En el momento de rellenar una zanja o hacer una compactación de un terreno, nos pueden surgir varias preguntas. ¿Qué son los rellenos y las compactaciones? ¿Cómo se compacta un suelo? ¿Qué material se necesita para un relleno? En este artículo te respondemos a estas preguntas y más.
¿Qué son los rellenos y las compactaciones?
Los Rellenos y Compactaciones es lo que comprende aquellos trabajos de extensión y compactación de terrenos, los cuales pueden tener su origen en la misma excavación o pueden ser de préstamos de otras zanjas, cimentaciones, trasdós de muro, o cualquier zona que por su estructura o extensión, no permite utilizar los equipos y maquinaria con que se realiza la ejecución de otro tipo de relleno, el terraplenado.
Además del concepto de rellenos y compactaciones, puede que te interese saber más acerca del procedimiento, del material o del precio. Continúa leyendo y obtendrás más información relacionada.
¿Qué es el relleno?
El relleno, también llamado relleno compactado cuando precede a una compactación, es un procedimiento realizado en el sector de la construcción con el objetivo de mejorar la cota del perfil del terreno o restituir ese nivel después de una excavación. Es necesario para obtener el nivel necesario para distintas obras. Estos rellenos en algunas ocasiones sirven de base para construcciones y en otras como superficie para zonas verdes. Dependiendo del uso que se le quiera dar, se utilizan distintos materiales y distintos grados de compactación.
Hablamos de relleno estabilizado al utilizado para obras que requieran un alto grado de compactación y un volumen permanentemente estable.
Cuando se procede a rellenar un área, se suele colocar en capas llamadas elevadores. El nivel de capacidad de compactación de las primeras capas del relleno depende principalmente del material natural que se cubra. Si el material que se cubre es inadecuado, el peso del relleno lo comprime por un período prolongado ocasionando grietas en el relleno o en la estructura soportada por este. Si el material natural no es adecuado, puede corregirse con diversas técnicas.
El rebobinado consiste en pasar por el área de llenado con una pieza de construcción pesada y así poder observar si se producen desvíos
La altura del relleno compactado depende de varios factores:
- El tipo de suelo que se quiera colocar
- La altura del contrapiso
- El diámetro de las piedras que se colocarán para la soladura
¿Cómo se realiza un relleno?
El procedimiento de relleno empieza en la oficina. Deben establecerse las especificaciones técnicas de aquello que se desea realizar, así como un plano de la ubicación de cada elemento. Se deben realizar estudios del terreno a través de algún ensayo, como el Ensayo Proctor o el Ensayo CBR. Después de realizar estas tareas se procede al relleno:
- Subrasante: el primer paso es retirar aquellos materiales que son inservibles para la actividad de relleno, materiales de desecho o que no cumplen las condiciones requeridas.
- Escarificación de subrasante: la escarificación es el proceso de rasgar un material para que sirva de base para otro. Los primeros 15 cm de material deben ser escarificados.
- Compactación de subrasante: se procede a pasar una máquina rodillo y una máquina vibratoria para compactar la capa de subrasante.
- Colocación de material de relleno: debe ir vertiéndose el relleno poco a poco mediante camiones o palas para tener un relleno lo más uniforme posible.
- Tendido: se extiende el material vertido en el paso anterior.
- Nivelación: mediante unos puntos establecidos por un topógrafo se verifica que la superficie tiene la nivelación deseada. Se pasa una motoniveladora para terminar de nivelar el terreno.
¿Cómo calcular la tierra para el relleno?
Ya sabes cómo realizar un relleno pero, ¿cómo saber cuánta tierra se necesita?
La ecuación que permite calcular cuánta tierra se necesita para un relleno es la siguiente:
V = L x A x P
Donde V es el volumen; L el largo de la zona; A el ancho de la misma; y P es profundidad. El resultado de la ecuación se mide en m3.
¿Qué es la compactación?
La compactación del suelo es un proceso en el cual se aplica una fuerza sobre el suelo causando la densificación de este a medida que el aire se va desplazando por los poros del suelo. En el caso de que fuese agua en vez de aire, se trataría de consolidación de suelo.
Puede ser debido a causas artificiales como maquinaria fabricada específicamente para eso, pero también puede ser por causas naturales como el paso de ganado.
Los suelos compactados no son capaces de absorber las precipitaciones, lo que incrementa la erosión. Además, estos suelos no son fértiles debido a que no permiten el paso ni de agua ni de aire, esenciales para el desarrollo de las raíces.
En construcción es un proceso necesario para la cimentación de edificios o para hacer caminos, entre otros. El suelo debe tener la resistencia adecuada, ser relativamente incompresible, ser estable frente al cambio de volumen, ser duradero y seguro contra el deterioro, y poseer la permeabilidad adecuada.
Para lograr una compactación idónea, las especificaciones dentro del proyecto deben indicar tanto la densidad del suelo como el grado de compactación que se precisa.
El tipo de suelo, las características que este presenta, tiene mucha influencia sobre el peso máximo de unidad seca, el contenido óptimo de humedad y sobre cómo deben compactarse los materiales.
Grado de compactación
El grado de compactación depende del uso que se le quiera dar a la superficie.
Normalmente los rellenos se realizan en capas de 0.15 a 0.20 metros. Cuando la profundidad de los rellenos sea mayor a 1.5 a 2 metros, es recomendable realizar un estudio para la construcción de losas de hormigón y evitar el relleno.
El relleno que se realiza en zonas pequeñas o de poco ancho pero con profundidad considerable, se denomina rehincho. Es el que se suele utilizar en zanjas y pozos.
Métodos de compactación
- Estático: se aplica una gran fuerza lentamente al suelo y luego se libera.
- Impacto: se deja caer una gran masa sobre la superficie del suelo
- Vibración: se aplica una fuerza de manera repetida y rápida a través de un martillo accionado mecánicamente.
- Giros: se aplica una fuerza estática y se mantiene en una dirección mientras el suelo está sujeto a un movimiento giratorio.
- Balanceo: se hace rodar un cilindro pesado sobre el suelo.
- Amasamiento: se aplica el corte alternando el movimiento en posiciones adyacentes.
Cómo compactar un terreno
¿Quieres saber cómo compactar un terreno? Puedes aprender cómo realizar una compactación en el siguiente vídeo.
Relleno y compactación de zanjas
El relleno de zanjas conforma aquellas tareas de excavación y relleno, que incluye la preparación, la excavación y la nivelación de la zanja.
El primer paso es realizar los trabajos de replanteo. Una vez realizado el replanteo, se procede a comprobar si los datos del terreno coinciden con los que aparecen en la documentación técnica.
Realizado el replanteo de la zanja, el siguiente paso es la excavación. Normalmente, si el ancho de la zanja lo permite, la carga de material se realiza ubicando la retroexcavadora en el eje de la zanja y reculando esta a medida que va avanzando el frente
A la vez que se va excavando, se determinan también las características del material obtenido para así darle destino. Este material puede ser el seleccionado para rellenar de nuevo la zanja, para transportarlo a un vertedero porque no es de utilidad, o puede darse otro uso.
En excavaciones en terreno rocoso se suelen emplear explosivos.
El fondo de la zanja deberá dejarse limpio y firme. Se eliminan los materiales flojos o sueltos y se rellenan grietas.
Si se produce aparición de agua durante la excavación, la entibación se irá colocando a medida que desciende la excavación. Debe realizarse agotamiento mediante el uso de bombas de achique adecuadas para que el terreno quede lo más seco posible.
El siguiente paso es realizar el relleno y compactación de la zanja. Ya hemos mencionado diferentes tipos de relleno y métodos de compactación, por lo que no es necesario volver a explicar este paso.
Si la zona contiene tuberías, el relleno se divide en dos zonas:
- Zona baja: 30cm de altura por encima de la generatriz superior. Si el relleno que se encuentra es de material filtrante, se aplica lo expresado en Rellenos con Material Filtrante. Si por el contrario el relleno no es con material filtrante, se debe disponer un material no plástico en capas de 15 a 20 cm y se compacta hasta el 95% del proctor modificado.
- Zona alta: completa el relleno hasta la altura total. Se utiliza un material en una capa de 10 cm como máximo, compactándola al 100% del proctor modificado.
¿Qué es la nivelación?
Una nivelación de terreno es una operación en la que se identifica una cota de terreno conociendo con anterioridad su cota inicial. Esta operación determina el desnivel del terreno y tiene como objetivo que un terreno natural se convierta en un plano recto. La actividad de nivelación se encuentra dentro de la categoría de movimiento de tierras.
Las tareas de nivelación se suelen utilizar para modificar las diferencias de altura que puedan encontrarse en un mismo terreno. También se usan para definir cotas de obra, desniveles por tuberías, nivelación para vías públicas, cultivos,… Prácticamente cualquier obra que se vaya a realizar en terreno natural necesita de una nivelación previa.
Pasos a seguir para realizar una nivelación:
- Evacuación de materiales innecesarios que influyan en el desnivel
- Traslado de esos materiales a otra ubicación
- Compactación del terreno para conseguir el nivel deseado
¿Qué material se necesita para rellenos y compactaciones?
Normalmente el material usado en un relleno es el conseguido de las excavaciones de ese mismo suelo, a excepción de que sea un suelo orgánico. Ese material conseguido de las excavaciones se denomina material propio. Si el material conseguido no es suficiente o no es el adecuado, se usará material de un banco de préstamo.
Al utilizar material propio debes asegurarte de retirar las piedras de más de 5 cm y materiales de desecho que encuentres. Antes de utilizarlo, deberás humedecer el material por lo menos un día antes, lo que permitirá que el agua penetre y tenga una humedad uniforme.
Los materiales más utilizados para los rellenos son:
- Grava: es el material más recomendado para estas actividades ya que es un material compuesto de piedras y es más estable que otros materiales. El relleno con grava no necesita compactación por las características del material. Los camiones vierten de forma directa la grava sobre el sector que se va a rellenar y si eso no es posible se realiza mediante una pala cargadora.
- Arena: el relleno con arena debe ser limpio o de mezcla arenoso gravosa. El material se extiende por tandas sucesivas dándole el espesor que permita el medio de compactación utilizado. Si es necesario se humectarán las capas para lograr una correcta compactación
- Limo: material compuesto de granos poco visibles, con una granulometría comprendida entre la arena y la arcilla. Está formado por sedimentos transportados por las corrientes de agua.
- Arcilla: compuesta por silicatos de aluminio hidratados, desempeña un gran papel en la construcción. Es un material untuoso, suave al tacto y exhala olor a tierra húmeda.
Los medios mecánicos que suelen usarse para estas actividades son:
- Retroexcavadora
- Pala cargadora
- Bulldozer
- Camión de caja basculante
- Motoniveladora
- Rodillo compactador
- Compactador manual
- Escalera de mano
- Torre de acceso
- Sistemas de sostenimiento
- Bombas de achique
- Equipos de topografía
- Herramientas manuales como picos o palas
¿En qué se mide el relleno y la compactación?
Las unidades de medida utilizadas dependen de la altura a la que se quiera compactar y del material que se use:
- Si la altura es mayor a 0.4 metros y el material es de préstamo, se medirá en m3.
- Si la altura es menor a 0.4 metros y el material es el propio de la excavación, se medirá en m2.
¿Cuál es el precio de relleno y compactación?
Si quieres saber cuánto cuesta el m3 de relleno y compactación en España puedes consultarlo aquí.
¿Qué es el Ensayo Proctor?
El Ensayo Proctor consiste en una prueba realizada en laboratorio y que sirve para determinar la relación existente entre la humedad y el peso unitario seco de un suelo compactado, lo cual nos permite determinar la calidad del suelo. Este ensayo debe su nombre al ingeniero Ralph R. Proctor.
El Ensayo Proctor se basa en compactar una porción de terreno dentro de un cilindro con volumen conocido con anterioridad haciendo variar su humedad para así obtener una curva que relacione la humedad y la densidad seca máxima con una energía de compactación determinada.
La energía de compactación se calcula mediante la siguiente ecuación:
Donde Y es la energía a aplicar en la muestra; n es el número de capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado; N es el número de golpes aplicados por capa; P es el peso del pisón; H es la altura de caída del pisón y V es el volumen del cilindro.
El Ensayo Proctor tiene dos modalidades: estándar y modificado.
El Ensayo Proctor Estándar es considerado el ensayo original. La única variación entre ambas modalidades reside en la fuerza empleada, ya que en ambos se realiza el mismo procedimiento.
El Ensayo Proctor Modificado es el más empleado actualmente. Se aplica mayor fuerza de compactación que en el estándar ya que es más adecuado a los requerimientos de las estructuras que se construyen en la actualidad. Se considera una actualización del Ensayo Proctor Estándar.
La modificación de la fuerza entre ambos ensayos se realiza mediante una variación en el número de golpes, en la altura y peso del pisón, en el molde o en el número de capas.
También está el Ensayo Proctor de 15 golpes, aunque es menos utilizado.
En la siguiente tabla se expone las diferentes modalidades:
| Método Proctor | N | Tamaño molde (cm) | Volumen molde (cm) | Pisón (kg) | Nº capas | Altura caída (cm) | Nº Golpes | Energía compactación/ volumen (kg*m/m3) |
| Estándar | a | 11,64*10,16 | 943,33 | 2,49 | 3 | 30,48 | 25 | 60.500 |
| Estándar | b | 11,64*15,24 | 2123,03 | 2,49 | 3 | 30,48 | 55 | 60.500 |
| Modificado | c | 11,64*10,16 | 943,33 | 2,49 | 5 | 45,72 | 25 | 275.275 |
| Modificado | d | 11,64*15,24 | 2123,03 | 2,49 | 5 | 45,72 | 55 | 275.275 |
| 15 golpes | e | 11,64*10,16 | 943,33 | 2,49 | 3 | 30,48 | 15 | 36.400 |
El grado de compactación del terreno se suele expresar en porcentaje respecto al ensayo Proctor. Una compactación del 85% de Proctor Estándar significa que en campo se alcanza el 85% de la máxima densidad recogida en el ensayo. Este grado de compactación puede ser mayor al 100%.
Recomendaciones generales
A continuación te presentamos algunas recomendaciones que pueden serte de utilidad si vas a realizar un relleno o una compactación:
- Antes de empezar la construcción de un terraplén, elimina la tierra vegetal y excava el terreno para asegurar la estabilidad del macizo.
- Si se espera lluvia, es necesario compactar lo antes posible los rellenos de granos finos ya que tienen gran capacidad de retención de agua.
- Después de la lluvia es aconsejable eliminar la fina capa superficial de barro bajo la que el resto de material no estará afectado con el fin de reanudar el trabajo.
- El riego de las tongadas extendidas debe realizarse de forma que el humedecimiento sea uniforme.
- Al comenzar la compactación por los bordes, se consigue un efecto de “confinamiento” que ayuda a la densificación.
- Hay que solapar los pases de compactación ya que en el centro de la máquina se consigue una eficacia mayor.
- Los cambios de dirección deben realizarse de forma suave para no arrastrar los materiales.
- En los bordes del terraplén debe darse un sobreancho ya que quedan siempre menos compactados de lo necesario.
- La superficie de las tongadas debe tener una pendiente transversal para poder evacuar el agua sin erosionar. Suele estar entre el 2 y el 4%.
- Si se utiliza el método vibrante, las últimas pasadas deberán realizarse sin vibración para corregir alguna posible irregularidad.
- No se debe continuar con el trabajo si la temperatura es menor a 2ºC ya que a partir de esa temperatura es muy difícil la compactación.
- No hay que esperar mucho tiempo entre el extendido y la compactación ya que podría producirse una evaporación que disminuiría el nivel de humedad.