maquinas compactadoras
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Equipo de Compactación de Suelos
Mecánica de Suelos lIng. Allan Castellanos
Eduardo Antonio Paz
San Pedro Sula, Honduras
COMPACTACION DE SUELOSDEFINICION
La compactación en el proceso realizado generalmente por
medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas de
suelo a ponerse mas en contacto con otras, mediante la
expulsión del aire de los poros , lo que implica una reducción
mas o menos rápida de las vacíos, lo que produce en el suelo
cambios de volumen de importancia, principalmente en el
volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de
los huecos durante el proceso de compactación, siendo por
lo tanto la condición de un suelo compactado la de un suelo
parcialmente saturado.
OBJETIVO
El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las
propiedades de ingeniería de la masa de suelos, con la
finalidad de obtener un suelos de tal manera estructurado
que posea y mantenga un comportamiento mecánico
adecuado a través de toda la vida útil de la obra.
VENTAJAS
Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.
Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para
absorber el agua.
Reduce los asentamientos debido a la disminución de
la relación de vacíos.
Reduce el efecto de contracción.
Mejora las condiciones de esfuerzo-deformación del
suelo.
DESVENTAJAS
La compactación muy intensa produce un material muy
susceptible al agrietamiento.
Aumenta el potencial de hinchamiento (con la
humedad) en suelos finos y el potencial de expansión
por las heladas.
COMPACTACION EN EL CAMPO
La compactación de campo de acuerdo a la forma de
aplicación de la carga puede clasificarse:
a) Compactación por Amasado
b) Compactación por Presión
c) Compactación por Impacto
d) Compactación por Vibración
e) Compactación por Métodos Mixtos
a) Compactación por Amasado
Los equipos por amasado están constituidos básicamente por
el rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por: La compactación se realiza de abajo hacia arriba, originando
una mayor presión en el lecho inferior. Se recomienda compactar en capas de 0.30m de espesor,
utilizando una penetración del vástago del 20% al 50% de su
longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo Se recomienda un numero mínimo de 24 pasadas. Son apropiados para suelo finos (cohesivos)
Producen este tipo de compactación aquellos equipos que concentran todo su peso sobre la pequeña superficie de un conjunto de patas de forma variada, ejerciendo elevadas presiones en los puntos en que dichas patas penetran en el suelo.
El rodillo llamado pata de cabra es el dispositivo de campo más popular que produce este tipo de compactación.
De acuerdo a las especificaciones, los rodillos tendrán un diámetro no menor de 1.5 m y una longitud no inferior a 1.40 m medidos en la superficie.
El peso sin lastre del rodillo ejercer una presión de 15 a 55 kg/cm2 en la zona de contacto del suelo con las patas de cabra, y con lastre deberá ejercer una presión de 30 a 120 kg/cm2.
Los suelos más recomendados para compactar con el rodillo
pata de cabra, son los suelos cohesivos, que se compactan en
capas cuyo espesor no supere en más de 5 cm de la longitud
de las patas.
En la actualidad se han desarrollado otros tipos de compactadores que pueden considerarse como variantes de la pata de cabra, que son: – El Rodillo de Rejillas: Se ha empleado en materiales que
requieren disgregación, sobre suelos como arcillas homogéneas o mezclas de arenas, limos y arcillas, con abundancia de finos.
– El Rodillo Segmentado: Se ha usado de modo preferente en materiales que requieren disgregación, pero hoy en día su uso se ha extendido a otros tipos de suelo, entre los que están los limos y las arcillas no muy plásticas.
RODILLOS PATA DE CABRA
VENTAJAS
• El proceso de amasado mezcla el suelo con el agua en mejor forma que otros compactadores.
• Rompe los pedazos o “grumos” de suelo a roca blanda.
• Produce muy buena unión entre capas.
DESVENTAJAS
• Deja la superficie muy rugosa y desigual susceptible a empozamiento del agua lluvia.
• Compacta capas más delgadas que otros compactadores.
• La efectividad disminuye cuando los suelos poseen partículas grandes bloques o cantos.
• Los rodillos pata de cabra autopropulsados a veces producen rotura o laminación del relleno.
b) Compactación por Presión
Los equipos por presión están constituidos por los rodillos lisos y
neumáticos, presentando las siguientes características:Rodillos Lisos
En un rodillo liso la compactación se realiza de arriba hacia abajo
disminuyendo con la profundidad de la capa. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm. Se recomienda un número de 8 pasadas. Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos
limpios así como para el acabado de la superficie superior de las
capas compactadas y en los concretos asfálticos.
Rodillos Neumáticos Las características de los equipos neumáticos que influyen en la
compactación son: la presión del aire en los neumáticos y el área de
contacto entre el neumático y el terreno. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm. Se recomienda un numero de pasadas de 16. Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos poco
plásticos, tratamientos superficiales, etc.
c) Compactación por impacto
Los equipos por impacto están constituidos por los
pisones.
Son utilizados en áreas pequeñas. Se recomienda un numero de pasadas de 4. Son utilizados en los suelos plásticos o suelos
granulares de granulometría apropiada.
Pisón de Mano
d) Compactación por Vibración
Los equipos por vibración están representados por los rodillos vibrantes, los cuales
presentan las siguientes características: Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento entre los granos,
teniendo una acción notable en la profundidad mas no así en la superficie. Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW con
resultados positivos. Se recomienda compactar en capas de hasta 20cm Se recomienda un numero de pasadas mínimo de 8 Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con pocos finos
plásticos ( en un orden de 10%) así como en la compactación de firmes
modernos (gran angularidad) y arenas de granulometría cortada.
COMPACTADOR VIBRATORIODE TAMBOR SENCILLO
COMPACTADOR VIBRATORIO DE TAMBOR DOBLE
COMPACTADORES VIBRATORIOSVENTAJAS• Se obtienen densidades mayores en suelos • granulares que con el compactador de • neumáticos.• Puede compactar rellenos limpios saturados.DESVENTAJAS• Puede romper las gravas y deteriorar la calidad del material.• Puede crear laminación y capas de finos• Requiere escarificar entre capas
e) Compactación por métodos mixtos
Los equipos mixtos están representados por los
rodillos lisos vibratorios.
Uno de los dispositivos más empleados es el rodillo liso con una
unidad de vibración acoplada, siendo su eficiencia máxima en suelos
granulares.
También se acoplan unidades de vibración a rodillos neumáticos, los
cuales encuentran su mejor aplicación en suelos arenosos bien
gradados, arenas limosas e incluso arcillosas.
El rodillo pata de cabra con aditamento de vibración es empleado en
la compactación de suelos arcillosos en capas un poco mayores a las
normales.
TIPO DE MAQUINARIA DE COMPACTACIÓN
Rodillo de pata de cabraRodillo de llantas de acero segmentadaRodillos neumáticos con ruedas oscilantesRodillos vibratorios con llantas metálicas
Rodillos de neumáticosCompactadores vibratoriosRodillos neumáticos de ruedas oscilantesRodillos de llanta metálica segmentada
Compactadores vibratorios de zapatasCompactadores vibradores de rodillo y llantas metálicasCompactadores de llanta metálicaCompactador de neumáticos
Apisonadoras de neumáticos Apisonadoras de llanta metálica Apisonadora de llanta metálica segmentada
Apisonado inicialApisonadoras de llanta metálica (tipo tándem 2 ejes)Apisonado intermedioApisonadoras de neumáticos (autopropulsados)Rodillos tándem de 2 y 3 ejes.Apisonado final
PRUEBAS DE LABORATORIO
Las pruebas de laboratorio de acuerdo al método de
compactación pueden ser de los siguientes tipos:
a) Pruebas dinámicas • Proctor Estándar y Modificado• Impacto California• Británica Estándar• E-10 del Vs Bureau
b) Pruebas Estáticas o Precisión • Porter Sop
c) Pruebas por Amasado• Miniatura Harvard • Hveen
d) Pruebas por Vibración • Mesa Vibratoria
e) Pruebas Especiales • Pruebas Nucleares
CONCLUSION
Para obtener un Grado de Compactación adecuado se tiene que seguir la siguiente secuencia:
Tipo de suelo
Grado de Compactación
Grado de Compactación
Prueba de Laboratorio