Compactación de Suelos: Fundamentos, Técnicas y Beneficios
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La compactación de suelos es el mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos, aumentando el peso volumétrico seco y disminuyendo sus vacíos.
Medición del Grado de Compactación
El grado de compactación se mide mediante su peso volumétrico seco máximo (PVSM), comparado con la máxima densidad del suelo seco.
Aplicaciones de las Técnicas de Compactación
Las técnicas de compactación se aplican en rellenos artificiales tales como:
- Cortinas de presas de tierra
- Diques
- Terraplenes
- Caminos
- Ferrocarriles
- Pavimentos
Importancia de la Compactación
Se debe compactar porque al generar un cuerpo de tierra más denso y apretado, aumenta la resistencia y la capacidad de resistir cargas, así como su estabilidad y su resistencia a la deformabilidad al someterse a cargas externas.
Logros de la Compactación
Con la compactación se logra:
- Modificar las características de resistencia del suelo
- Reducir asentamientos indeseables de estructuras
- Estabilizar taludes para terraplenes
Asentamiento
El asentamiento es el cambio de volumen de una estructura de suelo bajo una carga.
Beneficios de Compactar
Compactar el suelo mecánicamente asegura que no se deforme con cargas externas futuras.
Características de un Suelo Compactado
Un suelo compactado presenta:
- Resistencia
- Deformabilidad muy baja
- Estructura estabilizada
Estabilidad de un Talud de Terraplén
La estabilidad de un talud de terraplén se basa en la resistencia al esfuerzo cortante que tiene el suelo. Al densificar, aumenta la resistencia al cortante, aglutinando todas las partículas sólidas y generando una resistencia al cortante mayor a lo normal.
Compactación de Suelo
Se entiende por compactación de suelo la densificación de suelos por remoción de aire, disminuyendo los vacíos en suelos mediante una energía externa para lograr este efecto. El aire y el agua sí se pueden modificar, mientras que el volumen del suelo sólido permanece constante.
Densificación de Suelo
La densificación de suelo implica incrementar el peso por unidad de volumen en la estructura del suelo, sacando el aire e incrementando el peso del agua, disminuyendo el espacio que ocupa el aire.
Factores que Influyen en la Compactación
Los factores que influyen en la compactación son:
- Contenido inicial de agua
- Energía proporcionada
- Tipo de suelo
Compactación de un Terraplén
La compactación de un terraplén se realiza con rodillos pata de cabra, compactando el suelo de abajo hacia arriba, ejerciendo un efecto de amasado por medio de protuberancias de unos 15 cm de longitud fijas al tambor metálico y espaciadas entre sí.
Grado de Compactación para Pavimentos
Para pavimentos, el grado de compactación es:
- 95% de su PVSM para la capa de base
- 85% de su PVSM para la capa de sub base
- 70% de su PVSM para la subrasante
Medido en base a la especificación máxima de cada material para lograrlo.
Efecto del Agua en la Compactación
Al agregar agua al suelo durante la compactación, esta actúa como un agente ablandador para que las partículas sólidas del suelo se reacomoden por la energía dada, venciendo la fricción entre las partículas de suelo sin excederse, ya que el exceso de agua ocuparía todos los espacios del aire, perdiendo densidad.
Humedad Óptima del Suelo
La humedad óptima del suelo es la humedad necesaria para lograr el PVSM de la estructura de un suelo, dependiendo de la cantidad de agua, tipo de suelo y energía de compactación.
Influencia en el PVSM y Contenido de Agua Óptimo
Influye en el PVSM y contenido de agua óptimo la distribución granulométrica del suelo, la forma de los granos, la densidad de estos, y la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes.
Fórmula para Medir la Energía en una Prueba de Compactación
La fórmula para medir la energía en una prueba de compactación es: Repeticiones de compactación * peso * altura de caída = energía efectiva. Al multiplicar por las capas, se obtiene el valor total de energía en el proceso. A mayor peso y número de repeticiones, mayor grado de compactación.
Obtención del PVSM para Cierto Nivel de Compactación
El PVSM se obtiene en laboratorio con el material en el que se trabaja. Las características del PVSM cambian en cada material. En algunos casos, se mejora el suelo para tener una mejor distribución granulométrica bien graduada del suelo.