COMPACTACIN DE LOS SUELOS

Compactacin de suelos es la accin de aplicar durante la construccin del relleno, la energa necesaria para producir una disminucin apreciable del volumen de huecos del material empleado y por tanto del volumen total del mismo. Los sistemas de compactacin se han ido desarrollando paralelamente a la mecanizacin de las obras, ya que la aplicacin de la energa necesaria exige una maquina adecuada en potencia y movilidad, para cada caso. La compactacin es la principal causa de alteracin del suelo. Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactacin: reas con fuerte trnsito de vehculos y personas, y reas cercanas a lugares en construccin. Hay suelos con una tendencia ms o menos acentuada a la compactacin, en funcin de la composicin, estructura y contenido de humedad.

LA EFICACIA DE LA COMPACTACIN EN OBRA DEPENDE DE:

- Naturaleza del suelo a compactar.- Eleccin adecuada del equipo: tipo, peso, presin de inflado de neumticos, rea de contacto, frecuencia de vibracin.- La energa especfica de compactacin (energa que se le entrega al suelo por unidad de volumen durante el proceso mecnico de que se trate).- Contenido de humedad del suelo.- Cantidad y espesor de las capas del terrapln.- Nmero de pasadas del equipo de compactacin.

BENEFICIOS DE LA COMPACTACIN DE SUELOS:

-Aumenta la capacidad para soportar cargas:Los vacos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partculas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partculas mismas que soportan mejor.-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.-Reduce el escurrimiento del agua:Un suelo compactado reduce la penetracin de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.-Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo:Si hay vacos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacos. El resultado sera el esponjamiento del suelo durante la estacin de lluvias y la contraccin del mismo durante la estacin seca.-Impide los daos de las heladas:El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta accin a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactacin reduce estas cavidades de agua en el suelo.

CARACTERSTICAS DEL SUELO:

Porosidad: Es el volumen de poros expresado en porcentaje (%) del volumen total, es decir la relacin de dividir el volumen slido entre el volumen de slido ms aire ms agua que contiene el material.Contenido de humedad:Es la relacin porcentual (%) del peso del agua al peso slido.Densidad: Es la relacin del peso por unidad de volumen. La mxima densidad de un suelo se obtiene si los huecos entre partculas de un dimetro determinado se rellenan con partculas de dimetro menor.Capilaridad: ndica la capacidad de un suelo para absorber agua en direccin vertical o lateralmente.Compresibilidad: ndica el porcentaje de reduccin en el volumen del suelo, debido a perdida de parte del agua entre sus granos, cuando est sometido a una presin.Elasticidad: Es la tendencia del suelo a recuperar su forma original al quitar la carga que lo comprime.Permeabilidad: Caracterstica del suelo que indica la facilidad del suelo para permitir el paso de agua a su travs. Depende de su textura, granulometra y grado de compactacin, cuanto ms gruesas sean las partculas mayores ser su permeabilidad.Plasticidad la propiedad de deformarse rpidamente el suelo bajo la accin de una carga, sin llegar a romperse o disgregarse, y sin que se recupere la deformacin al cesar la accin de la carga.Asentamiento: Indica la disminucin de la cota o altura del nivel del suelo debido a la consolidacin del material de relleno.Resistencia al cizallamiento: Es la resistencia que oponen las partculas a deslizarse entre s. Es consecuencia de la friccin interna y la cohesin del material. Cuanta ms resistencia al cizallamiento ms difcil ser la compactacin.Esponjamiento: Capacidad del material para aumentar o disminuir su volumen por la prdida o acumulacin de humedad.Consistencia: Es el grado de resistencia de un suelo a fluir o deformarse.Limite liquido: Nos indica el contenido de humedad en que el suelo pasa del estado plstico al lquido e indica tambin si el suelo contiene humedad suficiente para superar la friccin y cohesin interna.Limite plstico: Cuando el suelo pasa de semi-slido a plstico porque contiene humedad suficiente se dice que ha traspasado su lmite plstico.ndice de plasticidad: Refleja la diferencia numrica entre el ndice plstico del suelo y el lmite lquido. Permite medir la capacidad de compresin y la cohesin del suelo.Lmite slido: Constituye el lmite en el cual el suelo pierde su plasticidad por secado y aumenta su fragilidad hasta que las partculas quedan en contacto.Lmite de retraccin: Es el porcentaje de agua que separa el estado semi-slido del suelo del estado slido.Equivalente de arena: Es la relacin, en porcentaje, existente entre los materiales ms gruesos de un suelo y los ms finos, determinada en un ensayo de laboratorio.

MTODOS DE COMPACTACION

1.MTODO POR AMASADO:La compactacin se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en reas ms pequeas que los rodillos lisos. Por ejemplo: Un rodillo Pata de Cabra. Este mtodo es ideal para la compactacin de suelos arcillosos porque produce mayores esfuerzos de cizallamiento en toda la masa de la capa de suelos por compactar, concentrando grandes presiones en ciertos puntos; gracias a la presencia de los vstagos que concentran gran energa en reas pequeas y se penetran profundamente en la capa suelta tendida, especialmente en las primeras pasadas y esta penetracin va siendo menor a medida que se densifica la capa. De esta manera el rodillo pata de cabra va compactando a la capa tendida de abajo hacia arriba, caracterstica nica en los rodillos de compactacin.

2.MTODO POR VIBRACIN:La compactacin se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia. Un equipo apropiado debe aplicar presiones suficientemente considerables, lo que se logra aprovechando el peso muerto del equipo ms la fuerza dinmica proporcionada por el vibrador; esas fuerzas deben de actuar con la amplitud suficiente y dando, a travs de la frecuencia empleada, tiempo para el movimiento de los granos o grumos del suelo .La mayor parte de los equipos vibratorios producen fuerzas verticales. La compactacin vibratoria frecuente en los trabajos prcticos, es el compactador de plataforma o placa, que va desde equipos manuales operados por un trabajador hasta plataformas ms pesadas remolcadas por tractores. Dentro de los equipos utilizados en este caso se encuentra los rodillos tipos trampero, vibro compactadores, canguros y pisones. Es muy comn que los canguros y pisones sean utilizados en reas pequeas.

3.MTODO ESTTICO:La compactacin se logra utilizando una mquina pesada, cuyo peso comprime las partculas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio. La compactacin depende de su peso propio. Se utilizaban en todo tipo de suelos.

Precarga:En general las deformaciones de los suelos no son elsticas.Si se aplica una carga disminuye el volumen (baja el terreno). Al retirarla no desaparece la deformacin. Se construye sobre la futura fundacin un terrapln que aplique una carga mayor que la futura estructura o equipo a fundar.Si el suelo est saturado, la presin produce reduccin de volumen a condicin que emigre el agua cuando el suelo est saturado.El plazo en que debe mantenerse la carga depender de la permeabilidad del suelo a compactar.

Precarga con ayuda a la Consolidacin:Se usa cuando los suelos son relativamente impermeables. Se perfora e instalan tuberas drenantes.

Influenciando aguas subterrneas:Se baja la napa mediante punteras. Los vacos son llenados por el propio suelo, compactndose. Una vez retiradas las bombas el agua no des compacta el suelo.

Inyeccin de compactacin:Se inyecta mortero a gran presin (no lechada) usando bombas para hormigones, similar a inflar un globo dentro del suelo. Es muy efectivo en arenas finas, pues las comprime y densifica.

4.MTODO DINMICO: El mtodo de compactacin seleccionado debe estar de acorde con las especificaciones de proyecto de los proyectos excepto cuando se han realizado numerosas pruebas para quitar la posibilidad de que el suelo se comporte de una manera diferente a la proyectada.

Al comienzo de la prueba se miden ciertas caractersticas o sustancias que servirn posteriormente para poder valorar las propiedades de conservacin del producto, recurriendo generalmente a aquellas que se pueden controlar de forma continua como el valor de pH, la conductibilidad, el consumo de oxigeno o el aumento de peso del sustrato. El objetivo es la determinacin de denominado tiempo de induccin, que sirve de magnitud de medida de la capacidad de conservacin de los productos. El tiempo de induccin es el intervalo de tiempo en el que o no se desarrollan o se desarrollan muy lentamente los procesos de descomposicin.

MTODOS UTILIZADOS EN LABORATORIO

Compactacin por impacto:tambin conocido como mtodo dinmico, consiste en colocar una cantidad de material con cierto contenido de humedad en un molde cilndrico y compactarlo con un determinado nmero de golpes por capa. La cantidad de energa aplicada a cada ensayo se determinada por medio de la ecuacin.Compactacin giratoria:este mtodo consiste en la aplicacin de acciones simultneas como la presin vertical y la accin giratoria, con un ngulo de inclinacin con respecto al eje vertical, ejercidas por el equipo, asemejando los procesos constructivos en obra.El mtodo de compactacin porimpactono es el ms adecuado para arenas y suelos no cohesivos, debido a que los resultados en campo arrojaron pesos unitarios superiores a los que se obtienen en el laboratorio y las humedades en campo eran menores a las de las pruebas de laboratorio. El mtodo delaboratorioque arroj resultados ms cercanos a los obtenidos en campo, fue el mtodo de compactacin giratoria. Para obtener el peso unitario mximo del suelo estudiado se debe trabajar a una presin vertical de 200 kPa, con 1.25 de inclinacin y 90 giros a una velocidad de 20 giros por minuto.

RODILLO COMPACTADOR

CLASIFICACION DE COMPACTADORES

1. RODILLOS COMPACTADORES ESTATICOS CONCEPTOSon mquinas compactadoras que comprimen el material por efecto de su elevado peso. El efecto de compactacin es mucho menos profundo que el de los rodillos vibratorios. Se utilizan principalmente para el acabado de capas granulares y excepcionalmente en la compactacin de carpetas asflticas. Se fabrican con pesos de 2 a 30 toneladas, de dos o tres ejes, cada eje lleva un rodillo de acero.Entre los equipos de compactacin por presin esttica destacan las apisonadoras de rodillos lisos, rodillos patas de cabra, rodillos de reja y los compactadores de neumticos.

1.1 COMPACTADORES DE RODILLOS ESTATICO

1.1. A COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADOEn su mayora los compactadores de remolque son de bajo tonelaje RODILLO COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADO POR IMPACTO Debido a la forma de los rodillos, durante la elevacin del eje del rodillo la carga unitaria sobre el suelo va aumentando por la disminucin de la zona de contacto con el suelo. Al bajar bruscamente se produce un impacto, lo que facilita el movimiento y evacuacin del aire y agua contenidos en el suelo. Las presiones de contacto pueden alcanzar los 300 kPa a 1,2 MPa. Los efectos pueden alcanzar hasta los 4-5 m, en funcin del suelo tratado y del tamao del compactador.La mxima resistencia del suelo se alcanza por debajo de la superficie, puesto que la zona superficial se descompacta por efecto de los impactos. La curva de compactacin conseguida se sita por encima de la del Proctor modificado, por lo que la humedad ptima es menor que la correspondiente ha dicho Proctor.

RODILLO COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADO DE RODILLO LISO: Son las maquinas ms pesadas se comprende que estas mquinas estn destinadas a compactar grandes espesores de material y, por consiguiente, se utilizan sobre todo en los grandes terraplenes. Estos compactadores presentan una serie de inconvenientes que ha hecho su uso cada vez ms restringido. Siendo actualmente muy pocas unidades las que se fabrican .estos inconvenientes son: - necesitan una maquina auxiliar para ser trasladados - dificultad de maniobra, ya que al no poderse circular nada ms que en un sentido

RODILLO COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADO PATAS DE CABRA Estn constituidos por un chasis que puede llevar un solo cilindro provisto de unos salientes denominados patas de cabra, o dos cilindros en el mismo eje dispuestos a una y otra parte de un timos .los rodillos estticos de pata de cabra estn siendo sustituidos por sus homnimos vibratorios mucho ms potentes .Este sistema une perfectamente las tongadas, debido a que los seis ltimos cm de una tongada siempre quedan distorsionados, por lo que adhieren mejor y queda perfectamente unida cada capa con la siguiente:

Los compactadores de pata de cabra emplean al principio dinmico del impacto como medio de llevar a cabo la compactacin. Estos compactadores presentan una serie de inconvenientes que ha hecho su uso cada vez ms restringido. Siendo actualmente muy pocas unidades las que se fabrican .estos inconvenientes son: - necesitan una maquina auxiliar para ser trasladados - dificultad de maniobra, ya que al no poderse circular nada ms que en un sentido

COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADO MULTUPLE Son mquinas de peso mediano, o mejor dicho bastante ligeras y que poseen un gran nmero de ruedas. La carga media por rueda es pequea y la eficacia en profundidad se hace pronto despreciable .No se debe utilizas ms que para compactar capas muy finas o para efectuar una pre compactacin que permita la utilizacin

COMPACTADOR ESTATICO REMOLCADO CON RUEDAS NEUMATICAS Por lo general poseen un solo eje y pocos neumticos, con pesos de trabajo hasta de 200 Tm. Son apropiados pare terrenos coherentes, margas, zahorras, etc., influyendo poco los grandes tamaos de piedra. Estas mquinas son muy sencillas y no requieren ms cuidado que el vigilar las presiones de los neumticos. Los grandes Compactadores de este tipo hay que arrastrarlos con bulldozers de grandes potencies y por lo tanto requieren pare su buena utilizacin grandes reas de trabajo.Naturalmente, que cualquier maquina o vehculo, en el sentido ms amplio del concepto de compactacin, se puede considerar un compactador por presin esttica, ya que su peso actuando a travs del rea de contacto de sus elementos de soporte, produce una preside sobre el terreno y como tal un efecto de consolidacin. En este sentido, las propias maquinas pare el movimiento de sierras ejecutan un trabajo de compactacin 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 ejecucin. Estas mquinas transmiten cargas considerables al terreno y en consecuencia actan como Compactadores. Como esta mquina suele ir equipada con ruedas neumticas su efecto es similar al que produce los Compactadores neumticos. Sin embargo, cuando sin verter nuevas sierras hay puntos donde el trfico del transporte es elevado, se observan destrucciones ms o menos profundas y localizadas Hemos podido comprobar que estas destrucciones se producir de dos formas muy diferentes:El terrapln que serva de camino esta con poca humedad, la destruccin es superficial, por un efecto de desgaste, con la consiguiente formacin de polvo y avance de la destruccin de arriba hacia abajo, inicindose la formaci6n de baches, lo que hace aumentar ms, por el impacto, la velocidad de desgaste) Si el terrapln, por el contrario, tena exceso de humedad, antes de notarse exteriormente ninguna seal de destruccin, cambiaba el color pasando a ms hmedo

1.2.B RODILLOS COMPACTADORES ESTATICOS AUTOPROPULSADOS

RODILLO AUTOPROPULSADO DE PATAS DE CABRAEstos Compactadores concentran su peso sobre la pequea superficie de las puntas tronco cnico solidario al rodillo, ejerciendo por lo tanto unas presiones estticas 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 centmetros siempre quedara distorsionada. Al pasar la maquina sobre la nueva tongada de material se compacta perfectamente esa superficie distorsionada de la capea 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 (15/30 kg/cm2) y a los efectos de amasado que producen las partes, compactan bien los suelos altamente plsticos, con poco contenido de agua e incluso pobres de aire y de vacos. 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 tambin varias unidades pare obtener mejores rendimientos. Existen varios tipos de compactador fundados en el mismo principio, con los que se consiguen tambin presiones especficas altas, s61O con modificar las superficies de contacto tales como rejas, trenes de ruedas pequeas, etc.

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COMPACTADOR ESTATICO AUTO PROPULSADO TIPO TRICICLOEste tipo de compactador acta por su propio peso ejerciendo una gran presin sobre el suelo por su peso de las apisonadoras metlicas, y como consecuencia consigue una compactacin efectiva en la superficie pero nula a cierta profundidad. Desde ya hace tiempo han sido desplazadas por las compactadores vibratorios. Por lo que en la actualidad prcticamente han dejado de utilizarse.

COMPACTADOR ESTATICO AUTOPROPULSADO DE RODILLO LISO

En estas apisonadoras la caracterstica ms importante es la presin que ejercen sobre el terreno. Se considera un rea de contacto en funcin del dimetro de los rodillos, peso de la mquina y tipo de suelo, a travs del cual se transmite la preside esttica. Estas mquinas, aunque muy empleadas, la verdad es que su efecto de compactacin alcanza muy poca profundidad en suelos coherentes. En los no coherentes, causan desgarros en la superficie, transversales a la direccin de la marcha, destruyendo de esta manera parte de su propio trabajo. Sin embargo son tiles pare el