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Método estándar de prueba para la relación de carga de California

Designación AASHTO: T 193-13 (2017)

Sección Técnica: 1a, Suelos y Materiales Reciclados No Consolidados

Lanzamiento: Grupo 3 (agosto de 2017)

1. ALCANCE

1.1. Este método de prueba cubre la determinación de la relación de carga de California (CBR) de la subrasante del pavimento, la
subbase y los materiales de la base/capa a partir de especímenes compactados en laboratorio. El método de prueba está
destinado principalmente, pero no limitado a, evaluar la resistencia de los materiales cohesivos que tienen un tamaño máximo de
partículas inferior a 19 mm (3/4en.).

1.2. Cuando los materiales que tienen tamaños máximos de partículas superiores a 19 mm (3/4pulg.) van a ser probados, esta prueba
El método prevé la modificación de la gradación del material de modo que el material utilizado para las pruebas pase todos
los 19,0 mm (3/4-in.) tamiz mientras que la grava total 4.75-mm (No. 4) a 75-mm (3-in.) fracción sigue siendo la
mismo. Aunque tradicionalmente este método de preparación de muestras se ha utilizado para evitar el error inherente a la prueba
de materiales que contienen partículas grandes en el aparato de prueba CBR, el material modificado puede tener propiedades de
resistencia significativamente diferentes a las del material original. Sin embargo, se ha desarrollado una gran base de experiencia
utilizando este método de prueba para materiales para los cuales se ha modificado la gradación y se utilizan métodos de diseño
satisfactorios basados en los resultados de las pruebas que utilizan este procedimiento.

1.3. La práctica anterior ha demostrado que los resultados de CBR para aquellos materiales que tienen porcentajes sustanciales de partículas
retenidas en el tamiz de 4,75 mm (No. 4) son más variables que para materiales más finos. En consecuencia, es posible que se requieran más
ensayos con estos materiales para establecer un CBR confiable.

1.4. Este método de prueba proporciona la determinación de la CBR de un material con un contenido de agua óptimo o un rango de
contenido de agua a partir de una prueba de compactación específica y una unidad de masa seca específica. La masa unitaria seca
generalmente se da como un porcentaje de la masa unitaria seca máxima de las pruebas de compactación de T 99 o T 180.

1.5. La agencia que solicita la prueba deberá especificar el contenido de agua o el rango de contenido de agua y la unidad de
masa seca para la cual se desea el CBR.

1.6. A menos que la agencia solicitante especifique lo contrario, o a menos que se haya demostrado que no tiene efecto en los resultados de la
prueba para el material que se está probando, todos los especímenes deben empaparse antes de la penetración.

1.7. Los valores indicados en unidades SI deben considerarse como estándar.

2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

2.1. Normas AASHTO:

T 99, Relaciones entre la humedad y la densidad de los suelos con un apisonador de 2,5 kg (5,5 lb) y una caída de 305 mm (12 in.) T 180,
Relaciones entre la humedad y la densidad de los suelos con un pisón de 4,54 kg (10 lb) ) Pisón y una caída de 457 mm (18 pulg.) T 265,
Determinación de laboratorio del contenido de humedad de los suelos

3. SIGNIFICADO Y USO

3.1. Este método de prueba se utiliza para evaluar la resistencia potencial del material de la subrasante, la subbase y la capa base,
incluidos los materiales reciclados, para su uso en pavimentos de carreteras y aeródromos. El valor de CBR obtenido en esta
prueba forma parte integral de varios métodos de diseño de pavimentos flexibles.
3.2. Para aplicaciones donde el efecto del contenido de agua de compactación en CBR es pequeño, como materiales de grano grueso sin
cohesión, o donde se tiene en cuenta el efecto de diferentes contenidos de agua de compactación en el procedimiento de diseño, el
CBR puede determinarse en el punto óptimo. contenido de agua de un esfuerzo de compactación especificado. La masa unitaria seca
especificada es normalmente el porcentaje mínimo de compactación permitido al usar la especificación de compactación de campo de
la agencia.

3.3. Para aplicaciones en las que se desconoce el efecto del contenido de agua de compactación en el CBR o en las que se desea tener en
cuenta su efecto, el CBR se determina para un rango de contenido de agua, generalmente el rango de contenido de agua permitido
para la compactación de campo utilizando el campo de la agencia. especificación de compactación.

3.4. Los criterios para la preparación de especímenes de prueba de materiales autocementantes (y otros) que ganan resistencia con el tiempo
deben basarse en una evaluación de ingeniería geotécnica. Según las indicaciones del ingeniero, los materiales autocementantes se deben
curar adecuadamente hasta que se puedan medir las relaciones de carga que representan las condiciones de servicio a largo plazo.

4. APARATO

4.1. Moldes—Los moldes serán de forma cilíndrica, hechos de metal, con un diámetro interno de 152,40 ± 0,66 mm (6,0 ±
0,026 in.) y una altura de 177,80 ± 0,46 mm (7,0 ± 0,018 in.), y provistos de un collar de extensión aproximadamente 50
mm (2,0 pulg.) de altura y una placa base perforada que se puede colocar en cualquiera de los extremos del molde.
(VerFigura 1 .) Es deseable tener por lo menos tres moldes para cada suelo a ensayar.
Figura 1—Aparato de relación de cojinete de California

4.2. Disco espaciador—Un disco espaciador circular de metal de 150,8 ± 0,8 mm (515/dieciséis±1/32pulg.) de diámetro y
61,37 ± 0,25 mm (2,416 ± 0,01 pulg.) de altura. (VerFigura 1 .)

Nota 1: cuando se utilizan moldes con una altura de 177,80 mm (7,0 pulg.) (Figura 1 ), se necesita una altura de
disco espaciador de 61,37 mm (2,416 in.) para obtener un espesor de muestra compactada que se ajuste al
espesor: 116,43 mm (4,584 in.) de muestras en T 99 y T 180.

4.3. Estiba-Un apisonador como se especifica en T 99 o T 180.

4.4. Aparato para medir la expansión—Consiste en una placa de expansión con vástago ajustable (Figura 1 ) y un soporte de
trípode para un reloj comparador (Figura 1 ). La placa de expansión está hecha de metal, 149,2 ± 1,6 mm (57/8±1/dieciséis
pulg.) de diámetro y está perforado con 1,6 mm (1/dieciséis-in.) agujeros de diámetro. El trípode utilizado para soportar el indicador de carátula
está dispuesto para encajar en el collarín de extensión del molde.

4.5. Indicadores—Dos indicadores de carátula: cada indicador deberá tener un recorrido de 25 mm (1 pulgada) y una lectura de 0,02 mm (0,001
pulgadas).

4.6. Pesos de recargo—Un peso de metal anular con un orificio central de aproximadamente 54,0 mm (21/8pulg.) de
diámetro y varios pesos de metal ranurados o divididos, todos de 149,2 ± 1,6 mm (57/8±1/dieciséispulg.) de diámetro y
cada uno con una masa de 2,27 ± 0,04 kg (5 ± 0,10 lb) (Figura 1 ) (Nota 2 ).

Nota 2: cuando se utilizan pesos divididos, la masa del par debe ser de 2,27 ± 0,04 kg (5 ± 0,10 lb).

4.7. Pistón de penetración—Un pistón de metal de sección transversal circular con un diámetro de 49,63 ± 0,13 mm
(1,954 ± 0,005 pulg.) Área = 1935 mm2(3 en.2) y no menos de 102 mm (4 pulg.) de largo. (VerFigura 1 .)

4.8. Dispositivo de carga—Un aparato de tipo compresión capaz de aplicar una carga uniformemente creciente hasta una capacidad
suficiente para el material que se está probando a una velocidad de 1,3 mm/min. (0,05 pulg./min.), utilizado para forzar el pistón de
penetración en la muestra.

4.9. Tanque de remojo—Un tanque de remojo adecuado para mantener el nivel del agua 25 mm (1 pulgada) por encima de la parte superior de las
muestras.

4.10. Horno de secado-Un horno de secado controlado termostáticamente capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 °C (230 ±
9 °F) para secar muestras de humedad.

4.11. Contenedores de contenido de humedad—Como se especifica en T 265.

4.12. Diverso-Herramientas misceláneas tales como recipientes para mezclar, cucharas, regla, papel de filtro, balanzas, etc.
5. MUESTRA

5.1. La muestra debe manipularse y los especímenes para compactación deben prepararse de acuerdo con los procedimientos
proporcionados en T 99 o T 180 para compactación en un molde de 152,4 mm (6 pulgadas), excepto en lo siguiente:

5.1.1. Si todo el material pasa un 19,0 mm (3/4-pulg.) tamiz, toda la gradación se utilizará para preparar especímenes
para la compactación sin modificación. Si hay material retenido en el tamiz de 19,0 mm, el material retenido en el tamiz de
19,0 mm debe ser removido y reemplazado por una cantidad igual de material que pase por el tamiz de 19,0 mm y retenido
en el tamiz de 4,75 mm (No. 4) tamiz obtenido por separación de porciones de la muestra que no se utilizan de otro modo
para la prueba.

5.1.2. Relación de rodamiento con un contenido de agua óptimo—De una muestra que tenga una masa de 35 kg (75 lb) o más, seleccione
una porción representativa que tenga una masa de aproximadamente 11 kg (25 lb) para una prueba de humedad-densidad y divida el
resto de la muestra para obtener tres porciones representativas que tengan una masa de aproximadamente 6,8 kg (15 lb) cada uno.

5.1.3. Relación de carga para un rango de contenido de agua—De una muestra que tenga una masa de 113 kg (250 lb) o más, seleccione
al menos cinco porciones representativas que tengan una masa de aproximadamente 6,8 kg (15 lb) cada una para usar en el
desarrollo de cada curva de compactación.

6. RELACIÓN HUMEDAD-DENSIDAD

6.1. Relación de rodamiento con un contenido de agua óptimo—Usando la porción de 11 kg (25 lb) preparada como se describe en
Sección 5.1 , determine el contenido de humedad óptimo y la densidad seca máxima de acuerdo con el método de
compactación especificado, ya sea T 99 o T 180. Una prueba de compactación realizada previamente en el mismo material
puede sustituirse por la prueba de compactación que se acaba de describir, siempre que si la muestra contiene material
retenido en el 19.0-mm (3/4-in.) tamiz, suelo preparado como se describe enSección 5.1se usa (Nota 3).

Nota 3—La masa unitaria seca máxima obtenida de una prueba de compactación realizada en un molde de 101,6 mm (4 pulg.) de
diámetro puede ser ligeramente mayor que la masa unitaria seca máxima obtenida de la compactación en el molde de 152,4 mm (6
pulg.) molde de compactación o molde CBR.

6.2. Relación de carga para un rango de contenido de agua—Utilizando las muestras de 6,8 kg (15 lb) preparadas como se
describe en Sección 5.1 , determine el contenido de humedad óptimo y la densidad seca máxima de acuerdo con el método
de compactación especificado, ya sea T 99 (Método D) o T 180 (Método D), excepto que se deben usar moldes CBR y se debe
penetrar cada espécimen para la determinación de CBR . Además, se debe desarrollar la relación humedad-densidad
completa para compactaciones de 25 y 10 golpes por capa y se debe penetrar cada espécimen de prueba compactado.
Realizar toda la compactación en moldes CBR. En los casos en que la masa unitaria especificada sea igual o cercana al 100
por ciento de la masa unitaria seca máxima, será necesario incluir un esfuerzo de compactación superior a 56 golpes por
capa (Nota 4 ).

Nota 4: una gráfica semilogarítmica de la unidad de masa seca frente al esfuerzo de compactación suele dar una relación lineal cuando el
esfuerzo de compactación está en J/m3(pie-lb/pie3) se representa en la escala logarítmica. Este tipo de gráfico es útil para establecer el
esfuerzo de compactación y el número de golpes por capa necesarios para abarcar el rango de contenido de agua y masa unitaria seca
especificados.

6.2.1. Si se va a determinar el CBR empapado, tomar una muestra representativa del material, para la determinación de la humedad,
al inicio de la compactación de cada espécimen y otra muestra del material remanente después de la compactación de cada
espécimen. Use T 265 para determinar el contenido de humedad. Si se va a determinar el CBR no empapado, tome una
muestra del contenido de humedad de acuerdo con T 99 o T 180 si se desea el contenido de humedad promedio.

7. PROCEDIMIENTO

7.1. Relación de rodamientos con un contenido de agua óptimo:

7.1.1. Normalmente, se deben compactar tres especímenes de modo que sus densidades compactadas oscilen entre el 95 por ciento
(o menos) y el 100 por ciento (o más) de la densidad seca máxima determinada enSección 6.1 .
 Nota 5: generalmente, alrededor de 10, 30 y 65 golpes por capa son adecuados para compactar los especímenes 1, 2 y 3,
respectivamente. Por lo general, se requieren más de 56 golpes por capa para moldear una muestra de CBR al 100 por
ciento de la densidad seca máxima determinada por T 99 (Método D); esto se debe a que la muestra para la prueba de
humedad-densidad se reutiliza, mientras que la muestra para el espécimen CBR se mezcla y compacta solo una vez.

Nota 6—Algunos laboratorios pueden preferir probar solo un espécimen que se compactaría a la máxima densidad
seca con un contenido de humedad óptimo determinado por T 99 o T 180.

7.1.2. Sujete el molde a la placa base, coloque el collar de extensión y pese con una precisión de 5 g (0,01 lb). Inserte el disco
espaciador en el molde y coloque un papel de filtro grueso encima del disco.

7.1.3. Mezcle cada una de las tres porciones de 6,8 kg (15 lb) preparadas enSección 5.1.2 suficiente agua para obtener el
contenido óptimo de humedad determinado enSección 6.1 .

7.1.4. Compacte la primera de las tres porciones de la mezcla suelo-agua en el molde, utilizando tres capas iguales y un apisonador
apropiado, si la densidad máxima se determinó mediante T 99, o cinco capas iguales si la densidad máxima se determinó
mediante T 180, para dar un total profundidad compactada de aproximadamente 125 mm, compactando cada capa con el
menor número seleccionado de golpes para dar una densidad compactada del 95 por ciento o menos de la densidad
máxima.

7.1.5. Determine el contenido de humedad del material que se compacta al principio y al final del procedimiento de
compactación (dos muestras). Cada muestra de humedad deberá tener una masa de al menos 100 g para suelos de grano
fino y 500 g para suelos de grano grueso. La determinación del contenido de humedad se debe realizar de acuerdo con T
265, Determinación de laboratorio del contenido de humedad de los suelos.

7.1.6. Retire el collar de extensión y, con una regla, recorte el suelo compactado al mismo nivel que la parte superior del molde. Las
irregularidades de la superficie deben repararse con material de tamaño pequeño. Retire el disco espaciador, coloque un
papel de filtro grueso sobre la placa base perforada, invierta el molde y el suelo compactado, y colóquelo sobre el papel de
filtro de modo que el suelo compactado esté en contacto con el papel de filtro. Sujete la placa base perforada al molde y fije el
collar. Determine la masa del molde y la muestra con una precisión de 5 g (0,01 lb).

7.1.7. Compacte las otras dos porciones de 6,8 kg (15 lb) de acuerdo con el procedimiento enSecciones 7.1.4 mediante
7.1.6 , excepto que se debe usar un número intermedio de golpes por capa para compactar el segundo
espécimen y el mayor número de golpes por capa se debe usar para compactar el tercer espécimen.

7.2. Relación de carga para un rango de contenido de agua:

7.2.1. Preparar las muestras de acuerdo conSección 6.2 . Realice toda la compactación en los moldes CBR. Cada espécimen utilizado
para desarrollar las curvas de compactación para los esfuerzos de compactación de 10, 25 y 56 golpes por capa debe ser
penetrado. En los casos en que la masa unitaria especificada sea igual o cercana al 100 por ciento de la masa unitaria seca
máxima, será necesario incluir un esfuerzo de compactación superior a 56 golpes por capa.

8. REMOJO

8.1. Coloque la placa hinchable con vástago ajustable sobre la muestra de suelo en el molde y aplique pesos anulares
suficientes para producir una intensidad de carga igual a la masa de la subbase y las capas de base y la superficie
sobre el material ensayado. La masa total será como mínimo de 4,54 kg. Se agregará masa adicional en incrementos
de 2,26 kg.

8.2. Coloque el trípode con indicador de carátula encima del molde y realice una lectura de carátula inicial.

8.3. Sumerja el molde en agua para permitir el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de la muestra. Durante el remojo,
mantenga el nivel del agua en el molde y el tanque de remojo aproximadamente 25 mm (1 pulgada) por encima de la parte superior
de la muestra. Remojar la muestra 96 horas (4 días).

Nota 7: se puede usar un período de inmersión más corto (no menos de 24 horas) para materiales de suelo y agregados que drenan
fácilmente si las pruebas muestran que el período más corto no afecta los resultados de la prueba. Para algunos suelos arcillosos,
puede ser necesario un período de remojo de más de 4 días.

8.4. Al final de las 96 horas, haga una lectura de dial final en las muestras empapadas y calcule el hinchamiento como
porcentaje de la longitud inicial de la muestra:
 (1)

8.5. Retire las muestras del tanque de remojo, vierta el agua de la parte superior y deje que se drene hacia abajo durante 15 min.
Se debe tener cuidado de no perturbar la superficie de los especímenes durante la remoción del agua. Después de drenar,
retire los pesos de sobrecarga, las placas perforadas y el papel de filtro superior.

Nota 8: la masa de los especímenes se puede determinar después del drenaje cuando se desea determinar la
densidad húmeda promedio del material empapado y drenado.

9. PRUEBA DE PENETRACIÓN

9.1. Aplicación de un Peso de Recargo—Coloque un peso anular sobre la muestra. Asiente el pistón de
penetración con una carga de no más de 44 N (10 lb).

9.2. Aplicación del Recargo por Peso Restante—Después de asentar el pistón de penetración, coloque el resto de los pesos
de sobrecarga alrededor del pistón. La cantidad total de peso de recargo colocado sobre el espécimen debe ser igual
al peso de recargo utilizado durante el remojo. Ajuste el indicador de cuadrante de penetración y el indicador de carga
a cero.

9.3. Aplicación de carga—Aplique las cargas al pistón de penetración para que la velocidad de penetración sea uniforme a
1,3 mm (0,05 pulg.)/min. Registre la carga cuando la penetración sea de 0,64, 1,27, 1,91, 2,54, 3,81, 5,08 y 7,62 mm
(0,025, 0,050, 0,075, 0,100, 0,150, 0,200 y 0,300 pulg.). Si se desea, se pueden obtener lecturas de carga en
penetraciones de 10,16 y 12,70 mm (0,400 y 0,500 pulg.).

Nota 9: el contenido de humedad de los 25 mm superiores (1 pulgada) se puede determinar después de la prueba, si se desea.
Las muestras de humedad pesarán al menos 100 g para suelos de grano fino y 500 g para suelos granulares.

10 CÁLCULOS

10.1. Curva de tensión-deformación—Trazar la curva de tensión-deformación (resistencia a la penetración-profundidad de

penetración) para cada espécimen como se muestra enFigura 2 . En algunos casos, la penetración inicial tiene lugar sin un
aumento proporcional de la resistencia a la penetración y la curva puede ser cóncava hacia arriba. Para obtener las
verdaderas relaciones esfuerzo-deformación, corrija la curva que tiene una forma cóncava hacia arriba cerca del origen
ajustando la ubicación del origen extendiendo la porción de línea recta de la curva esfuerzo-deformación hacia abajo hasta
que se cruce con la abscisa (ver líneas discontinuas) .
Figura 2—Corrección de las curvas de esfuerzo-deformación

10.2. Relación de rodamiento California-Los valores de carga corregidos se determinarán para cada espécimen a 2,54 y 5,08
mm (0,10 y 0,20 pulg.) de penetración. Los valores de la relación de carga de California se obtienen en porcentaje
dividiendo los valores de carga corregidos a 2,54 y 5,08 mm (0,10 y 0,20 pulg.) por las cargas estándar de 6,9 y 10,3 MPa
(1000 y 1500 psi), respectivamente, y multiplicando estas relaciones por 100 .

(2)

10.2.1. El CBR generalmente se selecciona con una penetración de 2,54 mm (0,10 pulg.). Si la relación a una penetración de 5,08 mm (0,20 pulg.) es
mayor, se debe volver a ejecutar la prueba. Si la prueba de verificación da un resultado similar, se debe usar la relación de penetración de 5,08
mm (0,20 pulg.).
10.3. Diseñe CBR para un solo contenido de agua:Usando los datos obtenidos de los tres especímenes, grafique la relación CBR-
Densidad seca como moldeada como se muestra enfigura 3 . El CBR de diseño puede entonces determinarse al porcentaje
deseado de la densidad seca máxima, normalmente el porcentaje mínimo de compactación permitido por las especificaciones
de compactación de la agencia.

Figura 3—Densidad seca versus CBR

10.4. Diseño CBR para rango de contenido de agua:Grafique los datos de las pruebas en los tres esfuerzos de compactación como se
muestra enFigura 4 . Los datos graficados como se muestra representan la respuesta del suelo sobre el rango de contenido de agua
especificado. Seleccione el CBR para informar como el CBR más bajo dentro del rango de contenido de agua especificado que tenga
una masa unitaria seca entre el mínimo especificado y la masa unitaria seca producida por compactación dentro del rango de
contenido de agua.
 Figura 4—Determinación de CBR para el rango de contenido de agua y el peso unitario seco mínimo

11 REPORTE

11.1. El informe deberá incluir la siguiente información para cada espécimen:

11.1.1. Esfuerzo de compactación (número de golpes por capa).

11.1.2. Densidad seca moldeada, porcentaje.

11.1.3. Contenido de humedad moldeado, porcentaje.

11.1.4. Hinchamiento (porcentaje de la longitud original), por ciento.

11.1.5. Relación de carga de California, porcentaje.

12 PALABRAS CLAVE

12.1. Capacidad de carga; CBR; carga de placa; resistencia del suelo; soporte de subrasante.