martes, 7 de agosto de 2012

¿Se puede tener más del 100% de compactación?


¿Se puede tener un grado de compactación mayor que 100%? En muchas ocasiones me han hecho esta misma pregunta, y la respuesta que más he escuchado es « ¡Por supuesto que no!».

Este asunto no es cualquier cosa, pues de esta respuesta depende el desarrollo de cualquier obra civil que involucre suelos compactados. 


 

Como soporte a esta respuesta negativa están las afirmaciones del tipo: «Es imposible porque en laboratorio se dan las condiciones ideales, de modo que no se pueden superar», o «Por eso se llama densidad máxima, porque es la máxima; luego no puede haber otra mayor».

Sin embargo, la persona que tiene experiencia en el movimiento de tierras sabe que es posible medir grados de compactación en campo mayores que 100%. Si esto te llega a suceder, amigo lector, te recomiendo realizar las siguientes verificaciones antes de aceptarlo:

Variaciones en el material: El suelo es el menos uniforme de todos los materiales de construcción, y las variaciones en su granulometría y plasticidad durante la explotación de un préstamo o área de corte pueden provocar cambios en sus valores de densidad máxima de laboratorio. De modo que hay que verificar si ha habido algún cambio en la clasificación del material que se compacta con respecto a la referencia.

Variaciones en el material.


Calibración de los equipos de medición de campo: Esto tiene dos vertientes cuando se trabaja con densímetros nucleares, a) la calibración de fábrica del equipo, que se verifica diariamente con los controles que aparecen en el manual, y al menos anualmente por el proveedor de servicio, y b) la calibración de material comparando con la medición directa del ensayo de Cono de Arena que verifica las eventuales desviaciones provocadas en los conteos de fotones y electrones por parte de minerales tales como la mica y los óxidos de hierro. No se pueden obviar ninguna de las dos calibraciones.

Calibración de equipos de medición de campo.


Terraplén de prueba: en la mayoría de los proyectos se obvia este tan importante paso que sirve para escoger la óptima combinación de equipo de compactación, número de pases, amplitud y frecuencia de vibración, espesor de capa, humedad para compactar más eficientemente un material de suelo. Recordemos siempre que los métodos Proctor, Harvard miniatura, Mesa Vibratoria, o Martillo Vibratorio son aproximaciones de laboratorio para emular lo que sucede en campo.

Terraplén de prueba.


Corrección por sobre tamaño: Estándares tales como AASHTO y ASTM establecen que el ensayo Proctor en gravas o en suelos gravosos, se realiza con un suelo pasante del tamiz No. 4 «fabricado» según las proporciones de sobre tamaño (i.e., material más grueso que 4.75 mm), por lo que la medición de densidad de campo debe ser corregida. Métodos como AASHTO T 224, ASTM D 4718 o USBR 5515 contemplan fórmulas empíricas para realizar tal corrección. En caso de que se estén compactando tales suelos, es necesario verificar que estas correcciones se estén realizando.

Corrección por sobre tamaño.


Variación del ensayo per se: Al igual que se esperan variaciones en las densidades medidas en un lote compactado, también existen variaciones en el ensayos Proctor dada la naturaleza estocástica del mismo; solo que, por razones de economía, la variabilidad en este último ensayo no es medida. En una publicación mía del año 2002, por ejemplo, reporté variaciones de más o menos 150 kg-f/m3 en los resultados de 84 ensayos Proctor practicados en diferentes muestras de suelo, desde gravas hasta arcillas, pertenecientes a una misma región geológica. De modo que esta variabilidad intrínseca del ensayo de laboratorio podría también producir resultados de grado de compactación por encima de 100%.

Variabilidad de la densidad máxima seca para varios suelos de una misma región geológica (fuente propia 2002).

Esta lista no pretende ser exhaustiva sino más bien llamar la atención sobre un fenómeno que es bastante más común de lo que se piensa.

El problema, sin embargo, no es que el suelo tenga más de 100% de compactación, sino saber o establecer lo que significa esto ingenierilmente. Por ejemplo, si se compacta demasiado el suelo este podría presentar módulos elásticos más altos que los contemplados en el proyecto, dando lugar a agrietamientos prematuros de los pavimentos. O por ejemplo, entregar más de la energía de compactación necesaria a un suelo podría triturar («crushing») las partículas en suelos susceptibles a ellos, tal como se muestra en la escala de energía y trituración de partículas de la figura.

Estudio sobre la relación entre energía entregada a un suelo y la trituración de sus partículas (fuente propia 2011).


Espero que esta información les sea de utilidad,

Freddy J. Sánchez-Leal
@ramcodesCEO

16 comentarios:

  1. Hola Freddy! buenisima esta información... Garacias

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    1. Lila, muchas gracias por el comentario. Que lo aprovechen. Si gustas, no dudes en compartirlo con tus colegas. Saludos.

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  2. Muy interesante la información, freddy. Necesito que hablemos para establecer charlas tan importantes como este.

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    1. ¡Saludos y muchas gracias! Por favor escríbannos a ramcodes@gmail.com. Con mucho gusto.

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  3. Hola Freddy. Crees que obtener un porcentaje de calibraciòn de mas del 105% pueda estar influencia con la humedad presente en el suelo. Este resultado lo obtuve con un densimetro electrico en un suelo apreciablemente humedo y recién compactado

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    1. Hola, Javier. Creo que te refieres a porcentaje de compactación en ver de calibración. Si es así, pues realmente no sabría decírtelo pues no soy muy gustoso de densímetros eléctricos. Lo que sí es que, si el instrumento está bien calibrado, el grado de compactación es independiente de la humedad pues recuerda que está referido a densidades secas, no húmedas.

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    2. Ingeniero yo estaba calculando el grado de compactacion y me dio 108%. Que yo diria como conclusion. Ayudame por favor

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  4. Hola Freddy, Que Buen Aporte..! Muchas Gracias... Una Pregunta El Grado De Compactacion Se Veria Afectado Tambien Por El Tipo De Suelo..?

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  5. Hola Freddy..!! Muy Buen Aporte , Me Ayudo Mucho.. Yo Tengo Una Breve Pregunta, el Grado De Compactacion Se Ve Afectado Por El tipo De Suelo? Gracias :)

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  6. Hola

    A veces lo que sucede es que se utiliza un solo proctor para todo un tramo de carretera y como el suelo es muy variable al momento de compararlo con la densidad de campo, está puede salir más del 100%. Aca en Perú nuestra normatividad indica que cada 500 m3 de material para bases se debe obtener un nuevo proctor.

    Normalmente y debido a esta variación aceptamos densidades que estén en 1% 2% mayores. En caso salga mayor, debemos realizar un nuevo proctor de comparación de esa zona.
    Saludos desde Perú.
    Manue Borja

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  7. hola, tengo una compactacion a la que se le tomaron 5 puntos, 4 dieron entre 97 % y 98% la quinta que vendria siendo una esquina dio 110%, esto se hizo con una capa de 20 cm, pero debajo de esta se agrego un estabilizador grueso, el material tambien es esquitoso, igual faltaria otra compactacion de 20 cm, soy insp de control de calidad, puede ayudarme con esto?

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  8. Hola, aunque parezca uns explicación muy burda e ingenua, muchas veces, cuando se compacta un suelo con importante contenido de grava, simplemente la medicion se hace en algún sector con partículas tamaño grava predominantemente (pudiendose tener hasta tamaños peñones), simplemente se esta midiendo la densidad de esos fragmentos de roca, lo que obviamente generaria un valor de más del 100% de compactación.

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  9. Hola
    Aunque parezca una explicación algo burda e ingenua, muchas veces, en la construcción de terraplenes, el material de prestamo proviene de cortes de macizos rocosos en estado descompuesto (posiblemente esquistos) los cuales al ser triturados generan un material gravoso con matriz areno limosa, sin embargo, por la heterogeneidad del material, generalmente queda un importante contenido de fragmentos rocosos tamaño peñones y guijarros, que al no controlar la construcción del terraplén, pudiesen quedar embebidos en la capa compactada sin ser triturados. Estos fragmentos de rocas se pueden estar midiendo con el densimetro nuclear, lo que arrojaria un valor de compactación mayor al 100%, debido a que se esta midiendo la densidad de la roca, más no del suelo compactado, el cual, por razones obvias, siempre deberia ser menor.

    Saludos

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  10. es muy interesante, siempre me han dicho lo mismo que no hay compactación mayor al proctor de laboratorio,

    si tienen algo mas que me ayude o normas relacionada les agradecería si me ayudan con ella.
    el otro asunto es lo proctor con meno de 12 % de material en la muestra nunca se produce un descenso. me gustaría me escribieran respecto a ella.

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  11. Creo que la clave, al menos por mi humilde experiencia, está en el punto cuatro.
    La corrección que casi nunca se aplica a la densidad máxima de referencia. Ya no cuando se obtienen valores por encima del 100%, sino en general. Muchas veces se obtiene un 95% que es lo exigido en pliegos y se ve por el paso de los camiones que el ensayo de huella no cumpliría.
    Como siempre el aplicar un criterio de control de calidad basado en ensayos de distinta índole, apoyado en un correcto sentido común de aplicación de esas correcciones, conseguiría en la mayor parte de las ocasiones evitar la presencia de futuras patologías en los rellenos estructurales que tantos problemas suelen dar a medio y largo plazo.

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  12. HOLA
    en que incidiría una compactación con valores superiores al 100% a la losa del pavimento rígido que se vertirá sobre esta estructura? les agradezco mucho sus comentario

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