ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
RESUMEN I.
Tema ...................................................... ............................................................................................................ .......................................................................... .................... 2
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO GRANULOMÉTRICO ................................................................................................. 2
II.
Objetivos ..................................................... .......................................................................................................... ................................................................. ............ 2
II.1
Objetivos específicos ..................................................... ................................................................................................... .............................................. 2
III.
Marco teórico .............................................. ................................................................................................... ................................................................. ............ 3
IV.
Materiales .................................................................................................................... .............................................................................. ...................................... 7
V.
Procedimiento ............................................. .................................................................................................. ................................................................. ............ 9
VI.
Cálculos ..................................................................................................................... .......................................................................................... ........................... 11
VII.
Conclusiones ............................................... .................................................................................................... ............................................................... .......... 14
VIII. Anexos ............................................... ..................................................................................................... ........................................................................ .................. 15 IX.
Fotos .......................................................................................................................... 16
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO I. TEMA ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO II. OBJETIVOS
La determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo.
Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, ensa yo, hasta el 74 mm ( N° 200).
II.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar a través del ensayo mencionado la composición del suelo respecto a su granulometría y la importancia de este que tendrá que ver con los distintos trabajos a realizar sobre el mismo.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO III. MARCO TEÓRICO 1. ALCANCE 1.1 Esta guía cubre la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de las partículas en suelos. La distribución de tamaños de las partículas mayores a 75µm (retenidas en la malla 200) es determinado por tamizado, mientras que la distribución de tamaños de partículas menores a 75µm es determinado por un proceso de sedimentación usando un hidrómetro para obtener los datos necesarios (Notas 1 y 2). Nota 1: La separación puede ser hecha en la malla Nº4 (4.75 mm), Nº40 (425µ m) o en la Nº 200, en lugar de la Nº 10. Cualquiera que se escoja debe indicarse en el reporte. Nota 2: Se dispone de dos tipos de aparato para lograr la dispersión del suelo 1-el agitador mecánico de alta velocidad y 2-el de dispersión por aire. Investigación es extensivas indican que la dispersión por aire produce resultados más positivos en suelos plásticos de tamaño menor que 20µm y una apreciable menor degradación en todos los tamaños en el caso de suelos arenosos. Debido a estas ventajas se recomienda el uso de dispersión por aire. Los resultados de ambos tipos de aparatos, difieren en magnitud, dependiendo del tipo de suelo, llegando a marcadas diferencias en la distribución de tamaños de partículas, especialmente para tamaños más finos que 20µm.
2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Normas ASTMD421 Preparación en seco, de muestras de suelo para Análisis del tamaño de las partículas y para la Determinación de las constantes del suelo.
E11 Especificación para mallas de tela y alambre para propósitos de ensayo.
E100 Especificación para hidrómetros según ASTM.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
3. METODOS DE ENSAYO Existen diferentes métodos, dependiendo de la mayor proporción de tamaños que existen en la muestra que se va a analizar. Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por dificultarse más el tamizado se utiliza el Método del Sifoneado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes.
Granulometría por Tamizado Es un proceso mecánico mediante le cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.
Método por Sedimentación Se basa en la Ley de Stokes, el cual establece “La velocidad de caída de una
partícula esférica a través de un medio líquido, es función del diámetro y del peso específico de la partícula”. Desarrollándose así el Método del Sifoneado y el
Método del Hidrómetro.
Método del Sifoneado Tiene como objetivo principal determinar cuantitativamente, los % de las partículas de limo, arcilla y coloides de un suelo.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Procedimiento del ensayo: La Fracción Granular Gruesa será retenida en el tamiz No 10 y la fracción fina pasará. A la Fracción Gruesa se le aplicará el método de Granulometría por Tamizado; en cambio la Fracción Fina se pesa en la balanza de 50 a 100 gr (pasa no 10) de la muestra previamente secada al horno. Se le agrega 200 ml de agua y se remueve. Si se utiliza algún agentes dispersantes se agrega este al agua. Se remoja la muestra por 4 horas. Se coloca en el vaso de dispersión por 5 o 10 min. Se vierte la solución dispersada en el cilindro graduado de 1000ml. Con el disco acoplado a la varilla, se dispersa la mezcla con movimiento rotacional por 1 minuto. Se limpia el disco perforado y la varilla y se llena el cilindro graduado hasta una altura de 20cm de agua destilada. Luego se deja en reposo por 20 minutos para permitir que el suelo en suspensión se sedimente. Primero el limo luego las arcilla y coloide quedará en suspensión. Terminado esto, se separa el material sedimentado por medio del sifoneo. Se traslada éste en una bandeja, y se introduce en el horno a 105±5 C por 18 horas. Finalmente se deja enfriar y se separa utilizando tamices no 40, 60 y 200. Pesándose así y anotando en la hoja de registro.
Método del Hidrómetro Permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas que se sedimentan en un instante dado. Procedimiento del ensayo: Se toman 100gr de la muestra sacada del horno, se le añade agente dispersantes (jabón sin espuma), y se deja en reposo por 4 horas. Luego se transfiere al vaso de dispersión, llenándolo hasta más de la mitad. Se coloca en el dispensador eléctrico la muestra y se dispersa por 5 minutos. Se vierte la solución en el cilindro graduado lavando bien cualquier residuo y se le agrega agua hasta completar 950 ml. Se 5
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO dispersa la mezcla con el disco perforado por 1 minuto con movimiento rotacional; y se vuelve a limpiar esto llenando el cilindro hasta 1000ml. Se sumerge el hidrómetro en la mezcla, dejándola reposar tomando las lecturas de éste a cada 30 segundos, luego 1 y 2 minutos. Tomando también la temperatura de la suspensión. Se reinicia el ensayo sumergiendo el hidrómetro para realizar las lecturas de 5, 10, 15 y 30 minutos midiendo también la temperatura después de cada operación.. Después de la última lectura se vierte la suspensión en el Tamiz No 200. El material retenido en éste Tamiz se recoge y se seca en el horno a una Temperatura de 105±5 C, por 18 horas. Luego se deja enfriar y se separa utilizando los tamices No 10, 40, 60, y 200. Finalmente se pesa la fracción retenida en cada tamiz y se anota en la hoja de registro.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO IV. MATERIALES
Tamices (1”, 3/8” N° 4, N° 10, N° 16, N°
40, N° 100, N°200).
Balanza (con una precisión de 0.1 gramos).
Bandejas para muestreo de nuestro análisis granulométrico.
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Horno eléctrico (temperatura de 105 ± 5 °C)
Brochas
Cucharones
Guantes
Regla metálica
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO V. PROCEDIMIENTO Preparación de la muestra:
Tomamos una muestra de suelo de la calicata, esta deberá tener todas las características mencionadas en los anteriores informes.
Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla, cuyos terrones en estado seco se desintegren con facilidad, se podrán tamizar en seco.
Los materiales limo-arcillosos, cuyos terrones es estado seco no rompan con facilidad, se procesaran por la vía humedad.
Si se requiere la curva granulométrica completa incluyendo la fracción de tamaño menor que el tamiz N° 200 la gradación de esta se determinara por sedimentación, utilizando el hidrómetro para obtener los datos necesarios. Todo esto se indica con mayor precisión en el modo operativo MTC E 109.
Si se puede utilizar procedimientos simplificados para la determinación del contenido de partículas menores de un cierto tamaño, según se requiera.
La fracción de tamaño mayor que el tamiz de N° 200 se analizara por tamizado en seco, lavando la muestra previamente sobre el tamiz N° 200
Procedimiento para nuestro ensayo:
Se procedió a realizar el debido cuarteo de la muestra.
Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, seca en el horno una pequeña porción humedad del material y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar si un previo lavado.
En nuestro ensayo realizado se tomó una muestra de suelo la cual tuvo que ser lavada previamente al tamizado.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
Se lavó la muestra hasta que el agua se encuentre clara y sin contaminantes este lavado se hizo con la malla N° 200 como se mencionó antes que indican las normas.
Se puso al horno para su secado respectivo.
Luego a pesar del secado hecho con el horno se procedió a secar la muestra durante una semana aproximadamente.
Luego se procedió a pesar la muestra obteniendo como resultado 973 gramos.
Se procedió a ordenar los tamices como se indica en un orden descendente a partir de la malla 1 pulgada hasta la malla N° 200.
En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices de un lado a otro y recorriendo circunferencias de forma que la muestra en movimiento sobre la malla. Debe comprobarse que al desmontar los tamices que la operación está terminada; esto se sabe cuándo no pasa más del 1% de la parte retenida al tamizar durante 1 minuto, operando cada tamiz individualmente. Si se quedan partículas apresadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.
Cuando se utilice una tamizadora mecánica se pondrá a funcionar por diez minutos aproximadamente; el resultado se puede verificar usando el método manual.
Se determina el peso de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de 0.1%. la suma de los pesos de todas las fracciones y el peso, inicial de la muestra no debe diferir en más de 1%.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO VI. CÁLCULOS MALLA
DIÁMETRO
PESO RETENIDO
(MM)
(GRAMOS)
1”
25.4
0
0
100
3/8”
9.52
67
6.893
93.107
N° 4
4.75
62
6.379
86.728
N°10
2.00
85
8.745
77.983
N° 16
1,18
65
6.687
71.296
N° 40
0.425
295
30.350
40.946
N° 100
0.150
245
25.206
15.740
N° 200
0.075
139
14.300
1.440
14
1.440
0.000
972
100
Fondo TOTAL(sumatoria)
% RETENIDO
% PASANTE ACUMULADO
PESO INICIAL DE LA MUESTRA
973 gramos
PESO FINAL DE LA MUESTRA
972 gramos
NOTA: El error entre un peso inicial de la muestra y el final 0.1 % lo cual indica que nuestro análisis debe de ser válido ya que no excede el margen de error estandarizado mencionado (1%). Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma:
Se calcula el porcentaje más fino. Restando en forma acumulativa de 100% los porcentajes retenidos sobre cada tamiz
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Nota: a partir de la curva granulométrica podemos determinar los D10, D30, D60, los cuales nos darán características como uniformidad del suelo y la variación del tamaño de las partículas. D10: diámetro eficaz o efectivo. Relacionado con la permeabilidad en arenas
CU: Coeficiente de uniformidad.
CU > 10 indica suelo no uniforme, partículas de tamaños variados. CU < 2 indica suelo uniforme, partículas de tamaños parecidos.
CC: Coeficiente de curvatura.
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D10
0.119
D30
0.27
D60
0.79
Coeficiente de uniformidad
6.639
Coeficiente de curvatura
0.775
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
La siguiente grafica nos da una idea sobre la curva granulométrica de suelos, podemos comparar con la gráfica realizada para nuestra muestra y determinar si las sugerencias dadas coinciden.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO VII.
CONCLUSIONES
Respecto a nuestros cálculos del CC y CU podemos decir que el ensayo realizado fue para un suelo mal graduado y poco uniforme.
Por otro lado con respecto a nuestro cuadro de análisis el 13.272 % es suelo gravoso para nuestra muestra mientras que el 85.288 % de la muestra es suelo arenoso y que el 1.440% es suelo fino.
Como nuestra muestra está en su mayor parte compuesta por arena podemos concluir que el lugar de donde se tomó la muestra es un suelo arenoso.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO VIII. ANEXOS
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO IX. FOTOS
Ilustración 1. Calicata de donde se sacó la muestra
Ilustración 2. Se realizó el respectivo cuarteo de la muestra
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Ilustración 3. Se pesó la muestra obteniendo el peso inicial de la misma
Ilustración 4. Se procedió a deshacer los terrones y otras compuestas de la muestra con el martillo de goma
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Ilustración 5. Se procedió a lavar la muestra previa a ser tamizado como se i ndica en la norma de acuerdo al tipo de suelo.
Ilustración 6. Se procedió a realizar el respectivo tamizado con las indicaciones antes mencionadas
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
Ilustración 7. Cada porción de muestra se pesó, y se procede a anotar cada peso retenido en el respectivo tamiz.
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