Factores que afectan la compactación del suelo y su efecto en diferentes suelos
Existen distintos factores que logran afectar la compactación de los diferentes tipos de suelos, por tal razón en este artículo se discute el efecto de estos factores en el proceso de compactación de los suelos.
Primeramente, hay que mencionar que la compactación del suelo es un proceso de densificación de aquel suelo al retirar el aire y el agua que ocupan los poros mediante la aplicación de esfuerzos (estrés) externos sobre dicho suelo.
Factores que afectan la compactación del suelo.
Existen varios factores que afectan la consolidación del suelo, se nombran los siguientes:
- Contenido de agua
- Cantidad de compactación
- Tipos de suelo
- Métodos de compactación del suelo.
Efecto del contenido de agua en la compactación del suelo
Con bajo contenido de agua, el suelo es rígido y ofrece más resistencia a la compactación. A medida que aumenta el contenido de agua, las partículas del suelo se lubrican. La masa del suelo se vuelve más factible y las partículas tienen un empaque más cercano.
La densidad seca del suelo aumenta con un aumento en el contenido de agua hasta alcanzar el contenido óptimo de agua. En esa etapa, los vacíos de aire alcanzan aproximadamente un volumen constante. Con un aumento adicional en el contenido de agua, los vacíos de aire no disminuyen, pero los vacíos totales (aire más agua) aumentan y la densidad seca disminuye.
Por lo tanto, la mayor densidad en seco se logra hasta el contenido óptimo de agua debido a la expulsión de los vacíos de aire de los huecos del suelo. Después de alcanzar el contenido óptimo de agua, se hace más difícil expulsar el aire y reducir aún más los vacíos de aire.
El efecto del contenido de agua en la compactación del suelo también se puede explicar con la ayuda de la teoría eléctrica de doble capa. Con bajo contenido de agua, las fuerzas de atracción en la capa de agua adsorbida son grandes y hay más resistencia al movimiento de las partículas.
A medida que aumenta el contenido de agua, la doble capa eléctrica se expande y aumentan las fuerzas de repulsión entre partículas. Las partículas se deslizan fácilmente unas sobre otras y se empaquetan estrechamente. Esto da como resultado una mayor densidad en seco.
Cantidad de compactación
La compactación del suelo aumenta con el aumento en la cantidad de esfuerzo de compactación. Con el aumento del esfuerzo de compactación, el contenido óptimo de agua requerido para la compactación también disminuye. Con un contenido de agua inferior al óptimo, el efecto del aumento de la compactación es más predominante.
Con un contenido de agua superior al óptimo, el volumen de vacíos de aire se vuelve casi constante y el efecto del aumento de la compactación en el suelo no es significativo.
Cabe mencionar que la densidad seca máxima no continúa aumentando con un aumento en el esfuerzo de compactación. Para un cierto aumento en el esfuerzo de compactación, el aumento en la densidad seca se hace cada vez más pequeño. Finalmente se alcanza una etapa más allá de la cual no hay más aumento en la densidad seca con un aumento en el esfuerzo de compactación.
La línea de óptimos que une los picos de las curvas de compactación de diferentes esfuerzos de compactación sigue la tendencia general del vacío de aire cero. Esta línea corresponde a huecos de aire de aproximadamente 5%.
Tipo de suelo
La compactación del suelo depende del tipo de suelo. La densidad seca máxima y el contenido de agua óptimo para diferentes suelos se muestran en la figura. En general, los suelos de grano grueso se pueden compactar a una mayor densidad seca que los suelos de grano fino.
Con la adición de incluso una pequeña cantidad de finos a un suelo de grano grueso, los suelos alcanzan una densidad seca mucho mayor para el mismo esfuerzo de compactación.
Sin embargo, si la cantidad de finos aumenta a un valor mayor que el requerido para llenar los vacíos de los suelos de grano grueso, la densidad seca máxima disminuye. Una arena bien nivelada alcanza una densidad seca mucho más alta que un suelo mal graduado.
Los suelos cohesivos tienen altos huecos de aire. Estos suelos alcanzan una densidad seca máxima relativamente más baja en comparación con los suelos sin cohesión. Tales suelos requieren más agua que los suelos sin cohesión y, por lo tanto, el contenido óptimo de agua es alto. Las arcillas pesadas de muy alta plasticidad tienen una densidad seca muy baja y un contenido de agua óptimo muy alto.
Método de compactación del suelo
La densidad en seco obtenida depende no solo de la cantidad de esfuerzo de compactación sino también del método de compactación. Para la misma cantidad de esfuerzo de compactación, la densidad en seco dependerá de si el método de compactación utiliza acción de amasado, acción dinámica o acción estática.
Por ejemplo, en la prueba de compactación en miniatura de Harvard, el suelo se compacta por la acción de amasado y, por lo tanto, la curva de compactación obtenida es diferente de la obtenida de las otras pruebas convencionales en las que se aplica un esfuerzo de compactación igual.
Los diferentes métodos de curva de compactación dan sus propias curvas de compactación. En consecuencia, las líneas de los óptimos también son diferentes.
Soy ingeniero geólogo con experiencia y conocimiento en el área de exploración minera, hidrocarburos, evaluación de depósitos minerales metálicos y no metálicos, exploración de piedras preciosas y de metales preciosos, procesamiento de datos geológicos en software especializado y métodos de explotación de recursos naturales.
Además, tengo conocimiento en geología aplicada a la ingeniería geológica, donde se incluye el estudio de suelos, rocas y agua para la construcción de obras de ingeniería civil.
gracias por su aporte Ing. Yandry, saludos.
Gracias a tí por leer