Fundamentos de Geotecnia y Tecnología del Hormigón en la Construcción

Resumen Técnico: Ensayo CBR (California Bearing Ratio)

1. Definición y Objetivo

El ensayo CBR es un ensayo empírico de penetración que se utiliza a nivel mundial debido a su bajo coste y fiabilidad. Fue desarrollado en 1925 y normalizado posteriormente (ASTM D 1883 para laboratorio y ASTM D 4429 para campo).

Objetivo: Evaluar la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo compactado, comparando su respuesta con la de un material de referencia (piedra picada de alta calidad).

2. Fase de Preparación (Laboratorio)

Para realizar el ensayo, el suelo debe prepararse siguiendo estos pasos críticos:

• Humedad: El suelo debe mezclarse exactamente con la humedad óptima previamente calculada mediante el ensayo Proctor.
• Compactación: Se preparan 3 probetas aplicando distintas energías de compactación (por ejemplo, 10, 25 y 56 golpes por capa) para generar una curva de diseño.
• Saturación: Las probetas se cargan con pesas (para simular la carga del pavimento) y se sumergen en agua durante 96 horas. Esto permite medir el hinchamiento y simular la condición más desfavorable para el suelo.

3. Ejecución

Un pistón metálico penetra la muestra saturada a una velocidad constante de 1,27 mm/min. Durante este proceso, se registran de forma continua los valores de esfuerzo a diferentes profundidades (hasta 10 mm) para poder trazar la curva de comportamiento del material.

4. Cálculo e Interpretación de Resultados

• Cálculo: El valor CBR se expresa como un porcentaje. Se obtiene dividiendo el esfuerzo necesario para penetrar el suelo entre el esfuerzo necesario para penetrar la piedra de referencia.
• Lectura Clave: Aunque se registre toda la curva, el valor CBR se extrae calculando la relación de esfuerzos únicamente a dos penetraciones estándar normalizadas: 0.1" (2,54 mm) y 0.2" (5,08 mm).
• Escala de Calidad:
  • Valores cercanos al 0%: Suelos de pésima calidad (barros, turbas).
  • Valores cercanos al 100%: Calidad excelente (roca triturada).

5. Clasificación de la Calidad de la Explanada

Una vez obtenido el valor CBR, se clasifica el terreno de apoyo final (explanada) según su capacidad portante:

Nota E3: Corresponde a suelos muy buenos o estabilizados artificialmente con cemento o cal; es la base ideal para soportar tráfico pesado.

Propiedades del Hormigón (General)

1. Retracción

Todos los hormigones disminuyen su volumen en el tiempo de fraguado:

• Retracción hidráulica: Se produce al evaporarse el agua sobrante de la hidratación del cemento. Cuando el hormigón fragua en el interior del agua, se produce el entumecimiento (efecto contrario a la retracción).
• Reacción térmica: Se produce como consecuencia de la temperatura. Al producirse un secado brusco aparecen grietas en la superficie. Para evitarlo es muy importante el riego continuado.

2. Cansancio

Si mantenemos una carga en el hormigón, llega un momento en el que rompe a una tensión de rotura inferior a la que rompería si hubiésemos aumentado la carga; a esto se le denomina cansancio.

3. Fatiga

Se produce debido a la carga y descarga cíclica hasta que rompe, al igual que el cansancio, a una tensión de rotura inferior. La carga es siempre la misma.

4. Fluencia

La fluencia es la deformación plástica producida lentamente bajo una carga de larga duración. Se produce por: pérdida de agua, riqueza del cemento o por la temperatura.

Estudio Geotécnico y Cimentaciones

Técnicas de Reconocimiento del Terreno

Existen 3 tipos de prospecciones habituales:

• A. Calicatas (Reconocimiento Directo): Excavaciones superficiales (hasta 3-4 metros) con retroexcavadora. Uso: Obras menores o cimentaciones superficiales.
• B. Sondeos Mecánicos (Reconocimiento Profundo): Perforaciones profundas (6-14 cm de diámetro) mediante rotación o golpeo. Imprescindible para cimentaciones profundas (pilotes).
• C. Pruebas de Penetración (Reconocimiento Continuo): Hincar una punta normalizada para medir la resistencia al avance. Incluye métodos dinámicos (ej. Tipo Borro) y estáticos (ej. Cono holandés).

Fase de Laboratorio e Informe Final

Tras la campaña de campo, se analizan las muestras para cuantificar:

• Identificación y Estado: Granulometría y plasticidad.
• Resistencia: Corte y compresión.
• Deformabilidad: Predicción de asientos.
• Agresividad Química: Detección de sales o sulfatos.

Propiedades del Hormigón Fresco y Endurecido

1. Docilidad o Trabajabilidad

Facilidad con la que un material se fabrica o se pone en obra. Incluye la consistencia (cono de Abrams), compactibilidad (vibrado), trabazón (evitar estratificación) y estabilidad.

2. Resistencia Mecánica

Se basa en la compresión, tracción y cortante. Se distinguen la resistencia de proyecto, real y estimada.

3. Durabilidad y Deformabilidad

La durabilidad es la capacidad de resistir agentes físicos y químicos. La deformabilidad es la capacidad de deformarse bajo carga sin superar el límite elástico.

Tipos de Firmes

Flexible: Mezcla bituminosa en caliente, riego de adherencia, base (Macadam) y subbase.

Rígido: Hormigón (H-125), capa de adherencia y suelo estabilizado.

Semiflexible (Macadam consolidado con cemento): Pavimento bituminoso sobre base de macadam consolidado.

Semiflexible (Macadam Sandwich): Estructura con mortero y grava.

Semirrígidos (Hormigón blindado): Lechada, piedra y hormigón H-80.