Ensayo CBR (California Bearing Ratio)

Ensayo de CBR Relación de Soporte California

Buenos días a todos los miembros de la comunidad de ensayos de laboratorio para ingenieros civiles: Cueva del Ingeniero Civil, continuando con las publicaciones diarias ahora publicamos el ensayo del CBR (California Bearing Ratio), como ya es de costumbre incluimos al final una hoja de cálculo realizada en Excel, bueno sin más palabras les dejo el procedimiento del ensayo:

1.- OBJETIVO:

Determinar el valor de Soporte Relativo e Hinchamiento de los suelos tomando como material de comparación la piedra triturada.

2.- EQUIPO DE LABORATORIO:

* Moldes con collarín.
* Pisón de compactación de 10 lb. (4.54 Kg.).
* Disco espaciador.
* Papel filtro.
* Batea.
* Bañadores.
* Probetas de vidrio graduadas (para agua).
* Guantes de goma.
* Regla metálica.
* Pocillos.
* Horno.
* Balanza de 20 Kg. de capacidad y 1.0 gr. de aproximación.
* Tamices de ¾" y No. 4.
* Plato perforado con vástago regulable.
* Pesas anulares y de disco.
* Trípode con extensómetro para determinar expansión.
* Depósito de inmersiónde agua.
* Prensa de carga de C.B.R.
* Extensómetros.
* Cronómetros.
* Extractor de muestras

3.- CARACTERÍSTICAS DEL SUELO:

* Anotar todas las características del suelo, (LL, IP, Clasificación, % H op, Dmss).
* Preparar 3 muestras separadas de 6.5 Kg. c/u.
* Si se trata de suelos granulares el peso de la fracción retenida en el tamiz de 3/4" se debe compensar con un peso igual de muestra, que pasa el tamiz de ¾" y retiene No. 4.

4.- DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD:

Las muestras deben tener un % de Humedad igual al de la Humedad Óptima determinada en el ensayo de compactación, se debe seguir los siguientes pasos:
- Humedad natural: Determinar el % de Humedad Natural del suelo preparado, que resulta ser la Humedad Higroscópica (% Hh)
- Porcentaje de Humedad necesaria: Es el resultado del % de Humedad Optima – % de Humedad Natural + 0.3 % por proceso de manipuleo.
- Peso muestra húmeda (Psh): Será de 6.5 kg. c / u.
- Peso total seco (Pss): Se determina por fórmula: Pss = (Psh x 100) / (100 + % Hh)
- Agua necesaria para él % H. optima: Se determina, multiplicando el Peso suelo seco (Pss) x % de agua necesaria en números enteros (cc).
Es la cantidad de agua que debe añadirse a la muestra original.

5.- PROCEDIMIENTO:

A.- CONTENIDO DE HUMEDAD Y PESO UNITARIO:

1.- Preparar 3 moldes, debidamente pesados y volumen determinado.
2.- Numerar los 3 moldes.
3.- Anotar el No. de capas (3 para suelos finos) y (5 para suelos granulares).
4.- Anotar el No. de golpes por capa (10, 35 y 65 para suelos finos) ; (12, 25 y 56 para suelos granulares).
5.- Vaciar la primera muestra en la batea y formar un cono hueco.
6.- Echar el volumen de agua necesaria (cc) para llegar a su % H. óptima.
7.- Manualmente mezclar en forma uniforme el suelo con el agua.
8.- Vaciar el Suelo húmedo (1/3 ó 1/5) en el molde y compactar con el pisón de 10 lb. (4.54 Kg.) con el No. de golpes determinado.
9.- Compactar el No. de capas compactadas por encima del molde.
10.- Sacar el collarín y enrasar la muestra hasta el nivel superior del molde.
11.- Preparar los tres moldes con No. de capas especificada y el No. de golpes determinado

B.- CONDICIÓN DE LA MUESTRA:

1.- Pesar el molde + Suelo húmedo compactado.
2.- Anotar el Peso del molde (ya calibrado).
3.- Determinar el peso de muestra húmeda: (Psh + molde) – (Peso molde).
4.- Anotar el volumen del molde (dm3), (ya calibrado).
5.- Determinar el PESO UNITARIO HÚMEDO: dividiendo el Peso del Suelo Húmedo (Psh) entre el Volumen del molde en Kg / dm3.

C.- DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD:

1.- Del saldo del suelo húmedo que queda sacar una porción, pesar, secar y determinar el % de humedad.
2.- Conocido el % de Humedad, se determina el PESO UNITARIO SECO (PUS), por formula:
PUS = (PUH x 100) / (100 + % H)

D.- EXPANSIÓN:

1.- A la muestra compactada se coloca papel filtro en la parte superior, el plato perforado con bástago regulable y las pesas.
2.- Se sumerge en la pileta llena de agua, hasta que el agua sobrepase la muestra de suelo unos 2 cm.
3.- Se coloca sobre el molde, el trípode con extensómetro, regulando el bástago del plato hasta que toque con el dial del extensómetro, y se coloca en cero y se ajusta el vástago.
4.- Después de 4 días de inmersión, se vuelve a leer con el trípode + extensómetro (da 0.01 cm. ó 0.01 pulg.) la nueva lectura.
5.- Se calcula el % de expansión:
% Expansión = diferencia de lectura x 100 / (Altura de la muestra)

E.- PENETRACIÓN:

1.- Después del 4to. día de inmersión de las probetas, se mide el hinchamiento.
2.- Se saca los moldes de la pileta, se inclina los moldes para vaciar el agua libre durante 1 minuto, sujetando las pesas.
3.- Después se deja drenar durante 15 minutos en posición inclinada.
4.- Se lleva el molde a la prensa de ensayo de CBR, prevista de todos los implementos necesarios, se centra la muestra para que pase el pistón del Aro Dinamométrico; todo Aro Dinamométrico tiene su propia planilla de calibración con la que se debe trabajar.
5.- Se regula la altura de la muestra con el pistón del Aro Dinamométrico y al contacto se coloca en cero el extensómetro. Este aro nos da las cargas de resistencia a la deformación.
6.- Paralelamente se coloca el extensómetro que medirá las Penetraciones y que se halla sujeta al marco, y se hace coincidir también en cero.
7.- Se inicia la aplicación de carga a una velocidad igual 1.27 mm. / min. (0.5"/min.), anotándose las lecturas que registra el dial del aro dinamométrico (lecturas de calibración propia en lb.; Kg. o KN), para penetraciones de 0.025" (0.64 mm.); 0.050" (1.27 mm.); 0.075" (1.91 mm.);0.1" (2.54 mm.); 0.2" (5.1 mm.); 0.3" (7.6 mm.); 0.4" (10.2 mm.) y 0.5" (12.7 mm.). Se anota en la casilla CARGA DE ENSAYO.
8.- Estas lecturas se las convierte en Lb., Kg. o KN., de acuerdo a la planilla de calibración.
9.- Las 4 primeras lecturas sirven para verificar si será necesario efectuar correcciones en la Curva Penetración vs. Carga.
10.- De tener que efectuarse correcciones, se correrá el Nuevo punto de origen y esa distancia se recorre para 0.1" y 0.2" de penetración lo que nos dará nuevas cargas mayores en Lb., Kg. o KN y se anota en cargas corregidas; con lo cual recién se calculará el CBR.
11.- Se determina el CBR: Para 0.1" = Carga Lb. x 100 / 3000
Para 0.2" = Carga Lb. x 100 / 4500
12.- Se descarga la prensa y se retira el molde.
13.- La variación entre 0.1" y 0.2" no debe ser mayor en un 5 %, de ser mayor se debe repetir el ensayo.

6.- GRÁFICOS:

- CARGA – PENETRACIÓN

1.- Se debe determinar la escala adecuada de cargas en Lb., Kg. o KN en ordenadas, en abscisas se anota las penetraciones.
2.- Se grafica cada punto carga – penetración.
3.- Se une los puntos y debe ser una línea continua que nazca desde el origen de coordenadas.
4.- Aquí se determina si se tiene que efectuar correcciones para nuevas cargas.
5.- Se grafica para los 3 moldes (10, 30, 65 golpes) o (12, 25, 56 golpes)

7.- PESO UNITARIO SECO (Kg. / dm3) VS. % HUMEDAD:

1.- Se determina una escala conveniente en ordenadas para el Peso Unitario Seco, del ENSAYO DE COMPACTACIÓN.
2.- Se marca para el 100, 97 y 95 % de la Densidad Máxima Seca del Suelo.

8.- PORCENTAJE DE CBR VS. PESO UNITARIO SECO:

1.- En ordenadas se marca los Pesos Unitarios Secos de los 3 moldes de C.B.R.
2.- En abscisas los CBR determinadas por las cargas (determinar una escala adecuada entre el máximo y el mínimo).
3.- Luego trazando una línea horizontal para el 100, 97 y 95 % del Peso Unitario Seco se intersecta a la curva del CBR vs. PUS y bajando a abscisas determinamos los CBR correspondientes para los tres moldes.

Bueno compañeros espero que les haya servido nuestra nueva publicación, les dejo la planilla Excel que es un complemento al ensayo CBR.

Un abrazo a todos…no olviden compartir nuestras publicaciones.