CASA CENTRAL – VALPARAISO

DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES

Informe N°1

Laboratorio Ingeniería Vial “Ensaye Proctor Modificado y CBR”

NOMBRESNatalia Quezada Ruiz ROL: 2760528-1Cristian Villalobos Henríquez ROL: 2721043-0

FECHA: 15.05.2012

PROFESORCarlos Whar

Introducción

En el siguiente informe se presenta el desarrollo de dos ensayos de laboratorio, los cuales permiten conocer la razón de soporte de un suelo, con el fin de poder determinar si es un buen material para el uso que se quiera dar, ya sea base, sub-base, terraplén, etc. El primer ensayo es sobre el “Método para determinar la relación humedad densidad, ensaye Proctor modificado” y el segundo es el “Método de ensaye CBR”.

La finalidad del primer ensayo es establecer la densidad máxima y la humedad óptima que puede alcanzar un suelo, al ser compactado con una energía específica de compactación (2,67 [J/cm3]), la cual se logra dejando caer un pisón de 4,5 [kg] desde una altura de 460 [mm]. La preparación de las muestras incluye una etapa de secado en la cual se debe tener especial cuidado a modo de obtener humedades representativas del suelo natural. De este ensayo interesa conocer el valor de la densidad seca compactada máxima de la muestra (DMCS) para poder utilizarla luego en la determinación del CBR de cierto material. Otra aplicación ocurre en el proceso constructivo de la mezcla asfáltica reciclada y estabilizada con asfalto espumado, la cantidad de agua a adicionar al material reciclado debe ser de un 75% de su contenido óptimo de compactación obtenido mediante este ensayo.

Por otra parte, el Ensaye CBR tiene por finalidad determinar la capacidad de soporte o la resistencia a la penetración de un suelo a través de un índice de resistencia porcentual (CBR) obtenido en relación a un material chancado normalizado. De acuerdo a los resultados arrojados se puede establecer requisitos específicos para definir posibles usos.

CBR % Clasificación cualitativa del suelo Uso2 a 5 Muy Mala Sub - Rasante5 a 8 Mala Sub - Rasante

8 a 20 Regular - Buena Sub - Rasante20 a 30 Excelente Sub - Rasante30 a 60 Buena Sub - Base60 a 80 Buena Base

80 a 100 Excelente Base

Objetivos

Determinar la Humedad Óptima y la Densidad seca máxima del suelo. Determinar la Razón de Soporte (CBR) del suelo. Aprender el procedimiento del Ensayo Proctor Modificado y CBR. Evaluar la capacidad del suelo para ser utilizado como base, subbase, subrasante,

terraplenes, capa de rodadura, etc.

Marco Teórico

ProctorEnsayo de laboratorio en donde se determina la relación entre la humedad y la densidad de un suelo. Existen dos tipos: el Ensayo Proctor Estándar y Ensayo Proctor Modificado, siendo este último aplicado con mayor energía de compactación y más utilizado debido a las solicitaciones de las actuales estructuras.

Densidad húmedaDivisión entre la masa de suelo compactado que llena el molde y la capacidad volumétrica del molde

CBRÍndice que mide la resistencia del suelo, conocido como Razón de Soporte de California. Se obtiene mediante un ensayo en laboratorio como la relación del Esfuerzo necesario para lograr una cierta penetración del dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad en particular con respecto al Esfuerzo requerido para obtener la misma penetración en una muestra estandarizada. El ensayo CBR mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad óptima y densidad determinada.

Densidad Máxima Compactada Seca (DMCS)Densidad máxima seca de un cierto tipo de suelo que es alcanzada a un cierto valor de contenido de agua. Es también conocida como Densidad Proctor y el contenido de agua corresponde a la humedad óptima

Desarrollo

56 GOLPES 25 GOLPES 10 GOLPES

[plg]lect dial

Carga[kgf]

Tensión[Mpa]

Lect dial

Carga[kgf]

Tensión[Mpa]

Lect dial

Carga[kgf]

Tensión[Mpa]

0 0 0 0 0 0 0 0 0 00,025 11 63,35 0,321 22 112,74 0,572 29 144,17 0,7310,05 32 157,64 0,8 99 458,47 2,325 56 265,4 1,346

0,075 143 656,03 3,327 143 656,03 3,327 85 395,61 2,007

0,1 237 1078,09 5,468 199 907,47 4,603 112 516,84 2,621

0,125 319 1446,27 7,335 260 1181,36 5,992 132 606,64 3,077

0,15 402 1818,94 9,226 323 1464,23 7,426 149 682,97 3,4640,175 482 2178,14 11,047 375 1697,71 8,611 172 786,24 3,988

0,2 530 2393,66 12,14 418 1890,78 9,59 187 853,59 4,3290,225 570 2573,26 13,051 452 2043,44 10,364 203 925,43 4,6940,25 602 2716,94 13,78 482 2178,14 11,047 218 992,78 5,035

0,275 623 2811,23 14,258 504 2276,92 11,548 230 1046,66 5,3090,3 650 2932,46 14,873 525 2371,21 12,027 247 1122,99 5,696

0,325 540 2438,56 12,368 257 1167,89 5,9230,35 549 2478,97 12,573 266 1208,3 6,128

0,375 557 2514,89 12,755 281 1275,65 6,470,4 566 2555,3 12,96 290 1316,06 6,675

0,425 573 2586,73 13,12 299 1356,47 6,880,45 581 2622,65 13,302 309 1401,37 7,108

0,475 588 2654,08 13,461 313 1419,33 7,199

0,5 594 2681,02 13,598 318 1441,78 7,313

Curva Tensión – Penetración

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

2

4

6

8

10

12

14

16

56 golpes25 golpes10 golpes

Análisis y Resultados

No es necesario corregir ninguna curva, ya que todas muestran el comportamiento esperado. El ensaye es a 2” por lo tanto, las tensiones para esos valores de penetración son:

x=0,225 → y=13,054 [MPa

x=0,250 → y= 13,780 [MPa

∴ x=0,245 → y= {Tc} rsub {56 g} =13,634[MPa

Para la curva Tensión – Penetración de 25 golpes:

x=0,2 → y= {Tc} rsub {25 g} =9,590[MPa

Para la curva Tensión – Penetración de 10 golpes:

x=0,2 → y= {Tc} rsub {10 g} =4,329[MPa

Razón de Soporte

Empleando valores de tensión corregidos y una tensión normal igual a T N=10,3[MPa]

CBR56golpes=Tc56g ∙100

T N=13,634 ∙100

10,3=132%

CBR25golpes=Tc25g ∙100

T N=9,590 ∙100

10,3=93 %

CBR10golpes=Tc10g ∙100

T N=4,329∙100

10,3=42 %

Razón de Soporte – Densidad Seca

DATOS DE LA COMPACTACIÓNNÚMERO GOLPES 56 25 10Peso Molde + Material [gr] 9150 10081 9330Peso Molde solo [gr] 4035 5116 4648Peso Material solo (m) [gr] 5115 4965 4682Volumen del Molde (V) [cc] 2115 2110 2116Densidad Comp. Húm. (m/V) [gr/cc]

2,41843972

2,35308057

2,21266541

Densidad Comp. Seca [gr/cc] 2,27725022,2157067

52,0834890

8

CBR - DENSIDAD SECANÚMERO GOLPES % CBR DCS

1042,029126

22,0834890

80,95*D.M.C.S 73,90433 2,166

2593,106796

12,2157067

5

56132,37087

4 2,2772502

2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.30

20

40

60

80

100

120

140

CBR - Densidad Seca

Conclusión

Comprobando, los gráficos de Tensión - Penetración tienen la forma correcta, en el sentido de que la tensión máxima alcanzada para el molde de 10 golpes es menor a la alcanzada en el de 25 golpes, y ésta es a su vez más pequeña que la alcanzada por el de 56 golpes. Además, con esto fue posible encontrar las respectivas tensiones corregidas, con las cuales se calcularon sus Razones de Soporte de California (CBR) y, finalmente, poder obtener el CBR del material en estudio.

En nuestro caso, se obtuvo un suelo con un CBR de 73,9 %≈74 %. De esta forma, se destaca que para ser utilizado como Base, debe tener un 80 % de CBR como mínimo. Por lo tanto, si queremos aumentar su capacidad de soporte, podemos disminuir su plasticidad, aumentar la cantidad de gravilla, aumentar el material chancado, entre otras. O también, es adecuado utilizar este material en capas para sub-base y sub-rasante.

Por lo tanto, como el CBR del material en estudio no se aleja mayormente del valor mínimo requerido para que sea utilizado como Base, es posible mejorar su capacidad de soporte para que éste sea considerado utilizable para lo cual se requiere, de la manera descrita anteriormente.

En el movimiento de tierras, deberán ser removidos los materiales con un poder de soporte inferior a 3% CBR a la máxima densidad que se pueda lograr en terreno. En la construcción de terraplenes, los materiales a usar deben tener un poder de soporte mayor o igual al 10% CBR y medido al 95% de la D.M.C.S. y en los 0,3 m superiores del coronamiento de los terraplenes se usará un material de subrasante cuyo poder de soporte debe ser mayor o igual al 20% CBR.

El material para la subbase en pavimentos flexibles debe tener un poder de soporte mayor o igual a un 40% CBR al 95% de la D.M.C.S y en pavimentos rígidos un poder de soporte mayor o igual a un 50% CBR al 95% de la D.M.C.S.

Las bases granulares de graduación cerrada deben cumplir con ciertos requisitos según tipo de capa de rodadura, uno de ellos es de acuerdo al índice CBR:

Concreto asfáltico: Mínimo 80% CBRTratamiento superficial: Mínimo 100% CBRTratamiento superficial alto tránsito: Mínimo 120% CBR