8.1 Factores que intervienen en el proceso de compactación La compactación depende de una serie de características y condicionantes propias del método de compactación que se utilice, de las condiciones en que se ponga el suelo antes de compactarlo y otras que se mencionan en este inciso. En rigor esas características siguen siendo válidas para los procesos de compactación en el laboratorio. La eficacia de la compactación que se puede lograr en obra depende, entre otros factores, de:
Naturaleza del suelo a compactar. Elección adecuada del equipo: tipo, peso, presión de inflado de neumáticos, área de contacto, frecuencia de vibración, etc. La energía específica de compactación compactación (energía que se le entrega al suelo suelo por unidad de volumen durante el proceso mecánico de que se trate). Contenido de humedad del suelo. Cantidad y espesor de las capas del terraplén. Número de pasadas del equipo de compactación.
Los métodos usados para la compactación dependen del tipo de suelo. Los friccionales, como las arenas, se compactan compactan eficientemente eficientemente por métodos métodos vibratorios (placas vibratorias), mientras que los suelos tipo arcillosos arcillosos se compactan mejor por métodos métodos estáticos (rodillos pata de cabra, rodillos neumáticos, rodillos lisos).
Contenido de agua El contenido de agua con que se compacta el suelo tiene una influencia determinante, tanto en los procesos de compactación de campo como en el laboratorio. Esta influencia fue ya reconocida por Proctor, Porter y otros pioneros quienes la establecieron en los términos prácticamente actuales, midiendo la compactación por el peso volumétrico seco alcanzado en cada caso.
La Fig. Muestra la bien conocida relación que se establece entre el peso volumétrico seco del suelo compactado y el contenido de agua del mismo, cuando se emplea una cierta energía de compactación. La curva de compactación presenta formas relativamente similares para los diversos modos de compactar. Existen diversas explicaciones de dicha forma, de diferentes grados e complejidad. Una, es la que sigue: Cuando el contenido de agua es muy bajo, este elemento se encuentra en el suelo en forma capilar, produciendo impresiones inter particulares tanto más fuertes cuanto -más finos sean los suelos, lo que conduce a grumos muy difícilmente desintegrables o a dificultad de reacomodar. La humedad que nos permite alcanzar una compactación óptima es el óptimo contenido de humedad, la cual nos permitirá alcanzar la densidad seca máxima. Si el contenido de humedad está por debajo del óptimo, el suelo es rígido y difícil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire elevados. Cuándo está por encima del óptimo, el contenido de aire se mantiene pero aumenta la humedad produciendo la disminución de la densidad seca.
Sentido de recorrido de la escala de humedad En las pruebas de laboratorio, tiene influencia también el sentido en que se recorre la escala de humedades al efectuar la compactación, se obtienen curvas diferentes si se compacta comenzando con un suelo húmedo y luego se va agregando agua, ó si se empieza con un suelo húmedo y luego se va secando. En el primer caso se obtienen densidades secas mayores ya que al agregar el agua está tenderá a quedar en la periferia de los grumos, penetrando en ellos después de un tiempo, por lo tanto la presión capilar entre los grumos es pequeña favoreciendo la compactación. En el segundo caso se obtienen densidades secas menores, ya que al evaporarse el agua e irse secando el suelo, la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna, aumentando la presión capilar haciendo más difícil la compactación.
Energía de compactación La energía de compactación es otra de las variables del proceso que ejercen una gran influencia sobre el mismo; sin embargo, no es fácil en general, conocer el valor exacto que se está empleando en un momento dado; por el con trario, es fácil tanto en el campo como en el laboratorio, modificarla de modo graduable, dados los procedimientos actualmente en uso en ambas técnicas. La energía específica es la presión aplicada al suelo por unidad de volumen, durante cualquier proceso de compactación. En laboratorio, la compactación por impacto queda definida por:
Donde: E: Energía Específica N: Número de golpes del pisón por capas n: Número de capas W: Peso del pisón compactador h: Altura de caída del pisón V: Volumen total del molde de compactación.
Ensayo Próctor Modificado: Ee = 27.2 kg-cm/cm Ensayo Próctor Estándar: Ee= 6.1 kg-cm/cm El empleo de una mayor energía de compactación permite alcanzar densidades secas mayores y óptimos contenidos de humedad menores, esto se comprueba al analizar los resultados obtenidos con las pruebas Proctor Estándar y Proctor Modificado.
Método de compactación En el campo y laboratorio existen diferentes métodos de compactación. La elección de uno de ellos influirá en los resultados a obtenerse.
Cantidad de fracción gruesa El peso volumétrico obtenido con la compactación aumenta con el porcentaje de partículas gruesas del suelo hasta un cierto límite, arriba del cual disminuye; el peso volumétrico seco aumenta más cuando la granulometría de los gruesos es más variada. Por ello es objetable el procedimiento de compactación de laboratorio, a vec es usual, en el cual la fracción retenida en una malla (frecuentemente la de 3/4") se substituye por el mismo peso de material entre dicha malla y la número 4; esta práctica puede provocar desviaciones significativas respecto a los resultados de campo.
Preparación de la muestra La forma en la que se prepara la muestra para la compactación en laboratorio, influirá en los resultados a obtener.
LA CURVA DE SATURACIÓN La curva de saturación representa las densidades de un suelo en estado de saturación, es decir cuando el volumen de vacíos es cero, razón por la cual se le conoce también como “Curva de cero vacíos de aire” o de "saturación completa" Esta curva es prácticamente paralela a la rama derecha de la curva de compactación y varía en función del peso específico de sólidos del material.
CURVA DE COMPACTACIÓN Y SATURACIÓN La curva del de saturación es una ayuda para dibujar la curva de compactación. Para los suelos que contienen más de un 10% de finos las dos curvas generalmente se hacen aproximadamente paralelas en el lado húmedo de la cu rva de compactación entre el 92% y 95% de saturación a contenidos de humedad muy por encima del óptimo. Teóricamente, la curva de compactación no puede cruzar a la derecha de la curva del 100% de saturación. Si ocurre así, hay un error en la gravedad específica de los sólidos, en las medidas, en los cálculos, en los procedimientos de ensayo, o en el gráfico.
