Los conceptos básicos 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 densificación del suelo mediante la aplicación de 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 (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 asentamiento, contracción o expansión del suelo, y reduce la infiltración de agua que puede causar propiedades de contracción y expansión perjudiciales del suelo. Las propiedades de contracción/expansión pueden dañar la estructura del pavimento, lo que lleva a una falla prematura de la estructura del pavimento.

Los principales beneficios a largo plazo incluyen:

• Aumentar la capacidad de carga

• Reducir los asentamientos

• Mejor estabilidad

• Reducir la filtración de agua

• Reducir la contracción

En cualquier lugar donde sea necesario mover tierra para la construcción, la base comienza con la compactación del suelo. Y estos apisonadores portátiles, placas vibratorias de avance y retroceso y rodillos compactadores de zanjas más pequeños son equipos comunes para trabajos en áreas estrechas, como relleno de zanjas, bordillos y cunetas, 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 distintos tipos de suelo responden de forma diferente a la compactación. Los suelos se clasifican por el tamaño de las partículas y, en algunas clases de suelos, por los valores críticos de contenido de humedad o límites de Attberg. Los suelos granulares bien graduados que contienen una variedad de partículas son los preferidos 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 un suelo muy denso capaz de soportar cargas más grandes. Los suelos mal graduados contienen un rango estrecho 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 máxima densidad seca solo se puede lograr cuando el contenido de humedad se encuentra en el nivel deseado. Este punto se conoce como el nivel óptimo de humedad. Si el suelo está por debajo de su contenido óptimo de humedad, se debe agregar una cantidad calculada de agua al suelo utilizando 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.

Equipos de compactación

El tipo de equipo de compactación que elija también varía ligeramente, dependiendo del tipo de suelo que se necesite compactar. La siguiente tabla puede utilizarse como referencia para determinar el tipo de equipo para los diferentes tipos de suelo.

Espesor de elevación

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

Presión de contacto

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

Hay muchos factores que afectan la compactación, pero el factor más fundamental es el tipo de suelo que se compacta y su capacidad de retención de agua. Es necesario analizar el suelo para ver si es adecuado para la compactación.

¿Cómo realizar una prueba de compactación de suelo?

Existen varios métodos de prueba de compactación que se pueden utilizar para determinar el grado de compactación. Las pruebas preliminares de campo en el sitio del proyecto son importantes para comprender las condiciones que existían inicialmente. La prueba de cono de arena, utilizando un densitómetro de globo o un tubo Shelby son todas opciones viables, pero un densitómetro nuclear es el que se utiliza más comúnmente para probar la compactación de un sitio. Los métodos de laboratorio generalmente implican compactar el suelo en moldes a 25 °C para obtener la densidad del suelo. Por ejemplo, una prueba de densidad de humedad especifica compactar el 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 la máxima densidad y el 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. Las fuerzas estáticas utilizan el propio peso de la máquina para aplicar una presión continua hacia abajo, lo que aumenta la compactación al comprimir la parte superior del suelo. Las fuerzas dinámicas utilizan el movimiento en forma de vibraciones o caída de pesos combinado con la carga estática de la máquina para aumentar la densidad del suelo. Trabaje mediante amasado y cizallamiento 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 arcilla) o granulares (como 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 livianos de BISON .