17_DMP_ANEXO_F Ensayo de agregados para pavimentos.pdf

Diseo Moderno de Pavimentos Anexo F

ANEXO F

ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS

S. MINAYA & A. ORDOEZ


F1 Ensayo de Abrasin por Medio de la Mquina de Los ngeles

(Documento Referencial ASTM C-131 y ASTM C-535) F1.1 FUNDAMENTO Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradacin durante la produccin, colocacin y compactacin de las obras de pavimentacin, y sobre todo durante la vida de servicio del pavimento. Debido a las condiciones de esfuerzo-deformacin, la carga de la rueda es transmitida a la superficie del pavimento a travs de la llanta como una presin vertical aproximadamente uniforme y alta. La estructura del pavimento distribuye los esfuerzos de la carga, de una mxima intensidad en la superficie hasta una mnima en la subrasante. Por esta razn los agregados que estn en, o cerca de la superficie, como son los materiales de base y carpeta asfltica, deben ser ms resistentes que los agregados usados en las capas inferiores, como la sub base, de la estructura del pavimento, la razn se debe a que las capas superficiales reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de cargas del trnsito. Por otro lado, los agregados transmiten los esfuerzos a travs de los puntos de contacto donde actan presiones altas. El Ensayo de Desgaste de Los ngeles, ASTM C-131 (para agregados menores de 1 ) y ASTM C-535 (para agregados mayores a ), mide bsicamente la resistencia de los puntos de contacto de un agregado al desgaste y/o a la abrasin. F1.2 OBJETIVO Este mtodo describe el procedimiento para determinar el porcentaje de desgaste de los agregados de tamaos menores a 37.5 mm (1 ) y agregados gruesos de tamaos mayores de 19 mm(3/4), por medio de la mquina de los ngeles. F1.3 EQUIPOS DE LABORATORIO Mquina de desgaste de Los ngeles Tamices : 3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/8, , N4, N8. Un tamiz N12 para el clculo del desgaste Esferas de acero: de 46.38 a 47.63 mm de dimetro y entre 390 a 445 gr. Horno: para mantener una temperatura de 1105 C Balanza: aproximacin de 1 gr.

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F1.4 MATERIAL Y CARGA ABRASIVA A UTILIZAR La cantidad de material a ensayar y el nmero de esferas a incluir dependen de la granulometra del agregado grueso. En las Tablas N1 y N2, se muestra el mtodo a emplear; as como la cantidad de material, nmero de esferas, nmero de revoluciones y tiempo de rotacin, para cada uno de ellos. La gradacin que se use deber ser representativa de la gradacin original del material suministrado para la obra.

Tabla F1.1: Peso de agregado y N de esferas para agregados gruesos hasta de 1 , ASTM C 131

A B C D MTODO

DIMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A EMPLEAR (gr) Pasa Retenido 1 1 1 25025

1 1 25025 1 25010 2 50010 3/8 1 25010 2 50010 3/8 2 50010 N4 2 50010 N4 N8 5 00010

PESO TOTAL 5 00010 5 00010 5 00010 5 00010 N de esferas 12 11 8 6

N de revoluciones 500 500 500 500 Tiempo de rotacin, min. 15 15 15 15

Tabla F1.2: Peso de agregado y N de esferas para agregados gruesos de tamaos mayores a 3/4, ASTM C-535

1 2 3 MTODO

DIMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr) Pasa Retenido

3 2 2 50050 2 2 2 50050

2 1 5 00050 5 00050 1 1 5 00025 5 00025 1 5 00025

PESO TOTAL 10 000100 10 00075 10 00050 N de esferas 12 12 12 N de revoluciones 1 000 1 000 1 000 Tiempo de rotacin, min. 30 30 30



F1.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 1. La muestra llegada al laboratorio deber ser identificada. Para muestras cuyo tamao

mximo sea menor a 1 mayor de el procedimiento es el mismo. 2. El material deber ser lavado y secado en horno a temperatura constante de 105-110C, y

tamizado segn las mallas que se indican. Mezclar las cantidades que el mtodo indique, segn la Tabla No. F1.1 F1.2.

3. Pesar la muestra con precisin de 1 gr. y 5 gr., para tamaos mximos de 1 y 3/4, respectivamente.

4. Introducir la muestra de ensayo junto con la carga abrasiva en la mquina de Los ngeles, cerrar la tapa del cilindro.

5. Activar la mquina, regulndose el nmero de revoluciones indicado por el mtodo. 6. Finalizado el tiempo de rotacin, se retiran las cargas y el material. Se tamiza por la malla

N12. 7. El material retenido en el tamiz N12 se lava y seca en horno, a una temperatura constante

entre 105 a 110C. Pesar la muestra seca. F1.6 CLCULOS El porcentaje de desgaste es la relacin entre el material que pasa el tamiz No. 12 y el peso inicial.

100P

PPdesgaste %inicial

finalinicial =

F1.7 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1. Resistencia al Desgaste de los Agregados de Tamaos menores de 37.5 mm (1 ") ASTM

C-131 2. Resistencia al Desgaste de los Agregados Gruesos de Tamaos mayores de 19 mm ( 3 /4)

por medio de la Mquina de Los ngeles ASTM C-535 3. Abrasin Los ngeles (L.A.) al Desgaste de los Agregados de Tamaos Menores de 37.5

mm (1). Norma MTC E207-1999 4. Diseo de Espesores Pavimentos Asflticos para Calles y Carreteras. Ing Germn Vivar R. 5. Estructuracin de Vas Terrestres. M. en I., I.C. Fernando Olivera Bustamante.



Foto NF1.1: Cilindro metlico para realizar la prueba de

desgaste de Los Angeles



Foto N F1.2: Tamizar el material segn las mallas que se indican



Foto N F1.3: Pesar los materiales retenidos en las cantidades del mtodo al que corresponden

Foto N F1.4: Introducir la muestra en la mquina de Los Angeles



Foto N F1.5: Introducir las cargas abrasivas segn el mtodo de ensayo



Foto N F1.6: Finalizado el tiempo de rotacin, sacar el agregado y

tamizarlo por la malla N12



F2 Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados

(Documento Referencial ASTM D 5821-95) F2.1 FUNDAMENTO Las especificaciones tcnicas consideran el porcentaje de agregado grueso con caras fracturadas con el propsito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con el incremento de la friccin entre las partculas. Otro propsito es dar estabilidad a los agregados empleados para carpeta o afirmado; y dar friccin y textura a agregados empleados en pavimentacin. La forma de la partcula de los agregados puede afectar la trabajabilidad durante su colocacin; as como la cantidad de fuerza necesaria para compactarla a la densidad requerida y la resistencia de la estructura del pavimento durante su vida de servicio. Las partculas irregulares y angulares generalmente resisten el desplazamiento (movimiento) en el pavimento, debido a que se entrelazan al ser compactadas. El mejor entrelazamiento se da, generalmente, con partculas de bordes puntiagudos y de forma cbica, producidas, casi siempre por trituracin. F2.2 OBJETIVO Este mtodo permite determinar el porcentaje, en peso, de una muestra de agregado grueso con una, dos o ms caras fracturadas. F2.3 DEFINICIONES Cara Fracturada una cara angular, lisa o superficie fracturada de una partcula de

agregado formada por trituracin, otros medios artificiales o por la naturaleza.

Discusin para esta norma una cara ser considerada cara fracturada solamente si su rea mnima proyectada es tan grande como un cuarto de la mxima rea proyectada (mxima rea de la seccin transversal) de la partcula y la cara tiene aristas bien definidas; esto excluye las pequeas irregularidades.

Partcula fracturada una partcula de agregado es fracturada si tiene el nmero mnimo de caras fracturadas especificadas (usualmente uno o dos).



rea Proyectada de la cara fracturada

(Af)

Partcula mxima rea de la seccin

transversal (Xmx)

Partcula fracturada

Esquema de una partcula fracturada con una cara fracturada

Una cara ser considerada como una cara de fractura solamente

si tiene : Af 0.25 Xmax

F2.4 EQUIPOS DE LABORATORIO 1. Balanza de 5 Kg. y sensibilidad al gramo 2. Tamices. 3. Partidor de muestras 4. Esptula F2.5 PREPARACIN DE LA MUESTRA 1. Secar la muestra y cuartearla para obtener una masa representativa. 2. Los pesos mnimos para el ensayo se muestran en la siguiente tabla:

Tamao Mximo Nominal

Peso mnimo para el ensayo (gr)

3/8 200 500 1 500 1 3 000

1 7 500 2 15 000

2 30 000 3 60 000

3 90 000



3. Tamizar la muestra por la malla N4 4. Muestras con tamao mximo nominal mayor o igual a , pueden ser reducidas al ser

tamizadas por la malla 3/8. Se ensaya el material retenido en la malla 3/8 y la fraccin que pase puede reducirse de acuerdo con la norma ASTM C-702 hasta 200 gr. En este caso, sobre cada porcin se determina el porcentaje de partculas fracturadas; y se calcula el promedio ponderado en funcin de la masa original.

F2.6 PROCEDIMIENTO

1. Lavar la muestra sobre la malla designada y remover cualquier fino. Secar 2. Determinar la masa de la muestra con una aproximacin de 0.1%. 3. Extender la muestra seca sobre una superficie plana, limpia y lo suficientemente grande

como para permitir una inspeccin visual. Para verificar si la partcula alcanza o cumple el criterio de fractura, sostener el agregado de tal manera que la cara sea vista directamente. Si la cara constituye al menos de la mxima seccin transversal, considerarla como cara fracturada.

4. Usando la esptula separar en tres categoras. 1.- Partculas fracturadas dependiendo si la partcula tiene el nmero requerido de caras fracturadas; 2.- Partculas que no renen el criterio especificado; y 3.- Partculas cuestionables. Si el nmero requerido de caras fracturadas no se consigue en las especificaciones, la determinacin ser hecha sobre la base de un mnimo de una cara fracturada. Determinar el porcentaje en peso de cada una de las categoras. Si sobre cualquiera de los porcentajes ms del 15% del total es cuestionable, repita la evaluacin hasta que no ms del 15% se repita en esta categora.

F2.7 INFORME Reporte el porcentaje en peso del nmero de partculas con el nmero especificado de caras fracturadas, aproximado al uno por ciento de acuerdo a la siguiente frmula:

100NQF

Q/2FP

++

+= Donde: P Porcentaje de partculas con el nmero especificado de caras fracturadas F Peso o cantidad de partculas fracturadas con al menos el nmero especificado de

caras fracturadas Q Peso o cantidad de partculas cuestionables N Peso o cantidad de partculas en la categora de no fracturadas que no cumplen el

criterio de fractura F2.8 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Determining the Percentage of Fractured Particles in Coarse Agregate. ASTM D-5821



Foto NF2.1: Partculas con una, dos o ms caras fracturadas



F3 EQUIVALENTE DE ARENAS Y AGREGADOS FINOS

(Documento Referencial ASTM D 2419) F3.1 FUNDAMENTO Este mtodo de ensayo asigna un valor emprico a la cantidad relativa, finura y caractersticas del material fino presente en una muestra de ensayo formado por suelo granular que pasa el tamiz N4 (4.75 mm). El trmino Equivalente de Arena transmite el concepto que la mayora de los suelos granulares y agregados finos son mezcla de partculas gruesas, arenas y generalmente finos. Para determinar el porcentaje de finos en una muestra, se incorpora una medida de suelo y solucin en una probeta plstica graduada que luego de ser agitada separa el recubrimiento de finos de las partculas de arena; despus de un perodo de tiempo, se pueden leer las alturas de arcilla y arena en la probeta. El equivalente de arena es la relacin de la altura de arena respecto a la altura de arcilla, expresada en porcentaje. Este mtodo proporciona una manera rpida de campo para determinar cambios en la calidad de agregados durante la produccin o colocacin. F3.2 EQUIPOS DE LABORATORIO 1. Tubo irrigador. De acero inoxidable, cobre o bronce, de 6.35 mm de dimetro exterior,

508 mm de longitud, cuyo extremo inferior est cerrado en forma de cua. Tiene dos agujeros laterales de 1 mm de dimetro en los dos planos de la cua cerca de la punta.

2. Sistema de Sifn. Se compone de un botelln de 1 galn (3.8 lt) de capacidad con un tapn. El tapn tiene dos orificios que lo atraviesan, uno para el tubo del sifn y el otro para entrada de aire. El conjunto deber ubicarse a 90 cm por encima de la mesa.

3. Probeta graduada. Con dimetro interior de 31.750.381 mm y 431.8 mm de altura graduada hasta una altura de 381 mm, provista de un tapn de caucho o goma que ajuste en la boca del cilindro.

4. Tubo flexible. De caucho o goma con 4.7 mm de dimetro, tiene una pinza que permite cortar el paso del lquido a travs del mismo. Este tubo conecta el tubo irrigador con el sifn.

5. Pisn de metal. Consistente en una barra metlica de 457 mm de longitud que tiene enroscado en su extremo inferior un disco metlico de cara inferior plana perpendicular al eje de la barra y cara superior de forma cnica. El disco lleva tres tornillos pequeos que sirven para centrarlo dentro del cilindro. Lleva una sobrecarga en forma cilndrica, de tal manera que el conjunto pese 1 kg. (barra metlica, disco y sobrecarga).



6. Recipiente metlico. De estao aproximadamente de 57 mm de dimetro con capacidad de 855 ml, borde superior uniforme de modo que la muestra que se coloca en ella se pueda enrasar para conseguir el volumen requerido.

7. Cronmetro o reloj. Lecturas en minutos y segundos 8. Embudo. De boca ancha para incorporar la muestra de ensayo en la probeta graduada. 9. Tamiz N4. 10. Recipiente para mezcla 11. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 1105C. 12. Papel filtro. Watman N2V o equivalente Los materiales que forman parte del equipo de ensayo de equivalente de arena son:

Lista de Materiales

Ensamblaje Parte Descripcin Material

Ensamblaje de sifn 1 Tubo de sifn Cobre, puede ser niquelado 2 Manguera de sifn Caucho, goma pura o

equivalente 3 Manguera de purga A 4 Tubo de purga Caucho, goma pura o equivalente 5 Tapn con dos agujeros N6

6 Tubo irrigador Cobre, puede ser niquelado 7 Abrazadera Caucho Probeta graduada

B 8 Tubo Acrlico transparente 9 Base Acrlico transparente Ensamblaje para lectura de

arena

10

C

11 Indicador para lectura de arena

Nylon 101 tipo 66 templado Bronce, puede ser niquelado

12 Acero, puede ser niquelado 13 Barra Metal resistente a la corrosin14 Pesa Bronce 15 Pasador Caucho, puede ser niquelado

Pie Tapn slido

Fuente: Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate. ASTM D 2419-91

F3.3 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 1. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin Madre

Reactivos y materiales Cloruro de calcio anhidro, 454 gr. Glicerina USP, 2050 gr (1640 ml)



Formaldehdo, (40% en volumen) 47 gr (45 ml) Preparacin Disolver 454 gr. cloruro de calcio anhidro en 0.5 gal (1.9 lt) de agua destilada. Se deja enfriar a temperatura ambiente y se pasa por papel de filtro. A la solucin filtrada se le incorpora los 2050 gr de glicerina y 47 gr. de formaldehdo mezclar bien.

2. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin de Trabajo

Reactivos y materiales Solucin madre Agua destilada

Preparacin Diluir 855 ml al ras de la solucin madre en 1 gal (3.8 lt) de agua destilada.

3. Preparacin de la muestra a. Separar aproximadamente 1500 gr de material que pase el tamiz N 4 (4.75 mm)

Tener el cuidado de desmenuzar todos los terrones de material fino y limpiar cualquier cubierta de fino que se adhiere al agregado grueso, estos finos pueden ser removidos por secado superficial del agregado grueso y frotacin entre las manos sobre un recipiente plano. Adase este material a la porcin fina de la muestra.

b. Para determinar la cantidad del material para el cuarteo Si fuera necesario humedecer el material, para evitar segregacin o prdida de finos

durante el cuarteo. Tener cuidado al adicionar agua a la muestra, para mantener una condicin de flujo libre de material.

Usando el recipiente metlico de 855 ml de capacidad, saque cuatro medidas de muestra. Cada vez que se llene una medida golpear ligeramente, la parte inferior del recipiente sobre una superficie dura por lo menos cuatro veces.

Registre la cantidad de material contenido en las cuatro medidas, ya sea por peso o volumen, de la probeta de plstico.

Regrese el material a la muestra y proceda a separarla por cuarteo. Obtener la cantidad suficiente de muestra para llenar la medida.

Secar el especmen de ensayo a peso constante de 1055C y dejarlo enfriar a temperatura ambiente antes del ensayo.

c. Manteniendo la condicin de flujo libre, humedecer lo suficiente el material para evitar segregacin o prdida de finos durante el cuarteo.

d. Separar por cuarteo entre 1000 y 1500 gr de material. Colquelo en un recipiente y mezcle en forma circular hacia el centro, por un minuto, hasta obtener una mezcla uniforme.

e. Verificar las condiciones de humedad del material apretando con la mano una porcin de material, si se forma una masilla que permite abrir la mano sin romperse, la mezcla tiene el rango correcto de humedad.

Si la muestra est muy seca se desmoronar, debiendo adicionar agua; volver a mezclar y probar si se form la masilla plstica.



Si la muestra est muy hmeda deber secarse al aire, mezclndola frecuentemente para asegurar uniformidad y ensayndola nuevamente.

6. Si la humedad inicial se encuentra dentro de los lmites arriba descritos, la muestra se puede ensayar inmediatamente. Si la humedad es diferente a los lmites indicados, la muestra deber ponerse en una vasija, cubrindola con una toalla hmeda que no toque el material, por espacio de 15 min. como mnimo.

7. Despus de transcurrido el tiempo mnimo, remezclar por 1 min. sin agua, formando un cono con el material, utilizando una paleta.

8. Tome el recipiente metlico en una mano y presinese contra la base del cono mientras se sostiene a ste con la mano libre.

9. A medida que el recipiente atraviesa el cono mantngase suficiente presin en la mano para que el material lo llene por completo. Presinese firmemente con la palma de la mano compactando el material hasta que ste se consolide, el exceso debe ser retirado y desechado, enrasando con la paleta a nivel del borde del recipiente.

4. Preparacin de Aparatos 1. Ajustar el sifn a un botelln de 1.0 gal (3.8 lt) conteniendo la solucin de trabajo de

cloruro de calcio. Colocarlo en un anaquel ubicado a 913 cm sobre la mesa de trabajo. 2. Soplar el sifn dentro del botelln con solucin, por el tubo de purga y con la abrazadera

abierta. 5. Procedimiento 1. Por el sifn verter 1023 mm. de solucin de trabajo de cloruro de calcio, en la probeta. 2. Con ayuda del embudo verter en la probeta, 855 cm3 del suelo preparado. 3. Golpear la parte baja del cilindro varias veces con la palma de la mano para desalojar

las posibles burbujas de aire y para humedecer completamente la muestra. Dejar reposar durante 101 min.

4. Transcurridos los 10 min., tapar la probeta con un tapn; suelte el material del fondo invirtiendo parcialmente el cilindro y agitndolo a la vez. El material puede ser agitado con cualquiera de los siguientes mtodos: 4.1 Mtodo mecnico

Colquese la probeta tapada en el agitador mecnico, y permitir que lo sacuda por 451 s.

4.2 Mtodo del agitador manual Ajustar la probeta tapada con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del

agitador manual y ponga el contador en tiempo cero. Prese frente al agitador y fuerce el puntero sobre la marca lmite pintada en el

tablero, aplicando la fuerza horizontal sobre la biela resortada del lado derecho. Luego retirar la mano de la biela y deje que la accin del resorte mueva el soporte y la probeta en la direccin opuesta sin ayuda e impedimento alguno.

Aplique suficiente fuerza a la biela resortada, con la mano derecha, durante el recorrido con empuje para llevar el ndice hasta la marca lmite del mbolo,



empujando la biela con la punta de los dedos para mantener un movimiento oscilatorio suave. El centro del lmite de carrera est colocado para prever la longitud adecuada del movimiento y su ancho se ajusta al mximo de variacin permitida. La cantidad correcta de agitacin se logra solamente cuando el extremo del ndice invierte su direccin dentro de los lmites marcados. Una correcta agitacin puede mantenerse usando solamente el antebrazo y la mueca para mantener el agitador.

Contine la agitacin por 100 ciclos. 4.3 Mtodo manual

Sujetar la probeta en posicin horizontal y sacudirla vigorosamente de izquierda a derecha.

Agitar el cilindro 90 ciclos en 30 segundos, usando un recorrido de 233 cm. Un ciclo se define como el movimiento completo a la derecha seguido por otro a la izquierda. El operador deber mover solamente los antebrazos manteniendo el cuerpo y hombros relajados.

Concluida con la operacin de agitacin, colocar la probeta verticalmente sobre la mesa de trabajo y quitar el tapn.

5. Proceso de irrigacin. El cilindro no deber moverse de su posicin vertical y con la base en contacto con la

superficie de trabajo. Introduzca el tubo irrigador en la parte superior de la probeta, suelte la abrazadera de la

manguera y limpie el material de las paredes de la probeta mientras el irrigador baja. El irrigador debe llegar hasta el fondo, aplicando suavemente una presin y giro mientras que la solucin de trabajo fluye por la boca del irrigador, esto impulsa el material fino desde el fondo hacia arriba ponindolo sobre las partculas gruesas de arena. Cuando el nivel del lquido alcance la seal de los 38 cm, levante el tubo irrigador

despacio sin que deje de fluir la solucin, de tal manera que el nivel se mantenga cerca de 38 cm mientras se saca el tubo. Regule el flujo justo antes que el tubo est completamente fuera y ajuste el nivel final a los 38 cm.

6. Lectura de arcilla. Dejar reposar durante 20 min. 15 s. Comience a medir el tiempo luego de retirar el

tubo irrigador. Al trmino de los 20 min., leer el nivel superior de la suspensin de arcilla. Este valor se

denomina lectura de arcilla. Si la lnea de marca no es clara transcurridos los 20 min. del perodo de sedimentacin, permita que la muestra repose sin ser perturbada hasta que una lectura de arcilla pueda ser claramente obtenida; inmediatamente, lea y anote el nivel mximo de la suspensin arcillosa y el tiempo total de sedimentacin. Si el perodo total de sedimentacin excede los 30 min., efecte nuevamente el ensayo, usando tres especimenes individuales de la misma muestra. Registre la lectura de la columna de arcilla para la muestra que requiere el menor tiempo de sedimentacin como lectura de arcilla.

7. Lectura de arena.



Despus de la lectura de arcilla, introduzca en la probeta el ensamblaje del pie (conjunto del disco, varilla y sobrepeso) y baje lentamente hasta que llegue sobre la arena. No permitir que el indicador golpee la boca de la probeta mientras se baja el conjunto.

Cuando el conjunto toque la arena con uno de los tornillos de ensamblaje hacia la lnea de graduacin de la probeta, lea y anote. Restar 25.4 cm. del nivel indicado en el borde superior del indicador y registrar este valor como la lectura de arena.

8. Despus de tomar la lectura de arena, tenga cuidado de no presionar con el pie porque podra dar lecturas errneas.

9. Si las lecturas de arcilla y arena estn entre 2.5 mm de graduacin (0.1), registrar el nivel de graduacin inmediatamente superior como lectura.

F3.4 CLCULO E INFORME 1. Calcule el equivalente de arena con aproximacin a 0.1% como sigue:

100arcilla Lecturaarena LecturaSE =

Donde: SE Equivalente de arena expresado en porcentaje

2. Si el equivalente de arena calculado no es un nmero entero redondelo al entero

inmediato superior. Por ejemplo, si el nivel de arcilla fue 8.0 y el nivel de arena fue 3.3, el equivalente de arena calculado ser:

2.41SE

1008.03.3SE

==

El valor de equivalente de arena reportado ser el nmero entero inmediato superior, que para el ejemplo es 42.

3. Si se desea el promedio de una serie de valores de equivalente de arena, promediar los valores redondeados. Si el promedio de estos valores no es un nmero entero, redondear al nmero entero inmediatamente superior como se muestra en el siguiente ejemplo: Calcular el valor de equivalente de arena promedio de: 41.2; 43.8 y 40.9 Redondeando se tiene: 42; 44 y 41 ( ) 3.42

3414442SE =++= El promedio de estos valores es:

El equivalente de arena redondeado es 43.



F3.5 OBSERVACIONES La temperatura de la solucin de trabajo se debe mantener a 223C durante el ensayo, si las condiciones de campo impiden tener este rango, las muestras deben ser ensayadas en el laboratorio donde el control de la temperatura es posible. Tambin es posible elaborar curvas de correccin por temperatura para cada material a ser ensayado. 1. Realizar el ensayo en un lugar libre de vibraciones. El exceso de estas puede causar

que la relacin entre el material suspendido y el sedimentado sea mayor. 2. No exponer las probetas de plstico a la luz del sol a no ser que sea necesario. 3. Ser necesario limpiar el crecimiento de hongos dentro del tubo de jebe y del tubo

irrigador, con un solvente limpio de hipocloruro de sodio (blanqueador domstico de cloro) y agua en la misma cantidad.

4. En ocasiones los agujeros de la punta del tubo irrigador se obstruyen con partculas de arena, estas deben liberarse con ayuda de una aguja u otro objeto similar que sea posible introducir sin incrementar el tamao de la abertura.

5. El recipiente de mezcla y almacenamiento para soluciones deber estar limpio. No debe incorporarse una solucin nueva a una solucin antigua.

6. Si las lecturas de arcilla y arena se encuentran entre lneas de graduacin, se anotar la lectura correspondiente a la graduacin inmediata superior.

7. Si el valor de equivalente de arena en una muestra est por debajo de las especificaciones para dicho material, hacer dos ensayos adicionales en la misma muestra y tomar el promedio de los tres como el equivalente de arena.

8. Para obtener el promedio de una serie de valores de equivalente de arena, promdiese el nmero de valores enteros determinados.

F3.6 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1.- Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate ASTM D 2419-91 2.- Equivalente de Arena, Suelos y Agregados Finos. Norma MTC E114-1999



Foto NF3.1: Equipo de Equivalente de Arena.

Foto N F3.2: Cuartear el material.



Foto N F3.3: Tamizar la muestra representativa por la malla N4 (4.75 mm).



Foto N F3.4: Por el sistema de sifn verter 1023 mm de solucin de trabajo en la probeta



del suelo Foto N F3.5: Verter en la probeta, 855 cm3

preparado en el recipiente.



Foto N F3.6: Luego que la muestra repose 101 min. tapar la probeta y agitar



Foto N F3.7: Dejar reposar por 20 min15 s y definir la lectura de arcilla.



Foto N F3.8: Introduzca en la probeta el ensamblaje del pie y baje lentamente hasta que llegue sobre la arena.



Foto N F3.9: Cuando el conjunto toque la arena, lea y anote.



F4 ENSAYO DE DURABILIDAD

(Documento Referencial ASTM C 88) F4.1 FUNDAMENTO Es el porcentaje de prdida de material en una mezcla de agregados durante el ensayo de durabilidad de los ridos sometidos al ataque con sulfato de sodio o sulfato de magnesio. Este ensayo estima la resistencia del agregado al deterioro por accin de los agentes climticos durante la vida til de la obra. Puede aplicarse tanto en agregado grueso como fino. El ensayo se realiza exponiendo una muestra de agregado a ciclos alternativos de bao de inmersin en una solucin de sulfato de sodio o magnesio y secado en horno. Una inmersin y un secado se consideran un ciclo de durabilidad. Durante la fase de secado, las sales precipitan en los vacos del agregado. En la reinmersin las sales se rehidratan y ejercen fuerzas de expansin internas que simulan las fuerzas de expansin del agua congelada. El resultado del ensayo es el porcentaje total de prdida de peso sobre varios tamices para un nmero requerido de ciclos. Los valores mximo de prdida son aproximadamente de 10 a 20% para cinco ciclos de inmersin-secado. F4.2 OBJETIVO El mtodo describe el procedimiento que debe seguirse para determinar la resistencia a la desintegracin de los agregados por la accin de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio. F4.3 EQUIPOS DE LABORATORIO Tamices

Para ensayar agregado grueso 3 /8, , , 1, 1 , 2 y 2 Para ensayar agregado fino N 50, N 30, N 16, N 8 y N 4

Recipientes. mallas metlicas que permiten sumergir las muestras en la solucin utilizada, facilitando el flujo de la solucin e impidiendo la salida de las partculas del agregado. El volumen de la solucin en la cual se sumergen las muestras ser, por lo menos, cinco veces el volumen de la muestra sumergida.

Balanzas. Capacidad de 500 gr. y sensibilidad de 0.1 gr. para el agregado fino y de capacidad no menor a 5000 gr. y sensibilidad de 1 gr. para el agregado grueso.

Horno. Capaz de mantener una temperatura de 110 5C

S. MINAYA & A. ORDOEZ


Preparacin de las Soluciones 1. Solucin de Sulfato de Sodio ( )42SONaSi se va emplear sulfato de sodio de forma anhidra , disolver 215 gr.; en caso de utilizar sulfato de sodio hidratado ( )O.10HSONa 242 , disolver 700 gr. en un litro de agua a la temperatura de 25 a 30C. Dejar reposar la preparacin por 48 horas a 21 1C, antes de su empleo. Al concluir el perodo de reposo deber tener un peso especfico entre 1.151 y 1.174 gr/cm3. La solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso especfico. Nota 1. Para conseguir la saturacin a 22C de 1 dm3 de agua, son suficientes 215 gr. de la sal anhidra 700 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y puesto que es preferible que haya un exceso de cristales en la solucin, se recomienda como mnimo, el empleo de 350 g de la sal anhidra y 750 g de la sal hidratada. 2. Solucin de Sulfato de Magnesio Si se va emplear sulfato de magnesio de forma anhidra ( )4MgSO , disolver 350 gr.; en caso de utilizar sulfato de magnesio hidratado ( )O.7HMgSO 24 , disolver 1230 gr. en un litro de agua a la temperatura de 25 a 30C. Dejar reposar la preparacin por 48 horas a 211C, antes de su empleo. Al concluir el perodo de reposo deber tener un peso especfico entre 1.295 y 1.302 gr/cm3. La solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso especfico. Nota 2 Para conseguir la saturacin a 22 C de 1 dm3 de agua, son suficientes 350 gr. de la sal anhidra 1230 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y puesto que es preferible que haya un exceso de cristales en la solucin, se recomienda como mnimo, el empleo de 400 gr. de la sal anhidra y 1400 gr. de la sal hidratada. F4.4 PREPARACIN DE LAS MUESTRAS Agregado fino La muestra deber pasar el tamiz 3/8 y ser retenido en la malla N50. Cada fraccin de la muestra comprendida entre los tamices que se indican a continuacin debe ser por lo menos de 100 gramos. Se consideran solamente las fracciones que estn contenidas en 5% ms de los tamices indicados:



Tabla NF4.1: Agregado fino

Malla que pasa Malla que retiene 3/8" N4 N4 N8 N8 N16

N16 N30 N30 N50

Lavar la muestra sobre la malla N50, secarlas en el horno a una temperatura de 110 5C, separarlos en los diferentes tamices especificados anteriormente. Tomar 120 gr. de cada una de las fracciones, para poder obtener 100 gr. despus del tamizado, colocarlas por separado en los recipientes para ensayo. Agregado grueso Se ensayar el material retenido en el tamiz N4, cada fraccin de la muestra comprendida entre los tamices debe tener el peso indicado en la Tabla NF4.2; y cada fraccin de la muestra debe ser por lo menos 5% del peso total de la misma. En el caso que alguna de las fracciones contenga menos del 5%, no se ensayar sta fraccin, pero para el clculo de los resultados del ensayo se considerar que tienen la misma prdida a la accin de los sulfatos, de sodio o magnesio, que la media de las fracciones, inferior y superior ms prximas, o bien si una de estas fracciones falta, se considerar que tiene la misma prdida que la fraccin inferior o superior que est presente.

Tabla NF4.2: Agregado grueso

N Tamao % Peso retenido (gr.)

1 2 1/2" a 1 1/2" 5000300 2 1/2" a 2" 60 3000300 2" a 1 1/2" 40 2000200 2 1 1/2" a 3/4" 150050 1 1/2" a 1" 67 100050 1" a 3/4" 33 50030 3 3/4" a 3/8" 100010 3/4" a 1/2" 67 67010 1/2" a 3/8" 33 3305 4 3/8" a N4 3005 Tamices mayores obtenidos en incrementos de 1 70001000



Lavar la muestra y secarla a una temperatura de 110 5C. Tamizarlo usando una de las gradaciones indicadas. Tomar los pesos indicados en la Tabla NF4.2 y colocarlos en recipientes separados. En el caso de las fracciones con tamao superior a se cuenta tambin el nmero de partculas. Cuando son rocas debern ser rotas en fragmentos uniformes, se pesaran 100 gr. de cada una. La muestra de ensayo pesar 5000 gr. 2%. La muestra ser bien lavada y secada antes del ensayo. F4.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Sumergir las muestras preparadas en la solucin de sulfato de sodio o magnesio por un perodo de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de la solucin quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra. Tapar el recipiente para evitar la evaporacin y contaminacin con sustancias extraas. Mantener la temperatura en 211C durante el perodo de inmersin. Retirar la muestra de la solucin dejndola escurrir durante 155 min., secar en el horno a 1105C hasta obtener peso constante a la temperatura indicada. Para verificar el peso se sacar la muestra a intervalos no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas. Se considerar que se alcanz un peso constante cuando dos pesadas sucesivas de una muestra, no difieren ms de 0.1 gr. en el caso del agregado fino, o no difieren ms de 1.0 gr. en el caso del agregado grueso. Obtenido el peso constante dejar enfriar a temperatura ambiente y volver a sumergir en la solucin para continuar con los ciclos que se especifiquen. F4.6 EVALUACIN EVALUACIN CUANTITATIVA Al final de los ciclos se lava la muestra hasta eliminar los sulfatos de sodio o de magnesio, los ltimos lavados deben efectuarse con agua destilada y mediante la reaccin de cloruro brico ( ). 2BaCl Secar a peso constante a una temperatura de 1105C y se pesa. Tamizar el agregado fino sobre los tamices en que fue retenido antes del ensayo, y el agregado grueso sobre los tamices indicados a continuacin, segn el tamao de las partculas.



Tamao del Tamiz empleado para determinar el desgaste agregado

2 1/2" a 1 1/2" 1 1 1/2" a 3/4" 5/8 " a 3/8" 5/16 3/8" a N4 N5

EVALUACIN CUALITATIVA En las partculas de dimetro mayor a se efecta un exmen cualitativo despus de cada inmersin y cuantitativa al trmino del ensayo. La evaluacin cualitativa consistir en inspeccionar partcula por partcula con el fin de eliminar las partculas afectadas (fracturadas, fisuradas, astilladas, formacin de lajas, etc.). F4.7 RESULTADOS Para obtener los porcentajes de prdida, se efectuarn las siguientes anotaciones: Agregado Fino Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla NF4.1. Peso de cada fraccin antes del ensayo Porcentaje de prdidas de cada tamao despus del ensayo Porcentaje de prdidas corregidas: (1X 3) / 100 El total de prdidas corresponde a la suma de las partculas parciales corregidas. Agregado Grueso Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla NF4.2. Peso de cada fraccin antes del ensayo Porcentaje de prdidas de cada tamao despus del ensayo Porcentaje de prdidas corregidas: (1X3) / 100 El total de prdidas corresponde a la suma de los porcentajes de prdidas de las dos fracciones de cada tamao. F4.8 OBSERVACIONES Los resultados obtenidos varan segn la sal que se emplee; se sugiere tener cuidado al fijar los limites en las especificaciones en que se incluya este ensayo. Dado que su precisin es limitada.



Para rechazar un agregado que no cumpla con las especificaciones pertinentes, debe confirmarse los resultados con otros ensayos ms, ligados a las caractersticas del material. F4.9 EJEMPLOS En la hoja de clculo se muestran algunos ejemplos del presente ensayo. F4.10 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1.- Soundness of Aggregates by use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate ASTM C88 2.- Durabilidad al Sulfato de Sodio y Sulfato de Magnesio. MTC E209-1999




ENSAYO DE DURABILIDAD CON SULFATO DE SODIO ASTM C-88

SOLICITADO : POZO PROYECTO : MUESTRA AGREGADO GRUESO

N Tamao % Peso retenido(gr) TARA

N PESO INICIAL EMPLEADO1

PESO FINAL2

PERDIDAS PESO

ESCALONADO ORIGINAL5

PERDIDAS CORREGIDAS6

(gr) (gr) (gr) 3 (%) 4 (%) 1 2 1/2" a 1 1/2" 5000+300 1184,0 960,0 224,0 18,9 29,5 5,58 2 1/2" a 2" 60 3000+300 2" a 1 1/2" 40 2000+200 TR-9 1184,0 960,0 224,0 18,9 29,5 2 1 1/2" a 3/4" 1500+50 1530,0 1462,0 68,0 4,4 38,1 1,69 1 1/2" a 1" 67 1000+50 TR-10 1013,0 971,0 42,0 4,1 25,2 1" a 3/4" 33 500+30 TR-12 517,0 491,0 26,0 5,0 12,9 3 3/4" a 3/8" 1000+10 1000,0 957,0 43,0 4,3 24,9 1,07 3/4" a 1/2" 67 670+10 N-8 668,0 632,0 36,0 5,4 16,6 1/2" a 3/8" 33 330+5 N-10 332,0 325,0 7,0 2,1 8,3 4 3/8" a N4 300+5 N-12 301,0 297,0 4,0 1,3 7,5 0,10

PERDIDAS TOTALES 8,44 AGREGADO FINO

Tamao Peso retenido(gr) TARA

N PESO INICIAL EMPLEADO1

PESO FINAL2

PERDIDAS PESO

ESCALONADO ORIGINAL5

PERDIDAS CORREGIDAS6

(gr) (gr) (gr) 3 (%) 4 (%) 3/8" a N4 100 N-21 100,0 91,0 9,0 9,0 25 2,25 N4 a N8 100 N-25 100,0 99,0 1,0 1,0 18 0,18

N8 a N16 100 N-148 100,0 98,5 1,5 1,5 17 0,26 N16 a N30 100 N-4 100,0 95,0 5,0 5,0 21 1,05 N30 a N50 100 N-5 100,0 93,5 6,5 6,5 19 1,24

PERDIDAS TOTALES 4,97 3 =(1-2) 5 =% retenido del anlisis granulomtrico inicial 4 =(3/1)*100 6 =(4*5)/100


Foto NF4.1: Saturar la muestra en la solucin de sulfato de sodio o magnesio por 16 a 18 hr., de manera que el la solucin quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra.

Foto NF4.2: Retirar la muestra de la solucin, djela escurrir, secar en el horno, dejar enfriar a temperatura ambiente y volver a saturar en la solucin para continuar con los ciclos que se

especifiquen. Al final de los ciclos lavar la muestra, secar, y tamizar.



F5 California Bearing Ratio Test en muestras inalteradas

F5.1 INTRODUCCIN La gua AASHTO 2002, prxima a salir, considera en el diseo directamente los mdulos resilientes del material. Este mdulo puede obtenerse de ensayos triaxiales; sin embargo, AASHTO 2002 presenta una ecuacin que permite correlacionar el valor del mdulo resiliente con el del CBR. De aqu la importancia de evaluar adecuadamente el CBR del material. El ensayo de California Bearing Ratio o CBR, es un ensayo relativamente simple, comnmente usado para obtener un ndice de la resistencia del suelo de subrasante, material de base, sub base o afirmado. Para materiales de base, sub base y afirmado, as como subrasantes granulares, el CBR puede estar asociado a la mxima densidad seca del prctor modificado; sin embargo, para subrasantes finas (subrasantes arenosas, arcillosas o limosas) el valor del CBR debe estar asociado a su densidad de campo. Investigaciones han demostrado que el CBR de suelos finos en muestras compactadas al OCH y MDS, arrojan valores de CBR muy por encima de su valor real. Tranquilamente una arcilla compactada al OCH y MDS puede tener un CBR de 15%, pero ensayada en su condicin natural el CBR es de 2 a 3%. El comportamiento de la subrasante es funcin de la humedad y densidad, asociado a las condiciones ambientales del sitio. En suelos de baja capacidad de soporte donde los valores de humedad alcanzan la condicin saturada y los valores de densidad de campo estn muy por debajo de la densidad de compactacin, los valores de los mdulos elsticos realmente son muy bajos. Se proponen tres mtodos para determinar el valor de CBR:

CBR in situ, mide directamente la deformacin ante una carga aplicada.

CBR en muestras inalteradas, es un mtodo recomendado para subrasantes de suelos finos. Consiste en obtener una muestra inalterada de campo, que ser protegida para que no pierda su humedad natural (si no fuese posible obtener una muestra inalterada de campo, se puede preparar especimenes en laboratorio a la humedad y densidad natural). En el laboratorio se realiza el ensayo de penetracin en su condicin natural y saturada, siguiendo el procedimiento que se describir en esta gua.

CBR en muestras remoldeadas, mtodo recomendado para subrasantes granulares, materiales de base, sub base y afirmado. Este mtodo se describe en esta gua.



El CBR es la relacin (expresada en porcentaje) entre la resistencia a la penetracin requerida para que un pistn de 3 pulg2 de rea penetre 0.1 pulg dentro de un suelo entre 1000 psi que es la resistencia a la penetracin de una muestra patrn. La muestra patrn es una piedra chancada.

El CBR se expresa como:

100lgpu/lb 000,1

pulg 0.1 penetrar para requerida (psi) npenetracio la a aResistenciCBR 2 = En ocasiones, el CBR calculado para una penetracin de 0.2 con su correspondiente resistencia a la penetracin estndar de 1500 psi, puede ser mayor que el obtenido para una penetracin de 0.1 pulg. Cuando esto ocurre, se debe realizar un nuevo ensayo, si los resultados son similares, el valor del CBR para 0.2 pulg de penetracin, se reporta como el CBR representativo de la muestra. F5.2 EQUIPOS Y ACCESORIOS CBR:- molde de CBR (6 pulg de dimetro y 7 pulg de altura) con sus respectivos biseles, base perforada: Sobrecargas, para cada molde se requieren, una anular y las restantes ranuradas con peso de 5 lb (2.27 kg) cada una. Prensa de carga de por lo menos 10,000 lb de capacidad de carga y velocidad de penetracin de 0.05 pulg/min (1.27 mm/min). Equipo para medir la expansin del suelo:- una placa de metal perforada, por cada molde, de 5 7/8 pulg de dimetro, cuyas perforaciones no excedan de 1/16 pulg de dimetro. Estar provista de un vstago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura. Un trpode de cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro del dial (deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posicin de ste y medir la expansin, con aproximacin de 0.001 pulg (0.025 mm). 02 diales, aproximacin a 0.001 pulg. uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la muestra. Equipo miscelneo:- recipiente, tanque para saturacin, estufa, etc. F5.3 MUESTRA Para determinar la capacidad de soporte del suelo se deben obtener por lo menos dos muestras del material a ensayar, lo ideal es tres.



La muestra puede ser obtenida de tres maneras. 1) El molde de CBR con el bisel se puede introducir a presin en el suelo, este mtodo es

recomendado para suelos finos con presencia de arcilla. 2) Tomar un bloque se suelo y trasladarlo al laboratorio, para que sea tallado. 3) Medir la densidad natural del suelo, y remoldear en el laboratorio, especimenes de CBR

a la densidad de campo. Este mtodo se recomienda en suelos finos limpios, como las arenas limpias, que son suelos que no se dejan tallar en campo.

Las muestras no deben tener toda la altura del molde CBR, debe tenerse cuidado de dejar por lo menos 2 pulgadas de espesor. En todos los casos las muestras deben ser protegidas de prdida de humedad. Se pueden recubrir con bolsas oscuras, parafinar, etc. Se debe ensayar la muestra en la prensa de CBR en su condicin natural. Una vez realizado el ensayo sumerja el molde con las sobrecargas en un tanque de agua, permitiendo el libre acceso de agua en la base y superficie del molde. Tome las lecturas iniciales del deformmetro y deje saturar el molde por 96 horas. Mantenga el nivel del agua constante durante el periodo de inmersin. Luego de las 96 horas, tome la lectura final del deformmetro y calcule el hinchamiento como un porcentaje de la altura inicial del especimen. Retire el molde del tanque y permita que el agua escurra por aproximadamente 15 min, en su posicin normal. Tenga cuidado de no disturbar la muestra en este proceso. Traslade la muestra saturada a la prensa para ensayarla nuevamente. F5.4 ENSAYO EN LA PRENSA El ensayo de CBR est ideado para simular las condiciones que existiran en la superficie de la subrasante. Se coloca una sobrecarga en la superficie de la muestra para representar el peso del pavimento sobre la subrasante. Se determina la fuerza requerida para penetrar un pistn estndar, dentro del suelo, una profundidad especificada. El procedimiento paso a paso es: 1.- Colocar la sobrecarga sobre la muestra, de tal manera que se produzca una presin igual

a la presin que ejercer la estructura del pavimento sobre la subrasante. Si no se conoce el peso del pavimento, usar 4.24 kg de sobrecarga. Si el especimen fue previamente saturado, la sobrecarga debe ser igual a la usada durante la saturacin. Para evitar el levantamiento de la muestra dentro del orifico de las sobrecargas, coloque la pesa anular de 2.27 kg sobre el suelo. Llevar el conjunto a la prensa, coloque en el orificio central de la sobrecarga anular, el pistn de penetracin y aada el resto de la sobrecarga.



2.- El pistn de penetracin debe ser colocado en la superficie con la menor carga posible, en ningn caso exceder las 10 lb. Se ajusta en cero el dial de carga y el dial de penetracin.

3.- Aplicar la carga sobre el pistn de penetracin de tal manera que la velocidad de

penetracin sea de 0.05 pulg/min (1.27 mm/min). Las prensas manuales no preparadas para trabajar a esta velocidad de forma automtica se controlarn mediante el deformmetro de penetracin y un cronmetro. Registre las lecturas de carga para penetraciones de 0.025 pulg (0.64 mm), 0.050 pulg (1.27 mm), 0.075 pulg (1.91 mm), 0.100 pulg (2.54 mm), 0.125 pulg (3.18 mm), 0.150 pulg (3.81 mm), 0.175 pulg (4.45 mm), 0.200 pulg (5.08 mm), 0.300 pulg (7.62 mm), 0.400 pulg (10.16 mm) y 0.500 pulg (12.70 mm). Anote la mxima carga y su penetracin si la muestra falla antes de alcanzar 0.500 pulg (12.70 mm) de penetracin.

4.- Retirar la muestra del molde y determine el contenido de humedad de una muestra

obtenido cerca de la zona de penetracin. F5.5 DATOS Se deben obtener los siguientes datos durante el ensayo: 1.- Contenido de Humedad Tomar una muestra de campo para determinar su humedad natural. Al final del ensayo de penetracin, se deber tomar una muestra cerca de la zona de aplicacin de la carga. 2.- Densidad de la muestra La densidad natural se mide directamente de campo o mediante ensayos de laboratorio. 3.- Datos de la Inmersin Peso de la sobrecarga (lb.) Tiempo y fecha Lecturas del dial Nota.- Estos datos deben obtenerse al inicio y final de la saturacin. 4.- Datos de la Capacidad de Soporte Peso de la sobrecarga (lb.) Area del pistn (pulg ) 2 CLCULOS 1.- Determinacin del Contenido de Humedad El contenido de humedad () se calcula con:



100W

W(%)

osec suelo

agua = 2.- Determinacin de la Densidad La densidad del suelo hmedo ( ) se calcula con la siguiente ecuacin: sw

molde del efectivo

humedo suelosw V

W= La densidad seca (d) se obtiene con:

+=

1sw

d

3.- Porcentaje de expansin La expansin se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformmetro antes y despus de la inmersin. Este valor se expresa en porcentaje con respecto a la altura inicial de la muestra en el molde. 4.- Capacidad de Soporte Se calcula el esfuerzo aplicado por el pistn. Se dibuja en escala aritmtica, la curva esfuerzo (psi) versus penetracin (pulg). El esfuerzo en la ordenada y la penetracin en la abscisa. En algunos casos, la curva esfuerzo versus penetracin puede ser cncava en el tramo inicial de la curva, debido a irregularidades en la superficie u otras causas. Para estos casos se debe corregir la curva, trazando una lnea tangente. Figura F5.1. La relacin de capacidad para 0.10 pulg de penetracin se determina dividiendo el esfuerzo corregido (psi) para una penetracin de 0.10 pulg, en la curva esfuerzo versus penetracin, entre el esfuerzo a la penetracin de una muestra patrn de 1000 lb. Este valor se expresa en porcentaje. La relacin de capacidad para 0.20 pulg de penetracin se determina de manera similar, usando el esfuerzo corregido (psi) para una penetracin de 0.20 pulg entre el esfuerzo a la penetracin de una muestra patrn de 1500 psi. Si la capacidad de soporte calculada para 0.20 pulg de penetracin es mayor, el ensayo debe realizarse nuevamente. Si el nuevo ensayo da similares resultados, el CBR ser el que corresponde a 0.20 pulg de penetracin. En caso contrario el CBR corresponder a 0.10 pulg de penetracin. 5.- CBR de diseo Con las presiones obtenidas en los especimenes ensayados luego de 96 horas de saturacin, se calcula el CBR para cada muestra. El CBR de diseo corresponder al promedio de estos valores.



En la figura F5.1 muestra los resultados tpicos del ensayo de tres especimenes inalterados en la prensa de CBR.

257

195

142

0

100

200

300

400

500

600

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50Penetracion (pulg.)

Pres

in

(lbs/

pulg

2 )

Molde I Sin Saturar

Molde II Sin Saturar

Molde III Saturado

Molde I Saturado

Molde II Saturado53

2820

Molde III Sin Saturar

Figura F5.1:- Curva esfuerzo versus penetracin en moldes inalterados

Saturados y sin saturar EJEMPLO NUMRICO Se desea calcular el CBR inalterado de tres especimenes tallados en campo, del mismo estrato. Las tres muestras fueron corridas a su humedad natural, luego fueron sumergidas en agua por cuatro das.



Se determin la densidad natural del suelo con el equipo del cono y la arena. Los datos de campo y laboratorio se muestran a continuacin. 1.- Densidad y humedad natural del suelo

Muestra Densidad natural Humedad natural Densidad seca

sw (gr/cm ) (%) (gr/cm ) 3 3nat dMI 1 1.863 8.3 1.720 MI 2 1.919 8.6 1.767 MI 3 1.799 10 1.635

2.- Penetracin 1 Factor de correccin del anillo, lb 26.56 2 rea del pistn de carga, pulg . 3 23 Sobrecarga, gr: 4500 4500 4500

ENSAYO A HUMEDAD NATURAL

Muestra MI 1: humedad natural

Presin Penetracin Patrn

Presin (*)

Presin Corregida

(**)

CBR (***)

Lectura (L)

(lb/pulg2) (pulg) (mm) (lb/pulg2) (lb/pulg2) (%) 0.000 0.000 0 0 0.025 0.635 12 106.2 0.050 1.270 20 177.1 0.075 1.905 25 221.3

1000 0.100 2.540 29 256.7 256.7 25.7 0.150 3.810 33 292.2

1500 0.200 5.080 38 336.4 0.250 6.350 41 363.0 0.300 7.620 44 389.5 0.400 10.160 51 451.5 0.500 12.700 59 522.3

* La presin es igual a la lectura del dial multiplicado por el factor de correccin del anillo (1) y dividido entre el rea del pistn de carga (2). ** La presin corregida se obtiene del grfico, en este caso no existe correccin.

100patron Presion

corregida PresionCBR =***



Nota:- La presin depende de la prensa en la que se realice el ensayo, en este problema las lecturas del dial de carga multiplicadas por el factor de correccin del anillo da valores de presin; sin embargo, la correccin del anillo puede no ser un solo factor, sino una ecuacin, como se ver en el ejemplo correspondiente a CBR en muestras remoldeadas al ptimo contenido de humedad. Muestra MI 2: humedad natural

Presin Penetracin Presin Presin CBR Patrn Corregida

Lectura (L)


1000 0.100 2.540 22 194.8 194.8 19.5 0.150 3.810 25 232.3

1500 0.200 5.080 29 256.7 0.250 6.350 31 274.5 0.300 7.620 33 292.2 0.400 10.160 37 327.6 0.500 12.700 40 354.1

Muestra MI 3: humedad natural


Lectura (L)


1000 0.100 2.540 16 141.7 141.7 14.2 0.150 3.810 18 159.4

1500 0.200 5.080 22 194.8 0.250 6.350 24 212.5 0.300 7.620 26 230.2 0.400 10.160 29 256.7 0.500 12.700 31 274.5



ENSAYO EN ESPECIMENES SATURADOS Muestra MI 1: saturado


Lectura (L)

(lb/pulg2) (pulg) (mm) (lb/pulg2) (lb/pulg2) (%) 0.000 0.000 0 0 0.025 0.635 3 27 0.050 1.270 4.5 40 0.075 1.905 5.5 49

1000 0.100 2.540 6 53 53 5.3 0.150 3.810 6.9 61

1500 0.200 5.080 7.8 69 0.250 6.350 8.6 76 0.300 7.620 9.7 86 0.400 10.160 10 89 0.500 12.700 11 97

Muestra MI 2: saturado


Lectura (L)

(lb/pulg2) (pulg) (mm) (lb/pulg2) (lb/pulg2) (%) 0.000 0.000 0 0 0.025 0.635 1 8.9 0.050 1.270 2 18 0.075 1.905 3 27

1000 0.100 2.540 3.2 28 28 2.8 0.150 3.810 4.1 36

1500 0.200 5.080 4.9 43 0.250 6.350 5.0 44 0.300 7.620 5.0 44 0.400 10.160 5.5 49 0.500 12.700 5.9 52



Muestra MI 3: saturado


Lectura (L)

(lb/pulg2) (pulg) (mm) (lb/pulg2) (lb/pulg2) (%) 0.000 0.000 0 0 0.025 0.635 1 8.9 0.050 1.270 1.6 14 0.075 1.905 1.8 16

1000 0.100 2.540 2.3 20 20 2.0 0.150 3.810 2.5 22

1500 0.200 5.080 2.8 25 0.250 6.350 2.8 25 0.300 7.620 3.1 27 0.400 10.160 3.2 28 0.500 12.700 3.5 31

4.- Resumen del ensayo de CBR , figura F5.1

Los valores de CBR se determinaron a 0.1 pulg de penetracin, en todos los especimenes.

CBR MI 1 MI 2 MI 3 CBR humedad natural, % 25.7 19.5 14.2 CBR saturado, % 5.3 2.8 2.0 El CBR de diseo corresponder al promedio de los CBR obtenidos para muestras saturadas. Para el ejemplo el CBR de diseo es 3.4%.



F6 Ensayo de compactacin: Prctor modificado

(Documento Referencial: ASTM D 1557) F6.1 INTRODUCCIN La compactacin de suelos constituye un captulo importantsimo y se halla ntimamente relacionada con la pavimentacin de carreteras, vas urbanas y pistas de aterrizaje. El ensayo de compactacin mediante el ensayo de proctor modificado, permite determinar la relacin humedad versus densidad del suelo, empleando un martillo de 4.54 kg (10 lb) soltado desde una altura de 457 mm (18 pulg), trasmitiendo una energa de compactacin de 56,000 lb-pie/pie3 2,700 kN-m/m3. El suelo es compactado en un molde de dimensiones conocidas. La norma considera cuatro mtodos a emplear. La eleccin del mtodo depende de las caractersticas de material a ensayar F6.2 APARATOS Moldes:- metlicos y de forma cilndrica, dimetro interior de 4 pulg. 6 pulg. (de acuerdo al mtodo) y altura de 4.5 pulg. Cada molde debe tener un plato base y un collarn ensamblados. El collar de extensin deber tener una altura de por lo menos 50.8 m (2 pulg.) sobre el borde superior del molde. Martillo:- El martillo puede ser operado manual o mecnicamente, de 10 lb de peso y altura de cada de 18 pulg. La cara de contacto del espcimen deber ser plana. Extractor de Muestra (Opcional).- Una gata, un prtico, o cualquier otro accesorio adoptado para extraer los especmenes compactados del molde. Balanzas:- Balanza de por lo menos 20 kg con una sensibilidad de 1 gr y una balanza de por lo menos 1000 gr de capacidad de una sensibilidad de 0.01 gr. Horno de Secado:- Controlado termostticamente, preferido hermticamente reforzado, capaz de mantener a una temperatura de 110 5C (230 9F) para determinar el contenido de humedad del espcimen compactado. Regla de metal:- Bordes rectos de cualquier longitud conveniente, pero por lo menos deber tener 25 mm (10 pulg).



Mallas:- 3 pulg (75 mm), 3/4 pulg (19 mm) y N 4 (4.75 mm) Herramientas miscelnicas:- para mezclado tales como platillo mezclador, cuchara, esptula, paleta, etc. o un aparato adecuado para realizar el mezclado integral de una muestra de suelo con incrementos de agua. F6.3 ELECCIN DEL MTODO DE ENSAYO En el siguiente cuadro se puede apreciar las caractersticas del material y el mtodo correspondiente para su ensayo. Adems, se presenta una gua de reemplazo de material para el ensayo proctor modificado. Tipo de ensayo Proctor modificado Mtodo A B C Condiciones para la eleccin del mtodo

%ret. acum. N420% %ret. acum. 3/8 20%y%ret. acum. N4>20%

%ret. acum. 3/4 30% y %ret. acum. 3/8>20%

Cantidad de suelo, kg 3 3 6 Nmero de capas, n 5 5 5 Nmero de golpes, N 25 25 56 Dimetro del molde, cm 10.160.04 10.160.04 15.240.07 Altura del molde, cm 11.640.05 11.640.05 11.640.05 Volumen del molde, cm 94414 94414 212425 3Peso del martillo W, kg 4.540.01 4.540.01 4.540.01 Altura de cada del martillo h, cm 45.720.16 45.720.16 45.720.16 Dimetro del martillo, cm 5.0800.025 5.0800.025 5.0800.025 Energa especfica de compactacin, kg.cm/cm

27,485 27,485 27,363 3

VhWnNnompactacioecificadeCEnergiaEsp =

Gua de reemplazo de material para el ensayo proctor modificado. Mtodo A: (% retenido acumulado en N420%)

Descartar el material retenido en el tamiz N4. Mtodo B: (% retenido acumulado en 3/8 20% y % retenido acumulado en N4>20%)

Pasar el material a travs del tamiz 3. Descartar el material que sea retenido en el tamiz 3. El material que pasa el tamiz 3 y es retenido en el tamiz 3/8 debe ser



reemplazado por una cantidad igual en peso de material que pase por el tamiz 3/8 y sea retenido por el tamiz N4. El material para reemplazo debe tomarse de una porcin no usada de la muestra.

Mtodo C: (% retenido acumulado 3/4 30% y % retenido acumulado 3/8>20%

Pasar el material a travs del tamiz 3. Descartar el material que sea retenido en el tamiz 3. El material que pasa el tamiz 3 y es retenido en el tamiz 3/4 debe ser reemplazado por una cantidad igual en peso de material que pase por el tamiz 3/4 y sea retenido en el tamiz 3/8. El material para reemplazo debe tomarse de una porcin no usada de la muestra.

F6.4 PROCEDIMIENTO Si la muestra est hmeda se puede secar al aire hasta que los terrones se puedan desmenuzar. Tamizar y elegir el mtodo de ensayo. Preparar por lo menos cuatro muestras incorporando agua a cada una de ellas, de tal forma que el contenido de humedad de cada muestra vare aproximadamente en 1.5%. Los contenidos de humedad seleccionados debern incluir el ptimo contenido de humedad, para proporcionar especmenes que cuando sean compactados, vayan incrementando en masa hasta llegar a la mxima densidad, y de all empiecen a decrecer. Mezclar completamente cada muestra para asegurar la buena distribucin de la humedad. Seleccionar el molde de compactacin apropiado, de acuerdo con el mtodo a ser usado y colocar el collarn. Compactar cada espcimen en cinco capas de aproximadamente la misma altura. Cada capa debe recibir el nmero de golpes indicado. Durante el proceso de compactacin se deber evitar el rebote del martillo en la parte superior del tubo gua. Los golpes debern aplicarse a velocidad uniforme, no excediendo 1.4 s/golpe y de tal manera que se pueda cubrir completamente la superficie del espcimen. Despus de la compactacin, quitar el collar de extensin, cuidadosamente se enrasa con la regla el espcimen compactado con la parte superior del molde, y se determina la masa del espcimen. Calcular la densidad hmeda de la siguiente manera:

molde

moldemoldey suelo

VWW

humeda Densidad=

El material del molde se saca con el extractor de muestras y se determina el contenido de humedad. El material que ser ensayado para determinar la humedad se saca del centro del molde compactado, aproximadamente de 100 a 500 gr.



Repetir el procedimiento indicado hasta obtener por lo menos cuatro puntos de la curva de compactacin. F6.5 CLCULOS Calcular el contenido de humedad y la densidad seca para cada espcimen compactado como sigue:

100CBBA(%)

=

+=

1m

d

donde: contenido de humedad (%) A Peso de tara y suelo hmedo B Peso de tara y suelo seco al horno C Peso de tara d densidad seca, kg/m3 m densidad hmeda, kg/m3 F6.6 RELACIN DENSIDAD-HUMEDAD Graficar los valores de densidad seca, en el eje de las ordenadas, versus el contenido de humedad, en el eje de las abscisas. Unir con un trazo suave los puntos. El Optimo Contenido de Humedad, O.C.H., es el contenido de humedad al cual el suelo puede ser compactado a la mxima densidad seca usando el esfuerzo de compactacin modificada. La Mxima Densidad Seca, M.D.S., es la densidad correspondiente al O.C.H., se expresa en gr/cm . 3

F6.7 EJEMPLO NUMRICO Determinar el ptimo contenido de humedad y la mxima densidad seca, del ensayo realizado sobre un suelo granular. Los resultados se muestran a continuacin:



Peso Especfico de Slidos (Ss) 2.69 ANLISIS GRANULAR PRELIMINAR Tamiz Peso Parcial % Parcial % Acumulado

Retenido Retenido Retenido - (mm) (gr) (%) (%)

19 550.0 20.30 20.30 3/8 9.5 1210.0 44.65 64.94 N4 4.75 720.0 26.57 91.51

Platillo 230.0 8.49 100.00 Total 2710.0 100.0

MTODO DE COMPACTACIN C

CONTENIDO DE HUMEDAD ()

1 N recipiente 12 2 W recipiente (gr) 226.29 3 W recipiente sw (gr) 488.24 4 W recipiente s (gr) 483.55 5 W w : 3-4 (gr) 4.69 6 W s : 4-2 (gr) 257.26 7 (%) 1.82 : 100*5/6 8 (%) 1.82 promedio

O.C.H. PROBABLE (%) 6.00

INCREMENTO DE AGUA (Vw y Vw (1%)) 9 W sw (gr) 6000.0010 W s : 100*9/(100+8) (gr) 5892.5711 (%) 6.00 12 (cm ) 246.13Vw : (11-8)*10/100 313 (cm ) 58.93Vw (1%): (1)*10/100 3

N DE ENSAYO 1 2 3 4 PESO ESPECIFICO () 14 N molde 6 15 V molde, cm 2129.0 316 W molde, gr 5830.0 17 W molde sw, gr 10704.0 10785.0 10897.0 10790.018 W sw: 17-16, gr 4874.0 4955.0 5067.0 4960.019 2.29 2.33 2.38 2.33 : 18/15, gr/cm3



CONTENIDO DE HUMEDAD () 20 N recipiente 12 44 28 24 21 W recipiente, gr 20.75 18.60 20.27 19.85 22 W recipiente sw, gr 191.85 189.85 216.86 207.51 23 W recipiente s, gr 182.52 178.82 203.19 193.24 24 W w : 22-23, gr 9.33 11.03 13.67 14.27 25 W s : 23-21, gr 161.77 160.22 182.92 173.39 26 5.77 6.88 7.47 8.23 : 100*24/25, % 27 5.77 6.88 7.47 8.23 promedio, % PESO ESPECIFICO SECO (d) 28 2.16 2.18 2.21 2.15 d : 100*19/(100+27),

gr/cm3

Curva de Compactacin

2.13

2.15

2.17

2.19

2.21

2.23

4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

Contenido de Humedad (%)

Peso

Esp

ecfi

co S

eco

(gr/c

c)

Compactacin



F7 California Bearing Ratio Test en muestras remoldeadas

(Documento Referencial: ASTM D 1883) F7.1 INTRODUCCIN El ensayo de California Bearing Ratio o CBR, es un ensayo relativamente simple, comnmente usado para obtener un ndice de la resistencia del suelo de subrasante, material de base, sub base o afirmado. Para materiales de base, sub base y afirmado, as como subrasantes granulares, el CBR puede estar asociado a la mxima densidad seca del prctor modificado; sin embargo, para subrasantes finas (subrasantes arenosas, arcillosas o limosas) el valor del CBR debe estar asociado a su densidad de campo. El CBR es la relacin (expresada en porcentaje) entre la resistencia a la penetracin requerida para que un pistn de 3 pulg2 de rea penetre 0.1 pulg dentro de un suelo entre 1000 psi que es la resistencia a la penetracin de una muestra patrn. La muestra patrn es una piedra chancada.

El CBR se expresa como:

100lgpu/lb 000,1

pulg 0.1 penetrar para requerida (psi) npenetracio la a aResistenciCBR 2 = En ocasiones, el CBR calculado para una penetracin de 0.2 con su correspondiente resistencia a la penetracin estndar de 1500 psi, puede ser mayor que el obtenido para una penetracin de 0.1 pulg. Cuando esto ocurre, se debe realizar un nuevo ensayo, si los resultados son similares, el valor del CBR para 0.2 pulg de penetracin, se reporta como el CBR representativo de la muestra. F7.2 EQUIPOS Y ACCESORIOS CBR:- molde de compactacin (6 pulg de dimetro y 7 pulg de altura), collarn de 2 pulg de altura, disco espaciador (5 15/16 pulg de dimetro y 2.416 pulg de espesor), base perforada, pisn de compactacin. Sobrecargas, para cada molde se requieren, una anular y las restantes ranuradas con peso de 5 lb (2.27 kg) cada una. Ver figura 1. Prensa de carga de por lo menos 10,000 lb de capacidad de carga y velocidad de penetracin de 0.05 pulg/min (1.27 mm/min).



Equipo para medir la expansin del suelo:- una placa de metal perforada, por cada molde, de 5 7/8 pulg de dimetro, cuyas perforaciones no excedan de 1/16 pulg de dimetro. Estar provista de un vstago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura. Un trpode de cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro del dial (deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posicin de ste y medir la expansin, con aproximacin de 0.001 pulg (0.025 mm). 02 diales, aproximacin a 0.001 pulg. uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la muestra. Equipo miscelneo: recipiente, tanque para saturacin, estufa, balanzas, tamices N4 (4.75 mm) y (19 mm), cuarteador, esptulas, discos filtros, etc.

Figura F7.1:- Equipo bsico, MTC E132-1999



F7.3 MUESTRA La muestra debe ser cuarteada y preparada de acuerdo con la norma ASTM D 1557 del proctor modificado para compactacin en molde de 6 pulg, tener en cuenta que:

Si mas de 75% del material pasa la malla (19 mm), se emplea este material en la preparacin de los especimenes. Si mas del 25% del material se retiene en la malla (19 mm), debe ser retirado y reemplazado por una cantidad igual de material que pasa la (19 mm) y se retiene en la N4, obtenido por tamizado de otra porcin de muestra.

F7.4 PREPARACIN DEL ESPECIMEN Se compactan tres especimenes de suelo preparados dentro de 0.5% del OCH. Se debe determinar la humedad del suelo para luego incorporar la cantidad de agua necesaria para llegar al ptimo. La muestra que ser compactada debe ser de 5 a 7 kg/molde. Se pesa el molde con su placa base, se coloca el collarn y el disco espaciador y, sobre ste, un disco de papel de filtro grueso del mismo dimetro. Los especimenes se compactan a diferentes nmeros de golpes por capa, generalmente los golpes por capa son 56, 25 y 10. El procedimiento es similar al mtodo proctor modificado. Si el espcimen se va a sumergir, se toma una porcin entre 100 y 500 g (segn sea fino o tenga grava) antes de la compactacin y otra al final, el promedio representar la humedad de compactacin. Si la muestra no va a ser sumergida, la porcin de material para determinar la humedad se toma del centro de la probeta resultante de compactar el suelo en el molde, despus del ensayo de penetracin. Para ello el espcimen se saca del molde y se rompe por la mitad. Concluida la compactacin se retira el collarn y se enrasa. Cualquier depresin por eliminacin de partculas debe rellenarse con material sobrante sin gruesos. Desmonte el molde y retire el disco espaciador, vuelva a montarlo invertido y sin disco espaciador, con un papel filtro entre la placa base y el suelo compactado. Pese el molde con su placa base ms el suelo compactado. Se coloca sobre la superficie de la muestra invertida la placa perforada con vstago, y, sobre sta, los anillos necesarios para completar una sobrecarga tal, que produzca una presin equivalente a la originada por todas las capas de materiales que hayan de ir encima del suelo que se ensaya, la aproximacin quedar dentro de 5.5 lb. (2.27 kg) correspondientes a una pesa. En ningn caso, la sobrecarga total ser menor de 10 lb. (4.54 kg). Si no se especifica el peso de pavimento, considere 4.54 kg de sobrecarga.



Sumerja el molde con las sobrecargas en un tanque de agua, permitiendo el libre acceso de agua en la base y superficie del molde. Tome las lecturas iniciales del deformmetro y deje saturar el molde por 96 horas. Mantenga el nivel del agua constante durante el periodo de inmersin. Luego de las 96 horas, tome la lectura final del deformmetro y calcule el hinchamiento como un porcentaje de la altura inicial del especimen. Retire el molde del tanque y permita que el agua escurra por aproximadamente 15 min, en su posicin normal. Tenga cuidado de no disturbar la muestra en este proceso. Retire las sobrecargas y la placa perforada. Pesar inmediatamente. F7.5 ENSAYO EN LA PRENSA El ensayo de CBR est ideado para simular las condiciones que existiran en la superficie de la subrasante. Se coloca una sobrecarga en la superficie del especimen compactado para representar el peso del pavimento sobre la subrasante. Lo que es mas, el especimen es saturado para representar las condiciones ms desfavorables de campo. Luego de la saturacin, se determina la fuerza requerida para penetrar un pistn estndar, dentro del suelo, una cantidad especificada. El procedimiento paso a paso es: 1.- Colocar una sobrecarga sobre la muestra compactada, de tal manera que se produzca

una presin igual a la presin que ejercer la estructura del pavimento sobre la subrasante. Si no se conoce el peso del pavimento, usar 4.24 kg de sobrecarga. Si el especimen fue previamente saturado, la sobrecarga debe ser igual a la usada durante la saturacin. Para evitar el levantamiento de la muestra dentro del orifico de las sobrecargas, coloque la pesa anular de 2.27 kg sobre el suelo compactado. Llevar el conjunto a la prensa y colquese en el orificio central de la sobrecarga anular, el pistn de penetracin y aada el resto de la sobrecarga.

2.- El pistn de penetracin debe ser colocado en la superficie con la menor carga posible,

en ningn caso exceder las 10 lb. Se ajusta en cero los diales, el del anillo para medir la fuerza aplicada y el dial de penetracin.

3.- Aplicar la carga sobre el pistn de penetracin de tal manera que la relacin que la

velocidad de penetracin sea de 0.05 pulg/min (1.27 mm/min). Las prensas manuales no preparadas para trabajar a esta velocidad de forma automtica se controlarn mediante el deformmetro de penetracin y un cronmetro. Registre las lecturas de carga para penetraciones de 0.025 pulg (0.64 mm), 0.050 pulg (1.27 mm), 0.075 pulg (1.91 mm), 0.100 pulg (2.54 mm), 0.125 pulg (3.18 mm), 0.150 pulg (3.81 mm), 0.175 pulg (4.45 mm), 0.200 pulg (5.08 mm), 0.300 pulg (7.62 mm), 0.400 pulg (10.16 mm) y 0.500 pulg (12.70 mm). Anote la mxima carga y su penetracin si la muestra falla antes de alcanzar 0.500 pulg (12.70 mm) de penetracin.



4.- Retirar la muestra del molde y determine el contenido de humedad de una muestra obtenido cerca de la zona de penetracin. La muestra es no menor de 100 gr para suelos de grano fino y no menos de 500 gr para suelos granulares.

F7.6 DATOS Se deben obtener los siguientes datos durante el ensayo: 1.- Determinacin del Contenido de Humedad Peso de suelo hmedo mas tara (gr) Peso de suelo seco mas tara (gr) Peso de tara (gr) Nota.- Estos datos deben obtenerse cada vez que se requiera determinar el contenido de humedad. Se debe hallar el contenido de humedad de la muestra antes de la compactacin, finalizada la compactacin y luego del ensayo de penetracin cerca de la zona de aplicacin de la carga. 2.- Densidad de la muestra Peso del molde y placa base mas el suelo compactado (gr) Peso del molde y placa base (gr) Dimetro del molde (pulg) Altura de la muestra de suelo (pulg) Nota.- Estos datos deben obtenerse para cada uno de los siguientes especimenes: antes de la saturacin y luego de la saturacin. 3.- Datos de la Inmersin Peso de la sobrecarga (lb) Tiempo y fecha Lecturas del dial Nota.- Estos datos deben obtenerse al inicio y final de la saturacin. 4.- Datos de la Capacidad de Soporte Peso de la sobrecarga (lb) Area del pistn (pulg ) 2 CLCULOS 1.- Determinacin del Contenido de Humedad



El contenido de humedad () se calcula con: 100

WW

(%)osec suelo

agua = 2.- Determinacin de la Densidad La densidad del suelo hmedo ( ) se calcula con la siguiente ecuacin: sw

molde del efectivo

humedo suelosw V

W= La densidad seca (d) se obtiene con:

+=

1sw

d

3.- Porcentaje de expansin La expansin se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformmetro antes y despus de la inmersin. Este valor se expresa en porcentaje con respecto a la altura de la muestra en el molde. 4.- Capacidad de Soporte Se calcula el esfuerzo aplicado por el pistn, dividiendo la carga aplicada entre el rea del pistn. Se dibuja en escala aritmtica, la curva esfuerzo (psi) versus penetracin (pulg). El esfuerzo en la ordenada y la penetracin en la abscisa. En algunos casos, la curva esfuerzo versus penetracin puede ser cncava en el tramo inicial de la curva, debido a irregularidades en la superficie u otras causas. Para estos casos se debe corregir la curva modificando en punto cero de la curva. Figura F7.1. La relacin de capacidad para 0.10 pulg. de penetracin se determina dividiendo el esfuerzo corregido (psi) para una penetracin de 0.10 pulg., en la curva esfuerzo versus penetracin, entre el esfuerzo a la penetracin de una muestra patrn, que es 1000 lb para 0.10 pulg. de penetracin. Este valor se expresa en porcentaje. La relacin de capacidad para 0.20 pulg. de penetracin se determina de manera similar, usando el esfuerzo corregido (psi) para una penetracin de 0.20 pulg. entre el esfuerzo a la penetracin de una muestra patrn de 1500 psi. Si la capacidad de soporte calculada para 0.20 pulg. de penetracin es mayor, el ensayo debe correrse nuevamente. Si el nuevo ensayo da similares resultados, el CBR ser el que corresponde a 0.20 pulg. de penetracin. En caso contrario el CBR corresponder a 0.10 pulg. de penetracin.



Figura F7.1:- Correccin de la curva esfuerzo versus penetracin Soil Properties Testing, Measurement, and Evaluation

F7.7 CBR DE DISEO Con los datos obtenidos en cada uno de los tres especimenes, grafique el CBR versus la densidad seca de cada especimen, como se muestra en la figura F7.2. El CBR de diseo ser el correspondiente al 95% de la mxima densidad seca del prctor modificado.



CBR para la densidad seca especificada

1.670

1.720

1.770

1.820

1.870

1.920

1.970

2.020

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1

C.B.R.(%)

Den

sida

d S

eca

(gr/c

m3 )

2

Figura F7.2:- Densidad seca versus CBR

F7.8 EJEMPLO NUMRICO Determinar el CBR de diseo para una muestra remoldeada al ptimo contenido de humedad. El CBR de diseo corresponder al 95% de la mxima densidad seca del proctor modificado. Se obtuvieron los siguientes datos: 1.- Del proctor modificado

MDS 2.150 gr/cm3OCH 7.59%

3d

3d

3d

gr/cm 2.043max(95%)

gr/cm 2.107max(98%)

gr/cm 2.150 max

===

2.- Contenido de humedad de la muestra

1 N tara 13 1 2 W tara (gr) 20.39 20.52 3 W recipiente + suelo hmedo, gr 167.52 194.32 4 W recipiente + suelo seco, (gr) 166.21 192.49



W agua (gr) : [ ] [ ]43 5 1.31 1.83 W suelo seco (gr) : [ ] [ ]24 6 145.82 171.97

7 0.90 1.06 (%) 8 0.98 promedio (%)

3.- Incremento de agua a la muestra que ser compactada

9 W suelo hmedo (gr) 7000 [ ]

[ ] 100819 +

10 6931.98 W suelo seco (gr):

11 7.59 (%) : OCH [ ] [ ] [ ]10100

811 12 458.12 Incremento de volumen de agua, cm : 3

4.- Clculo de la Densidad del suelo hmedo, para cada especimen compactado

13 V disco espaciador 891 891 891 14 N molde 5 2 1 15 V molde, cm 3239.59 3250.43 3248.88316 W molde, gr 5304.67 5406.33 5421 17 W molde + suelo hmedo, gr 10700 10700 10550 [ ] [ ]1315 18 2348.59 2359.43 2357.88V molde efectivo , cm : 319 N golpes/capa 10 25 56

W suelo hmedo, gr: [ ] [ ]1617 20 5395.33 5293.67 5129 [ ][ ]1820

sw =Densidad del suelo hmedo, gr/cm , 321 2.30 2.24 2.18

5.- Contenido de humedad antes de saturar, se toma dos muestras, una antes de compactar y otra al final de la compactacin

22 N tara 1 2 3 4 5 6 23 W tara (gr) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 24 W tara + suelo hmedo (gr) 106.21 106.21 107.45 106.10 107.25 106.4525 W tara + suelo seco (gr) 100 100 100 100 100 100

W agua (gr) : [ ] [ ]2524 26 6.21 6.21 7.45 6.10 7.25 6.45 27 W suelo seco (gr) :

100 100 100 100 100 100 [ ] [ ]2325

[ ][ ] 1002726 28 6.21 6.21 7.45 6.10 7.25 6.45 (%) :

29 6.210 6.775 6.850 promedio (%)



6.- Densidad seca de las muestras compactadas [ ]

[ ] 1002910021

d += , gr/cm330 2.16 2.10 2.04

7.- Grado de saturacin antes de la inmersin (Gw)

[ ][ ] 10029100

20Ws +=31 5079.87 4957.78 4800.19 Peso de suelo seco,

[ ]s

s S31V =32 1860.76 1816.04 1758.31 Volumen del suelo seco, cm3:

: [ ] [ ]3218 33 487.83 543.39 599.57 Volumen de vacos, cm 3: [ ] [ ]3120 34 315.46 335.89 328.81 Volumen de agua, cm 3

[ ][ ] 1003334Gw =35 64.67 61.81 54.84 Grado de saturacin, %:

8.- Deformacin vertical

36 Sobrecarga, gr 4500 4500 4500 37 Altura del molde, cm 17.8029 17.8142 17.7378 38 Altura del disco espaciador, cm 5.0970 5.0970 5.0970

Altura efectiva del molde, cm: [ ] [ ]3837 39 12.71 12.72 12.64

9.- Expansin debido a saturacin

Tiempo Deformacin Deformacin Deformacin Lectura (hr) Fecha Hora (cm) (%) (cm) (%) (cm) (%)

01/03/96 13:10 0 0.1752 0.000 0.9618 0.000 0.2183 0.000 02/03/96 13:10 24 0.1758 0.005 0.9629 0.009 0.2541 0.283 *03/03/96 13:10 48 0.1765 0.010 0.9632 0.011 0.2558 0.297 **04/03/96 13:10 72 0.1772 0.016 0.9837 0.012 0.2568 0.305 05/03/96 13:10 96 0.1772 0.016 0.9638 0.016 0.2578 0.312

005.010071.12

1752.01758.0 =* ** 010.010071.12

1752.01765.0 =



10.- Penetracin 40 Ecuacin del anillo 7382019258.09107L1.17702L41.1873L92.2454L11.1485L263.436L9076.4

+++

41 Sobrecarga, gr: 4500 4500 4500 [ ]36

egunda muestra: 55 golpes Lectura Presin Presin

CCBR

SPresin Penetracin

(L) Patrn orregida ( (mm) (mm) (lb/pulg2) (%) lb/pulg2) (pulg) (lb/pulg2)

0.000 0.000 0.000 0.00 0.025 0.635 0.200 265.58 0.050 1.270 0.456 611.54 0.075 1.905 0.562 755.06

10 0 950 95 0 0.100 2.540 0.725 975.23 0.150 3.810 0.884 1189.07

15 0 1450 96.7 0 0.200 5.080 1.080 1451.48 0.250 6.350 1.230 1651.60 0.300 7.620 1.360 1824.71 0.400 10.160 1.500 2010.88 0.500 12.700

rimera muestra: 26 golpes

Lectura Presin Presin C

CBR**P

Presin Penetracin (L) Patrn orregida

( (mm) (mm) (lb/pulg2) (%) lb/pulg2) (pulg) (lb/pulg2) 0.000 0.000 0.000 0.00 0.025 0.635 0.200 265.58 * 0.050 1.270 0.325 434.16 0.075 1.905 0.452 606.12

10 0 740 74 0 0.100 2.540 0.572 768.59 0.150 3.810 0.729 980.62

15 0 1230 82 0 0.200 5.080 0.921 1238.71 0.250 6.350 1.108 1488.87 0.300 7.620 1.214 1630.28 0.400 10.160 1.323 1775.46 0.500 12.700 1.343 1802.08

* 2.0(922.0(11.0(200.0(4=

+

**

2lgpu/lb58.265

7382019258.09107)200.0(1.17702)200.0263.436) .1485)200 + .2454)00 (41.1873)00 + 9076.

100patron Presion

corregida PresionCBR =



Tercera muestra: 13 golpes Lectura Presin Presin

CCBR Presin Penetracin

(L) Patrn orregida ( (mm) (mm) (lb/pulg2) (%) lb/pulg2) (pulg) (lb/pulg2)

0.000 0.000 0.000 0.00 0.025 0.635 0.069 90.76 0.050 1.270 0.150 198.56 0.075 1.905 0.274 365.25

10 0 500.00* 50 0 0.100 2.540 0.355 474.75 0.150 3.810 0.532 714.46

15 0 990.00 66 0 0.200 5.080 0.716 963.09 0.250 6.350 0.835 1123.27 0.300 7.620 0.932 1253.45 0.400 10.160 1.020 1371.28 0.500 12.700

* La presin corregida se obtiene del grfico

Presin Vs Penetracin

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

Penetracin (pulg)

Pres

in

(lb/

pulg

)

55golpes 26 golpes 13 golpes



11.- Contenido de humedad despus de saturar

42 No recipiente 1 2 3 4 5 6

43 W recipiente, gr 21.01 21.01 16.94 16.94 20.94 20.94 44 W recipiente sw, gr 130.45 102.26 102.26 81.01 81.01 130.45 45 W recipiente s, gr 97.20 97.20 76.97 76.97 124.24 124.24

5.06 5.06 4.04 4.04 6.21 6.21 46 W , gr : [ ] [ ]4544 47 W s, gr : 76.19 76.19 60.03 60.03 103.30 103.30 [ ] [ ]4345

[ ][ ] 1004746 48 , %: 6.64 6.64 6.73 6.73 6.01 6.01

49 promedio, % 6.64 6.73 6.01 sw medo

12.- Contenido de humedad absorbido

, %: 0.43 -0.05 -0.84

suelo hs suelo seco agua

[ ] [ ]2949 50

13.- Grado de saturacin despus de inmersin (Gw)

51 Ws, gr:

[ ][ ] 10029100

20 + 5079.87 4957.78 4800.19

: [ ]Ss51 52 Vs, cm3 1860.76 1816.04 1758.31

Vv, cm3: [ ] [ ]52Ada18 + 53 488.20 543.76 606.80 [ ] [ ]

1005149 V, cm3: 54 337.37 333.66 288.57

[ ][ ] 1005355 69.11 61.36 47.56 54 Gw, %:

da deformacin acumulada debido a la expansin

14.- CBR

CBR

A area del molde

max(100%) d max(98%) d max(95%) d

CBR (0.1 de penetracin) (%) 90.7 76.0 52.5 CBR (0.2 de penetracin) (%) 93.5 83.5 67.5 Para el ejemplo el CBR de diseo ser 52.5%.



Densidad Seca Vs C.B.R.

2.00

2.05

2.10

2.15

2.20

40 50 60 70 80 90 100

C.B.R. (%)

Den

sida

d Se

ca (g

r/cc)

CBR 0.1 de penetracin

CBR 0.2 de penetracin

7.9 REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS

.- Cheng Lui, Jack Evett, Soil Properties Testing, Measurement, and Evaluation, Third

2.- boratory-Compacted Soils.

F 1

Edition, The University of North Carolina at Charlotte ASTM D 1883-99, CBR (California Bearing Ratio) of La

3.- MTC E 132-1999, CBR de Suelos (Laboratorio)



F8 Indice de Aplanamiento y Alargamiento de

Agregados para Carreteras (Documento Referencial: MTC E221-1999)

F8.1 OBJETIVO Las partculas planas y alargadas son aquellas cuya dimensin ltima es menor que 0.6 veces su dimensin promedio y aquellas que son mayores 1.8 veces la dimensin promedio. Para este ensayo se considera que la dimensin promedio es el tamao medio entre las dos aberturas 1 a , a , a 3/8, etc. entre las que los agregados son retenidos al ser tamizados. Despus de haber sido tamizadas las partculas planas y alargadas se separan usando como patrn los aparatos que se muestran en las figuras F8.1 y F8.2. Las partculas planas pueden ser separadas rpidamente pasndolas por cribas con ranuras, pero en este caso, se necesita un tipo de criba para cada tamao. El porcentaje por peso de las partculas planas y al

Documents

17_DMP_ANEXO_F Ensayo de agregados para pavimentos.pdf