Manual de compactación, pavimentación y fresado – Capítulo 10
MÉTODOS DE CONTROL EN CAMPO
Hay varios métodos de control de las especificaciones del suelo en campo. Estos incluyen pruebas de densidad, de sustentación, de nivelación y otros, todos los cuales representan mediciones hechas en el local. Otro método es el medidor de compactación montado en el rollo y asociado a un sistema de documentación que continuamente controla el proceso de compactación y sus resultados.
Método del frasco de arena
Se cava un pequeño agujero en el suelo. Se pesa el contenido excavado y se determina el volumen del agujero rellenándolo con arena seca calibrada.
Método del cilindro de clavado
En el caso de suelos de granulación fina, especialmente la arcilla, se clava un cilindro en el interior del material con el fin de remover una muestra para la realización de pruebas de densidad.
Método del densímetro nuclear
Un medidor nuclear de densidad provee una indicación inmediata de la densidad de la capa compactada y también mide el tenor de agua.
Su funcionamiento se basa en el principio de que la radiación de un isótopo radioactivo, al pasar por un material, se atenúa en proporción a la densidad de éste. Se obtienen los mejores resultados en suelos homogéneos.
Prueba de carga estática en placa
Se realiza la prueba de carga estática en placa en la superficie del material compactado. Midiéndose la deformación bajo la placa (con un área y carga definidas), se puede calcular el módulo de elasticidad del suelo compactado.
Las propiedades de soporte de carga de las capas subyacentes influenciarán la medición. El nivel de influencia dependerá del espesor de la capa compactada.
Prueba de penetración
Hay varios tipos de pruebas de penetración, que son un intento de cuantificar el comportamiento de un suelo. Uno de los más comunes es la prueba Relación de Sustentación de California (California Bearing Ratio – CBR).
La prueba CBR es arbitraria. Ella no busca medir directamente ninguna de las propiedades fundamentales de la muestra de suelo. Básicamente, consiste en introducir un cilindro estándar en la muestra de suelo, a una tasa estándar de penetración midiendo, en seguida, la resistencia a penetración presentada por el suelo.
La resistencia es entonces comparada con ciertos resultados estándares. La relación del resultado del suelo con el resultado estándar es comunicada como la relación CBR.
Se utiliza la prueba California Bearing Ratio principalmente en suelos de granulación fina.
Prueba de caída de peso
La prueba de caída de peso es un modo eficaz y rápido de medir las propiedades de soporte de carga de la superficie de las capas de construcción en el local. Normalmente se puede realizar la prueba por apenas un operador. La prueba mide la deflexión de la superficie causada por la caída de un peso y, después, calcula un módulo dinámico de la elasticidad.
Se dejan caer tanto pesos ligeros como pesados.
Nivelación del asentamiento de la superficie
Se utiliza este método principalmente en enrocados, guijarros y bloques. Se verifica el nivel de varios puntos de referencia a través de un instrumento de nivelación antes y después de la compactación. Él no ofrece una medición directa de la densidad.
Rodaje de referencia
Se trata de una prueba en que se pasa un rodillo neumático bastante pesado sobre la superficie compactada, siendo que la abolladura no puede ultrapasar una determinada profundidad.
Control continuo da compactación (CCC)
Muchos órganos viarios y de reglamentación solicitan pruebas documentadas de que un contrato ha sido concluido según lo especificado por toda una determinada superficie, y no solo en algunos puntos de muestreo aleatorios. La exigencia de garantía de calidad ha llevado al desarrollo de sofisticados sistemas de documentación (control y monitoreo), que trazan y registran los resultados de un medidor de compactación, utilizando el rodillo como dispositivo de medición.
El registro instantáneo y continuo de toda la superficie compactada presenta importantes ventajas en comparación a los métodos convencionales de control, los cuales pueden estorbar y atrasar el trabajo de compactación. En algunos casos, los métodos convencionales de prueba de compactación del suelo poden resultar en costos mayores que los del trabajo de compactación en sí mismo.
El medidor de compactación ha demostrado ser un método de control bastante económico. El uso del medidor de compactación y del sistema de documentación, junto con un número limitado de pruebas de densidad/soporte de carga, está incluido en las especificaciones de varios países, principalmente en el caso de suelos de granulación gruesa.
La documentación de los resultados de compactación ofrece a todas las partes interesadas informaciones valiosas sobre la calidad y uniformidad obtenidas.
Aunque la utilización de un medidor de compactación no esté inclusa en las especificaciones, él ayudará los operadores a identificar puntos débiles que necesitan más pasadas del rodillo y, en general, a optimizar el número de pasadas para evitar el exceso de rodaje.
Medidor de compactación y sistemas de documentación
Principio y función
Un medidor de compactación montado en el rodillo consiste en un acelerómetro instalado en el cilindro vibratorio. Las lecturas del acelerómetro son enviadas al procesador y, entonces, presentadas al operador en panel de control del rodillo.
Las señales del acelerómetro son convertidas en valores que indican una medición de la dureza del suelo.
El sistema registra las condiciones en determinadas profundidades.
La profundidad efectiva depende del tamaño del rodillo y de la amplitud seleccionada.
Un computador documenta y presenta los valores mensurados en una pantalla que se puede colocar cercana al operador del rodillo. El sistema de documentación posibilita que se presente en la pantalla todo el área que se ha compactado por el rodillo.
El empleo de colores y otros recursos gráficos deja inmediatamente aparente cuáles áreas requieren una compactación adicional.
Un receptor GNSS ofrece informaciones precisas sobre el posicionamiento y la velocidad al sistema a bordo de la máquina.
Se puede transferir el resultado documentado a la oficina para el análisis final y almacenaje.
Aplicaciones
El medidor de compactación (con o sin el sistema de documentación) es adecuado principalmente para suelos de granulación gruesa y enrocados. Mientras un suelo blando y no compactado ofrece poca respuesta, un suelo duro y bien compactado ofrecerá una respuesta mejor.
La dureza aumenta proporcionalmente a la capacidad de sustentación.
Se puede usar y especificar el CCC como uno o más de los cuatro diferentes métodos descritos abajo.
Análisis de áreas débiles
Los valores del CCC son usados para definir una o más áreas cuya dureza del suelo es la más baja. Esas áreas son, entonces sometidas a pruebas direccionadas y se aprueban, esto quiere decir que el resto del área está bien.
Valor previsto calibrado
Los valores del CCC son calibrados para crear una correlación al método de control de aceptación, que normalmente son pruebas de carga estática en placa. Al utilizar esa correlación, se determina y se utiliza un valor correspondiente del CCC como el previsto para el área.
Contaje de pasadas
Utilizar el sistema de CCC para contar y documentar el número de pasadas ayuda el operador a alcanzar resultados de compactación uniformes y sirve de documentación para demostrar que el trabajo se ha hecho de acuerdo con la especificación.
Progreso
Los valores del CCC aumentan a cada pasada de compactación, siendo que hay un mayor aumento en las primeras pasadas y un menor aumento en las pasadas subsecuentes.
Cuando el aumento de una pasada para la próxima esté bajo un cierto nivel es porque resta muy poca compactación a obtenerse.
Se trata de una medida que se puede usar para determinar cuando la compactación está concluida.
También se puede usar varios métodos combinados. Un ejemplo sería:
Número previsto de pasadas: 6
Análisis de áreas débiles: 2 áreas
Progreso: Máximo 5%
El operador hace seis pasadas vibratorias con el rodillo. Cuando esta etapa esté concluida, cambie la visualización para ver el valor del medidor de compactación y ubicar las dos áreas más débiles. Verifique si el aumento de la compactación desde la última pasada es menor que el 5%. En caso de ser mayor que el 5%, aun se puede aumentar la dureza en esas áreas y así, la compactación no estará concluida en este sitio.
Realice más pasadas y revise dónde están las áreas débiles. Verifique el porcentaje del aumento; si es menor que el 5% desde la última pasada, es porque el rodillo en uso no es capaz de obtener una mayor compactación.
En ese caso, se puede realizar las pruebas de aceptación en esas áreas.
Si la prueba falla, es probable que haya un problema en el material, una vez que la máquina no es capaz de producir una dureza mayor.
Un procedimiento exitoso, utilizado en construcciones de carreteras y aeropuertos, es primero registrar los valores del medidor de compactación a lo largo de las áreas compactadas y, en seguida, realizar pruebas de soporte de carga estática en un número limitado de puntos, seleccionados en los locales donde los valores del medidor de compactación más bajos han sido medidos. Este procedimiento es capaz de ofrecer un buen grado de seguridad de que se ha alcanzado una capacidad de sustentación de carga en todo el área de, por ejemplo, una base de asfalto.
En suelos de granulación fina, la capacidad de sustentación está extremadamente relacionada al tenor de agua.
Una vez que el medidor de compactación indica las propiedades de soporte de carga, no hay relación directa entre el valor del medidor de compactación y la densidad del suelo.
No se puede usar el medidor de compactación para orientar directamente el trabajo de compactación en suelos de granulación fina con la eficiencia de los suelos de granulación gruesa. Sin embargo, las informaciones ofrecidas por el medidor de compactación sobre el nivel y uniformidad de las propiedades de soporte de carga pueden ser de gran valor.
Una aplicación útil del medidor de compactación es detectar locales blandos y débiles en suelos de granulación fina con alto tenor de agua. Tales sitios son encontrados en materiales de terraplenes y en suelos naturales. Los rodillos equipados con medidores de compactación, por lo tanto, han sido usados con buenos resultados en el análisis de superficies de suelos en los que se construirán terraplenes de carreteras y ferrovías. Aunque la utilización de un medidor de compactación no esté incluida en las especificaciones, él ayudará los operadores a identificar áreas débiles que necesitan más pasadas del rodillo y, en general, a optimizar el número de pasadas para evitar el exceso de rodaje.
