Primer trabajo pavimentos

Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Facultad de Ingeniería Civil – Curso: Pavimentos
CLASIFICACION DE ENSAYOS Y ESTUDIOS DE SUELOS EN DISEÑO
Curso: Pavimentos
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DE CARRETERAS Y PAVIMENTOS
1.- CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS
a) Composición Química y Minerológica
La composición química del suelo incluye la media de la reacción de un suelo (pH) y de sus
elementos químicos (nutrientes). Las propiedades químicas del suelo varían con el tiempo.
La meteorización del material de partida por el agua determina, en gran medida, la
composición química del suelo que por último se ha producido. Algunas sustancias
químicas se lixivian en las capas inferiores del suelo donde se acumulan, mientras que
otras sustancias químicas, que son menos solubles, quedan en las capas superiores del
suelo. Las sustancias químicas que se eliminan con más rapidez son los cloruros y los
sulfatos, a los que siguen el calcio, el sodio, el magnesio y el potasio.
Los silicatos y los óxidos del hierro y el aluminio se descomponen con mucha lentitud y
apenas se lixivian. Cuando algunos de estos productos se ponen en contacto con el aire
del suelo, tienen lugar reacciones químicas como, en particular la oxidación, que
provoca la formación de sustancias químicas más solubles o más frágiles que las
originales. En consecuencia, se aceleran los procesos de meteorización, aumenta
la lixiviación de las sustancias químicas y se producen otros cambios en la composición
química del suelo.
Cuando los suelos anegados que contienen sulfuros ferruginosos (piritas) se exponen
al aire, como por ejemplo, durante la construcción de estanques, éstos pueden
convertirse en suelos ácido-sulfáticos de agua dulce, lo que provoca la oxidación de las
piritas y la acidificación del suelo.
El aire presente en el suelo contiene también dióxido de carbono. Al combinarse con
agua, ese gas puede formar un ácido débil (ácido carbónico) que reacciona con algunas
de las sustancias químicas del suelo para formar otras.
La reacción química del suelo: el pH
Los suelos pueden tener una reacción ácida o alcalina, y algunas veces neutral. La
medida de la reacción química del suelo se expresa mediante su valor de pH. El valor
de PH oscila de O a 14, y el pH = 7 es el que indica que el suelo tiene una reacción
neutra. Los valores inferiores a 7 indican acidez y los superiores a 7 alcalinidad.
Mientras más distante esté la medida del punto neutro, mayor será la acidez o la

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alcalinidad.
El método de mayor precisión para la determinación del pH del suelo es el que se
realiza mediante un contador eléctrico del pH, que ofrece una lectura directa del valor
de pH cuando los electrodos de vidrio se introducen en una solución que se obtiene
mezclando una parte de la muestra del suelo y dos partes de agua destilada. Los
equipos de esa índole se pueden encontrar en los laboratorios de análisis de suelos.
Como indicación general del pH del suelo, se pueden utilizar sobre el terreno el papel
de tornasol y los indicadores cromáticos. El papel de tornasol que adquiere un color
rojo en condiciones ácidas y azul en condiciones alcalinas, es relativamente poco
costoso y, por lo general, se puede comprar en farmacia. Dicho papel se sumerge
parcialmente en una suspensión de suelo que se obtiene mezclando una parte de
suelo y dos partes de agua destilada o, si fuese necesario, de agua de lluvia pura
recogida directamente en un recipiente limpio. También se pueden adquirir equipos
para ensayos de campo, incluidos diversos indicadores cromáticos. Como se indica en
las instrucciones, normalmente se mezcla una pequeña muestra de suelo con un poco
de agua destilada y una sustancia química, y se agregan varías gotas de un indicador
cromático. El color de la solución cambia y ese nuevo color se compara con un gráfico
que acompaña al equipe de ensayo, a partir de lo cual se determina el valor de pH.
El pH de las capas de suelo que más tarde constituirán los diques y el fondo de sus
estanques influirá considerablemente en su productividad. En agua ácida, por ejemplo,
el crecimiento de los microorganismos que sirven de alimento a los peces puede
disminuir marcadamente. Cuando la acidez o la alcalinidad son extremas, podría hasta
verse en peligro la salud de sus peces, lo que afectarla a su crecimiento y
reproducción.
Para lograr buenas condiciones productivas, el valor del pH del suelo del estanque no
debe ser demasiado ácido ni demasiado alcalino. Es preferible que el pH esté dentro
de la gama de 6,5 a 8,5. Los suelos que tienen un pH inferior a 5,5 son demasiado
ácidos y los que tienen un pH superior a 9,5 son demasiado alcalinos. Ambos casos
requieren técnicas de ordenación especiales que aumentan considerablemente el
costo de la piscicultura. Este tema se tratará en un próximo manual de la Colección
FAO: Capacitación. Si el pH del suelo es inferior a 4 o superior a 11, debe considerarse
como un suelo no apto para la construcción de diques de estanque o para su
utilización como fondo de estanque.

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Gestión de suelos ácidos.
Hay varios factores que influyen sobre la acidez de los suelos. El calcio, el magnesio y el
potasio, se eliminan del suelo a través de la erosión, la lixiviación y la recolección del
cultivo, incrementándose la acidez de los suelos. Además, la utilización de fertilizantes
acidificantes incrementa los niveles de acidez de los suelos.
Cantidad (g/ha) de compuesto puro necesaria para aumentar 1 unidad el pH
Material
Suelo
Arcilloso Vegetal Arenoso
Óxido cálcico (cal caústica o viva) (CaO) 30-50 20-30 10-20
Hidróxido cálcico (hidratado o cal muerta)
Ca(OH)2
39-66 26-39 13-26
Roca caliza dolomítica CaMg (CO3)2 49-82 33-49 16-33
Roca caliza calcítica CaCO3 54-90 36-54 18-36
Por tanto, la cal incorporada al suelo tiene cinco funciones:
Neutraliza el suelo. La mayoría de las plantas no se desarrollan correctamente en
suelos ácidos.
Intensifica la disponibilidad de los nutrientes para las plantas.
Incrementa la efectividad del nitrógeno, del fósforo y del potasio incorporado.
Incrementa la actividad de los microorganismos, incluyendo los responsables de la
fijación del N en las leguminosas y de la descomposición de la materia orgánica.
Intensifica el crecimiento de la planta y por tanto el rendimiento productivo del
cultivo.

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Gestión de suelos básicos.
Los niveles altos de pH en los suelos pueden depender de diferentes elementos, por lo
que hay diversos métodos para su corrección.
En suelos ricos en piedra caliza se recomienda añadir sustancias orgánicas y en los
suelos alcalino-salinos la alcalinidad se debe a la presencia de sales, en particular a una
alta concentración de sodio.
Si la alcalinidad está causada por sodio, se recomienda añadir sus tancias como el yeso
(sulfato de calcio), sulfuro u otros sulfúricos.
Cantidades que dan el mismo resultado que 100 Kg de yeso.
Compuesto puro Cantidad (Kg)
Cloruro de calcio: CaCl · 2 H2O 85
Ácido sulfúrico: H2SO4 57
Sulfuro: S 19
Sulfato de Hierro: Fe2(SO4)3 · 7 H2O 162
Sulfato de Aluminio: Al2(SO4)3 129
b) Tamaño de las Partículas de Suelo
Independientemente del origen del suelo, los tamaños de las partículas, en general,
que conforman un suelo, varían en un amplio rango. Los suelos en general son
llamados grava, arena, limo o arcilla, dependiendo del tamaño predominante de las
partículas.
Para describir los suelos por el tamaño de sus partículas, varias organizaciones
desarrollaron límites de tamaño de suelo separado. La tabla 1.1 muestra los límites de
tamaño de suelo separado desarrollados por el Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT), el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), la Asociación
Americana de Funcionarios de Carreteras Estatales y del Transporte (AASHTO), el
Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos, y la Oficina de Restauración de
Estados Unidos.
En esta tabla, el sistema MIT se presenta únicamente para fines ilustrativos porque
juega un papel importante en la historia del desarrollo de los límites de tamaño de
suelo separado. Sin embargo, en la actualidad el Sistema Unificado es casi
universalmente aceptado. El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) ha
sido adoptado por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM).
Las gravas son fragmentos de rocas ocasionalmente con partículas de cuarzo,
feldespato y otros minerales.

Las partículas de arena están formadas principalmente de cuarzo y feldespatos,
aunque también están presentes, a veces otros granos minerales.
Los limos son fracciones microscópicas de suelo que consisten en granos muy finos de
cuarzo y algunas partículas en forma de escamas (hojuelas) que son fragmentos de
minerales micáceos.
Las arcillas son principalmente partículas submicroscópicas en forma de escamas de
mica, minerales arcillosas y otros minerales. Como se muestra en la tabla 1.1, las
arcillas se definen como partículas menores a 0.002 mm. En algunos casos, las
partículas de tamaño entre 0.002 y 0.005 mm también se denominan arcillas. Las
partículas se clasifican como arcilla con base en su tamaño y no contienen
necesariamente minerales arcillosos. Las arcillas se definen como aquellas partículas
“que desarrollan plasticidad cuando se mezcla con una cantidad limitada de agua”
(Grim, 1953). (La plasticidad es la propiedad tipo masilla de las arcillas cuando
contienen cierta cantidad de agua.) Los suelos no arcillosos pueden contener partículas
de cuarzo, feldespato o mica, suficientemente pequeñas para caer dentro de la
clasificación de las arcillas. Por consiguiente, es apropiado para las partículas de suelo
menores a 2 o 5 como se definen bajo diferentes sistemas, ser llamadas partículas
tamaño arcilla en vez de arcillas. Las partículas de arcilla son en su mayoría de tamaño
coloidal (1<1  con 2  de límite superior.
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c) Forma de las Partículas
El esqueleto y la arena, representan la parte inerte del suelo y tienen por lo tanto
solamente funciones mecánicas, constituyen el armazón interno sobre las cuales se
apoyan las otras fracciones finas del suelo, facilitando la circulación del agua y del aire.

El limo participa solo en forma limitada en la actividad química del suelo, con las
particular de diámetro inferior, mientras que su influencia en la relación agua – suelo
no es insignificante, y se incrementa con el aumento de los diámetros menores de
este.
La arcilla comprende toda la parte coloidal mineral del suelo, y representa la fracción
más activa, tanto desde el punto de vista físico como del químico, participando en el
intercambio iónico, y reaccionando en forma más o menos evidente a la presencia del
agua, según su naturaleza. Por ejemplo las arcillas del grupo de las caolinitas tienen
una capacidad de intercambio iónico bastante reducida, y se hinchan poco en
presencia del agua, mientras que las arcillas pertenecientes a otros grupos tienen una
elevada capacidad de intercambio iónico y elevada capacidad hidratante.
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2.- CLASIFICACION DE LOS SUELOS
Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados en su
comportamiento ingenieril. Los sistemas de clasificación proporcionan un lenguaj e
común para expresar en forma concisa las características generales de los suelos, que
son infinitamente variadas sin una descripción detallada. Actualmente, dos sistemas de
clasificación que usan la distribución por tamaño de grano y plasticidad de los suelos
son usados comúnmente por los ingenieros de suelos. Éstos son el Sistema de
Clasificación AASHTO y el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. El Sistema
AASHTO lo usan principalmente los departamentos de caminos estatales y de
condados, mientras que los ingenieros geotécnicos usualmente prefieren el Sistema
Unificado.
Sistema de Clasificación AASHTO
Este sistema de clasificación fue desarrollado en 1929 como el Public Road
Administration Classification System (Sistema de Clasificación de la Oficina de Caminos
Públicos). Ha sufrido varias revisiones, con la versión actual propuesta por el
Committee on Classification of Materials for Subgrades and Granular Type Roads of the
Highway Research Board (Comité para la Clasificación de Materiales para Subrasante y
Caminos Tipo Granulares del Consejo de Investigaciones Carreteras) en 1945 (Prueba
D-3282 de la ASTM; método AASHTO M145).
El Sistema de Clasificación AASHTO actualmente en uso, se muestra en la tabla 2.4. De
acuerdo con éste, el suelo se clasifica en siete grupo mayores: A-1 al A-7. Los suelos
clasificados en los grupos A-1, A-2 y A-3 son materiales granulares, donde 35% o
menos de las partículas paran por la criba No. 200. Los suelos de los que más del 35%
pasan por la criba No. 200 son clasificados en los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7. La mayoría
están formados por materiales tipo limo y arcilla. El sistema de clasificación se basa en
los siguientes criterios:
1.- Tamaño de grano
Grava: fracción que pasa la malla de 75 mm y es retenida en la mal la
No. 10 (2mm) de Estados Unidos
Arena: fracción que pasa la malla No. 10 (2mm) U.S. y es retenida en la
malla No. 200 (0.075 mm) U.S.
Limo y arcilla: fracción que pasa la malla No. 200 U.S.

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2.- Plasticidad: El término limoso se aplica cuando las fracciones de finos del
suelo tienen un índice de plasticidad de 10 o menos. El término arcilloso se
aplica cuando las fracciones de finos tienen un índice de plasticidad de 11 o
mayor.
3.- Si cantos rodados o boleos (tamaño mayores que 75 mm) están presentes,
éstos se excluyen de la porción de la muestra de suelo que se está clasificando.
Sin embargo, el porcentaje de tal material se registra.
Para clasificar un suelo de acuerdo con la tabla 2.4, los datos de prueba se aplican de
izquierda a derecha. Por un proceso de eliminación, el primer grupo desde la izquierda
en el que los datos de prueba se ajusten, es la clasificación correcta.
Para la evaluación de la calidad de un suelo como material para subras ante de
carreteras, se incorpora también un número llamado índice de grupo (GI) junto con los
grupos y subgrupos del suelo. Este número se escribe en paréntesis después de la
designación de grupo o de subgrupo. El índice de grupo está dado por la ecuación:
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Donde:
F = porcentaje que pasa la malla No. 200
LL = límite líquido
P = índice de plasticidad
EL primer término de la ecuación, es decir, (F-35)(0.2 + 0.005(LL-40)), es el índice de
grupo parcial determinado a partir del límite líquido. El segundo término, es decir
0.01(F-15)(PI-10), es el índice de grupo parcial determinado a partir del índice de
plasticidad. A continuación se dan algunas reglas para determinar el índice de grupo:
Si la ecuación da un valor negativo GI, éste se toma igual a 0.
El índice de grupo calculado con la ecuación se redondea al número entero más
cercano
No hay un límite superior para el índice de grupo.
El índice de grupo de suelos que pertenecen a los grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5, y
A-3 siempre es 0.
Al calcular el índice de grupo para suelos que pertenecen a los grupo s A-2-6 y A-2-7,

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use el índice de grupo parcial para PI, o
En general, la calidad del comportamiento de un suelo como material para subrasante
es inversamente proporcional al índice de grupo.
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
La forma original de este sistema fue propuesto por Casagrande en 1942 para usarse
en la construcción de aeropuertos emprendida por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército
durante la Segunda Guerra Mundial. En cooperación con la Oficina de Restauración de
Estados Unidos, el sistema fue revisado en 1952. Hoy en día, es ampliamente usado
por los ingenieros (Prueba D-2487 de la ASTM). El Sistema Unificado de Clasificación se
presenta en las tablas 2.5, 2.6 y 2.7; clasifica los suelos en dos amplias categorías:
Suelos de grano grueso que son de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50%
pasando por la malla No. 200. Los símbolos de grupo comienzan con un prefijo G o S. G
significa grava o suelo gravoso y S significa arena o suelo arenoso.
Los suelos de grano fino con 50% o más pasando por la malla No. 200. Los símbolos de
grupo comienzan con un prefijo M, que significa limo inorgánico, C para arcilla
inorgánica u O para limos y arcillas orgánicos. El símbolo Pt se usa para turbas, lodos y
otros suelos altamente orgánicos.
Otros símbolos son también usados para la clasificación:
W: bien graduado
P: mal graduado
L: baja plasticidad (límite líquido menor que 50)
H: alta plasticidad (límite líquido mayor que 50)

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Para una clasificación apropiada con este sistema, debe conocerse algo o todo de la
información siguiente:
Porcentaje de grava, es decir, la fracción que pasa la malla de 76.2 mm y es retenida en
la malla No. 4 (abertura de 4.75 mm)
Porcentaje de arena, es decir, la fracción que pasa la malla No 4 (abertura de 4.75 mm)
y es retenida en la malla No. 200 (abertura de 0.075 mm)
Porcentaje de limo y arcilla, es decir, la fracción de finos que pasan la malla No. 200
(abertura de 0.075 mm)
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Coeficiente de uniformidad (Cu) y coeficiente de curvatura (Cz)
Límite líquido e índice de plasticidad de la porción de suelo que pasa la malla No. 40
Los símbolos de grupo para suelos tipo grava de grano grueso son GW, GP, GM, GC,
GC-GM, GW-GM, GW-GC, GP-GM y GP-GC. Similarmente, los símbolos de grupo para
suelos de grano fino son CL, ML, OL, CH, MH, OH, CL-ML, y Pt. Damos a continuación
un procedimiento paso a paso para la clasificación de suelos:
Paso 1: Determine el porcentaje de suelo que pasa la malla No 200 (F). Si
F<50%, se trata de un suelo de grano grueso, es decir, tenemos un suelo tipo
grava o arenoso (donde F = porcentaje de granos más finos que la malla No
200). Vaya al paso 2, Si F>= 50%, se trata de un suelo de grano fino. Vaya al

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paso 3.
Paso 2: Para un suelo de grano grueso, (100-F) es la fracción gruesa en
porcentaje. Determine el porcentaje de suelo que pasa la malla No, 4 y es
retenido en la malla No. 200, F1. Si F1<(100-F)/2, entonces el suelo tiene más
grava que arena, por lo que es un suelo tipo grava. Vaya a la tabla 2.5 y figura
2.12 para determinar el símbolo de grupo, y luego vaya a la figura 2.13 para
obtener el nombre de grupo propio del suelo. Si F1>= (100-F)/2, entonces se
trata de un suelo arenoso. Vaya a la tabla 2.6 y figura 2.12 para determinar el
símbolo de grupo y a la figura 2.13 para obtener el nombre de grupo de suelo.
Paso 3: Para un suelo de grano fino, vaya a la tabla 2.7 y figura 2.12 para
obtener el símbolo de grupo. Si se trata de un suelo inorgánico, vaya a la figura
2.14 para obtener el nombre del grupo. Si se trata de un suelo orgánico, vaya a
la figura 2.15 para obtener el nombre del grupo.

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3.- ENSAYOS DE LOS SUELOS A REALIZAR
a) Contenido de Humedad (ASTM D2216)
Se define como humedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o de
roca. El contenido de agua o humedad es expresado en porcentaje y es la relación
entre el peso del agua contenida en los espacios vacíos y el peso de la fracción sólida;
cuando la muestra a ensayar es inalterada, comúnmente se conoce como humedad
natural.
Esta propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y se obtiene
de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los sueles en la
construcción están regidos, por la cantidad de agua que contienen.
Método según NTP 339.127(ASTM D2216).
Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una muestra
de suelo. El contenido de Humedad de una masa de suelo, esta formado por la suma
de sus aguas libres, capilares e higroscópicas. La importancia del contenido de agua
que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las
características más importantes para explicar el comportamiento de este
(especialmente aquellos de textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen,
cohesión, estabilidad mecánica.
Este método de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio
del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en
porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el
peso de las partículas sólidas. O sea:
W =
WW
WS × 100
Donde:
W = Contenido de humedad expresado en porcentaje.
WW = Peso del agua existente en la masa de suelo.
WS = Peso de las partículas sólidas.
Materiales y equipos
 Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable 110º ± 5º C.
 Balanza electrónica de 3Kg. De capacidad (sensibilidad 0.1g.)
 Taras o recipientes metálicos, guantes, espátula y brochas.

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 Muestras de suelo.
Procedimiento.
Una vez tomadas la muestra de suelo de cada estrato en estado natural, llenamos los
envases metálicos (taras) con la muestra de suelo, una cantidad entre 100g a 200g.
pesamos y obtendremos el peso húmedo de la muestra.
Introducimos al horno los envases metálicos con la muestra representativa, a una
temperatura de 110º C. durante 24 horas, transcurrido ese lapso de tiempo pesamos
los envases metálicos y obtendremos el peso seco de la muestra.
b) Peso Específico (ASTM D854)
El peso específico relativo o gravedad específica de un suelo se toma como el valor
promedio para los granos del suelo. Este valor es necesario para calcular la relación de
vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis de hidrómetro y es útil para
predecir el peso unitario de un suelo. Generalmente este valor se utiliza para clasificar
los minerales del suelo.
La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como “El peso unitario del
material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados
Celsius.”
Para determinar el peso específico relativo de un suelo, se establece un procedimiento
para suelos que se componen de partículas menores de 5 mm y para partículas
mayores a 5 mm.
Para la clasificación anterior, se procede a separar mediante el tamiz número cuatro (#
4 A.S.T.M.) y se ensayan por separado con el método correspondiente. El resultado
será el promedio ponderado de ambas muestras.
Si el suelo está constituido por partículas mayores que 5 mm, se debe determinar el
peso específico de las partículas gruesas.
Si el suelo está dispuesto por partículas menores a 5 mm, el peso específico relativo se
determina mediante un picnómetro.
Además existe un procedimiento que sirve para determinar el peso específico relativo
de suelos especiales cuando este valor es presumiblemente menor que la unidad.

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Peso específico relativo de las partículas gruesas
Según la Norma ASTM D 854-58, se determina un valor a dimensional denominado,
“Peso específico relativo”, definido como el cociente entre el peso específico del suelo
y el peso específico del agua a una temperatura determinada y expresada en la
siguiente ecuación:
Los valores típicos de gravedades específicas para los sólidos del suelo son entre 2.65
y 2.72, destacando el mercurio con 13.6, el oro con 19.3, es decir 19.3 veces más
pesado que el agua.
Determinación de la parte fina que pasa la malla #200
Como el limo está compuesto de partículas menores a 74 micrones (Tamiz #200) y la
arcilla por partículas menores de 0.2 micrones, se considera como limo y arcilla todo
material que pasa el tamiz #200. La determinación del porcentaje de arcilla y limo es
de suma importancia, ya que la mayoría de las propiedades del suelo dependen del
contenido de limo y arcilla.
Para la determinación exacta del contenido de limo y arcilla, existen varios métodos
científicos, pero que requieren demasiado tiempo; entre los más destacados están:
Método Standard o Hidrométrico (AASHTO).
Método del Sifoneado (Valle Roda).
En laboratorio se empleara el método del sifoneado en forma simplificada.
c) Análisis granulométrico (ASTM D422)
Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una
muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistema s como
AASHTO o USCS. El ensayo es importante, y a que gran parte de los criterios de
aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub - bases de carretera , presas de
tierra o diques, drenajes, etc , depende de este análisis.
Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y
numerados, dispuestos en orden decreciente.
Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. (7 4 micrones) se utiliza el
método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en

la tabla 1.5. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro,
basado en la ley de Stokes.
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Materiales y Equipos
Balanzas: Las balanzas utilizadas en el ensayo de agregado fino, grueso y global
deberán tener la siguiente exactitud y aproximación
Para agregado fino, con aproximación de 0,1 g y exacta a 0,1 g ó 0,1 % de la masa de la
muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso.
Para agregado grueso o agregado global, con aproximación y exacta a 0,5 g ó 0,1 % de
la masa de la muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso.
Tamices: Los tamices serán montados sobre armaduras construidas de tal manera que
se prevea pérdida de material durante el tamizado. Los tamices cumplirán con la NTP
350.001.
Agitador Mecánico de Tamices: Un agitador mecánico impartirá un movimiento
vertical o movimiento lateral al tamiz, causando que las partículas tiendan a saltar y
girar presentando así diferentes orientaciones a la superficie del tamizado. La acción
del tamizado será tal que el criterio para un adecuado tamizado esté dentro de un
periodo de tiempo razonable.
Procedimiento:
El procedimiento para el agregado fino el similar para el empleo del agregado grueso.
Se selecciona una muestra la más representativa posible.
Una vez secada la muestra se pesan 1000 gramos del agregado fino y 4000 a 5000 gramos de

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agregado grueso.
Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del
tipo de agregado. En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden
descendente (1½" ,1", ¾", ½”, 3/8" , # 4 y Fondo)
La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica en la balanza
obteniendo de esta manera el peso retenido.
Lo mismo se realiza con el agregado fino pero se pasa por la siguiente serie de tamices (# 4, #
8, # 16, # 30 #50, #100, #200 y Fondo).
d) Límites de Consistencia (ASTM D4318 - D427)
En este ensayo se describe el procedimiento para la determinación de los límites de
consistencia de una muestra de suelo por medio de una serie de mediciones y
procedimientos normalizados.
El límite líquido es el contenido de agua del suelo definido arbitrariamente como la
frontera entre los estados semi-liquidos y plástico. El límite plástico es el contenido de
agua de un suelo ubicado en la frontera entre los límites plásticos y semi -solidos.
Materiales y equipos
 Aparato de Casagrande
 Ranurador
 Tamiz N° 40
 Mortero
 Placa de vidrio
 Horno de secado, controlado por termostato, capas de mantener la
temperatura uniforme de 110 +5°C
 Balanza de 0.01 g de precisión
 Guantes, espátulas y cucharas
 Agua destilada o desmineralizada
Procedimiento.
Preparación húmeda
Si no se indica lo contrario, la preparación de las muestras deberá ser realizada
mediante este método.
Muestras que pasan por el N° 40
Cuando por análisis visual y manual se determina que la muestra presenta muy poca o

ninguna cantidad de material que es retenido en el tamiz N° 40 se deberá mezclar de
150 a200 g. de muestra con agua destilada sobre una placa de vidrio con ayuda de una
espátula. Si se desea, se puede remojar la muestra en un recipiente antes de
mezclarla.
Mezclar la muestra hasta una consistencia que aproximadamente corresponda a 12 a
35 golpes necesario para cerrar la ranura.
Seleccionar de muestra que garantice de 150 q 200 gramos de material que pase el
tamiz N° 40.
Si durante el mezclado se encuentran pequeños porcentajes de partículas que serían
retenidas en el tamiz N° 40, se pueden remover estas a mano. Si estas se presentaran
en porcentajes mayores, o removerlas se consideraría impráctico, se puede lavar la
muestra como se indica en la siguiente sección. En este caso que estas partículas
correspondan a material cementado u otro tipo de partículas frágil no se deberá
aplastarlas sino se deberá separarlas a mano o lavando la muestra.
Guardar la muestra en un recipiente que evite la perdida de humedad y dejarla
reposando al menos 16 horas. Para iniciar el ensayo se deberá volver a mezclar la
muestra de suelo.
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Muestras que contienen material retenido en el tamiz N° 40
Seleccionar una cantidad de suelo con contenido de humedad natural que
corresponda a aproximadamente 150 a200 gramos de material que pase el tamiz N°
40. cuando la muestra de suelo contiene un porcentaje considerable de material que
sería retenido en el tamiz N° 40, utilizar cantidades no mayores a 500 gramos.
Colocar la muestra en un recipiente y cubrirlo con agua. Permitir que este remoje
hasta que todos los terrones sean disueltos.
Apoyar el tamiz N° 40 en la parte inferior de un recipiente limpio. Enjuagar la mezcla
de suelo y agua dentro del tamiz. Alternativamente, se puede utilizar el tamiz N° 10
por encima del tamiz N° 40 donde se puede enjuagar la muestra en primera instancia.
Después de retirar los materiales gruesos en la medida de lo posible, cubrir el tamiz
con agua hasta 13 mm por encima de la superficie.
Agitar la mezcla con los dedos mientras se va subiendo y bajando el tamiz dentro del
recipiente remover la suspensión para que los materiales finos sean lavados de los
gruesos. Romper los terrones frotándolos suavemente sobre el tamiz con la punta de
los dedos. Para determinar, levantar el tamiz por encima de la superficie del agua y

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23
enjuagar el material retenido con una pequeña cantidad de agua.
Desechar el material que aún permanece por encima del tamiz N° 40.
Reducir el contenido de humedad de la muestra que pasa el tamiz N° 40 hasta
aproximadamente al límite líquido, este proceso puede ser realizado con la ayuda de
una secadora eléctrica de cabello o simplemente dejando esta al aire.
reposando al menos 16 horas. Para iniciar el ensayo se deberá volver a mezclar del
suelo.
Preparación seca
Seleccionar la cantidad de muestra que garantice de 150 a200 gramos de material que
pase el tamiz N° 40.
Secar esta muestra a temperatura de ambiente o con un horno que no exceda los 60°C
hasta que los terrones del suelo se pulvericen fácilmente.
Pulverizar la muestra en un mortero de tal manera que no se rompan las partículas
individuales. Si se encuentran partículas cementadas no se les deberá romper, sino
simplemente removerlas a mano o seguir oro proceso como el lavado por ejemplo.
Separar la muestra sobre el tamiz N° 40 agitándolas a mano. Regresar al mortero el
material aun retenido y repetir los procesos de pulverización y tamizado las veces que
sea necesario.
Colocar en un recipiente el material retenido en el tamiz N° 40 y humedecerlo con una
pequeña cantidad de agua.
reposando al menos 16 horas. Para iniciar el ensayo se deberá volver a mezclar la
muestra del suelo.
Procedimiento del ensayo
Límite líquido
Colocar una porción de muestra preparada en la copa del aparato del límite líquido,
presionarla hacia abajo y dispersarla dentro la copa hasta una profundidad de
aproximadamente 10 mm en su parte mas profunda, disminuyendo gradualmente esta
profundidad para formar una superficie horizontal. Se debe de tener cuidado en
eliminar las burbujas de aire presente en la muestra, a la vez se debe cuidar el resto de
la muestra de posibles cambios de humedad, por ejemplo cubriéndola con una toalla

Curso: Pavimentos
24
húmeda.
Con el ranurador, formar una ranura en la muestra dentro del aparato de casagrande.
Al utilizar la herramienta ranuradora se debe tener cuidado en que esta permanezca
perpendicular ala superficie de la copa en el momento del corte.
Levantar y dejar caer la copa girando la manivela del aparato a una velocidad de 1.9 a
2.1 caídas por segundo, hasta que las dos mitades de la muestra entren en contacto en
una distancia de 13 mm.
Verificar que la ranura no sea cerrada por la presencia de burbujas de aire, esto
observando que ambas mitades de la muestra hayan fluido con aproximadamente la
misma forma, si una burbuja de aire causara el contacto de ambas mitades, se deberá
retirar la muestra de la copa, agregar una pequeña cantidad de agua para reemplazar
la perdida durante la anterior operación y repetir todo el proceso. Si la muestra de
suelo resbala sobre la superficie de la copa se deberá repetir los pasos anteriores con
una mayor cantidad de agua. Si después de varios intentos la muestra sigue
deslizándose o si el número de golpes para cerrar la ranura es siempre menor a 25,
registrar que el límite líquido no puede ser determinado, y reportar el suelo como no
plástico.
Registrar el número de golpes, N, requerido para cerrar la ranura. Remover una
porción de la muestra de la copa con ayuda de una espátula. Esta operación debe
realizarse manteniendo la espátula perpendicular ala superficie de la copa y a la
ranura, además se debe retirar el segmento que corresponde a la unión de las mitades.
Colocar la muestra retirada e un recipiente previamente pesado y taparlo
inmediatamente, a continuación obtener el peso húmedo del recipiente mas la
muestra húmeda.
Retirar de la copa la muestra sobrante y unirla al resto de la muestra. Limpiar la copa y
la herramienta ranuradora.
Volver a mezclar toda la muestra guardada agregando agua destilada para incrementar
el contenido de humedad del suelo y consecutivamente disminuir el número de golpes
requerido para cerrar la ranura. Repetir los pasos anteriores para producir al menos
dos números de golpes más bajos. Uno de los ensayos deberá estar entre 15 a 35
golpes, otro entre 20 y 30 golpes y el último entre 15 a 25 golpes.
Determinar el contenido de humedad “W”, de las muestras de suelo correspondientes
a cada número de golpes.
Límite plástico
Seleccionar 20 gramos de la muestra preparada para el límite líquido. Reducir el

contenido de humedad hasta una consistencia en la cual esta pueda ser enrollada sin
adherirse a la mano. Para ello se puede mezclar y esparcir la muestra sobre la placa de
vidrio continuamente, o se puede emplear una secadora eléctrica.
De la porción de 20 gramos, seleccionar aproximadamente 1.5 a2.0 gramos y formar
con esta una masa elipsoidal.
Enrollar la masa del suelo entre la palma de la mano o los dedos y la placa de vidrio,
con la presión suficiente para llevar al hilo de muestra a un diámetro uniforme a través
de toda su longitud. El hilo de muestra deberá alcanzar un diámetro aproximado de 3.2
mm en no más de 2 minutos. La presión requerida para enrollar la muestra variara de
acuerdo a la muestra de suelo.
Cuando el hilo de muestra alcanza aproximadamente 3.2 mm romper el hilo en varias
partes. Apretar las partes juntas, amasar entre el pulgar y el primer dedo de cada
mano, volver a formar masa elipsoidal y volver a enrollar. Continuar hasta alcanzar un
diámetro de 3.2 mm, y que los hilos se desmenucen bajo la presión requerida para
enrollarlos y la muestra no pueda ser enrollada a diámetros menores de 3.2 mm.
Juntar las partes desmenuzadas y colocarlas en un recipiente previamente pesado.
Tapar inmediatamente el recipiente.
Seleccionar otra muestra de 1.5 a2 gramos y repetir los pasos anteriores hasta que el
contenedor tenga aproximadamente 6 gramos de suelo.
Repetir los pasos anteriores para obtener otro contenedor con al menos 6 gramos de
muestra.
Curso: Pavimentos
25
Determinar el contenido de humedad de cada una de las muestras.
INDICE DE PLASTICIDAD (Ip)
El Índice de plasticidad se define como la diferencia numérica entre el Limite Liquido y
el Limite Plástico:
Un Índice de plasticidad bajo, como por ejemplo del 5%, significa que un pequeño
incremento en el con tenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la
condición de líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el
contrario, un índice de plasticidad alto, como por ejemplo del 20%, indica que para que
un suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran cantidad de
agua.

En suelos no plásticos, no es posible determinar el Índice de plasticidad. El día grama
de plasticidad indicada en la figura 1.7, según los Límites de Atterberg, permite
diferenciar - el índice de plasticidad de limos y arcillas, en función del Limite Liquido LI.
y del contenido normal de humedad WN.
Curso: Pavimentos
26
Figura 1.7 Diagrama de Plasticidad según los Límites de Atterberg
El Índice de plasticidad define el campo plástico de un suelo y representa el porcentaje
de humedad que deben tener las arcillas para conservarse en estado plástico. Este
valor permite determinar los parámetros de asentamiento de un suelo y su
expansividad potencial.
Determinación del límite de contracción (LC).
El límite de contracción es un contenido de humedad específico que divide la
consistencia sólida de la semisólida del suelo y establece el contenido de humedad
máximo que el suelo tolera antes de sufrir cambios en su volumen, este límite será:
LC = w0 -
Donde:
LC = Límite de contracción del suelo.
w0 = Contenido de humedad del suelo en consistencia líquida.
w = Cambio del contenido de humedad durante la contracción.
Puede determinarse el límite de contracción para suelos que tienen un tamaño de
partículas que pasan el tamiz Nro. 40, para lo cual la muestra de suelo debe ser
humedecida lo suficiente hasta que alcance una consistencia líquida, entonces se
procede a determinar el contenido de humedad de una parte de la muestra suelo para
ese estado que será: w0.

La otra parte de la muestra es vaciada en un cilindro cerámico de tal forma que quede
completamente lleno del suelo, este cilindro previamente es cubierto con un gel de
petróleo (vaselina) para evitar que él suelo se adhiera a él, como se muestra en la
Figura 1.37a.
Curso: Pavimentos
27
Figura 1.37. Determinación del límite de contracción (Das, 1998).
(a) Muestra de suelo en consistencia líquida. (b) Muestra de suelo sin contenido de
humedad.
Se deja secar al aire la muestra en el cilindro cerámico por 6 horas, luego debe
completarse el secado del suelo en horno. La Figura 1.37b muestra que como
resultado de la pérdida de humedad el suelo quedará reducido en volumen, se
determina la masa de suelo para esta condición que será: MF.
Para determinar el cambio del contenido de humedad primero deben determinarse el
volumen inicial del suelo antes de perder humedad y después que ha perdido toda su
humedad. El volumen inicial del suelo se determinará vaciando mercurio al cilindro
cerámico vacío hasta que esté completamente lleno, conociendo la gravedad
específica del mercurio y el peso que ocupa este en el cilindro, se determina el
volumen que ocupa este que será: Vi.
Para determinar el volumen final se introduce la muestra seca de suelo en el cilindro
lleno de mercurio, la masa del mercurio que es desplazado por el suelo será: Md.
Entonces el volumen final del suelo (VF) será:
El cambio de contenido de humedad que experimenta el suelo durante la etapa de
contracción, entre el contenido inicial y el contenido en el límite de contracción será:

El límite contracción proporciona indicios de la estructura de las partículas del suelo,
puesto que una estructura dispersa suele producir un límite de contracción bajo y una
estructura floculante origina un límite de contracción elevado (Whitlow, 1994).
Casagrande sugiere que puede hacerse una estimación del límite de contracción con el
gráfico de plasticidad. En la Figura 1.38 se muestra que la línea A y U interceptan en un
punto de coordenadas: LL = – 43.5 y LP = – 46.5, determinando el índice de plasticidad
y el límite líquido del suelo, estos pueden ser ubicados con un punto A en el gráfico de
plasticidad, si se une con una línea el punto A con el punto de intersección de las
líneas A yU, el punto que intercepte en el eje del límite líquido corresponderá al límite
de contracción.
Figura 1.38. Estimación del límite de contracción con el gráfico de plasticidad (Das,
1998).
Curso: Pavimentos
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e) Permeabilidad (ASTM D2434 - D5084)
La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin
alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a
través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la
cantidad de fluido es despreciable.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
la porosidad del material; la densidad del fluido considerado, afectada por su
temperatura; la presión a que está sometido el fluido.
Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios

vacíos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar
interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del
material.
Curso: Pavimentos
29
Determinación de la permeabilidad intrínseca
La permeabilidad intrínseca de cualquier material poroso, se determina mediante la
fórmula de Darcy:
Donde:
, permeabilidad intrínseca [L2]
, constante adimensional relacionada con la configuración del fluido.
, diámetro promedio de los poros del material
La permeabilidad se puede determinar directamente mediante la Ley de Darcy o
estimarla utilizando tablas empíricas derivadas de ella.
La permeabilidad es una parte de la constante proporcional en la Ley de Darcy, que se
relaciona con las diferencias de la velocidad del fluido y sus propiedades físicas (por
ejemplo, su viscosidad) en un rango de presión aplicado al promedio de porosidad. La
constante proporcional específica para el agua atravesando una porosidad media es la
conductividad hidráulica. La permeabilidad intrínseca es una función de la porosidad,
no del fluido.
Permeabilidad del suelo
En geología la determinación de la permeabilidad del suelo tiene una importante
incidencia en los estudios hidráulicos portante del sustrato (por ejemplo previo a la
construcción de edificios u obras civiles), para estudios de erosión y para mineralogía,
entre otras aplicaciones.
La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u
otros defectos estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la
arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son prácticamente impermeables.

Curso: Pavimentos
30
Tabla de permeabilidad intrínseca de algunos tipos de suelos
Incidencia de los factores químicos
También los factores químicos tienen una influencia directa en la permeabilidad. La
estructura del suelo se ve influenciada por la naturaleza y la cantidad de iones
presentes, es decir, de los elementos que participan directa o indirectamente en todas
las actividades hidrodinámicas, químicas y biológicas del suelo.
En el cuadro siguiente se presenta la cantidad en cm3 de agua filtrada en una hora en
un mismo terreno arcilloso saturado con diferentes cationes, sin modificar el gradiente
hidráulico o diferencia de presión:
Catión H Ba Ca K Na Li
cm3 51 44 37 18 14 13
Recomendaciones
Según recomendación del "Soil Conservation Service" de los Estados Unidos la
permeabilidad se clasifica de la siguiente forma:
Para efecto del riego, se recomiendan generalmente los siguientes límites:

Suelos con valores de K < 10–6 m/sec ó Vf < 0,5 cm/h, es decir, que son casi
impermeables, no pueden regarse sin mejorar previamente la estructura.
Suelos con valores 10 –6 < K < 5 x10 –6 m/sec ó 0,5 < Vf < 1,5 cm/h, son muy poco
permeables y deben regarse con mucha precaución.
Suelos con valores 5x10 –6 < K < 5 x10 –5 m/sec ó 1,5 < Vf < 7,5 cm/h, son
moderadamente permeables hasta permeables, y se adaptan al riego superficial por
escurrimiento, por bordes o surcos.
Suelos con valores de K > 5 x10 –5 m/sec o Vf > 7,5 cm/h, son muy permeables y se
prestan a ser regados por aspersión.
Curso: Pavimentos
31
f) Capilaridad
Al contrario que en los tubos capilares los huecos en suelos tienen ancho variable y se
comunican entre sí formando un enrejado. Si este enrejado se comunica por abajo con
el agua, su parte inferior se satura completamente. Más arriba el agua solo ocupa los
huecos pequeños y los mayores quedan con aire.
La ascensión del agua por los poros de una arena seca se puede estudiar en el
laboratorio.
hc = altura capilar de un suelo, se puede estimar hc en centímetros o mediante:
h
c
C
eD

10
g) Ensayo de compactación Proctor (ASTM D698 - D1557)
La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a
la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde
cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la

actualidad se presentan deferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de
compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método
del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor
modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en
la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa
específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se
compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de
golpes. La compactación en el quinto ensayo está basado en la combinación de presión
estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado
fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa.
Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico
más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad
seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la
compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una
cantidad de finos que en los materiales de gradación uniforme que carecen de finos.
Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en
laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el
primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R.
Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estándar. El más empleado,
actualmente, es la denominada prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor
energía de compactación que el estándar siendo el que está mas de acuerdo con las
solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo.
También para algunas condiciones se utiliza el que se conoce como Proctor de 15
golpes.
Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables que se
especifican a continuación:
Curso: Pavimentos
32
Método
Proctor
N Tamaño
molde
(cm)
Volumen
molde
(cm)
Pisón
(kg)
Nº
Capas
Altura
caída
(cm)
Nº
Golpes
Energía
compac.
/ volumen
(kg*m/m3)
ESTÁNDAR 1 11.64*10.16 943.33 2.49 3 30.48 25 60.500
ESTÁNDAR 2 11.64*15.24 2123.03 2.49 3 30.48 55 60.500
MODIFICADO 3 11.64*10.16 943.33 2.49 5 45.72 25 275.275
MODIFICADO 4 11.64*15.24 2123.03 2.49 5 45.72 55 275.275
15 GOLPES 5 11.64*10.16 943.33 2.49 3 30.48 15 36.400
Los métodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de partículas bajo la
malla #4 = 4.76 mm, un buen criterio es considerar 80% en peso como mínimo. Los

métodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante de partículas
mayores a la malla #4 y menores que ¾.
Curso: Pavimentos
33
La energía específica de compactación se obtiene aplicando la siguiente formula:
Ee = N * n * W * h
V
Donde :
Ee = Energía especifica
N = Numero de golpes por capa
n = Numero de capas de suelo
W = Peso del pisón
H = Altura de caída libre del pisón
V = Volumen del suelo compactado.
Con este procedimiento de compactación, Proctor estudió la influencia que ejercía en
el proceso el contenido inicial de agua de suelo. Observó que a contenidos de
humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos
secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esa tendencia no se
mantenía indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos
específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la
muestra. Es decir, que existe una humedad inicial denominada humedad optima, que
produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento
de compactación y, por consiguiente, la mejor compactación del suelo.
Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que relacionan el
peso específico seco versus el contenido de agua, lo que se puede apreciar en la Figura
5.17, para diferentes suelos.
CURVA DE COMPACTACION
El peso específico húmedo ( لاt) se obtiene dividiendo el peso del material húmedo por
el volumen interior del molde.
لاt = Peso del material húmedo
Volumen del molde
A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de cada muestra
compactada de determina el peso específico seco لاd según:
w = Ww
Ws

Curso: Pavimentos
34
لاd = لاt .
w + 1
Donde : Ww : Peso del agua
Ws : Peso de los sólidos
Con los datos obtenidos de لاd y w se construye un gráfico similar a la siguiente figura.
Relación Humedad – Densidad
La curva de compactación resultante para un suelo es una curva experimental a
diferencia de la curva de saturación.

Curso: Pavimentos
35
CURVA DE SATURACIÓN
La curva de saturación representa la densidad seca de un suelo en estado de
saturación. Esto equivale a que los vacios, Vv, esten totalmente ocupados por agua y
se expresa por la relación
W = [ لا / 1 d - 1 / Gs]
Donde:
لاd = Peso específico seco.
Gs = Peso específico relativo de las partículas.
Este contenido de humedad es por lo tanto la humedad que se necesita para llenar
todos los vacíos de agua de una masa de suelo compactada a una densidad
preestablecida.
BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN
Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e
incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el
suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas que soportan
mejor.
Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o
afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se
deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en un
lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.
Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de

Curso: Pavimentos
36
agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.
Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede
penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado seria el esponjamiento del suelo
durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.
Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al
congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las
paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua
en el suelo.
h) Ensayo C.B.R (ASTM D1557)
El CBR de un suelo es la relación, en %, entre el esfuerzo necesario para penetrar un
pistón de dimensiones dadas a una velocidad prefijada hasta una profundidad
determinada en la muestra del suelo analizado, y la presión correspondiente para la
misma penetración en una muestra patrón con características ideales
El CBR o valor soporte relativo de los suelos establece, en forma indirecta, una medida
de resistencia al corte
El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo
condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo,
simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D
1883-73.
Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos
materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña
cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de
20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este
último no es muy practicado.
Su objeto es simular las condiciones de saturación a las cuales van a estar sometidos
los suelos como la subrasante de una carretera, obteniendo de esta forma las
condiciones más críticas a las que va a estar sometido el suelo por acción de cargas
vehiculares.
El valor soporte relativo de un suelo dependerá:
Características físico químicas del mismo, Densidad seca, Forma de compactación,
Humedad con la que fue compactado, Humedad al momento del ensayo de CBR
Sobrecarga aplicada al momento del ensayo de CBR

Humedad de compactación: Pequeñas variaciones en el contenido de humedad de
compactación afectan significativamente el CBR
Sobrecarga: incrementa el CBR de los suelos friccionales y disminuye el hinchamiento
de los suelos cohesivos
Humedad de ensayo: el ensayar el suelo en condiciones de embebimiento equivale a
proyectar en las más desfavorables condiciones a que puede llegar un pavimento.
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kilos/cm2 (libras
por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de
penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la
muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con
respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de
penetración en una muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se
expresa:
Curso: Pavimentos
37
CBR = Carga unitaria de ensayo x 100
Carga unitaria patrón
Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:
Penetración Carga unitaria patrón
mm Pulgada Mpa Kg/cm2 psi
2,54 0,1 6,90 70,00 1000
5,08 0,2 10,30 105,00 1500
7,62 0,3 13,10 133,00 1900
10,16 0,4 15,80 162,00 2300
12,7 0,5 17,90 183,00 2600
Tabla V.15 Valores de Carga Unitaria

El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de
2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm
(0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de
humedad óptimo para el suelo específico, determinado utilizando el ensayo de
compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4 de las normas
ASTM D698-70 ó D1557-70 (para el molde de 15.5 cm de diámetro), se debe
compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:
Curso: Pavimentos
38
Método Golpes Capas Peso del martillo N
D698 2 (suelos de grano fino) 56 3 24,5
4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5
D1557 2 (suelos de grano fino) 56 5 44,5
4 (suelos gruesos) 56 5 44,5
Energías de Compactación
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de
los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de
carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:
CBR Clasificación general usos Sistema de Clasificación
Unificado AASHTO
0 - 3 muy pobre subrasante OH,CH,MH,OL A5,A6,A7
3 - 7 pobre a regular subrasante OH,CH,MH,OL A4,A5,A6,A7
7 - 20 regular sub-base OL,CL,ML,SC A2,A4,A6,A7
SM,SP
20 - 50 bueno base,subbase GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3
SP,GP A2-6
> 50 excelente base GW,GM A1-a,A2-4,A3
Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos

Curso: Pavimentos
39
PENETRACION
TENSIONES
NORMALIZADAS MPa
TENSIONES
NORMALIZADAS MPa
2.54 6.9 70
5.08 10.3 105
7.62 13.1 133
10.16 15.8 162
12.7 17.9 183
Penetración – Tensiones normalizadas
Para los suelos del tipo A – 1; A – 2 – 4 y A – 2 – 6, la razón de soporte se calcula solo
para 5 mm de penetración (0.2 pulgadas).
Para suelos del tipo A – 4; A – 5; A – 6 Y A – 7, cuando la razón correspondiente a 5 mm
es mayor que a 2,5 mm, confirmar el resultado, en caso de persistencia, la razón de
soporte corresponderá a 5 mm de penetración.
Para suelos del tipo A – 3; A – 2 – 5 Y A – 2 – 7, el procedimiento a aplicar queda al
criterio del ingeniero.

Curso: Pavimentos
40
Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la tabla V.20.
CBR CLASIFICACION
0 - 5 Subrasante muy mala
5 – 10 Subrasante mala
10 – 20 Subrasante regular a buena
20 – 30 Subrasante muy buena
30 – 50 Subbase buena
50 – 80 Base buena
80 - 100 Base muy buena
Clasificación del suelo de acuerdo al CBR
Cuando se requiere conocer los efectos de pre consolidación natural, estructura de
suelo, cementación natural, estratificación, que son aspectos que no pueden
producirse con muestras remoldeadas de suelo ni con muestras supuestamente
inalteradas que se ensayen en laboratorio, se recomienda efectuar el ensaye CBR in
situ, siempre que el terreno natural esté en las condiciones más críticas en el momento
de efectuar la prueba.
El informe final del ensayo deberá incluir, además del CBR determinado, la curva de
presión – penetración, la humedad, peso específico y densidad natural del suelo
ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo inmediatamente vecino al
que afectó el ensaye del CBR.
i) Ensayo de Corte (ASTM D3080)
OBJETIVO
Determinar la Cohesión y el Ángulo de Rozamiento Interno, que permitan establecer la
resistencia al corte de los suelos ensayados.
DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO
Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección
cuadrada y 2.5 cm. de espesor, confinada lateralmente, dentro de una caja metálica, a
una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (τ), los cuales se aumentan
gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma
misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza
respecto a la otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte). En el ensayo se
determina cargas y deformaciones.
EQUIPO
 Dial de Corte Horizontal.

Curso: Pavimentos
41
 Dial de Corte Vertical.
 Pesas de carga.
 Horno.
 Cuchillo y arco con alambre acerado.
 Muestra inalterada.
 Máquina de corte Directo (Placa de 5x5x5, caja de corte).
El aparato de corte directo, consta de una caja de corte y dispositivos para aplicación
de cargas verticales y horizontales, así como también deformimetros verticales y
horizontales.
TÉCNICA DEL ENSAYO
Preparación de las muestras:
El ensayo se puede realizar sobre muestras inalteradas a fin de obtener resultados que
se aproximen a las características que tiene el suelo en su estado natural.
También es posible realizarlo sobre muestras alteradas, previamente preparadas en el
laboratorio, a fin de obtener características similares de compacidad y contenido de
humedad a los que tendrá el material puesto en obra.
Además se puede ensayar la muestra tal como viene del campo, o como haya sido
preparada en el laboratorio, utilizando el molde respectivo o tallando 4 probetas
cuadradas con las siguientes dimensiones: 5x5x1.8 cm.
Seguidamente se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la
muestra correspondiente.
Procedimiento del Ensayo:
Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con la ayuda de los
seguros.

Curso: Pavimentos
42
A seguir colocamos la placa con los resaltos sobre la muestra.
Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella, el yugo de
aplicación de la carga vertical. Bajar dicho yugo, con la ayuda del tornillo de seguridad
de la palanca de carga.
Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un deflectómetro para medir las
deformaciones verticales de la caja.
Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar una presión vertical prevista. Leer
el asiento registrado en el deflectómetro vertical.
Mover el volante del aparato hasta que el pistón toque la caja.
Encerar el deflectómetro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga.
Quitar los seguros de la caja.
Comenzar el corte con una velocidad constante, equivalente a 1 división del anillo por
segundo (0.002 mm/seg.).
Tomar lecturas del deflectómetro de deformaciones horizontales, verticales y del anillo
de carga cada 30 divisiones (30 segundos).
El corte se continúa hasta alcanzar una estabilización de las lecturas del deflectómetro
del anillo de carga o hasta separar las dos unidades de la caja de 6 mm.
Después de descargar el aparato accionando el volante en sentido contrario. Quitar el
deflectómetro de corrimiento vertical. Quitar la caja de yugo y desmontar la caja de
corte.
Las cargas en el plano de corte pueden conocerse mediante el ábaco respectivo.
Estas operaciones se repiten tres o cuatro veces, diferenciándose los ensayos en la
presión vertical aplicada.
CÁLCULOS
La Fuerza Cortante en el estrato de suelo puede ser calculada con la siguiente
expresión:
Fuerza Cortante = Anillo de Carga * Factor de Calibración
Donde el factor de calibración es 0.134161
La Resistencia al Esfuerzo Cortante se determina mediante la expresión:

Curso: Pavimentos
43
Resistencia Esfuerzo Cortante = Fuerza Cortante/25
Determinación de la Cohesión c y del ángulo (

Durante el corte se presenta a veces un aumento de volumen, el motivo es que los
granos de suelo, se encuentran lubricados y para que pueda producirse un
desplazamiento entre ellos, tienen que desencajarse los unos de los huecos de los
otros, este fenómeno se conoce como Dilatancia Positiva o simplemente Dilatancia.
Mediante el gráfico siguiente se determinan los esfuerzos de corte pico, residuales y
característicos de Dilatancia del Material:
Curso: Pavimentos
44
j) Ensayo de Consolidación (ASTM D 2435)
Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los
suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de
solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo
generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las
construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.
La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es
un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada
vez más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibro en la que ya
no se mueve.
El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura
sobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración
e incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo
antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por
ejemplo, un edificio o una carretera. La preconsolidación se hace cargando el terreno
con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una vez construida la
obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso
equivalente de la obra.

Curso: Pavimentos
45
Análisis de la consolidación
Analogía del muelle
El proceso de consolidación suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema
compuesto por un muelle, un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este
sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el
agua es el fluido que se encuentra en los huecos entre los poros.
Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de
laboratorio utilizados han permitido construir una interpolación entre la deformación
o el índice de huecos y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la
interpolación es el índice de compresión. La ecuación para el asiento de consolidación
de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como:
Donde:
δc es el asiento debido a la consolidación.
Cc es el índice de compresión.
e0 es el índice de huecos inicial.
H es la altura de suelo consolidable.
σzf es la tensión vertical final.
σz0 es la tensión vertical inicial.
Cc puede ser reemplazada por Cr (índice de recompres ión) para usar en suelos
sobreconsolidados donde la tensión final efectiva es menores que la tensión de pre
consolidación, o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados con
más intensidad en el pasado. Cuando la tensión final efectiva sea mayor que la tensión

de preconsolidación, las dos ecuaciones deben ser usadas en combinación de un
modelo conjunto como sigue:
Curso: Pavimentos
46
Donde σzc es la tensión de preconsolidación del suelo.
Consolidación secundaria
La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a
consecuencia de procesos más complejos que el simple drenaje como pueden ser la
reptación, la viscosidad, la materia orgánica o el agua unida mediante enlace químico
algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a
ser muy importante para otros materiales como la turba.
La consolidación secundaria se puede aproximar mediante la siguiente fórmula:
Donde H0 es la altura de consolidación media e0 es el índice inicial de huecos es el
índice secundario de compresión
Diferencia Entre Consolidación Y Compactación
La consolidación es proceso natural, que ocurre en función de la carga aplicada en un
suelo y el tiempo que transcurra soportando esta carga. Por el contrario, la
compactación es un proceso mecánico llevado a cabo por el hombre, generalmente
con apisonadoras, para la obtención de un estado mayor consistencia (solidez, más
compacto) del suelo.
En estos casos y en otros similares, las características de la consolidación de los
estratos de arcilla pueden investigarse cualitativamente, con aproximación razonable,
realizando la prueba de compresión confinada o de consolidación unidimensional
sobre especímenes representativos del suelo, extraídos en forma inalterada. Se puede
así calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables a las cargas
aplicadas.
k) Ensayo de Carga Directa (ASTM D 1194)
El ensayo de carga directa es un ensayo in-situ que permite la estimación de la
capacidad portante del suelo mediante métodos empíricos. Este ensayo es sólo una
parte de los procedimientos necesarios en la investigación del suelo para el diseño de

Curso: Pavimentos
47
la cimentación.
Este método proporciona información del suelo sólo hasta una profundidad igual a dos
veces el diámetro de la placa a partir del nivel de ensayo, y toma en cuenta sólo parte
del efecto del tiempo.
l) Ensayo para Obtener Módulo de Balasto (AASHTO T-222 y ASTM D-
1195)
El módulo de reacción de la subrasante (k) de un suelo se define como la relación entre
el presión aplicada mediante un plato o disco, de sección dada, a la subrasante y la
penetración o deflexión resultante
El k mide la resistencia (o capacidad soporte) del material de subrasante a ser
comprimido bajo la acción de las cargas transmitidas al suelo
Consideraciones sobre su determinación
Para su determinación debe aplicarse una presión con el plato de carga similar a la que
le transmitirá el pavimento en servicio:
En general se aplican 10psi (0.7kg/cm2) El valor k depende además del
Diámetro del plato:
La deflexión generalmente aumenta cuando el tamaño del plato disminuye (para
presión)
Para pavimentos rígidos se adopta un diámetro de 30” (76cm)
Aplicación en la teoría de Westergaard
Para la correspondencia de los resultados en pavimentos rígidos con la teoría
desarrollada por Westergaard el valor k determinado con el ensayo del plato debe ser

Curso: Pavimentos
48
establecido para una deflexión de 0.05” (1.25mm)
m) Ensayo de Equivalente de Arena (ASTM D2419)
Todos los materiales térreos que se utilizan en las terracerías y pavimentos contienen
en mayor o menor grado partículas finas, cuyo monto y actividad depende en gran
parte al comportamiento mecánico del conjunto. La prueba de equivalente de arena
fue desarrollada por Hveem para evaluar en forma cualitativa la cantidad y la actividad
de los finos que existen en la mezcla de las partículas que constituyen el suelo que se
va a utilizar.

La prueba consiste en introducir una cantidad prefijada de la facción del suelo que
pasa por la malla Nº4 en una probeta estándar, parcialmente llena con una solución
que, entre otros efectos propicia la sedimentación de los finos, tras un periodo de
vigorosa agitación para homogeneizar la suspensión, la probeta se deja en reposo en
su posición natural durante 20 minutos, al cabo de los cuales se ve el perfil de
sedimentación en el fondo, que básicamente debe consisteir en dos capas fácilmente
distinguibles, una inferior que tendrá prácticamente todas las partículas de arena y
otra superior, formada por la cantidad de arcilla que se haya alcanzado a depositarse
en el tiempo transcurrido, bajo el efecto floculante que produzca la solución utilizada,
el cual dependerá de la concentración con que se fabrique ésta.
Curso: Pavimentos
49
Lectura del equivalente de arena.
De esta manera, el estudio de perfil de sedimentación permite establecer un indice
volumétrico de las respectivas proporciones de los materiales contenidos en el suelo
orginal, que pueden en principio clasificarse como arenas o como arcillas. Además
como se verá, el perfil de sedimentación permite obtener también una idea de
carácter cualitativo, pero seguramente bastante apropiada de la actividad que pueda
atribuirse a la fracción arcillosa.
Una vez obtenido el perfil de sedimentación y anotado el nivel superior de la capa de
arcilla, se introduce en la probeta un pisón de peso éstandar el cual se apoya sobre la
arcilla, permitiendo que se hunda en ella, lo que ocurre practicamente hasta que se
alcanza la capa de arena; la altura a que queda este pisón se mide también y se
considera la altura de la frontera superior de la capa de arena. El pisón es necesario,
pues como es natural, durante la deposición no se define nitidamente un plano de
transmición entre la arena y la arcilla. Se define como equivalente de arena la relación:

Un equivalente de arena cero, se obtendría en una arcilla pura, en tanto que cuanto
mayor sea el equivalente de arena, se tendrá seguramente una mayor proporción de
este último material en el conjunto.
El primer punto a cuidar es la concentración de la solución floculante que se use, pues
se hizo notar de su poder floculante depende que se deposite más o menos arcilla en
el tiempo de prueba, lo que haría variar el equivalente de arena. Hveem intuyó que el
carácter de la fracción fina se reflejaría de algún modo en la resistencia del suelo en
conjunto y expresó esta resistencia por medio del parámetro R.
Curso: Pavimentos
50
n) Ensayo de dureza del ensayo de los Ángeles (ASTM C 131)
Esta es la prueba que más se aplica para averiguar la calidad global estructural del
agregado grueso. Este método establece el procedimiento a seguir para determinar el
desgaste, por abrasión, del agregado grueso, menor de 1½” (38 mm), utilizando la

Curso: Pavimentos
51
máquina de Los Ángeles (Figura 2.2).
El procedimiento para determinar el desgaste por abrasión de agregado grueso mayor
a ¾“ (19 mm) utilizando la máquina de Los Ángeles, se describe en la ASTM C -535. El
porcentaje de desgaste determinado en ambas condiciones (ASTM C 131 y ASTM C-
535) no es el mismo.
La muestra consistirá de agregado limpio y debe ser representativa del material que se
vaya a ensayar.
Una vez que se alcanza el número requerido de revoluciones del tambor, se tamiza el
agregado para determinar el porcentaje de agregado que ha sido reducido hasta un
tamaño menor que 1.7mm (tamiz Nº12). Excepto en el caso de la escoria siderurgica,
la prueba parece dar un índice útil de la integridad estructural global del agregado.
FIGURA 2.2 Máquina de abrasión de Los Ángeles
La máquina de Los Ángeles consiste en un tambor cilíndrico hueco, de acero,
cerrado en sus extremos.
La carga abrasiva consiste de esferas de acero. Cada una de ellas debe pesar entre 390 y
445 gramos, esta carga depende de la granulometría de la muestra a ensayarse.
Un anaquel que está en el interior del tambor rotatorio recoge la carga de bolas y
agregado en cada revolución y la deja caer
conforme se aproxima al punto más alto de su recorrido.
De este modo el agregado experimenta cierta acción de frotamiento y vuelcos, así
como un impacto considerable, durante las 500 revoluciones que especifica la norma.

Una valiosa información referente a la uniformidad de la muestra que se ensaye puede
obtenerse determinando la pérdida por desgaste después de 100 revoluciones, Esta
debe determinarse sin lavar el material. La relación entre la pérdida por desgaste al
cabo de 100 revoluciones y la obtenida al cabo de 500 revoluciones, no deber exceder
de 0,20 para materiales de consistencia uniforme.
Después de efectuar la determinación anteriormente mencionada,
se coloca la muestra entera incluyendo el polvo resultante de la abrasión, para
efectuar las 400 revoluciones que aún faltan para terminar el ensayo.
ñ) Ensayos de Sales y Sulfatos (BS 1377 – AASHTO T290 – AASHTO T291 –
MTC E 219)
Establece el procedimiento analítico de cristalización para determinar el contenido de
cloruros y sulfatos, solubles en agua, de los agregados pétreos empleados en bas es
mezclas bituminosas. Este método sirve para efectuar controles en obra, debido a la
rapidez de visualización y cuantificación de la existencia de sales.
Curso: Pavimentos
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Resumen del Procedimiento
Una muestra de agregado pétreo se somete a continuos lavados con agua destilada a
ebullición, hasta la total de sales. La presencia de éstas, se detecta mediante reactivos
químicos, los cuales, al menor indicio de sales forman precipitados fácilmente visibles.
Del agua total de lavado, se toma una parte alícuota y se procede a cristalizar para
determinar la cantidad de sales presentes.
 Aparatos, Materiales y Reactivos
 Balanza sensibilidad 0.01 gramos
 Mecheros
 Matraces aforados
 Vasos de precipitado
 Pipetas
 Solución de Nitrato de Plata
 Solución de Cloruro de Bario
 Agua destilada
 Estufa
 Tubos de ensayo
 Extracción y Acondicionamiento de la Muestra
La muestra se debe extraer y preparar previamente. La cantidad de muestra debe
ajustarse a la siguiente tabla:

Curso: Pavimentos
53
Agregado pétreo Cantidad mínima (g) Aforo mínimo (ml)
Grava 50 – 20 mm 1,000 500
Grava 20 – 5 mm 500 500
Arena 5 mm 100 500
Procedimiento
Secar la muestra en horno a 110 +- 5°c hasta peso constante, aproximado a 0.01
gramo, registrando esta masa como A.
Colocar la muestra en un vaso de precipitado, agregar agua destilada en volumen
suficiente para cubrir unos 3 cm sobre el nivel de la muestra y calentar hasta ebullición
Agitar durante 1 minuto. Repetir la agitación, a intervalos regulares, hasta completar
cuatro agitaciones en un periodo de 10 minutos.
Decantar mínimo 10 minutos hasta que el líquido se aprecie transparente, y trasvasijar
el líquido sobrenadante a otro vaso. Determinar en forma separada, en dos tubos de
ensayos, las sales solubles con los respectivos reactivos químicos. La presencia de
cloruros se detecta con unas gotas de Nitrato de Plata formándose un precipitado
blanco de Cloruro de Plata, la de sulfatos con unas gotas de cloruro de Bario dando un
precipitado blanco de Sulfato de Bario.
Repetir los pasos segundo y cuarto hasta que no se detecte presencia de sales,
juntando los líquidos sobrenadantes.
Todos los líquidos sobrenadantes acumulados, una vez enfriados, se vacían a un
matraz aforado y se enrasa con agua destilada. En caso de tener un volumen superior,
concentrar mediante evaporación. Registrar el aforo como B.
Tomas una alícuota de un volumen entre 50 y 100 ml, de la muestra previamente
homogeneizada, del matraz aforado y registrar su volumen como C.
Cristalizar la alícuota en un horno a 100 +- 5°c, hasta masa constante y registrar dicha
masa como D.
Se informa el porcentaje de sales solubles, calculado mediante la siguiente relación:

o) Ensayo para Obtener el Módulo de Resiliencia. (AASHTO T294.92)
Cuando un vehículo circula sobre el pavimento, los neumáticos transmiten cargas que
son absorbidas por la estructura, entonces un elemento diferencial del suelo ubicado
en la subrasante, estará sometido a esfuerzos que a su vez inducen un estado de
deformaciones, tal como se muestra en la fig. 1. Si se considera al material de
subrasante, con un comportamiento elástico, isótropo y homogéneo, hipótesis básicas
de la mecánica de suelos, los esfuerzos y las deformaciones se relacionarán con el
módulo de elasticidad y la relación Poisson, propios del material.
Pero la respuesta real, está en función de las características propias de los materiales
que conforman el pavimento y donde las cargas impuestas por el transito tienen un
carácter dinámico con muy cortos tiempos de aplicación. Luego la deformación total
inducida, se recupera al cesar la carga aplicada.
Esto implica, que en estricto rigor, los materiales no presentan un comportamiento
elástico, y por ello se introduce el término de módulo resiliente, que corresponde a un
“módulo elástico supuesto”, el cual relaciona las solicitaciones de cargas aplicadas con
las deformaciones recuperables.
La determinación el módulo resiliente en los suelos, se realiza mediante ensayos
triaxiales dinámicos de cargas repetidas en probetas cilíndricas que simulan un
elemento de suelo. Estas probetas de suelo, confeccionadas o talladas de muestras
inalteradas, serán ensayadas luego de proporcionarles condiciones representativas
que se espera tener en el campo.
Las probetas se someten a una presión de confinamiento y a un esfuerzo desviador
este estado de esfuerzos pretende reproducir la condición del suelo cuando es
Curso: Pavimentos
54

Curso: Pavimentos
55
sometido a las cargas sucesivas del tráfico.
La respuesta típica esperada de este ensayo se muestra en la fig. 2 y a partir de este
ensayo se puede definir matemáticamente el módulo resiliente del material, s egún la
expresión indicada en la ecuación 1.
Cabe anotar que los resultados de módulo relisiente, son influenciados principalmente
por tres factores:
 Estado de tensiones (esfuerzos confinamiento y esfuerzo desviador)
 Tipo de suelo y estructura interparticular (métodos de compactación)
 Estado físico del suelo (humedad y densidad)
Descripción del Ensayo de Módulo Resiliente en Laboratorio
El ensayo consiste en construir una probeta cilíndrica correspondiente a una muestra
de suelo no tratado o tratado, remoldeada la cual se confina en una celda triaxial, que
permite aplicar una variedad de presiones de confinamiento a la muestra con el objeto
de simular las condiciones al que estará sometido el suelo como parte sustentable de
la estructura del pavimento. Luego, a través de una adecuado sistema de aplicación de
carga, se somete a la probeta a un gran número de pulsos de magnitud y duración
determinadas. En este ensayo se registra tanto la fuerza como las deformaciones
producidas en la muestra.
Con ayuda del equipo de ensayos triaxiales dinámicos de laboratorio, el módulo

resiliente en muestras inalteradas fue determinado de acuerdo a la norma AASHTO
T294-92. Originalmente el método fue por el Programa Estratégico de Investigación de
Carretera SHRP (Strategic Highway Research Program), conocido también como
“Protocolo 846”, y que es una modificación de la norma AASHTO T274. La integración y
adecuación de las fuentes mencionadas anteriormente, ha permitido desarrollar los
ensayos de acuerdo a las características de la norma AASHTO T294-921 y para lo cual
se hará una breve descripción evaluando las diferencias cuando se emplea el equipo
triaxial cíclico con limitaciones inherentes a éste.
Curso: Pavimentos
56
Tipo de Material
El ensayo AASHTO reconoce dos tipos de materiales para ser ensayados:
Materiales Tipo 1 o también “gruesos”, incluyen todos aquellos materiales no tratados
que cumplen con el criterio de menos del 70% debe pasar la malla N° 10 y un máximo
del 20% puede pasar el tamiz N° 200. Estos suelos presentan clasificaciones AASHTO
iguales a A-1,A-1-b,A-2, o A-3.
Materiales Tipo 2 o también “finos”, incluyen todos aquellos materiales no tratados
que no cumplen con el requisito para ser clasificados como material tipo 1, como los
suelos A-4, A-5, A-6 y A-7.
Equipo
El equipo recomendado por AASHTO, para realizar el ensayo T294-92I, incluye los
componentes siguientes:
 Cámara triaxial
 Sistema de control y aplicación de cargas repetidas.
 Equipo de medición de cargas y deformaciones y sistema de registro de las
variables involucradas en el ensayo
 Equipo para la confección de los especímenes
Procedimiento Equipo Triaxial Cíclico
Una vez instalada la muestra, preparada con materiales tipo 2, en la celda y ubicado el
marco de carga el procedimiento secuencial considera las etapas siguientes:
Etapa de Precondicionamiento
Aplicar una presión de confinamiento de 6 psi dentro de la celda. Mantener un mínimo
de contacto del 10% del máximo esfuerzo desviador de cargas repetidas, durante la
aplicación de cargas.
Se debe aplicar una carga de acondicionamiento del espécimen de 1000 ciclos en un

esfuerzo desviador de 4 psi. Aplicar una onda de carga tipo “Haversine Shaped” que
consiste en un pulso de carga 0.1 segundos de duración seguidos de 0.9 segundos de
descanso como se muestra:
Curso: Pavimentos
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Secuencias del Ensayo
Se disminuye el esfuerzo desviador de 4 psi (esfuerzo de precondicionamiento) a 2 psi
y se aplica 100 repeticiones de este esfuerzo desviador correspondiente a un pulso
dinámico de 1 segundo de duración. Luego se sigue incrementando el esfuerzo
desviador de 4 psi hasta llegar a 10 psi, para cada incremento de esfuerzo desviador se
aplica 100 repeticiones de carga. En la secuencia siguiente se disminuye el esfuerzo de
confinamiento a 3 psi y se aplica esfuerzos desviadores de 2 psi, hasta 10 psi como en
las secuencias anteriores. Se continúa con el ensayo hasta disminuir el esfuerzo de
confinamiento a cero y se aplica los mismos esfuerzos desviadores de las secuencias
anteriores. La tabla 1 ilustra las secuencias del ensayo. En todas las secuencias s e
registra las deformaciones para cada esfuerzo desviador aplicado y se calcula la
deformación recuperable, con estos datos se halla el MR mediante la ecuación 1

Para el presente caso, empleando el equipo triaxial cíclico, al no contar con el pulso
tipo Haversine Shaped, se puede emplear un pulso tipo sinusoidal de 1 segundo de
duración, tal como se muestra:
Sin embargo instalando la celda triaxial en el marco de carga de forma adecuada se
logró que estos pulsos se conviertan en pulsos sinusoidales cortados del tipo que se
muestra, asemejando lo sugerido por la norma de ensayo.
El uno de este pulso con mayor tiempo de duración de la carga indujo a disminuir
arbitrariamente la carga de pre-acondicionamiento del espécimen de 1000 ciclos a 500
ciclos.
p) Ensayo de Durabilidad de los Agregados (ASTM C-88, AASHTO T-104)
Durabilidad.-Es la propiedad que tiene un cuerpo o materia a la erosión química.
Consiste que a la muestra (agregado) se lo someterá a un agente químico (sulfato de
sodio o sulfato de magnesio) durante cinco ciclos para finalmente pesar el material
final previo lavado y secado, para ver si el material cumple con las exigencias de la
Norma o el expediente técnico de proyecto.
Curso: Pavimentos
58
% desgaste = [ Pa– Pb] / Pa
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
Se realiza el análisis granulométrico por tamizado, calculando los porcentajes retenidos
en cada uno de los tamices. Se procede separadamente para el agregado grueso y al
fino.
PARA EL AGREGADO GRUESO
La muestra se tamiza por la malla N° 4 y se trabaja con el material retenido en este
tamiz.
El material lavado y seco se coloca en los recipientes por separado (los recipientes
son7, preestablecidos para un agregado grueso).

Si el material comprendido entre los tamices es menor de 5% estas no intervienen en
el ensayo. Su correspondiente pérdida será el promedio de la pérdida superior o
inferior.
El material será sumergido en el sulfato de sodio por espacio de 16 a 18 horas
cubriendo al agregado totalmente.
Curso: Pavimentos
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Retiran la muestra de la solución y secar en el horno a 110°C.
Colocar nuevamente solución hasta completar 5 ciclos.
Al término lavar la muestra hasta eliminar los sulfatos y secar a 110°C para verificar los
pesos en los mismos tamices de ensayo.
Para la granulometría general
Resultado = Σ % Pérdida corregida
PARA EL AGREGADO FINO
La muestra se tamiza por la malla 3/8” y se trabaja con el material que pasa por
estetamiz.
Se tamiza por las mallas N° 4, 8, 16, 30 y 50, pesando aproximadamente 120 a 150 gr
de material comprendido entre los siguientes tamices:
Se coloca en taras distintas según el diámetro, se lava y se pone a secar en horno
a110°C.
Se vuelve a tamizar por las mismas mallas, luego se pesa 100 gr de cada grupo. Se le
añade el sulfato de sodio de modo que cubra completamente el material; y se procede
dela misma manera que con el agregado grueso, cumpliendo los cinco ciclos.
Al final se lava y seca las muestras para determinar el desgaste

Curso: Pavimentos
60
q) Ensayo de Caras Fracturadas en agregados (ASTM D 5821)
Esta norma describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso, del
material que presente una o más caras fracturadas de las muestras de agregados
pétreos.
EQUIPO
 Tamices de alambre tejido y agujero cuadrado, de 37.5, 25., 19., 12.5 y 9.5 mm
(1½”; 1”; ¾”; ½”; y 3/8”;).
 Cuarteador, para la obtención de las muestras representativas.
 Balanza, de 5000 g de capacidad y aproximación de 1 gr.
 Espátula5.
MUESTRA DE ENSAYO
La muestra para el ensayo deberá ser representativa del promedio del agregado, y se
obtendrá mediante un cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida.
Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre los tamaños 37.5
mm y 9.5 mm (1½" y 3/8"). Descarte el resto.
El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado:
PROCEDIMIENTO
Esparza la muestra en un área suficientemente grande, para inspeccionar cada
partícula. Si es necesario lave el agregado sucio. Esto facilitará la inspección y
detección de las partículas fracturadas.
Separe con el borde de la espátula, las partículas que tengan una o más caras
fracturadas. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mezclas Asfálticas
Si una partícula de agregado redondeada presenta una fractura muy pequeña, no se
clasificará como “partícula fracturada”. Una partícula se considerará como fracturada
cuando un 25% o más del área de la superficie aparece fracturada. Las fracturas deben
ser únicamente las producidas por procedimientos mecánicos.

Curso: Pavimentos
61
Pese las partículas fracturadas y anote este valor.
CÁLCULOS
Anote el peso exacto de las porciones de la muestra tomadas para el ensayo,
comprendidas entre los tamaños antes especificados.
Anote el peso del material con caras fracturadas para cada tamaño.
Finalmente calcule el porcentaje de caras fracturadas para cada tamaño:
A: Peso exacto de las muestras tomadas para el ensayo.
B: Peso del material con caras fracturadas para cada tamaño.
C: Porcentaje de caras fracturadas para cada tamaño.
Registre los valores correspondientes del análisis granulométrico de la muestra original
como (D).
Después de calcular el porcentaje de caras fracturadas, se multiplica por el análisis
granulométrico de la muestra original como E, y sumar los valores de cada columna, el
porcentaje de caras fracturadas se calcula así, expresándolo con aproximación del 1%.
r) Ensayo de Adherencia en Agregados (ASTM D–1664)
La adhesividad no es propiamente una propiedad del asfalto, sino del conjunto
formado por el asfalto y otros cuerpos. Podemos definir la adhesividad entre el asfalto
y un material cualquiera como la resistencia opuesta por el asfalto a despegarse del
material una vez entrado en contacto con él. Esta definición presenta el inconveniente
de que es prácticamente imposible medir la adhesividad entre el asfalto y un cuerpo
cualquiera, midiendo la fuerza necesaria para despegarlos, ya que en la mayor parte
delos casos, cuando existe adhesividad, por pequeña que sea, la rotura de la película
de asfalto se produce antes que el desprendimiento. La arena que forma parte de una
mezcla asfáltica debe tener propiedades químicas adecuadas que permitan la
elaboración de una mezcla uniforme, que cumpla con todos los requisitos de
durabilidad. Una de ellas es medir la adhesividad de los ligantes bituminosos respecto
de una arena natural o machaqueo, cuando la mezcla árido-ligante se somete a la

Curso: Pavimentos
62
acción de soluciones de carbonato de sodio a concentraciones crecientes.
EQUIPO USADO
 Tamices
 Estufa, Mechero
 Cápsula
 Tubos de Ensayo
 Balanzas
 Cronometro
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Agregado Fino (Riedel Weber)
El carbonato sódico (Na2 CO3) anhidro y agua destilada forman la solución
decarbonato de sodio. Para prepara la disolución a diferentes concentraciones se debe
disolver el peso de carbonato de sodio indicado en la tabla según la concentración que
se desea obtener.
Se separa el material por el respectivo cuarteo, luego tamizar aproximadamente 200
gr. de agregado fino esto según norma, el material se lava y limpia de polvo y se secan
al horno a 145ºC durante una hora. Luego si el ligante a emplear es betún asfáltico de
penetración, la relación de mezcla agregado – ligante es de 71 volúmenes de agregado
con 29 volúmenes de ligante. En una vasija se procede al mezclado del asfalto con los
agregados en caliente logrando con ayuda de una espátula una mezcla homogénea.
Luego dejar enfriar hasta la temperatura de ambiente para formar las bolitas de 0.5gr,
formar por lo menos 5 de estas bolitas de 0.5gr.

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