Resumen El presente trabajo es un informe detallado de laboratorio donde se pretende mostrar y explicar el proceso, resultados y conclusiones obtenidos al momento de llevar a cabo los ensayos dispuestos por las normas INV-E, dichas normas contiene las indicaciones para realizar los ensayos de caracterizacin del suelo y el ensayo CBR respectivamente. Todo con el fin de evaluar la resistencia potencial del material para el diseo de pavimentos.

Palabras Clave: Resistencia, compactacin, contenido de humedad densidad mxima, penetracin, identificacin del material.

Abstract This paper is a detailed lab report which aims to show and explain the process, results and conclusions obtained when carrying out the tests established by the regulations INV-E, these rules contain the instructions for performing the tests characterization CBR soil and test respectively. All in order to evaluate the potential strength of the material for pavement design

Keywords:

VALOR DE REALCION DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR) Manuel Fernando Sanchez Peralta 214959 Eurlin Alejandro vila Becerra 214982 Hernan Dario Sanchez Escobar 215223 Jerson Rincn Can. Cod, 215230 IntroduccinP

ara las sociedad uno de los aspectos ms importantes son sus conexiones y el estado de estas, para el desarrollo de un pasi es indispensable contar con vas de comunicacin eficientes, y una de los principales retos de la ingeniera civil es proveer vas de calidad, al ser una obra civil e gran importancia la construccin debe ser sumamente planeada para determinar todos los factores que pueden influir en su desempeoEn el diseo de carreteras o sistemas viales en general,, es sumamente importante utilizar el material adecuado ya sea para la base, sub-base o sub-rasante, el cual garantice una larga vida til a cualquier carretera que soporta cualquier tipo de transito p y toda clase de inclemencia. La caracterizacin y evaluacin de material es esencial cuando se empieza el diseo, y una de las pruebas ms comunes para al evaluar los materiales, es el ensayo CBR (relacin de soporte de california) El CBR es un ensayo que se encarga de caracterizar la capacidad soportante del suelo, es decir mide la resistencia del suelo, al evaluar los potenciales esfuerzos a los que ser sometido el suelo en estudio; sin embargo no refleja el efecto de la aplicacin de las cargas de transito.Junto con el Ensayo Normal de CBR se realizaron unas pruebas adicionales las cuales son Anlisis Granulomtrico de Suelos por Tamizado INV E-123, Determinacin del Lmite Liquido de los Suelos INV E-125, Lmite Plstico e ndice de Plasticidad de los Suelos INV E-126, Determinacin de los Factores de Contraccin de los Suelos INV E-127,Equivalente de arena de Suelos y Agregados Finos INV E-133 y Valor de Azul de Metileno en Agregados Finos y en Llenantes minerales INV E-235.

Objetivo

Determinar el ndice de resistencia de los suelos, relacin de soporte de california (CBR) evaluando la resistencia potencial del material ya sea sub-rasante, base, sub-base empleado en el diseo de pavimentosCaracterizar el material con los diferentes ensayos de INV-E, e identificar su posible uso como material empleado en el diseo de un pavimento.Establecer la relacin entre el comportamiento fsico y mecnico de suelos utilizados para base, sub-base y sub-rasante, determinando la relacin entre el valor de CBR y la densidad seca en campoMateriales y metodologa

3.1 Materialesy Equipos.

3.1.1 Muestra: suficiente material de suelo que pase el tamiz No.4. Para cada muestra se necesitan 6.0 Kg.

3.1.2 Tamices: Tamiz No. 4 y tamiz de 3/4.

3.1.3 Molde: un molde cilndrico de paredes solidas con un dimetro interno de 152.4 mm (6), una altura de 125,0 mm (5) y con capacidad de 0.002320 m. Un collar ajustable de aproximadamente 60 mm de altura y una base en la que se pueda ajustar el conjunto molde-collar.

3.1.4 Martillo: un martillo de 2.5 Kg (5.5 Lb) con una cada libre de 457,2 mm (18). El martillo debe tener una cara circular de un dimetro real de servicio no debe ser menor de 50.42 mm.

3.1.5 Balanza: una balanza de 11.5 Kg para pesar el molde con la muestra con sensibilidad de 1g. Una balanza de menor capacidad de pesar las muestras para determinar la humedad con una sensibilidad de 0.01 g.

3.1.6 Regla metlica: para este caso se uso un machete para el enrasado de la muestra compactada.

3.1.7 Horno: debe ser termostticamente controlado y que mantenga una temperatura de 1105 C para secar las muestras.

3.1.8 Probeta: una probeta plstica transparente para medir el agua a agregar, graduada cada 10 ml.

3.1.9 Recipientes para determinar la humedad, platones para mezclado de las muestras con el agua, pala, etc.

3.2 Metodologa.Para la realizacin de esta prctica se trabaj con un depsito de suelo que se encuentra en los depsitos de almacenamiento de los laboratorios de ensayo de materiales IEI y tamizar sobre las mallas y No. 4 (se utiliza para agregados de concreto hidrulico) hasta completar 13 kg aproximadamente con el fin de obtener dos probetas al momento de realizar el ensayo de CBR (con y sin inmersin). El material con el que se trabajo fue extrado de los depsitos ubicados en el edificio 406; como dicho material se encontraba en un estado natural este no estaba segregado, por lo tanto era necesario cuartear la misma; el proceso de cuarteo consiste en formar un cono de material, este se extiende y se forma una capa delgada de forma circular, al hacer esto los granos ms gruesos tendan a dispersarse hacia los bordes de la capa, as que era necesario introducir dichos granos con la pala hacia el centro de la circunferencia, hecho esto se dividi la muestra en cuatro partes similares, se unieron los lados opuestos y dicho proceso se repiti una vez ms hasta obtener el peso del material deseado.

A continuacin se muestra una sntesis de las operaciones llevadas a cabo para la realizacin de este informe:Preparacin de la muestra :Extraccin de la muestra Cuarteo Tamizado con malla 3/4" Pesado de 12 kg de material

Compactacin:

Adicin de agua requerida Mezclado de materialCompactacin en molde CBR 5 capas, W=10 lb

Etapa de falla:

Sin inmersin

Pesado de la muestra + recipiente Penetracin bajo carga en prensa Determinacin del contenido de humedad

Con inmersin

Saturacin de la muestra en tanque Lecturas de expansin Pesado de muestra + recipiente Penetracin bajo carga en prensa Determinacin del contenido de humedad

Resultados y Discusin

4.1 Resultados

Tabla 1. Calculo de humedad natural.

Tabla 1. Humedad natural

4.2 Resultados de los ensayos adicionales

4.3.1 Lmite Lquido, Lmite Plstico, ndice de Plasticidad

4.2.1.1 Lmite Lquido

El lmite lquido se determina con la curva de fluidez graficando la humedad contra el nmero de golpes. La humedad que corresponde al Lmite Lquido es el valor a los 25 golpes. Pero la muestra determino ser no liquida

4.2.1.2 Lmite Plstico

La muestra, en ensayo determino que es no plstica

4.3.2 Anlisis Granulomtrico Tamizado

el anlisis granulomtrico se obtuvo la grafica que se muestran en las Figuras 2 correspondientes a la fraccin gruesa en la Tabla se muestran los porcentajes de suelo pasante por cada tamiz

Tabla 2 . Porcentajes Pasa Tamiz

Figura 1. Anlisis Granulomtrico

4.3.3 Anlisis granulomtrico hidrmetro

El anlisis granulomtrico se obtuvo la grafica que se muestran en las Figuras 2 correspondientes a la fraccin gruesa en la Tabla se muestran los porcentajes de suelo pasante por cada dimetro

Tabla 3. Porcentajes Pasa

Figura 2. Anlisis por Hidrometra

4.2.3.1 Anlisis Granulomtrico segn el Sistema de Clasificacin Unificado de Suelos USCS:

Por el Tamiz No. 200 pasa menos del 50% entonces es de Gradacin Gruesa; por el Tamiz No. 4 pasa menos del 50% entonces el suelo corresponde a una grava, Por el tamiz No. 200 pasa menos del 5%,

El coeficiente de curvatura se determina con la ecuacin

El coeficiente de uniformidad se determina con la ecuacin

El Cc=2.2 determina que el material es bien gradado, y el Cu= 1.16 inidca material

4.3.4 Ensayo ProctorSe muestra los datos de la muestra compactada, la humedad asumida y la masa unitaria total para cada punto. Para el clculo de la masa unitaria total se utiliza la siguiente frmula:

Pero

Entonces;

Para el clculo de la masa unitaria del punto 1 se tiene

Tabla 4. Determinacin peso unitario seco

En la tabla Se muestran los valores de masa unitaria del suelo para cada puntoLa masa unitaria para cada punto se calcul de la siguiente manera:

Donde el es:

Multiplicamos por Ws/Ws

Y sabiendo que

Y

Tenemos que

Despejando se obtiene que

Tabla 5. Peso unitario Seco y Total para cada humedad

Para este material se obtuvo la siguiente grafica de humedad () vs. Masa unitaria seca ()

Figura 3. Curva de compactacin

De la grafica se determina que la humedad ptima es:

Y el peso unitario seco mximo es

4.3.5 Ensayo de Equivalente de Arena para Suelos

Para este ensayo se obtuvieron los resultados que se muestran en la Tabla 9

Tabla 6. Lecturas Datos Equivalente de Arena

Para el caculo del equivalente de arena (EA) se us la siguiente ecuacin (numeral 8.1 de la norma INV E-133)

, con la cual se obtuvieron los resultados descritos en la Tabla 10, la norma indica que para el valor de cada muestra de EA nicamente se deben tomar los valores enteros, y para el valor de EA del suelo se debe promediar

Tabla 7. Resultado Equivalente de Arena

El resultado del equivalente de arena fue:

4.3.6 Gravedad especificaEn la tabla X se muestran los datos obtenidos apra el clculo de la gravedad especfica

Tabla 8. Datos gravedad especifica

Para el clculo de la gravedad especifica se tiene las siguientes formulas-Gravedad especifica Bulk 23C

-Gravedad especifica Bulk S.S.S.

- Gravedad especifica Bulk aparente

-Absorcin

4.3.7 Mquina de los ngeles

Mediante este ensayo se obtuvo una breve descripcin del material, el cual es de color habano claro, de una textura granular con un tamao mximo nominal de 3. Los resultados de la gradacin para la fraccin gruesa son:

Tabla 9. Resultados Maquina de los angeles

Donde el desgaste se calcula como

4.3.8 Ensayo de Azul de Metileno

Este ensayo es una tcnica de control de calidad de la fraccin fina como un indicador de contenido de arcillas presentes en una muestra de material .Un valor significativo indica una gran cantidad de arcilla o de materia orgnica presente en la muestra.En la tabla XX, se muestran los datos tomados en laboratorio para obtener el valor de azul de metileno.

Tabla 10. Datos Azul de Metileno.

El valor de azul de metileno se calcula con la siguiente ecuacin:

Y determinamos el desempeo anticipado con la siguiente tabla

Tabla 11. Valor anticipado del azul de metileno

El material esta marginalmente aceptable

Ensayo CBR

Para el ensayo del CBR se utilizaron 3 moldes uno para cada nmero de golpes, a continuacin se presentan las propiedades (Masa y Volumen) de los moldes y su respectiva energa de compactacin.

Muestra 12 golpes

Muestra 25 golpes

Muestra 55 golpes

Muestra 56 Golpes/Capa

Penetracin (in)Carga U. patron (Psi)carga Unitaria (psi)% CBR

0,11000114,8911,5

0,21500328,2621,9

Comparacin de ensayos

Conclusiones

Con la realizacin del ensayo proctor se logra conocer caractersticas del material, que influye en aspectos como la estabilidad y la capacidad de soporte del suelo, los cuales resultan ser los factores muy importantes si se llega a trabajar con el material estudiado. Por medio de la grfica de compactacin se puede evidenciar la relacin que existe entra la humedad y densidad seca, ya que al incrementarse la humedad la densidad aumenta, sin embargo se tiene un punto de inflexin que marca una relacin inversa. Despus de haber concluido satisfactoriamente el ensayo proctor normal o estndar, con un rango de confiabilidad y el hecho de haber alcanzado los objetivos propuestos al inicio del ensayo; se consiguio obtener un peso especifico seco mximo el cual fue del 1.96 g/cm3 y un grado de humedad optimo de 8 %, evidenciados en la respectiva curva de compactacin. Cuando la humedad sea mayor que la optima , la compactacin se vera perjudicada y mientras mas se desee compactar esto no ser posible porque el ndice de vaco presente en este suelo estar saturado de agua lo que provocara que las partculas de suelo no se puedan juntar mas, provocando una compactacin ineficiente.

Referencias

[1] INVIAS, 2007. Relaciones humedad masa unitaria seca en los suelos (Ensayo Normal de Compactacin). I.N.V. E 141.

[2] INVIAS, 2007. Procedimiento para la preparacin de muestras de suelos por cuarteo. I.N.V.E 104.

[3] INVIAS, 2007. Determinacin del Lmite Lquido de los suelos. I.N.V.E 125.

[4] INVIAS, 2007. Lmite Plstico e ndice de0 Plasticidad de suelos. I.N.V.E 126.

[5] INVIAS, 2007. Determinacin de los Factores de Contraccin de los suelos. I.N.V.E 127.

[6] INVIAS, 2007. Equivalente de Arena de suelos y agregados finos. I.N.V.E 133.

[7] INVIAS, 2007. Valor de Azul de Metileno en agregados finos y en llenantes minerales. I.N.V.E 235.

[8] BERRY PETER L., REID DAVID. Mecnica de Suelos. Mc.Graw-Hill. Bogot, Colombia. 1993.

[9] LAMBE T. WILLIAM, WHITMAN ROBERT V. Mecnica de Suelos. LimusaWiley. Mxico. 1972.

[10] http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo19_p.pdf

[11] Correlacin de Resultados Entre el Ensayo Equivalente de Arena y Azul de Metileno (Mtodo de la Mancha) en Materiales Granulares. Revista psilon N 8: 35-43 / Enero - junio 2007.1Informe de Pavimentos- Valor de relacin de soporte de california CBR