COMPACTADORES

CONCEPTOS BASICOS

Ø COMPACTACION

Es la operación mecánica que se ejecuta para elevar la densidad del suelo, o sea su peso por unidad de volumen, con el fin de aumentar su resistencia. Todo relleno para obras viales, hidráulicas o de fundación de estructuras debe ser construido mediante capas de suelo, las que deben ser sometidas a un proceso de compactación, para conseguir la resistencia especificada. Con el fin de conseguir una buena compactación, se deben controlar tres factores importantes:

Con el fin de conseguir una buena compactación, se deben controlar tres factores importantes:

· Granulometría del material

· Contenido de agua del material

· Esfuerzo de compactación

Ø Granulometría del Material

Representa la distribución de las partículas en porcentajes de acuerdo a su tamaño. Un suelo tiene buena granulometría si el tamaño de las partículas es variado y su distribución uniforme. Si la mayor parte tiene igual tamaño, su granulometría es inadecuada, por lo cual es difícil compactarlo. Mientras mayor sea la diversidad de tamaños, los vacíos existentes entre las partículas grandes se llenarán fácilmente con las partículas de menor tamaño, dando como resultado una mayor densidad.

INADECUADO                    BUENO

Ø Contenido de Agua o grado de humedad del suelo

Para un suelo y un esfuerzo de compactación dado, existe un contenido óptimo de humedad, expresado en porcentaje de peso del suelo seco, que permita el máximo grado de compactación.

Se sabe por experiencia que es muy difícil o tal vez imposible conseguir una compactación adecuada sí los materiales están muy secos o muy húmedos, para cada tipo de suelo corresponde cierto contenido de agua, el cual se denomina "humedad Optima".

La humedad óptima se determina en laboratorio, mediante la obtención de densidades para diferentes contenidos de humedad, hasta alcanzar la densidad máxima. Este ensayo se denomina Proctor y muestra la relación entre la densidad y el contenido de humedad.

HUMEDAD OPTIMA

Arcilla pesada 17,5%

Arcilla limosa 15,0%

Arcilla arenosa 13,0%

Arena 10,0%

Mezcla de grava, arena y arcilla 7,0%

El grado de compactación especificado es, en general, más alto para las capas superiores del terraplén que para las capas inferiores. Un requerimiento de compactación de 95% significa que el material, ya compactado, debe tener una densidad del 95% de la densidad máxima del terreno, el cual se obtiene cuando el material se ha llegado a su contenido óptimo de su humedad. La densidad máxima para el material de relleno en particular, puede encontrarse por las pruebas de laboratorio. Deben hacerse frecuentes pruebas del terreno en la medida que prosigue la compactación, a fin de obtener la compactación mínima especificada.

Cuando es necesario, el relleno se humedece con el equipo de riego. El contenido de agua del material del relleno es menos crítico en los granulares que en los materiales finos como limos o arcillas. Tales rellenos pueden rechazarse cuando el contenido de agua no puede llevarse hasta el nivel óptimo especificado a causa de factores no sujetos a control, como el clima húmedo.

Ø Esfuerzo de Compactación

Es la energía mecánica que se aplica al suelo, utilizando una máquina, con el objeto de apisonarlo para aumentar su densidad. El proceso de compactación se realiza utilizando uno de los siguientes métodos:

- Por peso estático o compresión

- Por acción de amasado o manipulación

- Por percusión o impacto (golpes fuertes)

- Por vibración o sacudimiento

El peso estático, consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, esto produce la ruptura de las fuerzas que enlazan las partículas entre si y su acomodo en nuevos enlaces más estables dentro del material. Este procedimiento es el que se aplica cuando se utilizan máquinas sin vibración del tipo de rodillos lisos, pisones, patas de cabra, etc.

El efecto que produce un peso aplicado sobre el material se traduce en una presión sobre su superficie que se transmite hacia el interior y se distribuye en forma de bulbo cuyo valor disminuye de forma exponencial con la profundidad. Debido a esto solamente se aplica la compactación estática en capas de poca profundidad, como sellado de capas o cuando es posible romper la compactación ya conseguida si se aplican cargas mayores.

La fuerza lineal indica la capacidad de compactación del rulo estático (rodillo liso), y constituye la fuerza vertical situada directamente por debajo y a lo ancho del rulo o ruedas que crea los esfuerzos cortantes de la compactación. Para calcularla basta dividir el peso del rulo por eje entre la anchura del mismo. Viene indicada en Kg./cm, cuanto mas grande sea, mayor será el potencial de compactación estática del rulo.

La compactación por peso estático se obtiene utilizando apisonadoras de rodillo liso estáticas. La acción de amasado produce los rodillos pata de cabra o los compactadores neumáticos con ruedas oscilantes. El esfuerzo de vibración se consigue usando vibro compactadores de rodillo liso o pata de cabra. La compactación por percusión se utiliza generalmente en pequeñas obras, como ser instalación de tuberías de agua, alcantarillado, electricidad, etc.

La acción de manipulación, también llamado efecto de amasado, es el producido por tensiones tangenciales que redistribuyen las partículas para de esta manera aumentar su densidad. Resulta muy eficaz para compactar la capa final de base para un firme asfáltico. Las maquinas que mejor aprovechan esta fuerza de compactación son los rulos de pata de cabra o pisones y los compactadores de neumáticos de ruedas alternadas.

El impacto, también llamada compactación dinámica. Utiliza una fuerza de impacto repetido sobre la superficie a compactar. Depende del peso que se utilice y la altura desde la que se le deja caer. Pueden ser de baja energía como los producidos por los compactadores de mano, ranas, etc hasta los 600 golpes por minuto o de alta energía entre 1.400 y 3.500 golpes por minuto como los utilizados en los rodillos vibratorios.

Por vibración, la compactación es la más utilizada en la actualidad para la mayoría de las aplicaciones. Se basa en utilizar una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso, dicha masa produce una fuerza centrifuga que se suma o se resta al peso de la máquina, para producir una presión sobre el suelo que depende de varios factores como el peso de los contrapesos, distancia al centro de rotación y al centro de gravedad y la velocidad de rotación.

Para conocer como funcionan los compactadores de vibración, tenemos que conocer los valores de la fuerza centrifuga, amplitud y frecuencia.