domingo, 24 de abril de 2011

Control de la Compactación - construcción de un relleno compactado.


La construcción de un relleno compactado requiere un cuidadoso control. Para logralo, comúnmente se sigue uno de dos procedimientos; las circunstancias indican cual de los dos deberá emplearse en cada obra particular.

Si los materiales que van a usarse para el relleno han sido escogidos y estudiados por el ingeniero, y en la localidad existe una amplia experiencia en su compactación, con el equipo que puede conseguirse generalmente en la región, el ingeniero puede preferir especificar los detalles del procedimiento de compactación, como la humedad, espesor de las capas, tipo de equipo y número de pasadas. Entonces, el control consiste principalmente en hacer que se cumpla con el procedimiento y en asegurarse de que el terraplén adquiere las propiedades previstas por el proyecto. Si el inspector juzga que debe hacerse algún cambio, como cuando se necesitan pasadas adicionales, da la orden y se paga al contratista correspondientemente. En este procedimiento, se reconoce que la uniformidad de la aplicación de un procedimiento de construcción apropiado es quizá la mejor garantía del funcionamiento satisfactorio de un relleno. El método se adapta mejor a las obras grandes, en las que se han efectuado intensas investigaciones preliminares; en realidad, este es el procedimiento adoptado por organizaciones como el Cuerpo de Ingenieros de los E.E.U.U en las grandes presas y aeropuertos que construye.

En muchas obras pequeñas no se conoce el banco del que se va a extraer el relleno, ni el tipo de equipo de compactación que se usará, antes de efectuar el contrato. Bajo estas condiciones, el ingeniero usualmente especifica condiciones generales para la aceptabilidad del material de relleno y exige se coloque dentro de un intervalo de humedad cercano a la óptima y se obtenga un grado de compactación núnimo. También especifica las normas de compactación aplicables; para la mayor parte de los edificios se designa la prueba Proctor Estándar. El procedimiento de control en el campo consiste en determinar la curva humedad-peso volumétrico seco correspondiente, a la prueba Proctor Estándar para cada tipo de material de relleno, y en ejecutar pruebas de control en el campo, para determinar si la humedad de compactación estaba dentro del intervalo especificado y si se obtuvo el peso volumétrico seco señalado. Los detalles del procedimiento de compactación se dejan al contratista. El procedimiento tiene dos inconvenientes principales; cuando los suelos son variables, pueden llegar a necesitarse muchas pruebas para identificar a los materiales en que se han hecho las pruebas de campo, con aquellos en que se han obtenido las curvas de humedad-peso volumétrico seco, y tendrá que eliminarse mucho relleno ya hecho, si las pruebas de comprobación descubren defectos en suelos ya cubiertos con más relleno.

El uso de la prueba Proctor Estándar para el control de la compactación de rellenos para edificios, es más adecuado que otras normas mas rigurosas, como la prueba modificada de la AASHO, porque el equipo de compactación usado para rellenos que sustentarán edificios es generalmente mucho más ligero que el adoptado para las carreteras, presas de tierra o aeropistas. En la mayor parte de las obras, la humedad para compactación debe estar comprendida (wopt ± 2%) para suelos ML, (wopt ± 3%) para suelos CL y MH, y (wopt ± 5) para suelos CH de potencial moderado o bajo de expansividad. Para estos suelos cohesivos, un peso volumétrico seco correspondiente a 95 por ciento del Proctor Estándar es usualmente suficiente. En los suelos que no tienen cohesión, algunas veces se especifica una Compacidad Relativa mínima (art. 1.5), en lugar de un porcentaje mínimo del peso volumétrico seco Proctor Estándar. Sin embargo, como la determinación exacta de la Compacidad Relativa es difícil en las condiciones del campo, pueden ser preferibles los métodos indirectos, como las pruebas de carga estándar, las pruebas de penetración estándar (art. 5.4), o las pruebas CGfl el cono holandés. Deberá obtenerse una Compacidad Relativa correspondiente a un valor N de cuando menos 30.
Deben evitarse las arcillas de elevado potencial expansivo como relleno bajo cimentaciones o pisos de apoyo directo en dicho relleno. Las condiciones a largo plazo de equilibrio de humedad en el relleno situado debajo de la estructura, rara vez corresponden a las que existían cuando se hizo la construcción y son muy difíciles de predecir. Si el suelo se seca, es posible que se contraiga en forma desigual, y algunas porciones de los pisos o algunas zapatas pierdan su capacidad de carga, produciéndose entonces asentamientos irregulares. Si la humedad aumenta, la estructura, y especialmente el piso, pueden hincharse irregularmente y agrietarse y se producirán grandes empujes en los muros de la cimentación. Si no existe alguna alternativa práctica para no usar arcilla expansiva para relleno, es preferible tender y compactar el material algo más húmedo que con la humedad óptima, porque los efectos de la expansión son usualmente más perjudiciales que los de la contracción. Si la humedad en el relleno puede aumentar y disminuir alternativamente, pueden pronosticarse daños importantes.

Las arcillas expansivas pueden, en muchos casos, transformarse permanentemente en suelos de mucho menor plasticidad y potencial expansivo, mezclándolas con una pequeña proporción de cal hidratada, Ca(OH)2

Este tratamiento debe aplicarse solamente después que se hayan hecho las investigaciones adecuadas para determinar la cantidad de cal necesaria y el grado de beneficio que puede esperarse (Eades y Grim, 1966).
La adición de cal puede resultar también útil para facilitar el manejo de limos y arcillas que tengan humedades en el campo mayores a las óptimas de compactación. El efecto principal de la cal consiste en reducir por hidratación el agua libre en el suelo; también reduce la plasticidad. Probablemente el suelo compactado aumente de resistencia y firmeza con el tiempo. Con frecuencia se usa el cemento portland para el mismo objeto; generalmente es menos eficaz para reducir el agua libre, pero puede suceder que con él el terreno adquiera más resistencia a largo plazo. Puede resultar más económico hacer una mezcla previa con cal seguida de la adición de cemento, cuando se requiera una resistencia importante.