considerables al terreno y en consecuencia actúan como Compactadores. Como esta maquina suele ir equipada con ruedas neumáticas su efecto es similar al que produce los Compactadores neumáticos. Sin embargo, cuando sin verter nuevas sierras hay puntos donde el trafico del transporte es elevado, se observan destrucciones mas o menos profundas y localizadas Hemos podido comprobar que estas destrucciones se producir de dos formas muy diferentes: a) Cuando el terraplén que servia de camino estaba con poca humedad, la destrucción era superficial, por un efecto de desgaste, con la consiguiente formaci6n de polvo y
avance de la destrucción de arriba hacia abajo, iniciándose la formaci6n de baches, lo que hacia aumentar mas, por el impacto, la velocidad de desgaste.b) Si el terraplén, por el contrario, tenia exceso de humedad, antes de notarse exteriormente ninguna señal de destrucción, cambiaba el color pasando a mas húmedo. El paso de los vehículos produzca una deformación elástica que cesaba una vez que había pasado la carga. Y el final era la destrucción de zonas localizadas en una profundidad que, a veces llegaba a 25 6 30 cm. Aparentemente la destrucción era simultanea en toda la altura. Este fenómeno que se produce normalmente al circular camiones pesados sobre suelos coherentes y ligeramente coherentes, llega a ser muy importante si las maquinas empleadas son traíllas rápidas con capacidades de carga entre 8 y 10 m3. El repetido paso de las mismas produce una supercompactación alcanzando la sierra su saturación. Al continuar la aplicación de estas cargas exteriores, el agua busca su salida que normalmente resulta mas fácil en sentido horizontal. Este movimiento horizontal del agua intersticial, produce una exfoliación del terraplén en capes de pequeñísimo espesor, que una vez iniciada su destrucción se disgregan rápidamente. En la construcción de los terraplenes de la Base Aérea hispanoamericana de Valenzuela, en Zaragoza, tuvimos este tipo de problema. La maquinaria empleada eran traíllas rápidas de 10 yardas cubicas y los terraplenes se formaban con unas zahorras calizas (caliches). Estas traíllas alcanzaban velocidades superiores a los 80 km./in. y con el repetido trasiego sobre zonas determinadas, producían importantes deterioros que alcanzaban 30 y 40 cm. de profundidad. Este problema se solucion6 escarificando casi constantemente la cape superior de las tongadas con una motoniveladora ya que de este modo se favorecía la evaporación natural del agua intersticial sobrante. 2.4.1.2. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.- Vamos a considerar ahora algunas maquinas de compactación que trabajan según el principio de 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 forma rectangular y con un peso que oscila entre las 2 y 3 Tm., las cuales se eleven mediante cables hasta una altura de 1,5 a 2 m. sobre el suelo y se les deja caer libremente sobre el mismo. Para ello 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 una cierta sacudida hasta los
criterios que después hemos visto confirmados en nuestras obras, trabajando no s6lo con nuestros 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 los rendimientos. Para cada tipo de suelo y el mismo contenido de humedad, existían pare la misma máquina 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 frecuencias bajas y amplitudes altas. También result6 claro que materiales granulares no cohesivos bien graduados compactaban mucho mejor con frecuencias altas y amplitudes bajas. De estos hechos sacamos la consecuencia de que en una buena maquina vibratoria debía de poderse modificar la frecuencia y la amplitud de vibración de una manera fácil, al objeto de poder elegir en cada cave —a la vista de los materiales a compactar— los valvis mas id6neos. La variación de 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 los neumáticos soporte del eje excéntrico. Otra característica que hay que tener en cuenta con las maquinas vibratorias es la de su peso estético, ya que el efecto vibratorio sobre el suelo es función del peso estático de la maquina y del movimiento vertical y horizontal. En el esquema de la pagina siguiente se ve claramente la influencia de ambas fuerzas: Sea P el peso estático del vibrador y F la fuerza dinámica generadora de la vibración. Al comienzo de la I a vuelta de las mesas de vibración, las dos fuerzas P y F se suman produciendo una fuerza aplicada sobre el terreno P + F. Al continuar girando las masas alcanzan una 2.a posición, horizontal y paralela al suelo, de forma que la fuerza F tiende a impulsar el apisonado, transmitiendo al terreno unas fuerzas horizontales muy importantes. En este cave la fuerza vertical es igual a P. En la posición siguiente las masas están creando la fuerza F en oposici6n vertical a P y la fuerza sobre el suelo será P-F. Como generalmente F > P. la fuerza real sobre el suelo será cero, habiéndose elevado realmente la maquina sobre el mismo COMPOSICIÓN 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 similares consecuencias. Cuando las mesas vuelven a la posición se obtiene un efecto claro de percusión sobre el suelo con la fuerza P + F como resultante. Dependerá de la velocidad de traslación de la maquina compactador el numero de impactos por metro lineal de terreno recorrido. Por esta raz6n resulta muy importante la velocidad de avance de los vibradores. Hasta aquí no he hablado en absoluto del espesor de las
tongadas mas conveniente pare este tipo de Compactadores. Nuestra experiencia de varios anos compactan do todo tipo de materiales con diversas clases de maquinas vibratorias en diferentes obras, me permiten insinuar que el problema del espesor de la tongada no depende sólo de la maquina y del material a compactar, sino de las propias características técnicas y económicas de la obra. Es evidente que con un compactador de 8 a 10 Tm. de peso propio, con efectos dinámicos de 80 a mas Tm., se pueden compactar en 4 ó 6 pasadas, tongadas de 80 a 100 cm. de material granular bien graduado, no cohesivo. Sin embargo, hay pocas obras en las que el pliego de condiciones admita tongadas de eves espesores por razones técnicas muy estimables. En eves caves, es 16gico que haya que ir a maquinas mas pequeñas y como consecuencia a espesores menores. PLACAS VIBRANTES.- Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical, debido al movimiento giratorio de un plato excéntrico accionado por un motor. Las fuerzas vibratorias engendradas son mayores que el peso de la maquina y por lo tanto la maquina se levanta del suelo en cada ciclo de rotación del plato excéntrico, como ya se extlic6 anteriormente. El movimiento de traslación se consigue utilizando parte de la energía de vibración según la componente horizontal. Hay places vibrantes con alta frecuencia ( > 40 c/seg.), que funcionan muy bien con suelos cohesivos, arenas y graves, pero la cape superior de unos 5 cm. de espesor queda removida por efecto de las vibraciones sin sobrecarga. Las places con frecuencias bajas RODILLOS VIBRATORIOS AUTOPROPULSADOS.- Son maquinas que precisamente por su condición están un poco entre las apisonadoras estáticas clásicas y el rodillo vibratorio remolcado. Para algunos trabajos en que la maniobrabilidad es importante o bien que se requiera previamente a la vibración un planchado, son muy útiles. Su empleo esta 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. Tienen el inconveniente , desde el punto de vista de maquinaria, de que son bastante mas complicados, requieren mas entretenimiento y por ultimo, al tener que ir los maquinistas vibrando sobre la maquina, estos suelen arreglárselas pare que esta vibre lo menos posible en frecuencia y tiempo, con el consiguiente empeoramiento del rendimiento. También suelen aparecer problemas de adherencia entre las ruedas motrices y el suelo cuando
mayor cuidado hay que prestarlo en las que llevan motor incorporado, ya que por muy bien aislado que se encuentre de la vibración propia de la maquina, es imposible hacerla desaparecer totalmente. Los que no llevan motor incorporado 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 en particular en los terrenos arcillosos, pues al concentrar las fuerzas estáticas y dinámicas sobre áreas pequeñas, es mas fácil conseguir la energía necesaria y suficiente pare romper las fuerzas de 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 diferentes tongadas, pues al quedar la superficie de cada cape distorsionada, esta se compacta junto con la 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 a decir 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 de suelos rocosos no coherentes o ligeramente coherentes. Para la compactación de roca, el espesor 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 8,5 Tm., S.A.W. (ABG), la compactación de zahorras algo cohesivas, es efectiva en tongadas de un metro hasta las capes inferiores de la misma, donde se alcanzaron las densidades exigidas en 6-8 pasadas. La cara superior quedaba movida por efecto de una vibración secundaria que produce una resonancia en las partículas de la cape superior del terreno. Naturalmente, este efecto descompactador no alcanzaba mas que 5 6 10 cm. de espesor en la superficie y únicamente había que tenerlo en cuenta, pare no considerar estos centímetros al sacar las muestras pare el Proctor. Al compactar la cape siguiente estos 5 6 10 cm. quedaban convenientemente 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 que efectuaba el contratista Busher y Sohn con rodillos vibratorios de 8,5 Tm., sobre material rocoso de pizarras arcillosas. En los comienzos de la obra prepararon una serie de ensayos en el propio tajo pare determinar el espesor de las tongadas y numero de pasadas de compactación correspondientes. Con las referidas maquinas y variando el numero de pasadas, compactaron diversos espesores de cape, determinando las densidades obtenidas haciendo hoyos de 2 X 2 X 2 aproximadamente y pesando el material
humedad, mientras que el procedimiento utilizado pare mantener, durante la compactación, la humedad del terraplén cerca de la optima, se conoce como control de humedad. En la actualidad, aun se tiene un conocimiento muy imperfecto acerca de las relaciones que existen entre el contenido de humedad en el momento en que se construye el terraplén, el grado de compactación y la forma como cambian las características físicas del mismo durante su periodo de servicio. Los cambios de resistencia, rigidez y permeabilidad que el terraplén sufre con el tiempo y con las variaciones en su contenido de humedad, merecen mucha mas atención de la recibida hasta el presente. De aquí que en lo que resta de este articulo casi no se bate de las propiedades de los suelos compactados y solo se describan los procedimientos constructivos. En lo que sigue, los métodos corrientes de compactación de terraplenes artificiales se dividir en tres grupos: los adecuados pare suelos no cohesivos, los adecuados pare suelos arenosos o limosos con cohesión moderada y los adecuados pare arcillas. Finalmente, se tratan los métodos 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 eficiencia son: vibración, mojado y rodamiento. En la practica, se han utilizado también combinaciones de estos 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 se obtienen con maquinas que vibran a una frecuencia cercana a la de resonancia del conjunto suelo-vibrador. Cuando f1 es aproximadamente igual a fo, la disminución de volumen o asentamiento es 20 a 40 veces mayor que la que produce una fuerza estática equivalente a la pulsatil. Por medio de rodillos de 5 a 15 t, equipados con vibradores que operan a frecuencias comprendidas entre 1100 y 1500 pulsos por minuto, se ha obtenido la compactaci6n.efectiva de arena 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, habiéndose obtenido en algunas obras una compactación adecuada de capes de espesor mayor, aun cuando en estos caves es difícil evitar la segregación durante el desparramo del material. El tamaño máximo de las partículas esta limitado únicamente por el espesor de las capes. Entre 2 a 4 pasadas de tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda de alrededor de 3 km. por hora suele resultar adecuada pare alcanzar un alto grado de compactación. No es necesario un control en el contenido de humedad. Tal tipo de materiales han sido
también compactados por medio 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 se obtiene en estas condiciones derive de la producida por el tractor mas bien que por el rodillo. Se necesitan normalmente entre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pare obtener un grado satisfactorio de compactación, siempre y cuando el material sea depositado en capes de un espesor no mayor de 30 cm. Cuando se trata de compactar áreas limitadas, pueden resultar adecuados los compactadores manuales mecánicos o los operados a motor. El peso de estos compactadores varia entre varios cientos de kilogramos a varias toneladas y la fuerza pulsante que entregan al terreno, a una frecuencia aproximada a la de resonancia del compactador y el suelo se transfiere a través de una chapa plana o de un rodillo. El espesor de las capes que pueden compactarse efectivamente var1a entre 10 y 20 cm. La compactaci6n con agua se fundamenta en el hecho de que la presi6n de filtración del agua que escurre hacia abajo rompe los grupos de granos inestables y la inundación temporaria elimina, por lo menos brevemente, las fuerzas capilares. Es mucho menos efectivo que la compactaci6n por vibración. Para compactar terraplenes de caminos se han utilizado dos métodos de molado. En uno de ellos, se amontona la arena en caballetes a ambos lados del camino y luego se arrastra el suelo hacia el centro con chorros de agua, con una presi6n de 4 a 5 kg/cm2, formándose de este modo un deposito que tiene algo de las características de un clique construido por refutado. En el segundo método, la superficie del camino se inunda de agua, la que filtra hacia abajo por la arena ya colocada y escape por el pie del terraplén. Ambos métodos 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 comprobado que el grado de compactaci6n que se obtiene con cualquiera de estos métodos es relativamente bajo. 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 el material 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 vibraciones como medio de compactación, pues por pequeña que sea la adherencia entre partículas, esta interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, la baja permeabilidad de estos suelos trace inefectiva la inundación con agua. En cambio, la compactación por capes utilizando
de ninguna manera. Si se construye un terraplén de ensayo con suelo de propiedades uniformes bajo condiciones de un cuidadoso control en el terreno, y si el espesor de las capes, el tipo de compactaci6n y el numero de pasadas se mantienen todas constantes, se descubre que la efectividad de la compactaci6n depende solo del contenido de humedad del suelo de la cape durante la compactación. La efectividad de la compactaci6n se mide por el peso de los sólidos por unidad de volumen, es decir, por lo que se conoce como densidad seca. La forma de la pata y la superficie de apoyo mas adecuadas dependen del tipo de suelo. Hay una tendencia hacia el uso de patas tronco piramidales tlue evitan el arado del suelo a su paso. La superficie de apoyo mas efectiva es en cierta medida función de la plasticidad y constituci6n gramulométrica del suelo. En suelos uniformes finos, cuanto mas limoso v menos plástico el suelo, mayor es la superficie de 1l pata a usar, dentro de los limites seiJalados en el texto. Se están usando también con buen resultado Rodillos Pata de Cabra Vibrantes y Rodillos Libres Vibrantes, similares a los utilizados pare compactar arena. Con rodillos libes de un peso de unas 8 t/m de longitud y una frecuencia de unas 1200 vibraciones por minuto en 6 a 8 pasadas se compactan capes de hasta 30 y 40 centímetros de espesor. En estos caves, tanto pare los rodillos pata de cabra como pare los libes, la acción principal de las vibraciones es la de aumentar el efecto gravitacional del peso del rodillo. (N. del rl .)
6. CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL.- Para las condiciones del ensayo, la densidad seca que corresponde a la cima de la curve se conoce como máxima densidad seca o densidad seca para el 100% de compactación, y el correspondiente 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 las condiciones se mantienen inalteradas menos el peso del rodillo y se utilice uno mas liviano, el valor de la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es menor y el contenido óptimo de humedad mayor que pare un rodillo mas pesado. Un incremento en el numero de pasadas de un rodillo liviano puede aumentar la máxima densidad seca pero, aun cuando se pudiese alcanzar un valor comparable al de la curve, b) es casi seguro que el contenido 6ptimo de humedad que corresponde 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 la variaci6n en espesor de las capas y el tipo o peso del equipo de compactaci6n. Por tanto, el termino 100 % de compactación o contenido optimo de humedad pare un suelo dado tiene significaci6n especifica solo en relación con un determinado procedimiento de compactación. No obstante, para cualquier material
potencial de préstamo es esencial conocer, antes de iniciar la construcción, si para el procedimiento de compactación que se piensa especificar el contenido de humedad en el terreno es excesivo o deficiente con respecto al valor 6ptimo que corresponde a dicho procedimiento. Mas aun, durante la colocación de un terraplén, el ingeniero debe tener los medios para determinar si la compactación especificada se esta alcanzando adecuadamente, aun cuando las características del material de préstamo cambie de tiempo en tiempo. Estos requerimientos han conducido al desarrollo de los ensayos de compactación de laboratorio. El prop6sito de todo ensayo de compactación de laboratorio es determinar una Curva Humedad-Densidad comparable a la que le corresponde al mismo material cuando se compacta en el terreno por medio del equipo y procedimiento que se pretende utilizar. Los métodos mas corrientes para este prop6sito se han derivado de uno desarrollado por el Departamento de Caminos de California en los primeros años de la década de 1930 cuando el equipo de compactación que se utilizaba era de un peso relativamente bajo. De acuerdo con este procedimiento, conocido como el ensayo Proctor normal (Proctor 1933, ASTM D-698- 58T), se seca y pulveriza una muestra de suelo, la que se separa en dos fracciones pasándola por el tamiz N° 4. Unos 3 kg. de la fracción que pasa se humedecen con una pequeña cantidad de agua y se mezclan cuidadosamente para producir una parte húmeda que se apisona en tres capes iguales dentro de un recipiente cilíndrico de dimensiones especificadas. Cada capa se compacta 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 total del suelo y su contenido de humedad. Con estos datos se puede calcular el peso del suelo seco contenido 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 aquella disminuya con el aumento de la humedad. Se dibuja entonces una curva que muestra la relación 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 máxima densidad 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 concluyente con respecto al contenido 6ptimo de humedad realizando ensayos a escala natural en el terreno con el equipo de compactación que se va a utilizar en la obra. Por algún tiempo se han estado realizando esfuerzos para desarrollar en el laboratorio métodos de ensayo que imiten los tipos mas corrientes de equipos de compactaci6n en una forma mas real que la que resulta del ensayo Proctor normal. Estos esfuerzos han
