Acercando la Vialidad a los Arquitectos – Artículo Nro. 030 – La compactación de la subrasante, subbases y bases de pavimentos según la tipología de los materiales de la capa – Dr. Ing. Julián Rivera

Acercando la Vialidad a los Arquitectos

Artículo Nro. 030 – La compactación de la subrasante, subbases y bases de pavimentos según la tipología de los materiales de la capa

Como ya hemos expresado, los materiales constituyentes de la subrasante, subbases y base de un pavimento requieren generalmente de su mejora o estabilización para alcanzar la aptitud vial mínima requerida en cada una de esas capas (Rivera, 2023).

En relación con lo comentado, en forma genérica, puede considerarse que cada tipo de material presenta una tipología propia óptima de mejora o estabilización, de acuerdo con sus características intrínsecas y los costos asociados a las tecnologías (materiales y equipos) disponibles en tal sentido. A manera ilustrativa, en la Figura 1 se observa un esquema de los campos óptimos de aplicación de cada una de éstas; desprovisto de valores límites, pues diferentes autores no son totalmente coincidentes en cuanto a los entornos numéricos de recomendación, lo cual es suficiente para los alcances del presente artículo.

Figura 1. Entornos relativos óptimos de aplicación de las técnicas de mejora y estabilización de materiales para subrasantes, bases y subbases de pavimentos

Más allá de que todas estas tecnologías poseen como tarea final la compactación de la capa hasta valores de referencia, puede verse en la Figura 1 como incluso para ciertos tipos de materiales la propia compactación puede considerarse como una técnica de mejorado o estabilización. Esto demuestra la importancia de la temática, razón por la cual la hemos seleccionado para su abordaje en esta oportunidad.

El compactar una capa le confiere estructura por consolidar el contacto entre sus partículas y simplificar las potenciales reacciones que se generan entre éstas y otros materiales que se adicionen, a la vez que se disminuye su compresibilidad; razón por la cual ciertos deterioros presentan una curva menos acentuada de evolución.

Dado lo señalado es que se han desarrollado diversos equipos de compactación en obra que implican diferentes formas, aisladas o combinadas, conceptuales de compactación. Entre estas formas conceptuales se puede mencionar las de compactación estática, por amasado, por golpe, con vibración o por oscilación.

Pero no todo material reacciona de un mismo modo a una forma de compactación, pues estos presentan una frecuencia natural para la cual se densifican de mejor modo, por decirlo de alguna manera.

Así, se tiene que el rodillo pata de cabra (Figura 2) otorga una compactación por amasado, que resulta óptima en suelos finos; compactando desde la fibra inferior hacia la superior de la capa. Esto se demuestra en el esquema de la Figura 3, en la que se observa compactogramas típicos obtenidos con este tipo de rodillo para diversas tipologías de suelos; destacándose cómo en aquellos más finos se tiene mayor horizontalidad de la curva a menor número de pasadas. De este modo, aunque lográndose típicamente menores densidades, se deduce como resultado de manera más rápida los valores cercanos a los máximos en dichos suelos.

Figura 2. Rodillo pata de cabra de arrastre

Figura 3. Compactograma de diferentes suelos con pata de cabra

Este mismo efecto se obtiene en materiales un poco más gruesos con el rodillo neumático, muchas veces utilizado de manera combinada con el rodillo pata de cabra o con el rodillo liso, como se observa en la Figura 4.

Figura 4. Rodillo neumático autopropulsado, combinado con rodillo liso

Este último, implica mayor grado de compactación estática, por lo que tiene su campo óptimo de empleo de materiales granulares (Figura 5). Se caracteriza por compactar desde la fibra superior hacia la fibra inferior; lo cual puede constatarse cuando para casos particulares se realizan gráficos como los de la Figura 6, en los que puede observarse el coeficiente de compactación alcanzado (relación entre la densidad seca obtenida y la densidad seca de referencia) a diferentes profundidades.

Figura 5. Rodillo liso doble

Figura 6. Coeficiente de compactación versus profundidad, mediante rodillo liso

Sobre todo, ante ciertos espesores y presencia de grava, la eficiencia en el uso de estos rodillos puede ampliarse al utilizar los sistemas de vibración con los cuales algunos vienen provistos (Figura 7); obteniéndose incluso menores humedades óptimas de compactación.

Figura 7. Uso de sistemas vibratorios de compactación en diferentes materiales

Aunque también existen sistemas más complejos que permiten aplicar oscilación en lugar de vibración (Figura 8). Estos sistemas se asocian a gráficos de “sacudidas por resonancia” como los de la Figura 9, que demuestran lo adecuado de emplear los sistemas de oscilación en zonas con construcciones laterales cercanas que pudieran verse afectadas (por ejemplo, en cascos urbanos céntricos) o con pases de cañerías de instalaciones subyacentes (agua, electricidad, telefonía, etc.).

Figura 8. Sistemas de vibración y oscilación en rodillos lisos (dynapac.blog)

Figura 9. Gráficas de resonancia de sistemas de compactación con vibración y oscilación (dynapac.blog)

Como se deduce, una base conceptual adecuada, sumada a la experiencia, son necesarias para conducir de buen modo una compactación óptima de las capas abordadas.

Nos seguimos leyendo.

Referencias

Dr. Ing. Julián Rivera

Rivera, J. (2023). Apuntes sobre pavimentos en vías de bajo volumen de tránsito: Tomo I. Editorial edUTecNe, Universidad Tecnológica Nacional.

CURRÍCULUM SINTÉTICO: Doctor en Ingeniería de Materiales UTN

Magister en Transporte y Logística UTN

Ingeniero Civil UTN

Director LEMaC

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