Compactación de suelos y materiales estabilizados

Muchos proyectos presentan asentamientos, grietas o deformaciones prematuras no por fallas en el diseño, sino por una compactación deficiente del terreno. La compactación es uno de los procesos más importantes en la construcción de carreteras, edificaciones, plataformas industriales y obras de infraestructura.

La compactación de suelos y materiales estabilizados es el proceso por el cual se obliga a las partículas a ponerse más en contacto unas con otra. Consiste en aumentar la densidad del suelo mediante la reducción de los espacios vacíos, mejorando significativamente su capacidad de soporte, estabilidad y resistencia. Cuando se trabaja con materiales estabilizado

s, como mezclas tratadas con cemento, cal o emulsiones asfálticas, una correcta compactación es aún más crítica para garantizar el desempeño esperado del material. Se realiza generalmente por medios mecánicos, produciéndose la expulsión del aire de los poros.

La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo (peso de las partículas sólidas del suelo por unidad de volumen, [gr/cm3]; [Kg/dm3]).

La humedad del suelo es el peso del agua que contiene, expresado con respecto al peso del suelo seco. La densidad seca se puede determinar entonces, a partir de determinar la densidad húmeda del suelo y su porcentaje de humedad.

¿Por qué es tan importante la compactación?

Incrementa la capacidad portante del terreno.
Reduce asentamientos diferenciales.
Disminuye la permeabilidad y la infiltración de agua.
Mejora la estabilidad de taludes y terraplenes.
Aumenta la durabilidad de pavimentos y estructuras.
Reduce costos de mantenimiento a largo plazo.

Factores que influyen en una buena compactación

Tipo de suelo.
Contenido óptimo de humedad.
Energía de compactación aplicada.
Espesor de las capas compactadas.
Tipo de equipo utilizado (rodillos lisos, pata de cabra, neumáticos, vibratorios, etc.).

Materiales estabilizados

Los materiales estabilizados son aquellos cuyas propiedades mecánicas han sido mejoradas mediante la incorporación de agentes estabilizantes. Su correcto proceso de compactación permite desarrollar la resistencia y rigidez necesarias para soportar cargas de servicio durante años.

Una compactación adecuada no solo cumple con especificaciones técnicas, sino que garantiza seguridad, economía y mayor vida útil para cualquier proyecto de ingeniería.

Ensayo de compactación en laboratorio

R. R. Proctor hacia 1933, propone un ensayo empírico de compactación en laboratorio. Para un determinado trabajo de compactación, relaciona la densificación de los suelos con el contenido de humedad. Actualmente tal ensayo se encuentra normalizado con algunas variantes. Permite obtener resultados reproducibles que ofrecen la posibilidad de emplearlos como referencia de control de densificación en obra.

Las variables que entran en juego son:

a) Energía por unidad de volumen de suelo compactado, en el trabajo mecánico de compactación, en Kg. cm/cm3. Trabajo logrado mediante impactos de un pisón.

b) Composición en volumen de las distintas fases: partículas del suelo, aire y agua.

c) Naturaleza del suelo y la proporción de partículas gruesas.

El Proceso de Densificación – Trabajo Mecánico o energía de Compactación:

La realización de ensayos de compactación, implica la entrega de un trabajo mecánico que comprende:

Número de golpes,
Altura de caída,
Peso del pisón,
Número de capas.
Además, está en juego la forma de entrega de esa energía:
Amasado,
Presión estática,
Impacto.

La entrega unitaria de trabajo, debe ser suficiente para vencer la resistencia al corte del suelo y por lo tanto, poder deformarlo de manera irreversible. Ello se expresa en la desigualdad de la ley de Coulomb.

Este trabajo determina la orientación de las partículas con modificación de las características mecánicas de los suelos y materiales estabilizados.

La representación gráfica (figura 1) de la relación densidad seca – humedad, da lugar a lo que habitualmente se denomina “curva de compactación” o “curva Proctor”. La primer parte ascendente se denomina “rama seca”. El punto máximo superior es un punto singular, del cual se obtiene el valor de la “densidad seca máxima” y la “humedad óptima”. La parte descendente se conoce como “rama húmeda”