Í ND I CE GE NE RA L

Pág.

Objetivos…. ..............................................................................................................1

Equipo de laboratorio........................................................................................................................2

Material de laboratorio...........................................................................................................................5

Procedimiento................................................................................................................................................................................6

Datos.........................................................................................................................................................................11

Cálculos..................................................................................................................... 11

Resultados ................................................................................................................ 12

Recomendaciones ..................................................................................................... 14

Conclusiones............................................................................................................. 15

Anexos...................................................................................................................... 16

OB JET I VOS

Determinar el peso volumétrico seco máximo (δd máx.) que pueda alcanzar un material,

así como la humedad óptima (W ópt.) a que deberá hacerse la compactación

.

E QUI P O DE L AB ORAT ORI O

Un molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro

interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “de altura y de 4” de diámetro

interior. Serie UNITEC (TD23-076, 072, 074,075).

Un pistón o martillo y su guía de 45 cms de caída y 4.54 kg de peso.

Una regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo.

Balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad, marca OHAUS.

Balanza de 500 gr. de capacidad y 0.01 gr., de sensibilidad.

Horno, Marca QL, Modelo 30GC Lab. Oven.

Charolas metálicas.

Probetas graduadas de 500 cm3.

Extractor de muestras.

Tara para determinar húmeda.

Pala y Carreta de mano.

Martillo de Hule.

Tamiz #4 ASTM

E QUI P O DE L AB ORAT ORI O

HORNO MARCA QL BANDEJA METALICA

I

PISON METALICO BARRA DE ACERO

PALA

BALANZA DE 29 KG

MALLA N º 4

MARTILLO

BALANZA 500GR

CARRETA PARA EL TRANSPORTE

EXRACTOR DE MUESTAS

M AT E RI AL DE L AB ORAT ORI O

P ROCE DI M I E NT O

Paso 1: Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y que según el método a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

Paso 2: Se pesaron los cilindros y las latitas para las muestras de suelo.

Paso 3: Se llenaron las probetas con agua según el porcentaje con cual se trabaja.

Paso 4: Se tamizo la muestra de suelo con el tamiz #4 eliminando toda agente orgánico.

Paso 5: Se virtio el suelo que paso por el tamiz #4 en la balanza para obtener un peso de

3000Kg.

Paso 6: Se colocó la muestra de suelo pesada en la bandeja de aluminio, se satura el

suelo con el porcentaje de humedad deseado. Se amazo el suelo con el agua.

Paso 7: La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico en tres (3) capas, llenándose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente:

Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; se eleva el pistón (2.5

Kilogramos) hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una

caída libre de 30 centímetros. se cambia de posición la guía, se levanta y se deja caer

nuevamente el pistón. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la guía de

manera que con 25 golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se

repite en las tres capas del

Material.

Paso 8: Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro).

Paso 9: Se extrajo la muestra de suelo con la ayuda del extractor de muestras y se

enraza con la ayuda de una espátula. Se procedió a partir la muestra por el centro para

obtener una muestra del centro del suelo compactado luego se coloca en la latita es pesada.

Paso 10: Se coloca la muestra al horno y se deja secar.

Paso 11: Repita los pasos del 1 al 10 con los porcentajes de humedad deseados hasta obtener un número de resultados que permitan trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima

DAT OS

Tabla 1

No. Ensayo 1 2 3 4

% Humedad 6% 8% 10% 12%

No. Cilindro 1 2 3 4

Peso de Cilindro 6544 6562 6552 6533Peso Suelo Húmedo + Cilindro

(gram) 10889 10944 10949 10800No. Lata 11 13 87 80

Peso Lata (gram) 15.18 15.13 15.3 15.21Peso Lata + Suelo Húmedo

(gram) 48 40.6 41.7 45.3

Peso Lata + Suelo Seco (gram) 44.15 37.36 37.74 40.42

Peso de Suelo Húmedo (gram) 4345 4382 4397 4267

Contenido Humedad 13.29% 14.57% 17.65% 19.36%Mezcla de Humedad 300 400 500 600

CAL CUL OS

Peso Volumetric Húmedo

Donde:

h

Wm

=

=

Peso volumétrico húmedo.

Peso de la muestra compactada.

We = Peso del molde cilíndrico

Vc

Wme

=

=

Volumen del cilindro

Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

Contenido Humedad (%)

% = (Ww/Ws)*100

Donde:Ww = Peso del aguaWs = Peso del suelo

Peso volumétrico seco.

Donde:

δd = Peso volumetric seco.

W = Contenido de humedad al tanto por uno.

Peso volumétrico de la curva de Saturación ( dz).

γdz

= Ss

γω1+WSs

Donde:

dz = P e s o volumétrico del suelo saturado.

Ss = Peso específico de los sólidos.

w = Peso específico del agua.

RE SUL T AD OS

TABAL 2

No. Ensayo 1 2 3 4

Peso Suelo Compactado + Peso Cilindro(Wme) 10889 10944 10949 10800

Peso Cilindro (We) 6544 6562 6552 6533

Volumen de Cilindro (cm3) 943.3 943.3 943.3 943.3

Peso volumétrico Húmedo (gh) 4.606169829 4.64539383 4.66129545 4.5234814

Contenido de humedad al tanto por uno (W) 0.001328961 0.00145749 0.00176471 0.00193574

Peso Volumétrico Seco (gd) 4.600056534 4.638633069 4.65308413 4.51474203

Peso Especifico de Suelo (SS) 2.43 2.43 2.43 2.43

Peso Especifico del Agua (gw) (g/cm3) 1 1 1 1

Peso Volumétrico del Suelo Saturado (gdz) 2.422177879 2.421424041 2.41962408 2.41862317

TABLA 3

% deHumedad

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

DENSIDAD SECA(PESO VOLUMETRICO SECO)

6 % 13.29% 4.60616983

8 % 14.57% 4.64539383

10 % 17.65% 4.66129545

12 % 19.36% 4.5234814

TABLA 4

RE COM E ND AC I ONE S .

No es necesario utilizar gran cantidad de agua para la compactación del

s u e l o en estudio.

Las condiciones climáticas afectan la humedad del suelo, en lugares

desérticos aumentar en 6% el contenido de humedad en el suelo.

Según la clasificación del suelo determina el procedimiento de compactado.

CONCL UC I ONE S

El peso volumétrico seco máximo es de 1.88 y se alcanza con un porcentaje de

humedad optima de 15.38%.

Es importante conocer la humedad óptima de un suelo en relación a su peso volumétrico seco máximo, para saber si tenemos que agregarle agua o reducir la cantidad de agua en el suelo.

ANE XOS

Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en la norma 698-91 de la ASTM)

Método A B C D

Diámetro del molde (cm.) 10.16 15.24 10.16 15.24

Volumen del molde (cm3) 943.3 2124.0 943.3 2124.0

Peso de martillo o pisón (Kg.) 4.54 4.54 4.54 4.54

Altura de caída del martillo (cm.) 45.7 45.7 45.7 45.7

Numero de golpes del pisón por cada capa

25 56 25 56

Numero de Capas de compactación 5 5 5 5

Energía de Compactación (Kg.*cm./cm3) 16.49 16.42 16.49 16.42

Suelo por usarse Pasa por 100% tamiz No.4100% tamiz

3/8”El 20% retiene

No.4Pasa 100 tamiz ¾”

Método Peso de Muestra

A 3 Kg.

B 7 Kg.

C 5 Kg.

D 12 Kg.

ENSAYO DE CBR

1.- Origen2.- Definición de CBR

Índice

3.- Definición de Número de CBR3.1 Equipo3.2 Preparación del material3.3 Determinación de la densidad y humedad3.4 Determinación de la expansión del material3.5 Determinación de la resistencia a la penetración5- Cálculo del CBR

1.- Origen

Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E.

Stanton y O. J. Porter del departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en América, el método CBR se ha generalizado y es una forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como sub- rasante o material de base en la construcción de carreteras. Durante la segunda guerra mundial, el cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos.

2.- Definición de CBR

El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar.

También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

3.-Definición de número CBR

El número CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relación de la carga unitaria (lbs/pulg2.) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de penetración (19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón (lbs/pulg2.) requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre Muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para un suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar o modificada del experimento.

PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698

A B C

Peso martillo (lb) 5.5 5.5

5.5

Diametro Molde ( Pulg)

4 4 5

Numero de Capas 3 3 3

Numero de Golpes / capa

25 25 56

PROCTOR MODIFICADO ASTM D1557A B C

Peso martillo (lb) 10 10 10Diametro Molde ( Pulg) 4 4 6Numero de Capas 5 5 5

Numero de Golpes / capa

25 25 56

APeso martillo (lb) 10Diametro Molde ( Pulg)

4

Numero de Capas 5Numero de Golpes / capa

25

El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:

- Determinación de la densidad y humedad.- Determinación de las propiedades expansivas del material- Determinación de la resistencia a la penetración.

El comportamiento de los suelos varía de acuerdo asu grado de alteración (inalterado y alterado) y a su granulometría y características físicas (granulares, finos, poco plásticos) . El método a seguir para determinar el CBR será diferente en cada caso. A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldados:1. Gravas y arenas sin cohesión.2. Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada expansivo.3. Suelos cohesivos y expansivos.

B. Determinación del CBR de suelos inalterados.Estándar de material tritura

C. DETERMINACIÓN DEL CBR IN SITU. 3.0 Determinación del CBR de SuelosRemoldados ASTM D 18833.1 EquipoPara la Compactación- Molde de diám.= 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”.- Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt. 2.5”- Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”.- Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”.- Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas).Para la Prueba de Penetración- Pistón sección circular Diám. = 2 pulg.- Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica. V= 0.05 pulg/min. Con anillo calibrado.

- Equipo misceláneo: balanza, horno, tamices, papel filtro, tanques para inmersión de muestra a saturar, cronómetro, extensómetros, etc.

CBR – ASTM D 4429 -93

Foto 1. El equipo CBR para realizar, el tamizado,

Humedecimiento, la mezcla de suelo y la compactación.

3 .2 Preparación del materiala) Secar el material al aire o calentándolo a 60o C.b) Desmenuzar los terrones existentes y tener cuidado de no romper las partículas individuales de la muestra.c) La muestra deberá tamizarse por la malla ¾ “ y la No. 4. Lafracción retenida en el tamiz ¾” deberá descartarse y reemplazarse en igual proporción por el material comprendido entre los tamices¾” y No. 4. Luego se mezcla bien.d) Se determina el contenido de humedad de la muestra así preparada.Cantidad de material Para cada determinación de densidad (un punto de la curva de compactación), se necesitan 5 k de material. Para la curva con 6 puntos se necesitará 30 k de material. Cada muestra se utiliza una sola vez

3.3 Determinación de la densidad y humedad

Preparar una muestra que tenga la misma densidad y humedad que se proyecta alcanzar en el sitio donde se construirá el pavimento. Procedimiento:a) En el molde cilíndrico se coloca el disco espaciador y papel filtro grueso 6”

b) La muestra se humedece añadiendo una cantidad de agua calculada. Se mezcla uniformemente. La humedad entre dos muestras debe variar en 2%.c) La muestra se divide en 5 partes. Se compacta en 5 capas con 10, 25 y 56 golpes / capa. La briqueta compactada deberá tener un espesor de 5”.d) Se quita el collarín, se enrasa la parte superior del molde, se volteará el molde y se quitará la base del molde perforada y el disco espaciador.e) Se pesará el molde con la muestra, se determinará la densidad y la humedad de la muestra.

Humedad del mezclado

Es un factor importane en suelos finos y debe controlarse debidamente.El contenido de humedad de la muestra amasada que se va a compactar, deberá ser igual al correspondiente a la densidad que se desea obtener, se ha comprobado que si esta humedad de mezclado varía en ±0.5% de la que se desea obtener, los CBR variarán apreciablemente aún cuando se obtenga una densidad aproximadamente igual a la densidad deseada.

3.4 Determinación de la expansión del material

a) Determinada la densidad y humedad se coloca el papel filtro sobre la superficie enrasada, un plato metálico perforado y se volteará el molde.b) Sobre la superficie libre de la muestra se colocará papel filtro y se montará el plato con el vástago graduable. Luego sobre el plato se colocará varias pesas de plomo. La sobrecarga mínima será de 10 lbs.c) Colocado el vástago y las pesas, se colocará el molde dentro de un tanque o depósito lleno con agua.d) Se monta el trípode con un extensómetro y se toma una lectura inicial y se tomará cada 24 horas.e) Al cabo de las 96 horas o antes si el material es arenoso se anota la lectura final para calcular el hinchamiento. Se calcula el % de hinchamiento que es la lectura final menos la lectura inicial dividido entre la altura inicial de la muestra multiplicado por 100.Los adobes, suelos orgánicos y algunos suelos cohesivos tienen expansiones muy grandes generalmente mayor del 10% Los especimenes son saturados por 96 horas, con una sobrecargaigual peso del pavimento que se utilizará en el campo pero en ningún caso será menor que 4.50 k. Es necesario durante este periodo tomar registros de expansión cada 24 horas y al final dela saturación tomar el porcentaje de expansión que es:

E (%)= expansion

alturade muestra x100

Las especificaciones establecen que los materiales de préstamo para:

Sub base deben tener expansiones menores de 2% Base “ “ “ 1%Como dato informativo observar el hinchamiento versus el CBR:Suelo con hinchamiento 3% o mas, generalmente tienen CBR < 9 % Suelo con hinchamiento 2% como máximo tienen CBR 15% Suelos con hinchamiento < 1% tienen generalmente CBR > 30%.DrenajeDespués de saturada la muestra, se saca del cilindro y cuidadosamente se drena durante 15 minutos el agua libre que queda. Como para drenar bien el agua es necesario voltear el cilindro sujétese bien el disco y las pesas metálicas al hacer esta operación. Luego remuévase el disco, las pesas y el papel filtro, pésese la muestra.4.5 Determinación de la resistencia a la penetración

a) Si no es necesario sumergir la muestra en agua, se colocará sobre ella la pesa anular y se montarán las pesas de plomo, de tal modo que se obtengauna sobrecarga semejante a la del pavimento a construirse. Pasar a c) y d).

b) Si la muestra ha sido sumergida en agua para medir su expansión, y después que haya sido drenada, se colocará la pesa anular y encima de las pesas de plomo que tenía la muestra cuando estaba sumergida en agua; o sea que la sobrecarga para la prueba de penetración deberá

ser prácticamente igual a la sobrecarga que tenía durante el ensayo de hinchamiento.

c) El molde con la muestra y la sobrecarga, se coloca debajo de la prensa y se asienta el pistón sobre la muestra, aplicando una carga de 10 lbs.d) Una vez asentado el pistón, se coloca en cero el extensómetro que mide la penetración y el dial del extensómetro también se coloca en cero.e) Se hinca el pistón en incrementos de 0.025” a la velocidad de0.05”/ minuto y se leen las cargas totales que ha sido necesario aplicar hasta hincar el pistón 0.50 pulgada.f) Una vez hincado el pistón hasta 0.50 pulgada, se suelta la carga lentamente; se retira el molde de la prensa y se quitan las pesas y la base metálica perforada.g) Finalmente se determina el contenido de humedad de la muestra. Para el control de campo, bastará determinar el contenido de humedad correspondiente a la parte superior de la muestra pero enel laboratorio se recomienda tomar el promedio de los diferentes contenidos de humedad ( parte superior e inferior de la muestra)

Foto 2. El equipo manual de CBR. La muestra está instalada, el anillo y su dial de deformaciones, el dial para medir las deformaciones y el pistón de 19.4 cm2 de área transversal.

Foto 3. El marco de carga, el anillo y el dialde deformaciones

Foto 4. La muestra instalada, las columnas del marco,

el pistón y el dial de deformaciones.

5.- CÁLCULO DEL CBRLas lecturas tomadas, tanto de las penetraciones como de las cargas, se representan gráficamente en un sistema de coordenadas como se indica.Si la curva esfuerzo - penetración que se obtiene es semejante a la del ensayo No. 1 de la Fig. 4, los valores anotados serán los que se tomen en cuenta para el cálculo de CBR.En cambio, si las curvas son semejantes a las correspondientes a los No. 2 y 3, las curvas deberán ser corregidas trazando tangentes en la forma indicada en la Fig. 4. Los puntos A y B, donde dichas tangentes cortan el eje de abscisas, serán los nuevos ceros de las curvas.Las cargas unitarias y penetraciones se determinaran a partir de estos ceros. Si analizamos la curva del ensayo No. 3 tendremos que le esfuerzo correspondiente a la penetración corregida de 0.1” será de 300 lb/pulg2 en lugar de 120 lb/pulg2, que es la correspondiente a la lectura inicial sin corregir de 0.1”.