Inge, ¿y qué buscamos, que el suelo quede denso o que sea resistente?

Te cuento cómo empezó mi historia personal con los suelos compactados y se transformó en una profesión que me ha traído grandes satisfacciones.

Figura 1. Compactación de un relleno.

Comenzaba el año 1993 (¡hace 30 años!) y trabajaba como ingeniero de control de calidad de campo en la entonces Refinería Cardón, en la península de Paraguaná, en Venezuela. Bajo un sol inclemente, compactábamos un relleno estructural en el bloque Z-9. El suelo era arena limosa con grava proveniente de caliza meteorizada; este material tomaba el nombre local de "caliche". Yo usaba un densímetro nuclear Humboldt, y el grado de compactación, que debía superar el 95 %, apenas registraba 92 %. La humedad estaba un poco baja, así que le poníamos más agua y recompactábamos, pero no lográbamos que el grado de compactación subiera. El material se fatigaba y teníamos que escarificar, rehumedecer y volver a compactar. ¿Te ha pasado esto?

Los que han usado densímetros nucleares saben que para hacer la prueba primero hay que hacer una perforación hincando una barra metálica en el suelo a golpes de mandarria (martillo). El suelo estaba tan duro que mis ayudantes sufrían para hacer la perforación; las barras de acero incluso se partían y yo me tuve que quejar con el proveedor porque las hacía "demasiado frágiles". Llegaron las barras reforzadas y ahora no se partían, pero se pandeaban muy marcadamente. Una tarde, ya agotados y frustrados, uno de mis ayudantes me dice la frase clave "Inge, ¿y qué buscamos, que el suelo quede denso o resistente?". Mi mente se me iluminó con una idea y no descansé en el laboratorio hasta comprobarla.

De esta idea, este hecho de la compactación, es que te quiero hablar hoy. Presta atención a los siguientes párrafos que dan cuenta de la importancia de usar variables reales y no sustitutas en el aseguramiento de calidad. Esta última es una frase de mi buen amigo el Ing. Javier Castañeda Garay.

Figura 2. Uso del densímetro nuclear. RAMCODES Refinería Puerto La Cruz, Venezuela, 2010.

Finalmente, en esa obra, logramos que el grado de compactación superara el 95 % del Proctor, pero a qué costo de maquinaria y tiempo.

Así como ese caso de 1993 se han repetido muchos en mi carrera. Entonces no teníamos sino medidores de calidad sustituta, porque la densidad referida al valor máximo del ensayo Proctor es una variable de calidad sustituta. A reserva de escasas ocasiones donde el interés es otro, en todas las obras con rellenos estructurales, el objetivo es que el suelo adquiera un nivel de resistencia o de rigidez. A falta de equipos para medir de forma precisa y exacta la resistencia o la rigidez del suelo en campo, se usa la densidad como una variable sustituta de la calidad, porque se supone que mientras más denso, más resistente o más rígido. Pero no siempre es así, y puede haber más de una sorpresa a causa de esto.

Hoy por hoy se usan equipos que pueden medir directamente la resistencia del suelo, como el caso del deflectómetros de impacto ligero (LWD, por sus siglas en inglés), que cuando se acompañan de medidores de humedad del suelo, hacen una combinación que es capaz de establecer las condiciones óptimas de compactación del suelo para que desarrolle su resistencia mecánica.

El LWD se rige por la norma ASTM E2835-11 (2015), y la norma mexicana M·MMP·1-16/20. Para realizar la medición, una masa impacta en caída libre sobre una placa metálica instrumentada que descansa encima del suelo. Con el registro de la presión de contacto y la deflexión, se calcula un módulo del suelo compactado, que al compararlo con el módulo objetivo obtenido con ensayos de laboratorio, se obtiene el grado de compactación del suelo. El aparato, ligero de transportar, es capaz de hacer una medición rápida y repetible.

Figura 3. COMPAVSA. Control de relleno estructural con LWD en Toyota, Tijuana, México.

En el caso de la medición de densidad, como variable de calidad sustituta, asumimos que mientras más denso, más rígido el suelo. Sin embargo, en la siguiente gráfica que muestra una curva de compactación Proctor (curva roja) superpuesta con una curva de humedad versus módulo LWD (curva azul), de una arena limosa. Si la compacto al 100 % de la densidad máxima seca y a humedad óptima (10 %), el suelo tendría un módulo de 180 MPa. Pero si la compacto al 12 % de humedad , y a un grado de compactación de 99 %, el módulo caería a apenas 20 MPa. ¿Se aprecia la importancia de medir variables verdaderas y no sustitutas?

Figura 4. COMPAVSA Curvas de compactación Proctor (roja), y de módulo objetivo (azul) para una arena limosa (granito). Tijuana, México.

Figura 5. COMPAVSA. Toyota, Tijuana, México. El adecuado uso del LWD debe ir acompañado de un medidor de humedad, como este Aggrameter de la foto, que es capaz de medir la humedad del suelo empleando microondas.

Entonces, con un equipo como el LWD evitaríamos los inconvenientes de hace 30 años están resueltos. El objetivo debe ser utilizar la tecnología actual para evitar los problemas de la medición con variables de calidad sustitutas.

Cuéntame en los comentarios ¿qué te ha parecido este artículo? ¿Has pasado por un inconveniente similar? ¿Qué otras aplicaciones se te ocurren para el LWD?

Freddy J. Sánchez-Leal, IC, MI

Consultor geotécnico.

sanchez-leal@geotechtips.com

Twitter: @saintloyal

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