Manual de compactación, pavimentación y fresado – Capítulo 04
Resistencia a la compactación
Hay cuatro tipos de resistencia a la compactación en suelos y enrocados: fricción, cohesión, cohesión aparente y masa de partículas.
Fricción: causada por la interacción entre las partículas, siendo la principal causa de resistencia encontrada en un suelo de granulación gruesa.
Fricción interna en un suelo, resultante de las fuerzas que actúan en los puntos de contacto entre las partículas individuales.
Cohesión: causada por las fuerzas moleculares entre las menores partículas, siendo la principal causa de resistencia encontrada en un suelo de granulación fina.
La cohesión aparece en la arcilla como resultado de las fuerzas moleculares que actúan entre las minúsculas partículas. Cuanto mayor la cohesión, mayor el esfuerzo de compactación necesario.
Cohesión aparente: causada por las fuerzas capilares del agua en el suelo, ocurriendo prácticamente en todos los tipos de suelos. En la cantidad cierta, el agua actuará también como lubrificante entre las partículas del suelo.
La cohesión aparente la causa las fuerzas capilares criadas en el agua que parcialmente rellena los espacios vacíos en el suelo. La cohesión aparente mantiene unidas las partículas a través de conexiones “elásticas”. Cuanto menores las partículas, mayor la cohesión aparente.
Masa de las partículas. Partículas más pesadas requieren la compactación por equipos pesados, a fin de posibilitar la reubicación de las partículas.
La mayoría de los suelos alcanza su más alta densidad a seco en un determinado tenor de agua ideal para un dado esfuerzo de compactación. En otras palabras, un suelo cuyo tenor de agua está debajo de lo ideal requiere más esfuerzo de compactación para alcanzar la misma densidad de un suelo que posee el tenor de agua ideal, mientras un suelo con humedad ideal es más maleable y fácil de compactarse. La más alta densidad a seco se obtiene en un tenor de agua ideal, entre los estados húmedo y seco. El método más común para determinarse ese estado es la prueba de Proctor.
La arena y la grava limpia, así como otros materiales gruesos de drenaje libre, son menos sensibles a variaciones en el tenor de agua, pudiendo alcanzar la densidad máxima en un estado completamente seco o saturado de agua, siempre que la resistencia interna a compactación sea superada durante el proceso de compactación.
Pruebas de compactación en laboratorio
El tenor de agua ideal puede ser determinado por una prueba de compactación en laboratorio. Hay dos tipos básicos. Uno de ellos emplea un peso estándar, que cae sobre una muestra de suelo en un molde; la otra es una prueba de compactación vibratoria estandarizada.
El método más común es la prueba de Proctor, que se basa en golpear la muestra una serie de veces utilizando un pisón, suelto desde una altura estándar. La prueba de Proctor es reconocida como el método de laboratorio más común para determinar la relación entre densidad y tenor de agua. Él establece el tenor de agua ideal para un suelo, así como la densidad de referencia. La densidad se expresa como densidad a seco, que es la relación entre el peso de las partículas de suelo seco y el volumen de la muestra.
Prueba de Proctor (NBR 7186/86)
Se coloca una muestra del suelo a ser probado en un molde cilíndrico y se la compacta por un pisón que cae sobre ella. El tamaño máximo de la partícula es limitado a un décimo del diámetro del molde. Si hay una baja porcentaje de partículas grandes, el tamaño máximo de la partícula será limitado a un quinto del diámetro del molde. El diámetro del molde es de 100 mm y, en caso de partículas mayores, de 152,4 mm.
La prueba de Proctor puede realizarse en una de las variantes conocidas como Proctor Tradicional o Proctor Modificado. El esfuerzo de compactación es 4,5 veces mayor en el caso del Proctor Modificado comparado al Proctor Tradicional.
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