LABORATORIO PRACTICA 2 MATERIA: PAVIMENTOS NORMA: I.N.V. E – 142 – 07 FECHA: 1 marzo del 2016 INTRODUCCIÓN En esta práctica se desean conocer todos los parámetros al momento de estudiar un tipo de material el cual va a soportar nuestra estructura en este caso pavimento, existen una serie de parámetros referentes al terreno que son indispensables en cualquier construcción u obra de ingeniería civil. Muchos de estos parámetros se obtienen a partir de ensayos realizados en el laboratorio. La idea de este documento es ampliar el conocimiento sobre el uso del CBR y determinar las condiciones de una muestra estudiada. El ensayo de soporte de California se desarrolló por parte de la División de Carreteras de California en 1929 como una forma de clasificar la capacidad de un suelo para ser utilizado como sub-rasante o material de base en construcción de carreteras. OBJETIVO Esta norma describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de resistencia de los suelos denominado relación de soporte de California, que es muy conocido debido a su origen, como CBR (California Bearing Ratio). Este método de ensayo está proyectado, aunque no limitado, para la evaluación de la resistencia de materiales cohesivos que contengan tamaños máximos de partículas de menos de19 mm (3/4”). ENSAYO DE CBR El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo de relación de soporte) mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número asociado a la capacidad de soporte. Con el presente ensayo se desea determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. MATERIALES Y EQUIPOS Moldes – Los moldes deberán ser cilíndricos, de paredes sólidas, fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades mostradas más adelante. Deberán tener collares ajustables de aproximadamente 60 mm (2.373") de altura, que permitan la preparación de muestras compactadas de mezclas de suelo con agua con la altura y el volumen deseados. Martillo de operación manual – Un martillo metálico con una masa de 10lb, que tenga una cara plana circular de diámetro 0.25mm. El diámetro real de servicio no podrá ser menor de 50.42mm. El martillo deberá controlar la altura de la caída del golpe desde una altura libre, deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación. Balanza – Una de 11.5 Kg. de capacidad y 5 g de sensibilidad, cuando se usan para pesar moldes de 152.4 mm (6") con suelos húmedos compactados. Horno – Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5°C (230 + 9°F) para el secado de las muestras. Regla metálica o palustre – Para el rasado final de la muestra en el cilindro. Tamices – De 50, 19.0 y 4.75 mm (2", 3/4" y No.4). Herramientas misceláneas – Tales como cazuelas para mezclado, espátulas, etc. Recipientes – Para determinar la humedad de las muestras, elaborados en metal u otro material adecuado, con cierres que ajusten herméticamente para evitar la pérdida de humedad durante el pesaje. Muestra – Cantidad de material a ensayar con granulometría de tamaño máximo ¾” para uso en sub-base granular (8000g). Disco espaciador – de forma circular en aluminio, para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico durante la Compactación. Aparato medidor de penetración – equipo digital el cual aplica una carga sobre la muestra y nos aportada datos como resistencia para luego evaluar el CBR. PROCEDIMIENTO Relación de soporte al contenido óptimo de humedad: Normalmente se deben compactar tres especímenes de manera que los límites de sus densidades compactadas sean de 95% (o menos) a 100% (o mayor) de la máxima densidad seca. Se ajusta el molde a la placa de base, se une el collar de extensión y se pesa. A continuación, se insertar el disco espaciador dentro del molde y se coloca un papel filtro grueso encima del Se mezcla cada una de las tres porciones. Se compacta la primera de las tres porciones de la mezcla de suelo -agua en el molde, usando tres capas iguales y el martillo apropiado. Terminada la compactación, se quita el collar y se enrasa el espécimen por medio de un enrasador o cuchillo de hoja resistente y bien recta. Cualquier hueco superficial producido al eliminar partículas gruesas durante el enrase, se rellenará con material sobrante sin gruesos, comprimiéndolo con la espátula. Inmersión – Se coloca sobre la superficie de la muestra invertida la placa perforada con vástago, y, sobre ésta, los anillos necesarios para completar una sobrecarga tal, que produzca una presión equivalente a la originada por todas las capas de pavimento que hayan de ir encima del suelo que se ensaya. Penetración – Se coloca sobre el espécimen las mismas sobrecargas que tuvo durante el período de inmersión. Para evitar el empuje hacia arriba del suelo dentro del agujero de las pesas de sobrecarga, es conveniente asentar el pistón luego de poner la primera sobrecarga sobre la muestra. Para ello, previamente se ha llevado el conjunto a la prensa y colocado el pistón de penetración en el Instituto Nacional de Vías E 148 - 8 orificio central de la sobrecarga anular. Después de aplicar la carga de asentamiento se coloca el resto de las sobrecargas alrededor del pistón. DATOS DEL LABORATORIO Humedad de Compactacion Cálculos para porcentajes de agua 3 muestras de 8000 gramos Humedad 6% 8000 gramos x 0,06 = 480 ml Datos Molde #2 Diámetro (cm) Altura del molde (cm) Volumen del molde (cm3) Masa del molde (gr) Masa de la muestra humedad + Masa del molde (gr) Peso de las pesas (Libras) Masa Muestra (gr) 15,2 17,7 2125,06 4263 9237 10 8000 Numero de golpes por cada Numero de capas Densidad humedad de la muestra ( gr/cm3) Densidad seca de la muestra (gr/cm3) 56 5 2,340639794 2,208150749 Datos Molde #3 Diámetro (cm) Altura del molde (cm) Volumen del molde (cm3) Masa del molde (gr) Masa de la muestra humedad + Masa del molde (gr) Peso de las pesas (Libras) Masa Muestra (gr) Numero de golpes por cada Numero de capas Densidad humedad de la muestra ( gr/cm3) Densidad seca de la muestra (gr/cm3) 15,2 17,8 2141,2 4336 9050 10 8000 25 5 2,201569214 2,076952088 Datos Molde #4 Diámetro (cm) Altura del molde (cm) Volumen del molde (cm3) Masa del molde (gr) Masa de la muestra humedad + Masa del molde (gr) Peso de las pesas (Libras) Masa Muestra (gr) Numero de golpes por cada Numero de capas Densidad humedad de la muestra ( gr/cm3) Densidad seca de la muestra (gr/cm3) 15,2 17,7 2123,06 4331 8824 10 8000 10 5 2,116284985 1,996495269 OBSERVACIONES MUESTRA # 2 En este cilindro la muestra fue compactada a 56 golpes por tanto como contienen el mismo porcentaje de humedad esta muestra obtuvo una mayor compactación, viéndose reflejado al momento de realizar la prueba con la máquina del CBR, en donde esta obtuvo una menor penetración de la muestra y un mayor esfuerzo para que este asentamiento se presentara. MUESTRA # 3 En la siguiente muestra obtuvo una menor presentación debido a que fue compactada con un número menor de golpes en este caso 25, y al momento de realizarse la prueba con la máquina del CBR se obtuvo una mayor penetración y una cantidad menor de esfuerzo para producir este asentamiento en comparación con la muestra que fue compactada a 56 golpes. MUESTRA # 4 Esta muestra fue la que obtuvo la mayor penetración debido a que fue la compactada con menor número de golpes los cuales fueron 12, viéndose en la máquina del CBR una mayor penetración y una cantidad menor de esfuerzo aplicado por la máquina, obteniendo un mayor asentamiento que las otras dos muestras. El valor del CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos, principalmente con fines de utilización como base y subrasante bajo pavimentos de carreteras y aeropistas. ANALISIS DE RESULTADOS GENERAL Al momento de realizar el ensayo con una humedad del 6% pudimos observar que nuestro material se comportó de una manera ideal y esto era debido granulometría era adecuada y contenía la cantidad de finos ideal, en la muestra 2 que era con 56 golpes al momento en que depositamos la primera capa de material en el cilindro pudimos observar que al momento de compactar recibía los golpes y tuvo el material una acomodación ideal y así mismo sucedió en las siguientes 5 capas hasta finalizar. En la muestra 3 que era con 25 golpes al momento en que depositamos la primera capa de material en el cilindro pudimos observar que al momento de compactar el material a medida que le aplicábamos carga con el pistón tuvo también una muy buena acomodación. En la muestra 4 que era con 10 golpes al momento en que depositamos la primera capa de material en el cilindro pudimos observar que al momento de compactar recibía los golpes pero el material no consiguió una acomodación ideal pero al ir aumentando las capas, las anteriores fueron teniendo una compactación mejor. ANALISIS DEL ENSAYO Después de los respectivos ensayos en laboratorio obtuvimos los datos de tres muestras con igual % de humedad adicionada, pero con un diferente número de golpes por capa, se realizaron los respectivos cálculos y encontramos que el material ensayo presento una muy buena capacidad portante. En las tres muestras pudimos apreciar el grado de compactación como cambia con relación a la cantidad de golpes a mayor cantidad más compactación recibía el material. Se logró el objetivo del laboratorio el cual era identificar el CBR (capacidad portante del suelo) la cual nos arroja el número de veces que se debe compactar por capas nuestro material en vías o mejoramientos de suelos. ¿Qué se logró? Un análisis y poner en práctica los conocimientos prácticos vistos en clase para así al momento de obtener un resultado de CBR en nuestra carrera podamos determinar qué tan bueno es este y la calidad del suelo sobre la cual vamos a soportar nuestra estructura de pavimento. BIBLIOGRAFIA http://ani.gov.co/EspecificacionesTecnicasInvias/normasInvias/Norma.INVE-148-13.pdf http://civilgeeks.com/tag/excel-cbr-en-muestras-alteradas -astm-d-1557/ libro: Mecánica de-suelos - Peter L. Berry. Informe sobre CBR en la caracterización de la resistencia de suelos de sub-base, base y subrasante.
