DENSIDAD DE CAMPO Y ENSAYO CBR

1.1. OBJETIVO GENERAL: Determinar la densidad seca y el contenido de humedad del suelo en el campo mediante el mtodo del cono de arena. Es establecer una relacin entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub base. Rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relacin entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo de arena y afirmado.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Este ensayo se ejecutarn con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilizacin racional de los recursos. Determinar un ndice CBR, que nos permita expresar las caractersticas de resistencia y deformacin del suelo extrado (arena y afirmado). Obtener un resultado lo ms exacto posible para realizar correctamente una expresin grfica Fuerza v/s Penetracin del ensayo de la muestra de suelo1.3 FUNDAMENTO TEORICO:DENSIDAD DE CAMPO (Segn Norma ASTM Designacin: D1556-82): DETERMINAR LA DENSIDAD DEL SUELO IN SITU POR EL METODO DEL CONO DE ARENA Este mtodo cubre la determinacin de la densidad del suelo in situ. Cualquier suelo u otro material que puede ser excavado con herramientas de mano puede ser ensayado, siempre y cuando los vacos o las aberturas de los poros en la masa son lo suficientemente pequeos para prevenir que la arena usada en el ensayo se introduzca en los vacos naturales. El suelo u otro material siendo ensayado deber tener la suficiente cohesin o atraccin entre partculas para mantener estable los lados de un hueco pequeo o excavacin. Este deber ser lo suficientemente firme para soportar las presiones pequeas ejercidas al excavar el hueco y colocar el aparato sobre l, sin deformarse o desplazarse. Cuando el contenido de humedad y la densidad seca van a ser determinadas, no debe ser usado este mtodo en algunos suelos o materiales, como se indica en los prrafos 1.3 y 3.5 del mtodo D2216 (Mtodo de Laboratorio para Determinar el Contenido de Humedad de Suelo, Roca y Mezclas de Suelo Agregado).

SIGNIFICADO Y USO Este mtodo es muy difundido para determinar la densidad de suelo compactado utilizado en la construccin de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y estructuras de relleno. Es comnmente utilizado como base de aceptacin para suelos compactados a una densidad especfica o a un porcentaje de la densidad mxima determinada por un mtodo de ensayo estndar. Este mtodo puede ser usado para determinar la densidad in-situ de depsitos de suelos naturales, agregados, mezclas de suelos u otro material similar. El uso de este mtodo est generalmente limitado a un suelo en una condicin no saturada. Este mtodo no es recomendable para suelos que son blandos o fciles de pulverizar o que estn en una condicin de humedad tal que el agua escurra en un hueco excavado a mano. La precisin del ensayo puede ser afectada para suelos que se deforman fcilmente o que sufran cambios volumtricos en el hueco excavado debido a que el personal camine o se detenga cerca del hueco durante la prueba.

CONO DE DENSIDAD:Determinar la densidad del suelo in situ como sigue: 1. Llenar el aparato con arena previamente calibrada para determinar la densidad de la masa. Determine la masa del aparato y de la arena. 2. Preparar la superficie donde va a ser ubicado el ensayo, tal que se encuentre nivelado. El plato base es una excelente herramienta para preparar la superficie nivelada y limpia. 3. Asentar el plato base sobre la superficie plana; estando seguro que existe un buen contacto entre la superficie del terreno y el borde del hueco central. Marcar el plato base y controlar que no haya movimiento durante el ensayo. Adherir con clavos los bordes del plato o en su defecto asegurar el plato que no se mueva sin causar ninguna alteracin en el suelo a ser ensayado. 4. En suelos donde la nivelacin no es posible, un ensayo preliminar deber ser ejecutado en este punto, midiendo el volumen de separacin entre el plato del embudo y la superficie del terreno. Llenar el espacio con arena del aparato, determinar la masa de arena usada para llenar el espacio, volver a llenar el aparato y determinar la nueva masa inicial del aparato y la arena antes de proceder las mediciones, cuidadosamente cepillar la arena de la superficie preparada.5. Excavar el hueco para el ensayo dentro del hueco central del plato base, teniendo cuidado de no alterar el suelo que rodea al hueco. El volumen del hueco del ensayo deber ser tan grande como se pueda con el fin de minimizar errores y no deber ser ms pequeo que los volmenes indicados. Los lados del hueco debern tratar de caer perpendicularmente ligeramente hacia el fondo, tal que ste sea razonablemente plano o cncavo. El hueco deber ser cuidado en lo posible de cavidades, salientes y obstrucciones filudas ya que pueden afectar la precisin del ensayo. Tenga cuidado de no perder ningn material. Proteger este material de las prdidas de humedad hasta que la masa haya sido determinada y que tambin haya sido determinado el contenido de humedad del espcimen. 6. Limpiar el borde del hueco central del plato de metal, invertir el aparato, y asentar el embudo grande de metal en el hueco con bordes en la misma ubicacin marcada durante la calibracin. Abrir la vlvula y dejar que la arena llene el hueco, el embudo y el plato base. Tener cuidado de no golpear o vibrar el aparato o el terreno durante este paso. Cuando la arena deje de fluir, cierre la vlvula. 7. Determinar la masa del aparato con la arena sobrante y calcular la masa utilizada en el ensayo. 8. Determinar la masa del material que ha sido removido del hueco del ensayo.9. Mezclar el material completamente y obtener un espcimen representativo para la determinacin del contenido de humedad o usar la muestra entera. 10. Determinar el contenido de humedad con los datos obtenidos.

El Grado de Compactacin de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresin:

Donde: Gc = Grado de Compactacin d = Densidad Seca en el campo dmax= Densidad Seca Mxima obtenida en el laboratorio.

ENSAYO CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)(Segn Norma ASTM D-1883, AASHTO T-193, MTC E 132-2000): DETERMINAR EL NDICE DE RESISTENCIA DE LOS SUELOS DENOMINADO VALOR DE LA RELACIN DE SOPORTE O CBR.Descripcin Del Ensayo: El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad; pero tambin puede operarse en forma anloga sobre muestras inalteradas tomadas del terreno. Este ndice se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de Subrasante y de las capas de base, sub-base y de afirmado.APARATOS: Prensa similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada para forzar la penetracin de un pistn en el espcimen Molde, de metal, cilndrico, de 152,4mm 0.66 mm (6 0.026") de dimetro interior y de 177,8 0.46 mm (7 0.018") de altura, provisto de un collar de metal suplementario de 50.8 mm (2.0") de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Disco espaciador, de metal, de forma circular, de 150.8 mm (5 15/16) de dimetro exterior y de 61,37 0,127 mm (2,416 0,005) de espesor Pisn de compactacin como el descrito en el modo operativo de ensayo Proctor Modificado, (equipo modificado) Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5 7/8") de dimetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de dimetro, Pesas. Un trpode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posicin de ste y medir la expansin, con aproximacin de 0.025 mm (0.001"). Dos diales con recorrido mnimo de 25 mm (1") y divisiones lecturas en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la muestra. Una Poza, con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en agua. 2.10 Estufa, termostticamente controlada, capaz de mantener una temperatura de 110 5C (230 9 F). Balanzas, una de 20 kg de capacidad y otra de 1000 g con sensibilidades de 1g y 0.1g, respectivamente. Tamices, de 4.76 mm (No. 4), 19.05 mm(3/4") y 50,80 mm (2").

El CBR (California Bearing Ratio) se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistn una profundidad de 0.1 pulgadas en una muestra de suelo y el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn, la misma profundidad de 0.1 pulgadas, en una muestra patrn de piedra triturada.

Los Valores para el patrn (roca triturada), se muestran a continuacin:

ENSAYO CBRPreparacin de la muestra. Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se pasa el material por el tamiz y se desechan las partculas retenidas en el tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material, pero con partculas que sean retenidas en el tamz y que pasen por el tamiz . Se determina la humedad ptima del material siguiendo el mismo procedimiento de la Compactacin Proctor Modificado con las siguientes excepciones. El material sobrante de la determinacin de la humedad ptima (25 libras aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el mximo peso unitario seco. Se debe prevenir la evaporacin. Se pesan 3 moldes de C.B.R. con las respectivas placas de soporte del molde, estas deben tener 28 perforaciones de 1/8 de dimetro. Se compactan 3 muestras en los moldes preparados, usando para el primero 56 golpes, para el segundo 25 golpes y para el tercero 10 golpes. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipacin. Cada capa debe ser de 1 de espesor despes de compactada y la ltima capa debe estar ms arriba de la unin del molde con su collarn. La humedad de las muestras as compactadas no debe ser ni mayor ni menor que 0.5% de la humedad ptima; de otra forma se debe repetir el ensayo. Se retira el collarn del molde y se lo pesa junto con la muestra compactada, el disco espaciador y la placa de soporte. Se coloca un filtro de papel sobre la placa de soporte y luego se voltea el molde con la muestra compactada (el espacio dejado por el disco queda lgicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa de soporte. La muestra est lista para ser sumergida.Mtodo de sumergir la muestra y medir los cambios volumtricos.Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturacin que se presentan en el terreno, la muestra preparada como se indica anteriormente, se sumerge en un recipiente. Se coloca sobre las muestra sobrepeso de 5 libras (esto representa aproximadamente 3 de material). Por lo tanto si se desea calcular el nmero de sobrepesos necesarios, se estima el espesor en pulgadas del material que la muestra va a soportar y se divide por 3. Se coloca un filtro de papel sobre la superficie de lamuestra compactada, luego la placa perforada con su vstago y sobre esta los pesos y sobre-pesos requeridos. Se coloca un extensmetro junto con un trpode que sirva para sostenerlo. Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja all durante cuatro das hasta que est completamente saturada y no tenga ms cambios volumtricos; se debe tomar la lectura de los extensmetros todos los das. Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada. Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistn; se levanta la plataforma por medio del gato hidrulico hasta que el pistn est en contacto con la muestra y se le est aplicando una carga de 10 libras. Despus se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca tambin el extensmetro en cero. Se aplica la carga por medio del gato hidrulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05 por minuto. Se toma la lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5 de penetracin del pistn. Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistn. Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6 de dimetro.

1.4 EQUIPOS Y MATERIALES: Cono de Densidad Pala Wincha Arena Calibrada Balanza Bolsas o Taras para las muestras Aparatos segn la norma ASTM D-1883, para el ensayo CBR. Miscelneos, de uso general como cuarteador, mezclador, cpsulas, probetas, esptulas, discos de papel de filtro del dimetro del molde, etc.

1.5 PROCEDIMIENTO:1.6 RESULTADOS:

1.7 RECOMENDACIONES:1.8 CONCLUSIONES:1.9 BIBLIOGRAFIA: