MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS I
GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO
CONTENIDO
OBJETO .......................................................................................................2 ALCANCE ......................... ............ ......................... ......................... ......................... ......................... .......................... ......................... ............2 REFERENCIAS ............................................................................................2 DESCRIPCIÓN ............................................................................................2 4.1.
Equipos y Materiales ............................................................................. 2
4.2.
Preparación de la Muestra .................................................................... 3
4.3.
Procedimiento ....................................................................................... 3
4.4.
Tratamiento de Resultados ................................................................... 4
4.4.1.
Corrección por altura de caída [H]........................ ............ ......................... ......................... .................... ........4
4.4.2.
Corrección por Temperatura (mT ) ................ ......................... ............. ......................... ................ ...5
4.4.3.
Diámetro de las partículas partículas........................ ........... ......................... ......................... .......................... .................... .......5
4.5.
Medidas de seguridad ........................................................................... 6
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS I
GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO OBJETO El presente procedimiento tiene por objeto describir de forma detallada el método para determinar la distribución granulométrica de la fracción fina de una muestra (pasa la malla No. 200).
ALCANCE Existe un inconveniente para establecer el tamaño de las partículas pasado el tamiz #200, es decir, el suelo fino; de ahí la importancia del procedimiento en mención; este método, aplicable para determinar los diferentes tamaños de las partículas finas; es conocido como el método del hidrómetro, mismo que basado en la ley de Stokes, permite estimar la distribución de tamaños en partículas que pasan el tamiz #200. Este método puede ser utilizado para evaluar la porción fina de una muestra de suelo con una gran variedad de tamaños de partículas por medio de la combinación de resultados de sedimentación con un análisis por tamizado, de manera que se obtiene la curva granulométrica completa.
REFERENCIAS Como referencias básicas para la elaboración de este procedimiento se han tomado los criterios establecidos en el siguiente documento:
A S TM
D7928
(GRADATION)
(2017):
OF
PARTICLE-SIZE
FINE-GRAINED
SOILS
DISTRIBUTION USING
THE
SEDIMENTATION (HYDROMETER) ANALYSIS
A S TM D6913 (2017): STANDARD TEST METHODS FOR PARTICLE-
SIZE DISTRIBUTION (GRADATION) OF SOILS USING SIEVE ANALYSIS
DESCRIPCIÓN 4.1. Equipos
y Materiales
4.1.1.
B alanza. Debe tener una precisión de 0.05 g.
4.1.2.
Horno. De temperatura constante (110 ºC±5º C) con ventilación
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS I 4.1.3. 4.1.4.
B atidora. A g itador magnétic o.
4.1.5.
Hidrómetro calibrado.
4.1.6.
Defloculante. Hexametafosfato de sodio
4.1.7.
Probetas. Al menos de 1000 cm3 (Necesarias para la muestra de suelo y para colocar el hidrómetro durante el ensayo)
4.1.8.
Materi ales . Será requerirá, además de la muestra de suelo, el
uso de termómetro, cronómetro, piseta, vaso de precipitación y un tapón de goma. 4.2. Preparación
de la Muestra.
Del material fino que ha pasado la malla No. 200 pesar una cantidad de 50 g. y de hasta 100 g. si el suelo contiene arena fina o no ha sido cribado en la malla No. 200. 4.3. Procedimiento
a) El ensayo se iniciará con la corrección por menisco, la cual se mide
introduciendo el hidrómetro en una probeta con agua, lo que flote o se hunda a partir de la línea cero del hidrómetro corresponderá al valor Cm. b) A continuación, se realizará la corrección por defloculante que iniciará
al añadir 10g de hexametafosfato de sodio a 250ml de agua en un vaso de precipitación y mezclar la mitad de esto con el suelo. / Es recomendable hacer la mezcla en dos partes separadas. c) Se introduce el hidrómetro en una probeta de 1000 cm3 con agua,
haciendo la lectura con agua y con la cantidad de defloculante utilizado. La lectura registrada en la solución con defloculante es la corrección Cd. d) Colocar la suspensión y el resto de la solución en una probeta
Boyoucus y completar su volumen con agua. e) Cubrir la probeta con el tapón y agitar la mezcla con giros de 180° C
en un plano vertical durante 1 minuto.
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS I f) Transcurrido el tiempo, dejar la probeta sobre una mesa fija y poner a
andar el cronómetro g) Sumergir el hidrómetro hasta que comience a flotar y dejarlo
permanecer en la suspensión durante 2 minutos, tomando lecturas a los 30, 60, 90 y 120 segundos y registrándolas en el formulario. h) Retirar el hidrómetro y colocarlo en una probeta con agua limpia en
donde se tomará la temperatura de la suspensión. i)
Repetir el procedimiento anterior hasta que estos valores no varíen.
j) A continuación, se tomarán únicas lecturas a los 4, 15 y 30 minutos y
a la 1, 2, 4, 8 y 24 horas. k) El hidrómetro debe permanecer en una probeta de agua limpia junto a
la del ensayo para que mantenga la misma temperatura. l)
Las probetas deben permanecer tapadas para evitar evaporación y depositación de polvo.
m) Una vez finalizada la toma de mediciones a las 24 horas de iniciado el
ensayo, lavar la muestra utilizando los tamices #40 y #200, de manera que se eliminen los finos presentes en la muestra de suelo. n) Secar la muestra en un horno a 105° C; dejarla enfriar y vaciar todo el
material, ya pesado, en la parte superior del juego de mallas (20, 40, 60, 100, 140 y 200) y al final una bandeja recolectora. o) Realizar el tamizado y pesado requerido para obtener la curva granulométrica de la Práctica “Granulometría Completa” del presente
Manual de Prácticas de Laboratorio - Mecánica de Suelos I.
4.4. Tratamiento
4.4.1.
de Resultados
C orrección por altura de caída [H]
Hidrómetro No. 69277 69821 69838
H (cm) 16.9 - 0.27 RH 17.5 - 0.27 RH 16.9 - 0.27 RH
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS I
a) La ecuación para esta corrección dependerá del número de hidrómetro con el que se trabaje. 4.4.2.
C orrección por Temperatura (m T )
To 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 4.4.3.
mT
- 0.9 - 0.8 - 0.8 - 0.7 - 0.6 - 0.6 - 0.5 - 0.4 - 0.4 - 0.3
To 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5
To 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5
mT -0.2 -0.1 0.0 +0.1 +0.2 +0.3 +0.4 +0.5 +0.6 +0.7
mT + 0.8 + 0.9 + 1.0 + 1.1 + 1.3 + 1.4 + 1.5 + 1.6 + 1.8 + 1.9
Diámetro de las partículas
D=
∗ ∗ (− )
Donde:
Viscosidad dinámica del agua. (Valores tabulados en función de
la temperatura en la Tabla 1.)
Velocidad de sedimentación. Misma que responde a la expresión:
60∗
Gs
=
en donde t i corresponde al tiempo transcurrido en minutos.
Gravedad específica. Parámetro calculado en la Práctica 2
“Densidad de Sólidos” del presente Manual de Prácticas de
Laboratorio - Mecánica de Suelos I.
VISCOSIDAD DINAMICA DEL AGUA To C 10 11
gr .seg cm
2
x 10-5 1.3335 1.2959
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12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1.2602 1.2261 1.1936 1.1625 1.1326 1.1038 1.0764 1.0498 1.0245 1.0000 0.9765 0.9539 0.9319 0.9116 Tabla 1.
Con los datos obtenidos se reportará la siguiente tabla:
H Tiempo Lectura RH Velocidad Diámetro % que [min] Pasa [RH’] (RH=RH’+Cm) [cm]
%Pasa =
(− )∗
∗ (RH
+ mT – Cd) * 100%
La tabla es desarrollada con el fin de reportar la curva granulométrica “Log Diámetro vs Porcentaje que Pasa.” Y con ello, la respectiva distribución
del tamaño de partículas. Dibujar la curva granulométrica completa utilizando los resultados obtenidos con el ensayo del hidrómetro y los resultados obtenidos del análisis por tamizado de la misma muestra. 4.5. Medidas
de seguridad
El equipamiento mínimo para la ejecución segura del incluirá: Mandil
Guantes
