UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA CASA CENTRAL – VALPARAISO
DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES
Informe N°1 Laboratorio Ingeniería Vial “Ensaye Proctor Modificado y CBR”
NOMBRES Natalia Quezada Ruiz Cristian Villalobos Henríquez FECHA: 15.05.2012
PROFESOR Carlos Whar
ROL: 2760528-1 ROL: 2721043-0
Introducción En el siguiente informe se presenta el desarrollo de dos ensayos de laboratorio, los cuales permiten conocer la razón de soporte de un suelo, con el fin de poder determinar si es un buen material para el uso que se quiera dar, ya sea base, sub-base, terraplén, etc. El primer ensayo es sobre el “Método para determinar la relación humedad densidad, ensaye Proctor modificado” y el segundo es el “Método de ensaye CBR”.
La finalidad del primer ensayo es establecer la densidad máxima y la humedad óptima que puede alcanzar un suelo, al ser compactado con una energía específica de compactación (2,67 [J/cm3]), la cual se logra dejando caer un pisón de 4,5 [kg] desde una altura de 460 [mm]. La preparación de las muestras incluye una etapa de secado en la cual se debe tener especial cuidado a modo de obtener humedades representativas del suelo natural. De este ensayo interesa conocer el valor de la densidad seca compactada máxima de la muestra (DMCS) para poder utilizarla luego en la determinación del CBR de cierto material. Otra aplicación ocurre en el proceso constructivo de la mezcla asfáltica reciclada y estabilizada con asfalto espumado, la cantidad de agua a adicionar al material reciclado debe ser de un 75% de su contenido óptimo de compactación obtenido mediante este ensayo. Por otra parte, el Ensaye CBR tiene por finalidad determinar la capacidad de soporte o la resistencia a la penetración de un suelo a través de un índice de resistencia porcentual (CBR) obtenido en relación a un material chancado normalizado. De acuerdo a los resultados arrojados se puede establecer requisitos específicos para definir posibles usos.
CBR % 2a5 5a8 8 a 20 20 a 30 30 a 60 60 a 80 80 a 100
Clasificación cualitativa del suelo Muy Mala Mala Regular - Buena Excelente Buena Buena Excelente
Uso Sub - Rasante Sub - Rasante Sub - Rasante Sub - Rasante Sub - Base Base Base
Objetivos
Determinar la Humedad Óptima y la Densidad seca máxima del suelo. Determinar la Razón de Soporte (CBR) del suelo. Aprender el procedimiento del Ensayo Proctor Modificado y CBR. Evaluar la capacidad del suelo para ser utilizado como base, subbase, subrasante, terraplenes, capa de rodadura, etc.
Marco Teórico Proctor Ensayo de laboratorio en donde se determina la relación entre la humedad y la densidad de un suelo. Existen dos tipos: el Ensayo Proctor Estándar y Ensayo Proctor Modificado, siendo este último aplicado con mayor energía de compactación y más utilizado debido a las solicitaciones de las actuales estructuras.
Densidad húmeda División entre la masa de suelo compactado que llena el molde y la capacidad volumétrica del molde
CBR Índice que mide la resistencia del suelo, conocido como Razón de Soporte de California. Se obtiene mediante un ensayo en laboratorio como la relación del Esfuerzo necesario para lograr una cierta penetración del dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad en particular con respecto al Esfuerzo requerido para obtener la misma penetración en una muestra estandarizada. El ensayo CBR mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad óptima y densidad determinada.
Densidad Máxima Compactada Seca (DMCS) Densidad máxima seca de un cierto tipo de suelo que es alcanzada a un cierto valor de contenido de agua. Es también conocida como Densidad Proctor y el contenido de agua corresponde a la humedad óptima
Desarrollo 56 GOLPES 25 GOLPES 10 GOLPES Carga Tensión Carga Tensión Carga Tensión [plg] lect dial Lect dial Lect dial [kgf] [Mpa] [kgf] [Mpa] [kgf] [Mpa] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,025 0,05
11 32
63,35 157,64
0,321 0,8
22 99
112,74 458,47
0,572 2,325
29 56
144,17 265,4
0,731 1,346
0,075
143
656,03
3,327
143
656,03
3,327
85
395,61
2,007
0,1
237
1078,09
5,468
199
907,47
4,603
112
516,84
2,621
0,125
319
1446,27
7,335
260
1181,36
5,992
132
606,64
3,077
0,15
402
1818,94
9,226
323
1464,23
7,426
149
682,97
3,464
0,175 0,2
482 530
2178,14 11,047 2393,66 12,14
375 418
1697,71 1890,78
8,611 9,59
172 187
786,24 853,59
3,988 4,329
0,225 0,25 0,275 0,3 0,325 0,35 0,375 0,4 0,425 0,45 0,475
570 602 623 650
2573,26 13,051 2716,94 13,78 2811,23 14,258 2932,46 14,873
452 482 504 525 540 549 557 566 573 581 588
2043,44 2178,14 2276,92 2371,21 2438,56 2478,97 2514,89 2555,3 2586,73 2622,65 2654,08
10,364 11,047 11,548 12,027 12,368 12,573 12,755 12,96 13,12 13,302 13,461
203 218 230 247 257 266 281 290 299 309 313
925,43 992,78 1046,66 1122,99 1167,89 1208,3 1275,65 1316,06 1356,47 1401,37 1419,33
4,694 5,035 5,309 5,696 5,923 6,128 6,47 6,675 6,88 7,108 7,199
594
2681,02 13,598
318
1441,78
7,313
0,5
Curva Tensión – Penetración 16 14 12 10 56 golpes 8
25 golpes
6
10 golpes
4 2 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Análisis y Resultados No es necesario corregir ninguna curva, ya que todas muestran el comportamiento esperado. El ensaye es a 2” por lo tanto, las tensiones para esos valores de penetración son:
Para la curva Tensión – Penetración de 25 golpes:
Para la curva Tensión – Penetración de 10 golpes:
Razón de Soporte Empleando valores de tensión corregidos y una tensión normal igual a
Razón de Soporte – Densidad Seca
DATOS DE LA COMPACTACIÓN NÚMERO GOLPES 56 25 10 Peso Molde + Material [gr] 9150 10081 9330 Peso Molde solo [gr] 4035 5116 4648 Peso Material solo (m) [gr] 5115 4965 4682 Volumen del Molde (V) [cc] 2115 2110 2116 Densidad Comp. Húm. (m/V) [gr/cc] 2,41843972 2,35308057 2,21266541 Densidad Comp. Seca [gr/cc] 2,2772502 2,21570675 2,08348908
CBR - DENSIDAD SECA NÚMERO GOLPES % CBR DCS 10 42,0291262 2,08348908 0,95*D.M.C.S 73,90433 2,166 25 93,1067961 2,21570675 56 132,370874 2,2772502
CBR - Densidad Seca 140 120 100 80 60 40 20 0 2.05
2.1
2.15
2.2
Conclusión
2.25
2.3
Comprobando, los gráficos de Tensión - Penetración tienen la forma correcta, en el sentido de que la tensión máxima alcanzada para el molde de 10 golpes es menor a la alcanzada en el de 25 golpes, y ésta es a su vez más pequeña que la alcanzada por el de 56 golpes. Además, con esto fue posible encontrar las respectivas tensiones corregidas, con las cuales se calcularon sus Razones de Soporte de California (CBR) y, finalmente, poder obtener el CBR del material en estudio. En nuestro caso, se obtuvo un suelo con un CBR de . De esta forma, se destaca que para ser utilizado como Base, debe tener un 80 % de CBR como mínimo. Por lo tanto, si queremos aumentar su capacidad de soporte, podemos disminuir su plasticidad, aumentar la cantidad de gravilla, aumentar el material chancado, entre otras. O también, es adecuado utilizar este material en capas para sub-base y sub-rasante. Por lo tanto, como el CBR del material en estudio no se aleja mayormente del valor mínimo requerido para que sea utilizado como Base, es posible mejorar su capacidad de soporte para que éste sea considerado utilizable para lo cual se requiere, de la manera descrita anteriormente. En el movimiento de tierras, deberán ser removidos los materiales con un poder de soporte inferior a 3% CBR a la máxima densidad que se pueda lograr en terreno. En la construcción de terraplenes, los materiales a usar deben tener un poder de soporte mayor o igual al 10% CBR y medido al 95% de la D.M.C.S. y en los 0,3 m superiores del coronamiento de los terraplenes se usará un material de subrasante cuyo poder de soporte debe ser mayor o igual al 20% CBR. El material para la subbase en pavimentos flexibles debe tener un poder de soporte mayor o igual a un 40% CBR al 95% de la D.M.C.S y en pavimentos rígidos un poder de soporte mayor o igual a un 50% CBR al 95% de la D.M.C.S. Las bases granulares de graduación cerrada deben cumplir con ciertos requisitos según tipo de capa de rodadura, uno de ellos es de acuerdo al índice CBR: Concreto asfáltico: Mínimo 80% CBR Tratamiento superficial: Mínimo 100% CBR Tratamiento superficial alto tránsito: Mínimo 120% CBR
