I.
MARCO TEORICO: ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Y ENSAYO DE CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) 1. GENERALIDADES: El ensayo proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual un suelo alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar mayores o menores densidades del mismo. A su vez se darán a conocer los diferentes tipos de materiales que se utilizan en este ensayo y los dos tipos de ensayos de proctor que se realizan. El ensayo C.B.R nos sirve para determinar la razón de soporte de los suelos compactados y ensayados en laboratorio, comparando la carga de penetración en el suelo con la correspondiente a un material normalizado. Esta norma se aplica a la evaluación de la calidad relativa de suelos de sub-rasante, pero también es aplicable a materiales de sub-base y a algunos materiales de base. Y también los materiales a utilizar en este.
2. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO El ensayo CBR fue propuesto en 1929 por los ingenieros T.E. Stanton y G. J. Porter del departamento de carreteras del estado de California. Desde esta fecha, tanto en Europa
como en América, el método de CBR
(California Bearing Radio: Relación de Soporte California) se ha generalizado y es, hoy en día, uno de los más empleados para el cálculo de los pavimentos flexibles. En él se establece una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su capacidad de soporte como base de sustentación para pavimentos flexibles. Si bien este método es empírico, se basa en un sin número de trabajos de investigación llevados a cabo tanto en los laboratorios de ensayos de materiales, como en el terreno, lo que permite considerarlo como uno de los mejores procedimientos prácticos sugeridos hasta hoy. 1
Para esta prueba se usa el mismo cilindro proctor, pero el material se compacta en 5 capas con un martillo de 4.5 kg y cayendo de una altura de 46 cm proporcionando 25 golpes por capa, el trabajo de compactación se incrementa de 60200 kg-m/m3 que corresponde
al proctor normal a
257.500 kg-m/m3. Podemos calcular la humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada prueba así: w
AB x100 BC ;
D
T x100 w 100
Dónde: w = porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del suelo en el horno. A = Peso del recipiente y del suelo húmedo B = Peso del recipiente y del suelo seco C = Peso del recipiente = Peso unitario seco, en kg/m3 del suelo compactado. = peso unitario húmedo en kg/m3 del suelo compactado
3. ENSAYO DE CBR(California Bearing Ratio) El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D 1883-73. Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de sub-rasante, algunos materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%. Resistencia a la penetración por punzando de un vástago (deformación) en una muestra de suelo colocada en un molde rígido.
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Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no se realizó porque los equipos aun pasan el periodo de prueba. Para diferentes valores de CBR y cargas por rueda, o por eje, se han determinado los respectivos espesores de pavimento, en base a datos experimentales, con lo cual se ha elaborado curvas para facilitar este cálculo, y en nuestra actualidad se conoce un sin número de gráficos para determinar los espesores de pavimentos flexibles en función del CBR. En la construcción de un pavimento flexible, se recomienda que: El material para sub-base tenga un CBR mayor que 15%. El material para base deba tener un CBR mayor de 40%, cuando las cargas por rueda son menores de 10 000 libras (4 540Kg., como es el caso de carreteras en general) y un CBR no menor del 80%, cuando las cargas por rueda son mayores de 10 000 libras (como sucede en la mayoría de las pistas de aterrizaje). Sistema de Clasificación CBR
Clasificación general
usos
Unificado
AASHTO
0-3
muy pobre
subrasante
OH,CH,MH,OL
A5,A6,A7
3-7
pobre a regular
subrasante
OH,CH,MH,OL A4,A5,A6,A7
7 - 20
Regular
sub-base
OL,CL,ML,SC
A2,A4,A6,A7
SM,SP 20 - 50
> 50
Bueno
Excelente
base, subbase GM,GC,W,SM
base
A1b,A2-5,A3
SP,GP
A2-6
GW,GM
A1-a,A2-4,A3
Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria
en
Kg/cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria
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patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se expresa:
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm (0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR. Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4 de las normas ASTM D698-70 ó D1557-70 (para el molde de 15.5 cm de diámetro), se debe compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación: Método D69
D1557
Golpes Capas Peso del martillo N
2 (suelos de grano fino)
56
3
24,5
4 ( suelos gruesos)
56
3
24,5
2 (suelos de grano fino)
56
5
44,5
4 (suelos gruesos)
56
5
44,5
Tabla 1 Energías de Compactación
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasante bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica: CBR Clasificación General 0-3
muy pobre
3-7
pobre a regular
7 - 20
Regular
Usos
Sistema de Clasificación Unificado
AASHTO
subrasante OH,CH,MH,OL A5,A6,A7 subrasante OH,CH,MH,OL A4,A5,A6,A7 sub-base
OL,CL,ML,SC A2,A4,A6,A7 SM,SP
4
20 - 50
> 50
Bueno
Excelente
base, sub base GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3
Base
SP,GP
A2-6
GW,GM
A1-a,A2-4,A3
Tabla 2 Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
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