Ensayo CBR (prueba CBR): Valor Relativo de Soporte (VRS)

El ensayo CBR (prueba CBR, California Bearing Ratio), llamado en Brasil ensayo del Índice de Suporte Califórnia (ISC) y en México también Valor Relativo de Soporte (VRS), mide la resistencia de un suelo compactado a la penetración de un pistón normalizado. El resultado se expresa en porcentaje de la resistencia de una grava triturada patrón. El pistón, de 49.6 mm de diámetro (19.32 cm²), penetra a 1.27 mm/min en una probeta que estuvo 4 días sumergida en agua. La presión leída a 2.54 mm y a 5.08 mm se divide entre la presión patrón de la grava triturada en esas penetraciones: CBR (%) = presión corregida / presión patrón × 100, con 6.9 MPa a 2.54 mm y 10.35 MPa a 5.08 mm. Un CBR de 15 % significa que el suelo resiste el 15 % de lo que resiste la grava triturada de referencia.

En Brasil el ensayo sigue la ABNT NBR 9895:2025 (la norma brasileña del ensayo CBR) y la DNIT 172/2016-ME (norma del Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes de Brasil). Su resultado es la base para aceptar los materiales de subrasante, refuerzo, sub-base y base y para diseñar pavimentos flexibles por el método del DNER (el antiguo departamento de carreteras de Brasil). A continuación están lo que mide el ensayo, las normas, el paso a paso de las tres fases, el cálculo con la corrección de la curva, un ejemplo resuelto, los valores exigidos por capa, el uso en el diseño y los errores que más distorsionan el resultado.

Qué es el ensayo CBR y para qué sirve

El ensayo CBR es un ensayo de laboratorio de suelos, empírico, que compara el comportamiento de un suelo con el de un material de referencia. La sigla viene del inglés California Bearing Ratio; ISC es el nombre en portugués. Los dos términos designan el mismo ensayo y el mismo número.

¿Qué es un ensayo CBR?

Es un ensayo de penetración. Un pistón cilíndrico se empuja a velocidad constante dentro de una probeta de suelo compactado en un molde, y la prensa registra la fuerza en cada penetración. La fuerza dividida entre el área del pistón da la presión; en el fondo, es un ensayo de compresión localizado, con control de desplazamiento. La presión que el mismo pistón necesita para penetrar una piedra triturada de referencia, llamada presión patrón, corresponde por definición a un CBR de 100 %. El CBR del suelo es la razón entre las dos presiones, en porcentaje.

Como es una comparación con la grava triturada, el CBR no es una propiedad física del suelo como el módulo de elasticidad. Depende de la humedad de moldeo, de la masa específica alcanzada y de la energía de compactación, y por eso la norma fija todas esas condiciones. Si cambia la condición, cambia el número.

¿Para qué sirve el ensayo CBR?

El ensayo CBR sirve para medir la capacidad de soporte del suelo en comparación con una grava triturada patrón, y ese valor es fundamental en la pavimentación, principalmente en caminos y carreteras. En la práctica, tiene dos usos. El primero es la aceptación de materiales: las especificaciones del DNIT fijan un CBR mínimo y una expansión máxima para cada capa del pavimento. El segundo es el diseño: en el método del DNER, el espesor del pavimento sobre la subrasante se obtiene del CBR de la subrasante y del tránsito. Fuera de las carreteras, el mismo índice entra en el proyecto de pavimentos de aeropuertos, de patios y pisos industriales apoyados en el suelo, de vialidades urbanas y de fraccionamientos, y en el control de bancos de material y de terraplenes.

¿Qué materiales evalúa el ensayo CBR?

El ensayo CBR evalúa suelos y materiales granulares compactados: arcillas y limos de subrasante, arenas, gravas, mezclas de suelo y grava triturada y los materiales de refuerzo, sub-base y base. La fracción retenida en el tamiz (malla) de 19 mm se descarta o se sustituye antes del moldeo, según la cantidad, como muestra la preparación de la muestra. Los materiales estabilizados con cemento o cal tienen especificaciones propias y, en el diseño mecanicista, se caracterizan por el módulo de resiliencia y la fatiga, no solo por el CBR.

Compactación y CBR: ¿cuál es la diferencia?

Son dos mediciones hechas sobre las mismas probetas. La compactación de las probetas del CBR se hace en el molde del propio ensayo, con las energías de la NBR 7182:2025 (la norma brasileña de compactación; ver la guía de la compactación del suelo y de la prueba Proctor), y da la curva de humedad contra masa específica seca aparente, con la humedad óptima y la masa específica seca máxima. Las mismas probetas pasan después a la inmersión de 96 horas, que mide la expansión, y luego a la penetración, que da el CBR. Las curvas de compactación, de CBR y de expansión se trazan en la misma hoja, con la misma escala de humedad. La DNIT 172/2016-ME lee el CBR del suelo en la humedad óptima; la NBR 9895:2025 indica leerlo en la curva según el criterio del proyecto.

Origen del ensayo

El método fue creado a finales de la década de 1920 por O. J. Porter, en la California Division of Highways, para evaluar materiales de carreteras. En 1942 el Corps of Engineers del ejército de Estados Unidos lo adaptó para pistas de aeropuertos militares, y fue esa versión la que se difundió. En Brasil, el método de diseño de pavimentos flexibles del antiguo DNER, de Murillo Lopes de Souza, usa el CBR de la subrasante y de las capas, lo que explica la presencia del ensayo en prácticamente todo laboratorio de suelos de carreteras. El ensayo es parte del día a día de la ingeniería civil de infraestructura.

Principales normas para realizar el ensayo CBR (Índice de Suporte Califórnia)

En Brasil hay dos normas de método para el ensayo CBR, una de la ABNT y una del DNIT, que coinciden en los puntos centrales: molde, pistón, inmersión de 96 horas, velocidad de 1.27 mm/min, presiones patrón y la regla de adoptar el mayor de los dos valores de CBR. La preparación de la muestra y la compactación tienen normas propias. Las ediciones siguientes se verificaron el 01/10/2026 en el catálogo de la ABNT (Target), en el portal del DNIT (gov.br) y en la tienda de ASTM, y el texto de la NBR 9895:2025 se verificó el 05/10/2026.

Norma	Título	Qué define en el ensayo
ABNT NBR 9895:2025	Suelo: Índice de soporte California (ISC): Método de ensayo	Método del CBR y de la expansión en laboratorio, con muestras alteradas y no reutilizadas de material que pasa el tamiz de 19 mm, mínimo cinco probetas
DNIT 172/2016-ME	Suelos: Determinación del Índice de Soporte California utilizando muestras no trabajadas	Equipo, golpes por capa, inmersión, penetración, Tabla 3 de presiones patrón y corrección de la curva; cancela la DNER-ME 049/94
DNER-ME 162/94	Suelos: ensayo de compactación utilizando muestras trabajadas	Compactación con muestra reutilizada
DNIT 164/2013-ME	Suelos: compactación utilizando muestras no trabajadas	Compactación exigida en las especificaciones de capa
ABNT NBR 6457:2024	Suelos: Preparación de muestras para ensayos de compactación, caracterización y determinación del contenido de humedad	Secado, disgregado y contenido de humedad de la muestra
ABNT NBR 7182:2025	Suelos: Ensayo de compactación	Relación entre humedad y masa específica seca (Proctor)
DNIT 459/2025-ME	Suelos: Análisis granulométrico	Granulometría del suelo exigida en las especificaciones de capa; cancela las DNER-ME 051/94 y 080/94
DNIT 254/2023-ME	Suelos: Compactación en equipo miniatura: Mini-CBR y expansión	Versión miniatura del ensayo, en probeta de 50 mm, para suelos tropicales; cancela la DNER-ME 254/97
ASTM D1883-21	California Bearing Ratio (CBR) of Laboratory-Compacted Soils	Referencia internacional; mismas penetraciones, con las presiones patrón de 1,000 y 1,500 psi

Un punto que confunde: la NBR 6457 no es el ensayo de compactación. Trata de la preparación de las muestras (secado previo, disgregado, cuarteo y determinación del contenido de humedad). Las energías de compactación Proctor estándar, intermedia y modificada pertenecen a la NBR 7182. La NBR 9895 tuvo ediciones en 1987, 2016 (con versión corregida en 2017, confirmada en 2020) y 2025 (3.ª edición, de julio de 2025, que cancela y sustituye la de 2016); quien todavía cite la edición de 2016 en un informe nuevo debe actualizar la referencia. La DNIT 172/2016-ME sigue vigente (verificada en la colección del DNIT el 01/10/2026). Fuera de Brasil, además de la ASTM D1883, existe la AASHTO T 193, el método de la AASHTO para el mismo ensayo.

La granulometría, que las especificaciones piden junto con el CBR, también cambió de norma en el DNIT. Para suelos, vale la DNIT 459/2025-ME, aprobada en julio de 2025 y corregida por la Errata 1 en abril de 2026, que canceló la DNER-ME 051/94 y la DNER-ME 080/94; la equivalente de la ABNT es la NBR 7181:2025. Para agregados, vale la DNIT 412/2025-ME, que sustituyó a la DNER-ME 083/98. Las especificaciones de sub-base y base de 2010 todavía citan las normas antiguas, y el informe nuevo debe citar las actuales.

Mini-CBR

El Mini-CBR es la versión miniatura del ensayo, normalizada por la DNIT 254/2023-ME. Usa probetas de 50 mm de diámetro, compactadas en equipo miniatura según la DNIT 228/2023-ME, y sirve para evaluar de forma expedita la capacidad de soporte de suelos finos tropicales, dentro de la metodología MCT. La prensa es semejante a la del CBR, con un conjunto dinamométrico de 4,905 N (500 kgf). El Mini-CBR no sustituye al CBR de la DNIT 172/2016-ME en las especificaciones de capa.

¿Cómo se realiza el ensayo CBR (Valor Relativo de Soporte)?

El ensayo se divide en 3 fases principales, en este orden: compactación de las probetas, expansión durante la inmersión y resistencia a la penetración. Antes de ellas van el equipo y la preparación de la muestra, que determinan si el resultado se puede comparar con la presión patrón. El procedimiento descrito aquí sigue la DNIT 172/2016-ME (método de ensayo del Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes de Brasil), que es el texto público del método. La NBR 9895:2025 (la norma brasileña del ensayo CBR) tiene la misma secuencia, con diferencias de detalle que se señalan en cada etapa: 14 penetraciones de lectura en vez de 9, sobrecarga de 4,540 ± 20 g, base rígida de más de 100 kg, una regla propia para la fracción mayor de 19 mm y el CBR final leído según el criterio del proyecto.

Equipo del ensayo

El molde del CBR es más grande que el del Proctor convencional, porque la probeta necesita un diámetro suficiente para que el pistón penetre lejos de las paredes. El disco espaciador se coloca en el fondo durante la compactación y después se retira, lo que deja sobre el suelo el espacio donde entran la placa perforada y la sobrecarga. La tabla resume las dimensiones de la DNIT 172/2016-ME:

Elemento	Valor	Función
Molde cilíndrico	Ø interior 152.4 mm, altura 177.8 mm, con collarín (cilindro complementario)	Confina la probeta
Disco espaciador	Ø 150 mm (150.8 mm en la NBR 9895), altura 63.5 mm	Falso fondo durante la compactación
Pisón	4.536 kg, Ø 50.8 mm, caída de 457.2 mm	Aplica la energía de compactación
Sobrecarga	discos anulares de 2.27 kg, total mayor de 4.536 kg (4.54 kg ± 20 g según la NBR 9895)	Simula el peso de las capas superiores
Extensómetro de expansión	graduado en 0.01 mm, carrera mínima de 10 mm	Lee la expansión en el trípode
Pistón de penetración	Ø 49.6 mm (área de 1,932 mm²)	Penetra la probeta
Conjunto dinamométrico	50 kN, con sensibilidad de 25 N, o celda de carga	Mide la fuerza
Extensómetro de penetración	graduado en 0.01 mm, carrera mayor de 12.70 mm	Mide la penetración del pistón

La DNIT 172/2016-ME y la NBR 9895:2025 admiten sustituir el anillo dinamométrico por un sistema de celda de carga con unidad de lectura, que da la carga directamente, sin la gráfica de calibración del anillo. Las dos presiones patrón, multiplicadas por el área del pistón, equivalen a cerca de 13.3 kN a 2.54 mm y 20.0 kN a 5.08 mm: es la fuerza que exige una grava triturada con CBR de 100 %, y cabe con holgura en el conjunto de 50 kN de la norma.

Preparación de la muestra

Según la DNIT 172/2016-ME, la muestra se seca al aire, se disgrega, se homogeneiza y se reduce por cuarteo hasta 6,000 g, para suelos limosos o arcillosos, o 7,000 g, para suelos arenosos o gravosos, por probeta; la NBR 9895:2025 recomienda 50 kg de muestra en total, preparada según la NBR 6457 (la norma brasileña de preparación de muestras de suelo). Se pasa por el tamiz de 19 mm, y el material retenido se sustituye por una masa igual de material que pasa el de 19 mm y se retiene en el de 4.8 mm, tomado de otra porción de la misma muestra. Según la NBR 9895:2025, la sustitución solo aplica cuando el retenido en el de 19 mm supera el 10 %; por debajo de eso se desprecia, y por encima del 30 % el método no aplica. La operación se repite para cada probeta, como mínimo cinco. La muestra es no trabajada: cada probeta de ensayo usa suelo que nunca se ha compactado antes, porque reutilizarlo rompe granos y altera el resultado.

Compactación de la probeta

Las probetas, como mínimo 5, se compactan en el molde, sobre el disco espaciador, en 5 capas iguales, hasta cerca de 12.5 cm de suelo. El molde se apoya en una base rígida de al menos 90 kg según la DNIT 172/2016-ME (más de 100 kg, de preferencia de concreto, según la NBR 9895:2025), para que la energía de los golpes no se pierda. Cada una recibe una humedad mayor que la anterior, para que el conjunto trace la curva de compactación. La NBR 9895:2025 pide empezar unos 5 puntos porcentuales por debajo de la humedad óptima estimada, escarificar ligeramente cada capa antes de colocar la siguiente y dejar como máximo 10 mm de excedente sobre el molde.

El agua de cada probeta se calcula a partir de la humedad actual de la muestra. El cálculo siguiente es el del manual didáctico de la UNILA (2022), y las normas no lo escriben: la masa seca es Ps = Ph / (1 + h/100), con Ph la masa húmeda y h la humedad actual en %; la masa con la humedad deseada w es Ps × (1 + w/100); y la diferencia entre ambas, en gramos, es el volumen de agua que se agrega, en mililitros. Para 6,000 g de suelo con 8 % de humedad y meta de 14 %, Ps = 6,000 / 1.08 = 5,556 g, la masa en la meta es 5,556 × 1.14 = 6,333 g, y se agregan 333 mL de agua.

El número de golpes por capa define la energía y depende de la capa a la que se destina el material:

Energía	Golpes por capa	Capas	Uso en la DNIT 172/2016-ME
Normal	12	5	Subrasante
Intermedia	26	5	Subbase
Modificada	55	5	Base

El esquema siguiente muestra el molde en corte durante la compactación, con las cotas de la DNIT 172/2016-ME. Observe el disco espaciador de 63.5 mm que ocupa el fondo, el collarín de 60.8 mm que recibe el excedente de la 5.ª capa, la línea punteada donde se enrasa el suelo en la parte superior del molde y el conjunto apoyado en una base rígida de al menos 90 kg, como pide la DNIT 172/2016-ME.

Proctor normal (Proctor estándar) es el nombre habitual de la energía normal de compactación, heredado del ensayo de compactación publicado por R. R. Proctor en 1933; las energías intermedia y modificada aplican más golpes con el mismo pisón. En el molde grande del CBR, las tres usan el pisón de 4.536 kg con caída de 457.2 mm, en 5 capas, y solo difieren en el número de golpes de la tabla anterior. En el cilindro pequeño de la NBR 7182:2025 (la norma brasileña del ensayo de compactación) los golpes y el pisón son otros, por eso la energía debe citarse junto con el molde.

La energía elegida tiene que corresponder a la compactación prevista en campo; el proyecto puede proponer otra energía, con aprobación del IPR/DNIT. Después de compactar, se retira el collarín, se enrasa el suelo en la parte superior del molde y se pesa el conjunto con aproximación de 5 g. Una muestra de cerca de 100 g del excedente va al horno a 105 °C a 110 °C para obtener la humedad de moldeo. Estos dos detalles son de la DNIT 172/2016-ME; según la NBR 9895:2025, la pesada tiene una resolución de 1 g y la humedad se obtiene de una porción que quedó en la charola, justo después de compactar la 2.ª capa. Con la masa y la humedad se calcula la masa específica aparente seca (peso volumétrico seco), y los puntos de las cinco probetas forman la curva de compactación: el pico da la masa específica seca máxima y la humedad óptima. La gráfica siguiente muestra una curva típica, con pico de 1.55 g/cm³ a 22 % de humedad:

Expansión

Terminada la compactación, se retira el disco espaciador y el molde se invierte y se fija en la base perforada, de modo que el espacio de 63.5 mm que dejó el disco queda sobre el suelo. Ahí se colocan la placa perforada con vástago y la sobrecarga anular, con masa mayor de 4.536 kg según la DNIT 172/2016-ME; la NBR 9895:2025 fija dos discos anulares con masa total de 4,540 ± 20 g. Un extensómetro sujeto a un trípode, apoyado en el borde del molde, toca el vástago. El conjunto permanece sumergido en agua durante 96 horas (4 días; como mínimo 96 horas, según la NBR 9895), con una lectura cada 24 horas. El esquema siguiente muestra el molde en corte en esta fase, con las cotas que entran en el cálculo:

La expansión es la variación de altura de la probeta como porcentaje de la altura inicial, que es la altura del molde menos la del disco espaciador: 177.8 − 63.5 = 114.3 mm. La inmersión pone al suelo en la peor condición de humedad que debe encontrar en servicio, y la sobrecarga representa el peso del pavimento que va encima. Los suelos con minerales arcillosos expansivos se hinchan bastante en esta fase, y una expansión alta reprueba el material aunque el CBR sea bueno. Al final de los 4 días, el molde sale del agua y se deja escurrir durante 15 minutos. Graficada contra la humedad de moldeo, la expansión suele disminuir a medida que la humedad aumenta, como muestra la gráfica:

Resistencia a la penetración

Después del escurrido, la probeta va a la prensa con las mismas sobrecargas de la expansión. El pistón se asienta en el suelo con una carga de cerca de 45 N, los dos extensómetros (el de carga y el de penetración) se ponen en cero y la prensa avanza a 1.27 mm/min. Las lecturas de carga se toman en las penetraciones de la Tabla 3 de la DNIT 172/2016-ME: 0.63; 1.27; 1.90; 2.54; 3.81; 5.08; 7.62; 10.16 y 12.70 mm. A la velocidad de la norma, la penetración de 12.70 mm se alcanza en 10 minutos. La NBR 9895:2025 agrega cinco lecturas, a 3.17; 4.44; 6.35; 8.89 y 11.43 mm (2.5; 3.5; 5; 7 y 9 min), para un total de 14. Al dividir cada fuerza entre el área del pistón se obtiene la curva presión × penetración de cada probeta, que es la materia prima del cálculo de la sección siguiente.

En la prensa manual que describe la DNIT 172/2016-ME, el pistón de 49.6 mm pasa por el orificio de 54 mm de la sobrecarga anular, el anillo dinamométrico suspendido del travesaño mide la fuerza y el extensómetro de penetración, sujeto al pistón, apoya el palpador en el borde del molde. El esquema siguiente muestra este montaje y, abajo, las nueve penetraciones de lectura con los tiempos que corresponden a 1.27 mm/min; las de 2.54 y 5.08 mm, en naranja, son las que entran en el CBR.

En la prensa automática, la celda de carga y el transductor de desplazamiento registran los pares fuerza y penetración de forma continua, y el software traza la curva en tiempo real. En la prensa manual, el operador gira la manivela intentando mantener 1.27 mm/min y anota las lecturas del anillo en los tiempos de la tabla, lo que hace que la velocidad y la lectura dependan de quién opera. La simulación siguiente recorre las tres fases, compactación, expansión y penetración, y muestra el CBR leído a 2.54 y a 5.08 mm para distintos suelos y energías.

Cómo calcular el CBR: fórmula, presiones patrón y corrección de la curva

Para calcular el CBR (Valor Relativo de Soporte, VRS), divida la fuerza leída en el pistón entre su área, 19.32 cm² (1,932 mm², diámetro de 49.6 mm), y divida esa presión entre la presión patrón de la piedra triturada: 6.9 MPa a 2.54 mm y 10.35 MPa a 5.08 mm. Multiplique por 100. De acuerdo con la DNIT 172/2016-ME (método de ensayo del Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes de Brasil) y la NBR 9895:2025 (la norma brasileña del ensayo CBR), se adopta el mayor de los dos valores.

El cálculo convierte la curva presión × penetración de cada probeta en dos números, el CBR a 2.54 mm y el CBR a 5.08 mm, y elige uno de ellos. Antes de eso, la curva puede necesitar corrección. Después, el CBR de cada probeta se grafica contra la humedad, y el CBR del suelo se lee en esa curva: en la humedad óptima, según la DNIT 172/2016-ME, y conforme al criterio del proyecto, según la NBR 9895:2025.

Fórmula del CBR

La presión en el pistón es la fuerza dividida entre el área: p = F / A, con A = π × 49.6² / 4 = 1,932 mm². Con F en newtons, p resulta en MPa. El índice es:

CBR (%) = presión calculada o corregida / presión patrón × 100

La presión se calcula a 2.54 mm y a 5.08 mm, y cada una se divide entre su presión patrón. La DNIT 172/2016-ME y la NBR 9895:2025 (nota de 5.5.3.3) indican adoptar el mayor de los dos valores. La masa específica seca aparente de cada probeta se obtiene de ρ_h = M_h / V y ρ_s = ρ_h / (1 + w/100), con V = volumen del suelo compactado en el molde y w = humedad de moldeo en %. La expansión es (lectura final − lectura inicial) / altura inicial × 100.

Presiones patrón de la piedra triturada

Las presiones patrón son las que una piedra triturada de referencia, con CBR de 100 %, opone al pistón en cada penetración. La DNIT 172/2016-ME las tabula en kgf/cm²; la conversión exacta usa 1 kgf/cm² = 0.0980665 MPa. La tabla muestra los valores usados en el cálculo:

Penetración	kgf/cm² (DNIT 172)	MPa	Fuerza equivalente en el pistón
2.54 mm (0.1 pulg)	70.31	6.9	cerca de 13.3 kN
5.08 mm (0.2 pulg)	105.46	10.35	cerca de 20.0 kN
7.62 mm (0.3 pulg)	131.58	12.9	cerca de 24.9 kN
10.16 mm (0.4 pulg)	161.71	15.9	cerca de 30.6 kN
12.70 mm (0.5 pulg)	182.80	17.9	cerca de 34.6 kN

Solo las dos primeras filas entran en el CBR. La DNIT 172/2016-ME tabula las demás sin usarlas en el cálculo; la NBR 9895:2025 trae solo las dos, ya en MPa (6.90 y 10.35). La comprobación es directa: 70.31 × 0.0980665 = 6.895 MPa y 105.46 × 0.0980665 = 10.342 MPa, que en la práctica se redondean a 6.9 y 10.35 MPa; el redondeo cambia el CBR en menos de 0.1 %. La nota de la DNIT 172/2016-ME que aproxima 1 kgf/cm² por 0.1 MPa solo desplaza el CBR, en cerca de 2 %, si se usa en una de las presiones y no en la otra. La ASTM D1883 expresa las mismas presiones como 1,000 y 1,500 psi y redondea la segunda a 10.3 MPa; la simulación interactiva, arriba, usa ese redondeo, lo que cambia el CBR a 5.08 mm en menos de 0.5 %.

Hoja de registro de lecturas de la penetración

La hoja siguiente sigue los tiempos y las penetraciones de la Tabla 3 de la NBR 9895:2025, con 14 lecturas; las 9 marcadas con "sí" son las de la DNIT 172/2016-ME. Está llenada con la probeta del ejemplo resuelto más adelante (1.30 kN a 2.54 mm y 2.05 kN a 5.08 mm). Las demás fuerzas son valores didácticos de la misma curva, sin inflexión inicial, y la presión es la fuerza dividida entre 1,932 mm².

Tiempo (min)	Penetración (mm)	Lectura en la DNIT 172	Fuerza (N)	Presión (MPa)	Presión patrón (MPa)	CBR (%)
0.5	0.63	sí	400	0.207
1.0	1.27	sí	750	0.388
1.5	1.90	sí	1,050	0.543
2.0	2.54	sí	1,300	0.673	6.9	9.8
2.5	3.17	no	1,520	0.787
3.0	3.81	sí	1,720	0.890
3.5	4.44	no	1,890	0.978
4.0	5.08	sí	2,050	1.061	10.35	10.3
5.0	6.35	no	2,320	1.201
6.0	7.62	sí	2,550	1.320
7.0	8.89	no	2,740	1.418
8.0	10.16	sí	2,900	1.501
9.0	11.43	no	3,040	1.573
10.0	12.70	sí	3,160	1.635

En la prensa manual, la columna de fuerza es la lectura del anillo dinamométrico convertida con la curva de calibración; con celda de carga, ya sale en newtons. Las lecturas intermedias no entran en el CBR, pero trazan la curva y muestran si hay un punto de inflexión que corregir.

Corrección de la curva por el punto de inflexión

Una curva presión × penetración ideal comienza recta o cóncava hacia abajo. Cuando la cara superior de la probeta es irregular, causa que señala la DNIT 172/2016-ME, o el pistón no asentó bien, el inicio de la curva queda cóncavo hacia arriba: el pistón se hunde sin resistencia real en las primeras décimas de milímetro, y las presiones leídas a 2.54 y 5.08 mm resultan menores que las que el suelo realmente ofrece. La corrección de la DNIT 172/2016-ME y de la NBR 9895 desplaza el origen de la curva:

1. localizar el punto de inflexión, donde la curva pasa de cóncava a convexa;
2. trazar la tangente a la curva en ese punto hasta cortar el eje de las penetraciones;
3. medir la distancia c entre ese punto y el origen;
4. sumar c a las penetraciones de 2.54 y 5.08 mm y leer las presiones corregidas en las nuevas abscisas.

La gráfica siguiente aplica el procedimiento a una curva didáctica con c = 0.50 mm: las presiones, que se leerían a 2.54 y 5.08 mm, pasan a leerse a 3.04 y 5.58 mm, y el CBR adoptado sube de 18.4 % a 20.3 %:

Sin corrección, las presiones leídas serían 1.15 MPa (CBR 16.7 %) y 1.91 MPa (CBR 18.4 %), y el informe daría 18.4 %. Con corrección, 1.40 / 6.9 = 20.3 % y 1.95 / 10.35 = 18.8 %, y el resultado es 20.3 %. La corrección solo se aplica cuando hay inflexión; una curva que ya comienza convexa no se corrige.

Qué valor adoptar: 2.54 o 5.08 mm

Normalmente el CBR a 2.54 mm es el mayor, y es el resultado. Cuando el de 5.08 mm sale mayor, la DNIT 172/2016-ME y la NBR 9895:2025 adoptan simplemente el mayor, sin repetir el ensayo. La ASTM D1883 sigue otra lógica: reporta el valor a 2.54 mm y, si el de 5.08 mm es mayor, indica repetir el ensayo; si la repetición lo confirma, vale el de 5.08 mm. La tabla compara las tres normas en los puntos que cambian el número final:

Concepto	DNIT 172/2016-ME	ABNT NBR 9895:2025	ASTM D1883-21
Pistón	Ø 49.6 mm (19.32 cm²)	Ø 49.6 mm (19.32 cm²)	área de 3 pulg², cerca de 19.35 cm²
Presiones patrón	70.31 y 105.46 kgf/cm²	6.90 y 10.35 MPa	1,000 y 1,500 psi
Penetraciones de lectura	9, de 0.63 a 12.70 mm	14, de 0.63 a 12.70 mm	no se compara aquí
Valor adoptado	el mayor entre 2.54 y 5.08 mm	el mayor entre 2.54 y 5.08 mm	el de 2.54 mm; si el de 5.08 mm es mayor, se repite el ensayo y, si se confirma, vale el de 5.08 mm
CBR del suelo en la curva	ordenada en la humedad óptima	conforme al criterio del proyecto	no se compara aquí

El informe debe declarar la norma seguida, porque el mismo par de lecturas puede dar resultados diferentes. La NBR 9895:2025 pide, además, que el resultado indique el procedimiento de preparación de la muestra y la energía de compactación.

CBR final del suelo

Cada una de las cinco o más probetas da un CBR, en su humedad de moldeo. Según la DNIT 172/2016-ME, esos valores se grafican en la misma hoja de la curva de compactación, contra las mismas humedades, y el CBR del suelo es la ordenada de esa curva en la humedad óptima. La NBR 9895:2025 también pide la misma hoja, con el CBR y la expansión de cada humedad, pero establece que el CBR del ensayo se obtiene de la curva conforme al criterio del proyecto; la humedad óptima es el criterio más común, no una regla de la NBR. La gráfica siguiente muestra el CBR × humedad del mismo suelo de la curva de compactación: el máximo, de 10 %, coincide con la humedad óptima de 22 %, y es el valor que va al informe cuando el criterio es la humedad óptima:

El CBR cae en ambos lados: por debajo de la óptima, el suelo seco absorbe agua durante la inmersión y pierde resistencia; por encima de ella, hay demasiada agua en los vacíos y la masa específica es menor. Por eso el control de humedad en la obra es tan importante como el ensayo.

Cómo estimar el CBR con el DCP

El penetrómetro dinámico de cono (DCP), normalizado por la ASTM D6951/D6951M-18(2023), mide en campo cuántos milímetros se hunde la punta con cada golpe, el índice DCP. La correlación del US Army Corps of Engineers (Webster y colaboradores, 1992), reproducida en la norma, estima el CBR con CBR = 292 / DCP^1.12, con DCP en mm/golpe: 10 mm/golpe da cerca de 22 %, y 25 mm/golpe, cerca de 8 %. La propia norma advierte que esta ecuación no es válida para arcillas CL con CBR menor que 10 ni para arcillas CH, que tienen ecuaciones propias. El resultado es un CBR de campo estimado, con la humedad del día, y no sustituye al CBR de laboratorio después de 96 horas de inmersión.

Ejemplo resuelto: de la probeta al CBR

El ejemplo usa la probeta moldeada en la humedad óptima del suelo de las gráficas anteriores (w = 22 %), compactada con la energía normal, con celda de carga en la prensa. Todas las cuentas pueden rehacerse a mano.

1. Masa específica seca. El suelo húmedo compactado en el molde pesa 3,943 g, en un volumen de 2,085 cm³. Entonces ρ_h = 3,943 / 2,085 = 1.891 g/cm³ y ρ_s = 1.891 / 1.22 = 1.550 g/cm³. Es el pico de la curva de compactación, como se espera en la humedad óptima.

2. Expansión. El extensómetro marcaba 1.20 mm al inicio de la inmersión y 1.54 mm después de 96 horas. Expansión = (1.54 − 1.20) / 114.3 × 100 = 0.34 / 114.3 × 100 = 0.30 %.

3. Presiones y CBR. La celda de carga leyó 1.30 kN a 2.54 mm y 2.05 kN a 5.08 mm, en una curva sin inflexión inicial (sin corrección).

• A 2.54 mm: p = 1,300 / 1,932 = 0.673 MPa; CBR = 0.673 / 6.9 × 100 = 9.8 %.
• A 5.08 mm: p = 2,050 / 1,932 = 1.061 MPa; CBR = 1.061 / 10.35 × 100 = 10.3 %.

4. Resultado. Según la DNIT 172/2016-ME y la NBR 9895 (normas brasileñas) se adopta el mayor, CBR = 10.3 %, que el informe redondea a 10 %, con expansión de 0.3 %. Según la ASTM D1883, como el valor a 5.08 mm es mayor, el ensayo se repetiría antes de adoptar 10.3 %.

5. Interpretación del resultado. Con CBR de 10 % y expansión de 0.3 %, el suelo cumple como subrasante (CBR ≥ 2 % y expansión ≤ 2 %) y puede servir como capa de refuerzo sobre una subrasante más débil, pero no sirve como subbase, que exige CBR ≥ 20 %. La fuerza máxima medida, 2.05 kN, es cerca del 4 % de la capacidad de una celda de carga de 50 kN, y las fuerzas de un material de base, con CBR de 80 %, llegan a cerca de 16 kN a 5.08 mm: la misma celda cubre ambos casos.

Cómo interpretar el resultado del ensayo CBR

El CBR (VRS) no tiene un valor bueno o malo en absoluto: se compara con el requisito de la capa en la que se colocará el material, y siempre junto con la expansión. Los requisitos provienen del Manual de Pavimentação del DNIT (Departamento Nacional de Infraestructura de Transportes de Brasil), publicación IPR-719, 3.ª edición, 2006, y de las especificaciones de servicio de subbase y base. El esquema siguiente resume lo que pide cada capa:

¿Cuál es el CBR ideal?

No existe un único CBR ideal: el valor exigido depende de la capa. La base granular pide un CBR de al menos 80 % (o 60 % con N de hasta 5 × 10⁶) y expansión de hasta 0.5 %; la subbase, CBR de 20 % y expansión de hasta 1 %; la subrasante, CBR de 2 % y expansión de hasta 2 %. Los límites provienen de la DNIT 141/2022-ES, de la DNIT 139/2010-ES y del IPR-719, y se detallan a continuación.

¿Cuál es el CBR mínimo de la subrasante?

El IPR-719 pide que la subrasante tenga CBR ≥ 2 % y expansión ≤ 2 %. Con un CBR inferior a 2 %, el manual recomienda sustituir el suelo en un espesor de al menos 1 m por material con CBR superior a 2 %. Dentro de esos límites, la subrasante se acepta, y su CBR es el dato que gobierna el espesor total del pavimento: cuanto menor es el CBR, más grueso es el pavimento.

¿Cuál es el CBR ideal para la base?

Para base estabilizada granulométricamente, la DNIT 141/2022-ES exige CBR ≥ 80 % cuando el número N de repeticiones del eje estándar supera 5 × 10⁶, y CBR ≥ 60 % cuando N ≤ 5 × 10⁶, con expansión máxima de 0.5 %, límite líquido ≤ 25 % e índice de plasticidad ≤ 6 % (el Manual admite LL e IP por encima de esos valores cuando el equivalente de arena es mayor que 30). La subbase estabilizada granulométricamente, según la DNIT 139/2010-ES, pide CBR ≥ 20 %, índice de grupo igual a cero y expansión ≤ 1 %. El refuerzo de la subrasante necesita un CBR mayor que el de la subrasante y expansión ≤ 1 %. En la DNIT 141/2022-ES, el CBR mínimo de la base aplica cuando el proyecto se dimensionó por el método empírico; en el dimensionamiento mecanicista, la base se controla por módulo de resiliencia y deformación permanente, y la expansión de 0.5 % se sigue exigiendo.

¿Qué dice la expansión sobre el suelo?

La expansión mide cuánto se hincha el suelo al absorber agua bajo la sobrecarga. Un valor alto indica minerales arcillosos expansivos o una estructura poco estable, y ese suelo tiende a levantarse y a perder soporte en el pavimento en la temporada de lluvias. Por eso la especificación es doble: un material con CBR de 25 % y expansión de 1.5 % no sirve como subbase. Para suelos lateríticos, la DNIT 139/2010-ES admite índice de grupo distinto de cero y expansión superior a 1 % en la subbase, siempre que el ensayo de expansibilidad dé menos de 10 %.

¿Qué valores de CBR son típicos para cada tipo de suelo?

Existen rangos publicados por clase del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS, USCS) que ayudan a juzgar si un resultado es plausible. Los de la tabla provienen de Pavement Interactive, que cita la guía de pavimentos del WSDOT, y son estadounidenses: sirven solo como orientación y no sustituyen el ensayo. Los suelos tropicales lateríticos suelen salirse de ellos, con CBR alto para la fracción fina que tienen.

Clase USCS	Descripción	CBR típico
GW	Grava bien graduada	40 a 80 %
GP, GM	Grava mal graduada o limosa	20 a 60 %
GC, SW	Grava arcillosa; arena bien graduada	20 a 40 %
SP, SM	Arena mal graduada o limosa	10 a 40 %
SC	Arena arcillosa	5 a 20 %
ML, CL, CH	Limos y arcillas	hasta 15 %
MH	Limo de alta compresibilidad	hasta 10 %
OL, OH	Suelos orgánicos	hasta 5 %

¿Un CBR alto garantiza un buen pavimento?

No por sí solo. El CBR vale para la humedad y el peso volumétrico del ensayo, y la capa solo tendrá ese soporte si se construye con la misma energía de compactación y cerca de la humedad óptima. Además, dos suelos con el mismo CBR pueden tener una rigidez muy distinta bajo carga repetida, que es lo que aplica el tránsito. Por eso el dimensionamiento mecanicista usa otro parámetro, como muestra la sección siguiente.

¿El CBR de laboratorio vale para campo?

No directamente. El CBR de laboratorio se mide después de 96 horas de inmersión, con el suelo cerca de la saturación, que es la condición más desfavorable prevista en servicio. En campo, el suelo está en la humedad del momento, y por eso los dos valores no se comparan uno a uno. El método de CBR in situ de la ASTM, la D4429, se retiró en 2018 sin reemplazo; en campo, el camino habitual es estimar el CBR con el DCP, como se mostró en la sección de cálculo, sabiendo que el número obtenido es de campo y no sustituye el CBR de proyecto.

El CBR en el dimensionamiento de pavimentos: método del DNER y MeDiNa

En el método de dimensionamiento de pavimentos flexibles del DNER (el antiguo organismo federal de carreteras de Brasil), adoptado en el IPR-719, el espesor total de pavimento necesario para proteger una capa se obtiene de un ábaco en función del número N (repeticiones del eje sencillo estándar de 8.2 t durante el periodo de proyecto) y del CBR de la capa. El manual incluye la ecuación del ábaco:

H = 77.67 × N^0.0482 × CBR^−0.598 (H en cm, en términos de material granular)

H_m es el espesor sobre la subrasante (CBR = m), H_n sobre el refuerzo y H₂₀ sobre la subbase, que siempre se trata como CBR 20, aun cuando el valor medido sea mayor. Los espesores reales se obtienen de las inecuaciones R·K_R + B·K_B ≥ H₂₀, R·K_R + B·K_B + h₂₀·K_S ≥ H_n y R·K_R + B·K_B + h₂₀·K_S + h_n·K_Ref ≥ H_m; sin refuerzo, la segunda se compara directamente con H_m, como en el ejemplo siguiente. Los coeficientes de equivalencia estructural K valen 2.00 para carpeta de concreto asfáltico y 1.00 para capas granulares.

Ejemplo. La subrasante es el suelo del ejemplo resuelto, CBR = 10 %, y el tránsito es N = 2 × 10⁶.

• N^0.0482 = 10^{6.301 × 0.0482} = 10^0.3037 = 2.012.
• H_m = 77.67 × 2.012 × 10^−0.598 = 77.67 × 2.012 × 0.2523 = 39.4 cm.
• H₂₀ = 77.67 × 2.012 × 20^−0.598 = 77.67 × 2.012 × 0.1667 = 26.1 cm.
• Carpeta: para 10⁶ < N ≤ 5 × 10⁶, el IPR-719 pide una carpeta asfáltica de 5.0 cm, entonces R·K_R = 5 × 2 = 10 cm.
• Base: B ≥ 26.1 − 10 = 16.1 cm; se adopta B = 17 cm.
• Subbase: h₂₀ ≥ 39.4 − 10 − 17 = 12.4 cm; como el espesor constructivo mínimo de una capa granular es de 15 cm, se adopta h₂₀ = 15 cm.

La estructura queda con 5 cm de carpeta, 17 cm de base y 15 cm de subbase. Si la subrasante tuviera un CBR de 5 %, H_m subiría a 77.67 × 2.012 × 5^−0.598 = 59.7 cm, y la subbase pasaría a unos 33 cm. Duplicar el CBR de la subrasante ahorra unos 18 cm de material granular, lo que muestra por qué el ensayo debe hacerse bien.

El DNIT oficializó el MeDiNa (Método de Dimensionamento Nacional, el método brasileño de dimensionamiento de pavimentos), de enfoque mecanicista-empírico, regido por la instrucción de servicio IS-247. En él, los materiales entran con el módulo de resiliencia (DNIT 134/2018-ME), obtenido en el ensayo triaxial de carga repetida, y con la deformación permanente (DNIT 179/2018-IE). El CBR no salió de la rutina: las especificaciones de capa siguen pidiendo la expansión según la DNIT 172/2016-ME, y el CBR sigue siendo la referencia cuando el proyecto es empírico y en la selección de bancos de material. Lo que el MeDiNa no acepta es estimar el módulo de resiliencia a partir del CBR, porque la correlación entre ambos es débil.

Errores comunes en el ensayo CBR

La mayor parte de las diferencias entre laboratorios proviene de detalles de ejecución, no del cálculo. Los errores siguientes son los que más alteran el resultado:

• Acortar la inmersión u olvidar la sobrecarga. Sin los 4 días de inmersión y sin la sobrecarga de unos 4.54 kg, la probeta no alcanza la condición de humedad de proyecto, y el CBR resulta demasiado alto.
• Velocidad distinta de 1.27 mm/min. En la prensa manual, girar la manivela más rápido o más despacio cambia la resistencia medida e invalida la comparación con la presión patrón.
• No corregir la curva con inflexión. El CBR queda subestimado, como en el ejemplo de la gráfica, en el que el resultado bajaría de 20.3 % a 18.4 %.
• Mezclar la regla de la NBR con la de la ASTM. Adoptar el mayor valor y citar la ASTM D1883 en el informe, o lo contrario, genera un resultado incoherente con la norma declarada (la NBR 9895 es la norma brasileña del ensayo CBR).
• Invertir la fórmula. La presión del suelo va en el numerador y la presión patrón en el denominador. La razón invertida, que circula en páginas de internet, da valores superiores a 100 % justamente para los suelos más débiles.
• Usar el área equivocada del pistón. El pistón de la DNIT 172/2016-ME y de la NBR 9895:2025 mide 49.6 mm, o 19.32 cm². Usar 50 mm (19.64 cm²) reduce la presión calculada en alrededor de 1.6 %.
• Mezclar unidades en la conversión. Si la presión del suelo se calcula en MPa a partir de la fuerza en newtons, la presión patrón debe estar en MPa exactos (6.9 y 10.35); convertirla con la nota de la DNIT 172/2016-ME (1 kgf/cm² = 0.1 MPa) desplaza el CBR en alrededor de 2 %. Con ambas presiones en kgf/cm², el problema no existe.
• Reutilizar la muestra. El método es de muestra no trabajada; un suelo ya compactado tiene granos rotos y da otro resultado.
• Ensayar con una energía y construir con otra. El CBR de 26 golpes no vale para una capa compactada con energía normal.
• Olvidar la sustitución de la fracción mayor de 19 mm. Las piedras grandes en el molde hacen que el pistón golpee un grano, y la lectura se dispara. Según la NBR 9895:2025, el material con más de 30 % retenido en la malla de 19 mm queda fuera del alcance del método.
• Usar una tabla de CBR típico en lugar del ensayo. Los rangos por clase de suelo sirven para verificar la plausibilidad, no para el proyecto.
• Citar normas desactualizadas o atribuir a la NBR 6457 (preparación de muestras y contenido de humedad, en Brasil) el ensayo de compactación, que corresponde a la NBR 7182.

Prensa para ensayo CBR manual y eléctrica automática

Biopdi fabrica la prensa CBR/Marshall en dos versiones, manual y eléctrica automática, y ambas realizan el ensayo CBR y el ensayo Marshall; la automática realiza también el ensayo de consolidación, con las celdas de 2" y 3". Las figuras siguientes muestran cada versión con sus componentes: en la manual, el anillo dinamométrico con el extensómetro que lee la carga, el extensómetro de penetración, el dispositivo CBR y el accionamiento manual; en la automática, la celda de carga, el LVDT, la pantalla táctil, el dispositivo CBR y el panel electrónico.

La versión manual usa un anillo dinamométrico de 500 a 5,000 kgf y un reloj comparador (indicador de carátula), y puede actualizarse con celda de carga y pantalla táctil. La versión eléctrica automática es electromecánica, con husillo de bolas recirculantes y control por microprocesador, y es la que el panel siguiente detalla, punto por punto, frente a lo que exige el ensayo:

En la práctica, la prensa automática resuelve tres de los errores comunes: mantiene la velocidad de 1.27 mm/min sin depender del operador, registra la curva completa en lugar de nueve o catorce lecturas, lo que facilita la corrección por el punto de inflexión, y entrega la gráfica y el reporte sin transcripción manual. La resolución de 0.01 mm del LVDT es la misma graduación que la DNIT 172/2016-ME pide para el extensómetro de penetración. Para el módulo de resiliencia y la deformación permanente del MeDiNa, el equipo es la prensa triaxial dinámica; los demás equipos están en mecánica de suelos.

Videos sobre la prensa CBR / Marshall: eléctrica automática

Los videos siguientes presentan la prensa CBR/Marshall eléctrica automática y sus características principales: el montaje del dispositivo, la pantalla táctil y la ejecución del ensayo.

Conclusión

El ensayo CBR entrega un número sencillo, un porcentaje, pero ese número lleva consigo el resultado de tres etapas encadenadas: compactación con la energía correcta, cuatro días de inmersión para medir la expansión y, solo entonces, la penetración. Omitir o abreviar cualquiera de ellas produce un valor que no representa el comportamiento del suelo en servicio, y es con ese valor que se aceptan las capas y se dimensiona el pavimento. En el cálculo, los puntos que más pesan son la corrección de la curva con inflexión y la regla de adoptar el mayor de los CBR a 2.54 y 5.08 mm.

Los demás ensayos de suelos tienen artículos propios: el ensayo de consolidación, el ensayo de corte directo y el ensayo triaxial. Si necesita más información sobre el ensayo o sobre el equipo más adecuado para su laboratorio, hable con uno de nuestros especialistas.