LABORATORIOENSAYO DE CBR
OBJETIVO
El objetivo del ensayo de CBR es describir el procedimiento de ensayo para la
determinación de un índice de resistencia de los suelos, denominado Valor de la
Relación de Soporte. Establece además una relación entre el comportamiento de los
suelos principalmente utilizados como bases y sub bases rasantes bajo cualquier
pavimento.
GENERALIDADES
El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo
bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la Norma del MTC E 132-2000,
basada en la norma ASTM denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de
Soporte”.
Se aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante,
algunos materiales de sub bases y bases granulares, que contengan solamente una
pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de ¾”, y que es retenido en la malla.
Nro. 4 y que la fracción no exceda del 25%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este
último no es muy practicado.
ENSAYO DE C.B.R.
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kg. /cm2
(libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de
penetración del pistón (con un área de 19.32 centímetros cuadrados) dentro de la
muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto
a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración
en una muestra estándar de material triturado, en ecuación, esto se expresa:
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrón
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrón
Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:
PENETRACIÓN CARGA UNITARIA PATRÓNmm Pulgada Mpa Kg. /cm2 psi0,641,271,912,54 0,1 6,90 70,00 10005,08 0,2 10,30 105,00 15007,62 0,3 13,10 133,00 190010,16 0,4 15,80 162,00 230012,7 0,5 17,90 183,00 2600
Valores de Carga Unitaria
EQUIPO EMPLEADO
1. Prensa similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para forzar la
penetración de un pistón en el espécimen. El pistón se aloja en el cabzal y sus
características deben ajustarse a las especificadas en el numeral 7.
El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una
velocidad uniforme de 1.27 mm por min. La capacidad de la prensa y su sistema
para la medida de carga debe ser de 44.5 kN (10000 lbf) o más y la precisión
mínima en la medida debe ser 44N o menos.
2. Molde de metal, cilíndrico de (6”+- 0.026”) de diámetro interior y de 7”+-
0.0182) de altura, provisto de un collar de metal suplementario de 2” de altura y
una placa de base perforada de 3/8” de espesor. Las perforaciones no excederán
de 1.6 mm las mismas que deberán estar uniformemente espaciadas en la
circunferencia interior del molde de diámetro.
3. Disco espaciador, de metal, de forma circular, de 5” de diámetro exterior y de
0.05” de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico durante
la compactación.
4. Pisón de compactación.
5. Aparato medidor de expansión compuesto por:
- Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5 7/82) de
diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1.6 mm (1/162) de diámetro
- Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde que lleve
montado y bien sujeto en el centro de un dial, cuyo vástago coincida con el
de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste y medir la
expansión, con aproximación de 0.025 mm (0.001”).
6. Pesas. Uno o dos pesas anulares de metal.
7. Pistón de penetración metálico de sección transversal circular de 49.63 cm.
8. Dos diales con recorrido mínimo de 1”, uno con acoplamiento a la prensa para
medir la penetración
9. Estufas y balanzas
10. Tamices Nro. 4” y ¾”
11. Misceláneos, como cuarteador, mesclador, espátulas, etc.
Todos los instrumentos conforme a la norma. Abajo se muestran imágenes de
algunos equipos principales que se utilizan en el ensayo de CBR, como por ejemplo
molde, collarín, pesas, trípode, plancha perforada, prensa, pisones de impacto,
enrasadores, bandejas, etc.
PROCEDIMIENTO
1. Muestras
Las muestras fueron proporcionadas por el grupo encargado de la
excavación de la calicata, por lo que nos ceñimos básicamente a ello.
2. Preparación de las probetas
Las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, por lo que,
sacamos una muestra representativa del material para determinar su
humedad (igual o mayor a 100 g para suelos finos y de 500 g para suelos
granulares) al iniciar el ensayo y otra muestra de material restante,
después de efectuarse el mismo.
Si se desea determinar la humedad promedio sacar una muestra que
comprenda toda la altura del molde.
Colocamos el disco espaciador sobre la placa base. Fijamos el molde,
con su collarín, sobre la placa y se coloca un disco de papel filtro sobre el
espaciador. Compactamos el suelo húmedo en el molde de acuerdo al
Proctor con el fin de obtener la humedad óptima (Wop) y la densidad
máxima (الdmax). Se ha utilizado 3 muestras con 56, 25 y 10 golpes. En
cada muestra se han realizado 3 y 5 capas respectivamente.
Chaflaneamos los bordes para luego retirar el collarín y enrasamos
cuidadosamente el suelo compactado con la regla metálica o enrasador
al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tamaño menor
cualquier hueco que pueda haber quedado en la superficie por la
eliminación de material grueso.
Sacamos la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde
con el suelo compactado. Restar el peso del molde determinando la masa
del suelo compactado (M).
Determinamos la densidad de la muestra antes de la inmersión,
dividiendo la masa de suelo compactado por la capacidad volumétrica
del molde (v).
γ MUESTRA=Mv
.. .. . .. .. . ..⇒(g /cm3 )
Colocamos un disco de papel filtro sobre la base perforada, invertir el
molde y fijarlo a la placa base, con el suelo compactado en contacto con
el papel filtro.
Para la inmersión, colocar el molde con las sobre cargas (que simulan el
peso del pavimento) en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la
parte superior e inferior de la probeta. Tomar mediciones iniciales para la
expansión o asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 4 dias.
Mantener la muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este
periodo.
Colocar el vástago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de
suelo compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga,
redondeada en múltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg.
Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la
expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la
probeta.
%exp=exp ansión116 . 4 Expansión en mm
Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las perforaciones
de la placa base durante 15 min. Cuidar de no alterar la superficie de la
probeta mientras se saca el agua superficial.
Retira las cargas y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo.
Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado
después de la inmersión (Mi).
Obtener la densidad correspondiente, dividiendo la masa de suelo
compactado por la capacidad volumétrica del molde (v):
γ i=MiV
ANEXO: ARCHIVO FOTOGRÁFICO.
- PREPARACION DE MUESTRAS
- PREPARACION DE ESPECIMENES O PROBETAS
3. Penetración
Colocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de cargas para producir una
sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento,
redondeando a múltiplos de 2.27 kg y que en ningún caso debe ser menor que
4.54 kg. Si la probeta ha sido previamente sumergida, la sobrecarga debe ser
igual a la aplicada durante el periodo de inmersión.
Apoyar el pistón de penetración con la carga mas pequeña posible, la cual no
debe exceder en ningún caso 45 N (4.5 Kgf). Colocar los deformimetros en
cero.
Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón y
debe considerarse como carga cero para la determinación de la relación
carga-penetración.
Aplicar la carga del pistón de penetración de manera que la velocidad de
penetración sea 1.25 (mm/min) en aquellos suelos donde se demuestre a
través de ensayos comparativos que el cambio de velocidad no altera los
resultados del ensayo.
Anotamos las cargas en Kg-f para las penetraciones, luego dividir entre el
área del pistón para poder elaborar el cuadro de CBR.
ANEXO FOTOS: PRUEBA DE PENETRACION.
RESULTADOS: Curvas de presión – penetración
Calcular las presiones de penetración en (Kg/cm2).
Para ello se traza la curva en un gráfico tensión – penetración.
La curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cóncava hacia arriba debido a
irregularidades de superficie u otras causas. En dichos casos el punto cero debe
corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y
trasladando el origen al punto en que la tangente corta la abscisa.
Obtener De la curva los valores de las presiones necesarias para lograr una
penetración de 0.1” y 0.2”.
Las curvas de presión – penetración se dibujan en un mismo grafico para los
distintos números de golpes.
Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la siguiente tabla:
CBR CLASIFICACION
0 - 5 Subrasante muy mala5 – 10 Subrasante mala10 – 20 Subrasante regular a buena
20 – 30 Subrasante muy buena30 – 50 Sub. base buena50 – 80 Base buena80 - 100 Base muy buena
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