Esponjamiento y Compactación de Terrenos: Factores y Métodos

Esponjamiento y Compactación de Terrenos

Esponjamiento

Prácticamente todos los terrenos, al ser excavados para efectuar su explanación, sufren un cierto aumento de su volumen. Este incremento de volumen, expresado en porcentaje del volumen *in situ*, se llama **esponjamiento**.

El coeficiente de esponjamiento del terreno viene dado por la expresión:

C = [(V - Vh) x 100] / Vh

donde V es el volumen de las tierras ya esponjadas y Vh es el volumen de la excavación o desmonte realizados. Según los diferentes tipos de terrenos, dicho coeficiente varía aproximadamente de acuerdo a la tabla siguiente:

Tabla 1. Coeficiente de esponjamiento según el tipo de terreno.

Clasificación de Terrenos

• Tierra Vegetal: Capa superficial de un terreno donde ha crecido la vegetación y que contiene una cantidad apreciable de materia orgánica y restos vegetales (humus).

• Terreno Flojo: Son tierras de cultivo, con arcillas, limos, arenas, gravas u otro árido cualquiera, y contenido variable de materia orgánica. Sistema de Excavación: Mediante excavadora, retroexcavadora de orugas o ruedas neumáticas o bien pala cargadora (cargador frontal).

• Terreno Compacto: Tierras con arcillas duras, rocas sueltas, materiales granulares gruesos.

• Terreno de Tránsito: Areniscas en finas capas, roca desmoronada. Sistema de Excavación: Excavadora, retroexcavadora, bulldozer.

• Terreno de Roca: Areniscas compactas, granitos, calcáreas, margas duras. Sistema de Excavación: Excavadora o retroexcavadora con martillo hidráulico y explosivos.

Comportamiento del Volumen del Terreno

• Vertida: Si la tierra es simplemente vertida ocupa de un 10% a un 20% más de volumen de lo que ocupaban las tierras en origen (1.10 a 1.20).

• Pisada: Si las tierras son pisadas, ocupan lo mismo o bien un 10% más que esas mismas tierras en origen (1.00 a 1.10).

• Compactada: Si son compactadas ocupan de un 95% a un 100% del volumen que ocupaban las tierras en origen (0.95 a 1.00).

Métodos de Compactación

Existen varios métodos y equipos para la compactación de terrenos, entre ellos:

1. Rodillo “pata de cabra”: Consta de los siguientes elementos: un tambor al cual van soldadas una serie de patas, un marco que lleva los descansos del tambor y una barra de tiro para acoplar el rodillo al tractor de remolque. Este tipo de rodillo se usa cuando se requiere una alta presión aplicada al material de relleno, comprendida entre 9 y 20 kp/cm², que puede aumentar considerablemente si el tambor se rellena con agua o arena.

2. Rodillo con ruedas neumáticas: Consiste en un cajón metálico apoyado sobre ruedas neumáticas. Este cajón, al ser llenado con agua, arena seca o arena mojada, ejerce una mayor presión de compactación, con valores que pueden variar entre 3 y 8 kp/cm².

3. Rodillo vibratorio: En este caso al rodillo, formado por un tambor de acero, se le ha agregado un mecanismo de vibración, haciendo girar un contrapeso colocado excéntricamente en el eje de giro, con frecuencias resultantes de una velocidad angular de 1.000 a 4.000 revoluciones por minuto.

4. Placa compactadora: Ésta corresponde a una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad, logrando con ello la densificación deseada del suelo.

La compactación debe efectuarse comenzando en los bordes y avanzando hacia la línea central en pasadas paralelas traslapadas en, por lo menos, una mitad del ancho de la unidad compactadora. Se requiere efectuar un número de pasadas suficiente como para obtener el grado de compactación exigido.

Equipos para Ensayos de Compactación

• Molde de Compactación: Los moldes deberán ser cilíndricos de paredes sólidas, fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades mostradas más adelante. Deberán tener un conjunto de collar ajustable aproximadamente de 60 mm (2 3/8") de altura, que permita la preparación de muestras compactadas de mezclas de suelo con agua de la altura y volumen deseado. El conjunto de molde y collar deberá estar construido de tal manera que pueda ajustarse libremente a una placa hecha del mismo material.

• Martillo de Compactación: Consiste en un martillo metálico que tenga una cara plana circular de 50.8 ± 0.127 mm (2 ± 0.005") de diámetro, una tolerancia por el uso de 0.13 mm (0.005"), y que pese 2.495 ± 0.009 kg (5.50 ± 0.02 lb). El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 304.8 ± 1.524 mm (12.0 ± 0.06" ó 1/16") por encima de la altura del suelo. La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, no menores de 9.5 mm (3/8") de diámetro espaciados aproximadamente a 90° y 19 mm (3/4") de cada extremo, y deberá tener suficiente luz libre, de tal manera que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.

• Horno de Rotación: Es de 110 grados centígrados con tolerancia de +/- 5 grados centígrados. Sirve para secar el material.

• Balanza con error de 1 gr: Sirve para pesar el material y los diferentes tipos de recipientes empleados en la operatoria.

• Recipientes: Es allí donde se deposita, precisamente, el material a analizar.

• Tamices: Consiste en un serie de tamices de malla cuadrada para realizar la clasificación No 4 y ¾.