3.9 Compactacion

INVEAS Construccin e Inspeccin de Pavimentos Ing. Augusto Jugo B. Versin 1.1

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3.9 COMPACTACION Aspectos Generales La compactacin o densificacin de una mezcla asfltica es una operacin fundamental que condiciona el comportamiento y la durabilidad de un pavimento. Mediante una adecuada compactacin se logra la resistencia de una capa asfltica, se incrementa su estabilidad, resistencia a la fatiga y a la deformacin, as mismo se logra una reduccin de la permeabilidad lo que se traduce en menos oxidacin y por ende una mayor durabilidad. Una buena mezcla asfltica puede tener un pobre comportamiento si no se compacta adecuadamente. La compactacin es un proceso mediante el cual la mezcla es mecnicamente comprimida reduciendo su volumen; de esta forma se logra un mejor contacto grano a grano, que produce estabilidad, y una reduccin de los vacos que hace la mezcla menos permeable al agua y al aire- lo que reduce la oxidacin del ligante. En una obra la compactacin es controlada en funcin de valores de densidad referenciales obtenidos en laboratorio. Las especificaciones venezolanas indican dos formas de control: (1) mnimo 93 % de la Densidad Mxima Terica (RICE), y (2) mnimo 97 % de la Densidad Marshall de laboratorio. En ambos casos el objetivo final es lograr una capa asfltica con menos de 7 % de vacos en obra. La fig. 3.9.1 ilustra estos conceptos.


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Al respecto la Norma indica lo siguiente: Despus de compactada la mezcla se deben tomar muestras mediante la extraccin de ncleos. El promedio de las densidades de las muestras debe estar comprendido entre el 93% y el 97% de la densidad mxima terica determinada segn el mtodo Densidad Rice, o ser mayor al 97% de la densidad promedio de laboratorio. La mezcla empleada para el ensayo de control de densidades debe ser la misma mezcla colocada en el tramo o lote evaluado.

Criterio de control de la densidad de campo

La Inspeccin debe establecer uno de los criterios que se indican a continuacin, mediante el cual se analizarn los resultados de compactacin de la mezcla:

a) Densidad Rice: este mtodo referencia la densidad de campo a la densidad mxima de la mezcla sin vacos, del lote correspondiente al control de calidad efectuado sobre la mezcla producida en planta. Esta densidad de referencia se debe determinar de acuerdo al Mtodo descrito en la norma ASTM D-2041.

b) Densidad de laboratorio: este mtodo referencia la densidad de campo a la densidad de laboratorio del lote correspondiente al control de calidad efectuado sobre la mezcla producida en planta. Esta densidad de referencia se debe determinar de acuerdo al Mtodo descrito en la norma ASTM D-1189.

En caso de que La Inspeccin no especifique el criterio de comparacin de las densidades, se debe aplicar el Mtodo de Densidad Rice [Mtodo (a)].

Factores que afectan la compactacin Numerosos factores afectan el proceso de densificacin de una mezcla; en trminos generales pudiera decirse que cada mezcla y cada obra tienen caractersticas propias que deben ser tomadas en cuenta para determinar el procedimiento correcto de compactacin. Estos aspectos son: (a) la mezcla, (b) condiciones de obra y (c) el equipo. La mezcla: Entre las propiedades de la mezcla que afectan mayormente el proceso estn: la temperatura y el agregado; en menor grado el ligante. El control de temperatura de la mezcla al momento de compactar es fundamental para lograr una efectiva densificacin. Mientras la mezcla esta caliente, el ligante es poco viscoso y permite el reacomodo de las partculas de agregado con mas facilidad. Una vez que la mezcla se enfra no es posible incrementar la densidad. La buena prctica indica que la compactacin debe iniciarse a la mxima temperatura que la mezcla soporte el paso de los equipos sin desplazarse, y concluir antes que la temperatura llegue a 90 C. Mientras


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mas rpido y a mayor temperatura se pueda concluir el proceso mas fcil ser obtener la densidad requerida. El agregado es otro factor a tomar en cuenta, en especial la forma, tamao y textura. Una mezcla con agregados con alto % de trituracin, angulares y de textura superficial spera, requiere mayor energa de compactacin que una con agregados redondeados de superficie pulida; igualmente podr ser compactada a mayor temperatura ya que ofrece mayor estabilidad al paso de los equipos. El ligante afecta la compactacin en funcin de su viscosidad. Un cemento asfltico A-40 es mas viscoso que un A-20; una mezcla con asfalto A-40 es mas rgida por lo que es recomendable compactarla a mayor temperatura. El % de ligante afecta la compactibilidad, una mezcla con poco contenido de asfalto es mas difcil de compactar debido a la poca lubricacin interna. Por otra parte el contenido de humedad de la mezcla dificulta el proceso, mezclas con humedad mayor de 0.5 % tienden a ser blandas y difciles de compactar. Condiciones de obra: Las condiciones de obra influyen varios aspectos de la compactacin, fundamentalmente el tiempo disponible, o sea el lapso de tiempo entre el momento de extendido de la mezcla, o cuando esta alcanza la temperatura en que pueda iniciarse la compactacin, y cuando llega a 90 C. Este lapso depende de varios factores: temperatura de extendido de la mezcla, espesor de la capa, temperaturas ambiente y de la superficie, velocidad del viento y radiacin solar. En Venezuela es comn encontrar altas temperaturas ambientales por lo que esta condicin muy pocas veces es crtica. En todo caso este lapso debe ser suficiente para que toda la superficie de mezcla extendida reciba los pases establecidos en el Patrn de Compactacin. El espesor es un aspecto a considerar, ya que ste es establecido en el proyecto y contrato de la obra, por lo que no puede ser modificado. Una capa delgada se enfra mas rpidamente que una de mayor espesor. La Norma indica la necesidad de determinar un Patrn de Compactacin para cada mezcla, espesor, superficie de apoyo y otras variables de obra. El Patrn de Compactacin consiste en establecer el nmero de pases y secuencia de cada equipo, en funcin de la temperatura de la mezcla para lograr la densidad de requerida, ver fig. 3.9.2. Al respecto indica: Patrn de compactacin y densidad de la mezcla en campo

Previo al inicio de los trabajos de extendido se debe determinar el Patrn de Compactacin a utilizar en obra, a fin de asegurar que la MCAC satisfaga los requisitos de densidad que se indican. El Patrn de Compactacin debe indicar: a) tipo de mezcla b) el espesor de la capa


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c) caractersticas de los equipos de compactacin (peso, presin de inflado, vibraciones por minuto y amplitud) d) las temperaturas de compactacin inicial y final e) el nmero de pases de cada compactadora y su secuencia de aplicacin f) velocidad de operacin de las compactadoras y g) tipo de superficie de apoyo. En caso que se produzcan cambios o modificaciones en los parmetros indicados o cualquier otra variable que alteren las condiciones de obra, debe determinarse un nuevo Patrn de Compactacin.

La compactacin requiere atencin permanente y comprensin del proceso, o sea un conocimiento terico bsico de la tcnica y sus variables. Por ejemplo: es importante que los operadores establezcan una rutina para asegurar que toda la superficie reciba el nmero de pases a la temperatura establecida. Debe entenderse que no se logra el mismo efecto con un pase en una capa si la temperatura es 135 C o 100 C, si el espesor extendido es 8 o 5 cm, o si la superficie de apoyo es una capa asfltica o una base de granzn.

La Norma hace las siguientes indicaciones:

Durante el proceso de compactacin se deben cumplir los siguientes requisitos:

a) La compactacin debe iniciarse a la mxima temperatura a la que la mezcla tenga la consistencia necesaria para resistir el peso de la compactadora sin sufrir desplazamientos. b) Se deben tomar las previsiones necesarias para evitar que la mezcla asfltica se adhiera a las ruedas de las compactadoras.


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c) Las compactadoras se deben mover lenta y uniformemente con la rueda de traccin hacia la mquina pavimentadora. d) La velocidad de las Compactadoras debe mantenerse dentro de los rangos indicados en la tabla 12-10.61 e) Debe asegurarse que toda el rea a ser compactada reciba el nmero de pases establecidos en el Patrn de Compactacin (vase 12-10.59.01). f) El proceso de compactacin debe concluirse antes que la mezcla alcance una temperatura de 85 C. g) La compactacin de la mezcla debe efectuarse de tal forma que se logre una superficie plana y nivelada.

TABLA 12-10.61 VELOCIDAD DE COMPACTACIN (km/h)

Tipo de compactadora

Compactacin Inicial Intermedia Final

Rueda de acero esttica 3 a 5 3 a 5,5 3 a 5

Compactadora de neumticos 4 a 5 4 a 6,5 4 a 5

Ruedas de acero vibratoria 3 a 5 4 a 8

Utilizar slo en modo esttico

El Equipo:

Existen en el mercado numerosos tipos y modelos de equipos de compactacin. En la actualidad los mas usados son los vibratorios de rodillo liso y de neumticos, en menor grado los estticos de rodillo liso. Normalmente, la compactacin consiste en varios pases de los equipos en una secuencia pre-establecida.

Como se ha indicado, cada mezcla y obra tienen sus condiciones particulares, adems debe tomarse en cuenta los equipos disponibles en obra, por lo que no es factible establecer un patrn nico. Lo que si es importante es discutir y conocer las caractersticas de cada equipo, as como su operacin y ajustes para lograr su mejor rendimiento y eficiencia.

Compactadoras vibratorias:

Un compactador vibratorio de rodillo liso aplica dos fuerzas de compactacin: el propio peso esttico del equipo y el impacto dinmico de la vibracin, la cual es producida por la rotacin de un eje excntrico.

Algunos equipos estn dotados de control de nmero de vibraciones por minuto (vpm) y de amplitud. Los rangos normales estn entre 1600 y 3000 vpm, y 0.01 a 0.04 de amplitud de vibracin. Normalmente, los controles slo permiten un ajuste ALTO o BAJO de amplitud y vibracin. A mayor amplitud y


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vibracin mayor el esfuerzo de compactacin impartido a la mezcla, ver fig. 3.9.3.

Algunas indicaciones generales en el uso de vibro-compactadoras son:

Capas delgadas (menos de 4 cm) y/o extendidas sobre superficies rgidas no deben vibrarse, o vibrarse poco si la mezcla lo tolera.

Alta amplitud debe emplearse slo en capas gruesas; normalmente es recomendable usar baja o media amplitud.

Siempre es recomendable usar la mayor vibracin, excepto en capas muy delgadas.

La vibracin en vpm debe acoplarse con la velocidad de operacin del equipo, el objetivo es logra aproximadamente, un impacto cada 3 cm. Por ejemplo: un equipo a 2.000 vpm debe operarse a 6.000 cm/min o sea 3.6 km/h.

En zonas urbanas debe tenerse cuidado con estos equipos ya que en casos pueden causar dao a estructuras y/o servicios instalados bajo la calzada.

Compactadoras de neumticos:

Estos equipos dotados de neumticos de goma, imparten compactacin en funcin a su peso y presin de inflado, la cual dependiendo del tipo de neumtico- puede variarse entre 60 y 120 psi. Algunos aspectos de su empleo son:

Normalmente son empleados en la compactacin intermedia, despus de la compactacin inicial bien con vibracin o esttica.


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Deben operarse a baja velocidad. Mientras la temperatura de los neumticos este por debajo de la de la

mezcla, estos tienden a levantar el agregado.

Dejan marcas en la superficie que deben ser alisadas con una compactadora de rodillo liso en forma esttica.

Compactadoras estticas:

Estos equipos de rodillo liso son actualmente poco empleados en obra, ya que pueden ser reemplazados por equipos de rodillo vibratorio si se opera en modo esttico. La energa de compactacin depende del peso del equipo y el tamao del rodillo. El peso puede aumentarse con lastre. Algunos aspectos de su empleo son:

Se usan para alisar y dar compactacin final a la capa, y para compactar juntas transversales y longitudinales.

Son generalmente adecuadas para compactar capas delgadas. Patrn de Compactacin.

Como se ha indicado y establecido en la Norma la definicin de un Patrn de Compactacin es fundamental en una obra, ya que establece el nmero de pases y las temperaturas a que estos deben aplicarse para asegurar que la mezcla se densifique adecuadamente. Este aspecto es beneficioso para la calidad de la obra y para el propio contratista, ya que reduce el riesgo de no alcanzar la densidad requerida, y como consecuencia el rechazo o la penalizacin del lote o la obra, y optimiza el empleo de los equipos de compactacin.

El Patrn de Compactacin se realiza en obra, en las mismas condiciones en esta va a ser construida; normalmente se emplea un densmetro nuclear para monitorear la densidad a medida que se aplican pases a la mezcla con los equipos de compactacin. Simultneamente, se registra la variacin de temperatura, (fig. 3.9.2). De esta forma se establecen los siguientes aspectos:

Temperatura inicial de comparacin, o sea la que puede iniciarse la compactacin. Es recomendable que esta sea la mxima a la que la mezcla soporte el equipo sin desplazarse.

Nmero y secuencia de pases requeridos de cada equipo para lograr la densidad. Aqu se establece si el tiempo disponible en funcin de la variacin de temperatura- es suficiente para cubrir toda la superficie, lo que depender de la produccin de planta, el espesor, la velocidad de extendido y del equipo de compactacin.

En la prctica, bajo el supuesto que la mezcla es producida y extendida a una temperatura constante, se establece una distancia gua, para el operador, con respecto a la extendedora.


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En el caso que vare algn aspecto que pueda afectar la compactacin es necesario verificar el patrn o de ser necesario establecer uno nuevo.

Algunas otras indicaciones generales para el proceso de compactacin son:

Asegurarse de establecer una rutina que permita que cada punto reciba los pases requeridos.

Los equipos deben ser adecuadamente operados, mantenidos, ajustados y lastrados.

Los rodillos y ruedas deben solapar al menos 15 cm en cada pase contiguo.

En curvas peraltadas la compactacin debe iniciarse en el borde inferior. El equipo no debe detenerse sobre la mezcla caliente.

Como se ha indicado, la compactacin adecuada de una mezcla es fundamental en su desempeo, durabilidad y comportamiento en obra. Es de relevante importancia que el personal de campo y operadores entiendan los aspectos bsicos del proceso y que lo afecta, ya que en casos por omisin o desconocimiento se acta de manera incorrecta ante un evento o cambio de condicin, que pudiera solucionarse favorablemente con lgica y sentido comn.

Finalmente, es importante indicar que las densidades medidas con densmetro nuclear son puramente referenciales, y generalmente diferentes de las densidades reales determinadas mediante ncleos (core drills) cortados del pavimento, por lo que en todos los caso debe hacerse la correspondiente verificacin, mediante ncleos.

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