Los fundamentos de la compactación del suelo

¿Qué es la compactación del suelo?

La compactación del suelo es una de las partes más críticas de la construcción; el proceso de densificar el suelo aplicándole presión también cambia la estructura del suelo de un estado suelto y débil a un estado más denso y fuerte. La compactación del suelo se puede lograr con una variedad de equipos de compactación especializados . 

¿Por qué compactar el suelo?

La compactación del suelo es necesaria para aumentar la capacidad de carga y la rigidez de los suelos in situ (en estado natural) o modificados químicamente. La compactación aumenta la resistencia al corte del suelo al aumentar la fricción creada por las partículas entrelazadas. Reduce el asentamiento futuro del suelo al aumentar la rigidez y eliminar los huecos que crean suelo compactado. La eliminación de los huecos reduce la posibilidad de que el suelo se asiente, se encoja o se hinche, y reduce la infiltración de agua que puede causar propiedades perjudiciales de contracción e hinchazón del suelo. Las propiedades de contracción/expansión pueden dañar la estructura del pavimento, provocando una falla prematura de la estructura del pavimento.

Los beneficios clave a largo plazo incluyen:

• Aumentar la capacidad de carga

• Reducir la liquidación

• Mejor estabilidad

• Reducir la filtración de agua

• Reducir la contracción

Ahora, en cualquier lugar donde sea necesario mover tierra para la construcción, los cimientos comienzan con la compactación del suelo. Y estos apisonadores portátiles, placas vibratorias hacia adelante y hacia atrás y rodillos para zanjas más pequeños son equipos comunes para trabajos en áreas estrechas, como relleno de zanjas, bordillos y canaletas, soportes de puentes, trabajos de losas y compactación del suelo de aceras.

¿Cuáles son los factores que afectan la compactación del suelo?

Tipo de suelo

Los diferentes tipos de suelo responden de manera diferente a la compactación. Los suelos se clasifican por tamaño de partículas y, en algunas clases de suelos, por valores críticos de contenido de humedad o límites de Attberg. Los suelos granulares bien graduados que contienen una variedad de partículas se prefieren en aplicaciones de construcción porque se pueden compactar fácilmente, eliminando los huecos y resistiendo la absorción de humedad mediante partículas entrelazadas, lo que hace que el suelo sea muy denso y capaz de soportar cargas más grandes. Los suelos mal clasificados contienen una gama estrecha de tamaños de partículas, lo que no es bueno para fines de construcción porque el suelo carece de la resistencia al corte asociada con las partículas no entrelazadas, por lo que no es fácil de compactar.

Contenido de humedad

El contenido de humedad juega un papel muy importante en la compactación del suelo. La densidad seca máxima sólo se puede lograr cuando el contenido de humedad está en el nivel deseado. Este punto se conoce como nivel óptimo de humedad. Si el suelo está por debajo de su contenido de humedad óptimo, se debe agregar una cantidad calculada de agua al suelo usando un aspersor conectado a un camión cisterna y mezclarla con el suelo mediante una niveladora para lograr un contenido de humedad uniforme.

Si hay exceso de humedad en el suelo, los requisitos recomendados son aireación y secado para lograr niveles óptimos de humedad.

Equipo de compactación

El tipo de equipo de compactación que elija también varía ligeramente, dependiendo del tipo de suelo que deba compactarse. La siguiente tabla se puede utilizar como referencia para determinar el tipo de equipo para diferentes tipos de suelo.

Espesor de elevación

La compactación del suelo a veces implica compactar múltiples capas de suelo, o múltiples capas de suelo, hasta lograr el espesor total deseado. Cada capa es tan estable como la capa debajo de ella, por lo que la compactación de cada capa es crítica y debe ser monitoreada. Establecer el espesor de capa correcto es importante para encontrar el equilibrio entre capas demasiado pequeñas o demasiado grandes. Una elevación demasiado grande puede causar una mala compactación y afectar la estabilidad, mientras que una elevación demasiado pequeña puede generar costos y tiempo excesivos. El espesor de elevación suele ser de entre 8 y 14 pulgadas, según las especificaciones.

Presión de contacto

También es importante la presión de contacto entre el suelo y el equipo de compactación. La presión de contacto se ve afectada por el peso total del equipo de compactación y el área de suelo con la que el equipo entra en contacto. Cuanto mayor sea la presión de apriete, mayor será el grado de compactación alcanzado.

Muchos factores afectan la compactación, pero el factor más fundamental es el tipo de suelo que se compacta y su capacidad de retención de agua. Se debe probar el suelo para ver si es apto para la compactación.

¿Cómo realizar una prueba de compactación del suelo?

Existen varios métodos de prueba de compactación que se pueden utilizar para determinar el grado de compactación. Las pruebas de campo preliminares en el sitio del proyecto son importantes para comprender las condiciones que existían inicialmente. Las pruebas con conos de arena, el uso de un densitómetro de globo o un tubo Shelby son opciones viables, pero el densitómetro nuclear se usa más comúnmente para probar la compactación de un sitio. Los métodos de laboratorio suelen implicar compactar el suelo en moldes a 25°C para obtener la densidad del suelo. Por ejemplo, una prueba de densidad de humedad especifica la compactación del suelo desde una altura específica utilizando un peso estándar en un molde de un volumen específico. Estos requisitos facilitan fuerzas de compactación controladas y repetibles y proporcionan una densidad máxima y un contenido de humedad óptimo del suelo.

¿Cómo compactar el suelo?

La compactación del suelo se logra mediante fuerzas estáticas o dinámicas y manipulaciones del suelo. La estática utiliza el propio peso de la máquina para aplicar presión continua hacia abajo, aumentando la compactación al comprimir la parte superior del suelo. Las fuerzas dinámicas utilizan el movimiento en forma de vibraciones o caída de peso combinado con la carga estática de la máquina para aumentar la densidad del suelo. Trabaje amasando y cortando para ayudar a compactar el suelo a un nivel más profundo.

BISON cuenta con equipos especialmente diseñados para compactar suelos sueltos, ya sean cohesivos (como la arcilla) o granulares (como la grava), para formar un suelo más fuerte y compacto. Los equipos varían desde compactadores manuales hasta rodillos muy grandes y pesados. Estos dispositivos se pueden encontrar en los proveedores de equipos de construcción ligeros BISON .