En ingeniería geotécnica , la compactación del suelo es el proceso en el que la tensión aplicada a un suelo provoca su densificación a medida que el aire se desplaza de los poros entre los granos del suelo. Cuando se aplica una tensión que causa densificación debido al desplazamiento del agua (u otro líquido) entre los granos del suelo, entonces se produce consolidación , no compactación. Normalmente, la compactación es el resultado de que maquinaria pesada comprime el suelo , pero también puede ocurrir por el paso de, por ejemplo, patas de animales.
En la ciencia del suelo y la agronomía , la compactación del suelo suele ser una combinación de compactación y consolidación de ingeniería, por lo que puede ocurrir debido a la falta de agua en el suelo, siendo la tensión aplicada la succión interna debido a la evaporación del agua [1] así como también debido a paso de patas de animales. Los suelos afectados se vuelven menos capaces de absorber la lluvia , aumentando así la escorrentía y la erosión . Las plantas tienen dificultades en suelos compactados porque los granos minerales se presionan entre sí, dejando poco espacio para el aire y el agua, que son esenciales para el crecimiento de las raíces . Los animales excavadores también lo encuentran en un ambiente hostil, porque el suelo más denso es más difícil de penetrar. La capacidad de un suelo para recuperarse de este tipo de compactación depende del clima, la mineralogía y la fauna. Los suelos con alta capacidad de contracción-hinchamiento , como los vertisoles , se recuperan rápidamente de la compactación donde las condiciones de humedad son variables (los períodos secos encogen el suelo y provocan que se agriete). Pero las arcillas como la caolinita , que no se agrietan al secarse, no pueden recuperarse por sí solas de la compactación a menos que alberguen animales terrestres como las lombrices de tierra ; la serie de suelos de Cecil es un ejemplo.
Antes de que los suelos puedan compactarse en el campo, se requieren algunas pruebas de laboratorio para determinar sus propiedades de ingeniería. Entre varias propiedades, la densidad seca máxima y el contenido de humedad óptimo son vitales y especifican la densidad requerida a compactar en el campo. [2]
La compactación del suelo es una parte vital del proceso de construcción. Se utiliza para soportar entidades estructurales como cimientos de edificios, carreteras, pasarelas y estructuras de contención de tierra, por nombrar algunos. Para un tipo de suelo determinado, ciertas propiedades pueden considerarse más o menos deseables para funcionar adecuadamente para una circunstancia particular. En general, el suelo preseleccionado debe tener una resistencia adecuada, ser relativamente incompresible para que el asentamiento futuro no sea significativo, ser estable frente a cambios de volumen a medida que varía el contenido de agua u otros factores, ser duradero y seguro contra el deterioro y poseer una permeabilidad adecuada . [3]
Cuando se va a rellenar o rellenar un área, el suelo se coloca en capas llamadas capas. La capacidad de las primeras capas de relleno para compactarse adecuadamente dependerá del estado del material natural que se esté recubriendo. Si se deja en el lugar y se rellena material inadecuado, puede comprimirse durante un período prolongado bajo el peso del relleno de tierra, provocando grietas por asentamiento en el relleno o en cualquier estructura soportada por el relleno. [4] Para determinar si el suelo natural soportará las primeras capas de relleno, se puede revisar un área. La corrección consiste en utilizar una pieza de equipo de construcción pesado para desplazarse por el sitio de relleno y observar si se revelan desviaciones. Estas áreas estarán indicadas por el desarrollo de surcos , bombeo o tejido del suelo. [5]
Para garantizar que se logre una compactación adecuada del suelo, las especificaciones del proyecto indicarán la densidad del suelo requerida o el grado de compactación que se debe lograr. Estas especificaciones generalmente las recomienda un ingeniero geotécnico en un informe de ingeniería geotécnica.
El tipo de suelo , es decir, la distribución del tamaño de los granos, la forma de los granos del suelo, la gravedad específica de los sólidos del suelo y la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes, tiene una gran influencia en el peso unitario seco máximo y el contenido de humedad óptimo. [6] También tiene una gran influencia en cómo se deben compactar los materiales en determinadas situaciones. La compactación se logra mediante el uso de equipo pesado. En arenas y gravas, el equipo suele vibrar para provocar la reorientación de las partículas del suelo hacia una configuración más densa. En limos y arcillas se utiliza frecuentemente un rodillo de pata de oveja , para crear pequeñas zonas de intenso cizallamiento , que expulsa el aire del suelo.
La determinación de la compactación adecuada se realiza determinando la densidad in situ del suelo y comparándola con la densidad máxima determinada mediante una prueba de laboratorio. La prueba de laboratorio más comúnmente utilizada se llama prueba de compactación Proctor y existen dos métodos diferentes para obtener la densidad máxima. Son las pruebas Proctor estándar y Proctor modificada ; el Proctor modificado se usa más comúnmente. Para represas pequeñas, el Proctor estándar puede seguir siendo la referencia. [5]
Si bien es necesario compactar el suelo debajo de estructuras y pavimentos, es importante después de la construcción descompactar las áreas que se van a ajardinar para que pueda crecer la vegetación .
Existen varios medios para lograr la compactación de un material. Algunas son más apropiadas para la compactación del suelo que otras, mientras que algunas técnicas sólo son adecuadas para suelos particulares o suelos en condiciones particulares. Algunas son más adecuadas para la compactación de materiales distintos del suelo, como el asfalto . Generalmente, aquellos que pueden aplicar cantidades significativas de esfuerzo cortante y de compresión son los más efectivos.
Las técnicas disponibles se pueden clasificar en:
La planta de construcción disponible para lograr la compactación es sumamente variada y se describe en otra parte .
Los compactadores de suelo se utilizan para realizar métodos de prueba que cubren métodos de compactación de laboratorio utilizados para determinar la relación entre el contenido de agua de moldeo y el peso unitario seco de los suelos. El suelo colocado como relleno de ingeniería se compacta hasta un estado denso para obtener propiedades de ingeniería satisfactorias, como resistencia al corte, compresibilidad o permeabilidad. Además, los suelos de cimentación suelen compactarse para mejorar sus propiedades técnicas. Las pruebas de compactación de laboratorio proporcionan la base para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua de moldeo necesarios para lograr las propiedades de ingeniería requeridas, y para controlar la construcción para asegurar que se logren los contenidos de compactación y agua requeridos. Los métodos de prueba como EN 13286-2, EN 13286-47, ASTM D698, ASTM D1557, AASHTO T99, AASHTO T180, AASHTO T193, BS 1377:4 proporcionan procedimientos de prueba de compactación del suelo. [7]
