COMPACTACIÓN DE SUELOS (Quinta parte)

VARIABLES DEL PROCESO.

Son 3: Suelo, método y energía:

Suelo:

Puede ser granular (friccionante) o fino (cohesivo)

Método de compactación:

En campo (rodillos); en laboratorio (varios).

Energía:

Energía específica, temperatura y humedad.

Los métodos de laboratorio son impacto, amasado y de carga estática. Ellos dan resultados diferentes y afectan las condiciones del suelo de manera distinta.

La compactación de campo se hace con rodillos lisos, neumáticos o con “pata de cabra”. Los rodillos pueden ser vibratorios y los sistemas suelen hacerse mixtos. Se pueden usar ranas o canguros (vibrocompactadores), en áreas pequeñas.

En carga estática, la Ee es difícil de evaluar y está afectada por el tiempo de aplicación y la deformalidad del suelo.

En amasado, la Ee es más difícil y compleja de evaluar, pero se puede cuantificar variando el número y espesor de las capas, y la presión de apisonado y número de aplicaciones.

El contenido de agua w del suelo se relaciona con la permeabilidad. En arcillas se dan tensiones capilares que favorecen la formación de grumos que dificultan la compactación. El resultado no es el mismo, en gamma (d), aumentando agua que esperando a que el suelo la pierda; es decir, compactando por la rama húmeda o por la rama seca, pues el suelo tarda tiempo en admitir agua que se agrega, en el primer caso.

En suelos recompactados, el resultado es diferente al de los suelos vírgenes. Los pesos unitarios resultan mayores.

La temperatura genera evaporación o condensación, con lo que se afecta la humedad del suelo. Esto obliga a compactar iniciando con humedades diferentes a la óptima.

El equipo puede condicionar la humedad de trabajo, obligándose a una humedad diferente a la óptima.

Energía de compactación

La calidad de la compactación depende de:

Contenido de humedad, método de compactación y energía de compactación. (Ver la siguiente figura).

En el ensayo proctor, la energía específica Ee, está dada por:

Siendo N = # de capas; n = # de golpes; W = peso del pistón; h = altura de caída del pistón; V = volumen del molde y muestra. La AASHTO (departamento de carreteras de USA), tiene dos normas: La T99 para el proctor estándar que exige Ee = 6,03 Kg cm/cm3 y la T180, para proctor modificado, con Ee = 27,4 Kg cm/cm3. Ambas normas aplicables a materiales “Pasa tamiz #4”.

Curva de humedad – densidad o de compactación (continuación)

La curva de saturación, o de contenido de aire nulo, es dibujada como auxiliar para el análisis, es teórica y no depende de los resultados del ensayo. La ecuación es:

Esto facilita el dibujo rápido de la curva S = 100%. La curva S de los valores de gamma (d) que debe tener el suelo saturado para cada valor de w.

En la compactación, sale aire, y no agua. Como es imposible sacarlo todo, la curva de compactación no podrá llegar a confundir su rama húmeda con la curva S = 100%. Esta propiedad permite tener en evidencia errores en la curva gamma (d) Vs w.

Las otras curvas (S = 80%, por ejemplo) dicen qué porcentaje de aire queda en el suelo (20%, por ejemplo).

Penetrómetro Proctor.

Herramienta que se hinca a mano. Se trata de una aguja o varilla con un dispositivo para medir la fuerza requerida (en libras), para que la penetre (variable en tamaño y forma) profundice en el suelo 3’’ por lo general. La operación se hace en laboratorio y en campo, simultáneamente, para comparación de gamma (d), o de la humedad si se quiere. (No debe existir grava en el suelo).

MEDIDA DE LA COMPACIDAD DEL SUELO

Se califica la compacidad por la comparación cuantitativa de las densidades secas o pesos unitarios secos, gamma (d), que el suelo va adquiriendo gradualmente, al variar la humedad, la energía o el método de compactación.

MÉTODO PROCTOR.

Consiste en compactar el material dentro de un molde metálico y cilíndrico, en varias capas y por la caída de un pistón. Existen dos variaciones del método proctor.

• Proctor estándar o normal, con pistón de 5 ½ lbs, h = 12’’, N = 25 golpes y 3 capas a compactar. El molde de diámetro= 4’’ y volumen 1/30 ft3.
• Proctor modificado, con pistón de 10 lbs, h = 18’’, N = 25 golpes, y compactando en 5 capas, con el mismo molde.

Curva de humedad – densidad o de compactación

Esta curva da la variación, gamma (d) Vs w, que se obtiene en laboratorio. La densidad seca (y también el gamma (d)) va variando al modificar la humedad, w, de compactación.

La humedad óptima es la que se corresponde con el máximo de la curva de densidad. La rama seca es la que se corresponde al suelo bajo de humedad, donde la fricción y cohesión dificultan su densificación. La rama húmeda, es asintótica a la línea de saturación, que se desplaza hacia la derecha de la humedad óptima de compactación, dado que la energía de compactación de un suelo muy húmedo la absorbe el agua y no el esqueleto mineral.

COMPACTACIÓN DE SUELOS (Primera parte)

DEFINICIÓN

Es la densificación del suelo por medios mecánicos. El objetivo, mejorar la resistencia y estabilidad volumétrica, afectando la permeabilidad, como consecuencia del proceso de densificación de la masa.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS.

Concepto más amplio y general que el de COMPACTACIÓN, pues incluye cualquier procedimiento útil para mejorar las propiedades ingenieriles del suelo, como estructura.

La estabilización comprende:

a) Compactación

b) Mezcla granulométrica

c) Adición de compuestos especiales (antes de mezcla y/o compactación)

Los estabilizantes son de tres tipos:

a) Cemento

b) Material bituminoso (asfalto, por ejemplo)

c) Productos químicos (óxidos e hidróxidos de Ca, cloruro de Ca y Na, cloruro férrico, silicato Na y recinas)

MEDIDA DE LA COMPACIDAD DEL SUELO.

Se califica la compacidad por la comparación cuantitativa de las densidades secas o pesos unitarios secos, gammad, que el suelo va adquiriendo gradualmente, al variar la humedad, la energía o el método de compactación.

FALLAS EN EL PAVIMENTO RÍGIDO (Primera parte)

Levantamiento de Losas

El levantamiento de losas no es un fenómeno muy común y tiene lugar en las juntas o fisuras de un pavimento de hormigón cuando están sometidos a altas temperaturas, infiltración de material incompresible entro de las juntas y fisuras, lo cual va reduciendo paulatinamente, a lo largo de varios años la capacidad de las losas de expandirse, también influye, aunque en menor medida la presencia de áridos reactivos que produzcan expansión en el hormigón. Debido a estas causas se desarrollan grandes presiones en el hormigón, las que se liberan mediante la rotura o levantamiento de los bordes de la losa hacia arriba en correspondencia con la junta o fisura.

Fisuras de esquina

Una fisura de esquina es aquella que intersecta una junta transversal y el borde de calzada en un pavimento de hormigón simple. Esta fisura se extiende verticalmente en todo el espesor de la losa. No debe ser confundida con el descascaramiento de esquina, que es una fisura que forma un ángulo en el espesor de la losa y esta dentro de los 0.3 m de la esquina. Las causas son: cargas repetidas pesadas, pérdida de soporte, transferencia de carga deficiente a lo largo de la junta.

Fisuración en “D”

La figuración en “D” consiste en una serie de fisuras muy próximas en forma de media luna (similar a una letra “D”), que aparecen en la superficie del pavimento en forma adyacente y aproximadamente paralela a las juntas transversales y longitudinales del pavimento y al borde libre. Estas fisuras pueden originarse por el congelamiento y descongelamiento de agregados saturados en el hormigón, cuando estos son excesivamente porosos, es entonces un problema más bien de los agregados que forman el hormigón que del comportamiento del mismo pavimento.

TIPOS DE FALLAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES

Se pueden presentar los siguientes tipos de fallas:

FALLAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS

• Levantamiento de Losas
• Fisuras de esquina
• Figuración en D
• Desplazamientos verticales diferenciales (escalonamiento)
• Daños en el sellado de juntas
• Fisura longitudinal
• Bombeo de Finos
• Punzonamiento
• Reactividad álcali-árido
• Fisuras en forma de mapa
• Desportilladuras en juntas y fisuras
• Fisuras transversales y diagonales

FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

• Piel de cocodrilo
• Exudación
• Fisuras en bloque
• Fisuras longitudinales
• Desprendimientos y peladuras
• Ahuellamiento
• Fisuras Transversales
• Fisuras reflejadas