Granulometría
UCV-PIURA
: Ingeniería : Ingeniería Civil : Calle Marchena Keivin Ivan : Mecánica de suelos : Granulometría : 2013-II : DR.Ing. Oscar Walther Novoa Castillo
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INTRODUCCION Los suelos con amplia gama de tamaños (bien graduado) se compacta mejor, para una misma energía de compactación, que los suelos muy uniformes. Esto Sin duda es cierto pues, sobre todo con vibrado, las partículas más pequeñas pueden acomodarse en los huecos entre las partículas más
grandes, adquiriendo el conjunto una mayor
compacidad.
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ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO (NTP 339.128 / ASTM D 422)
1. DEFINICIÓN DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: El análisis granulométrico de un suelo se define como la determinación cuantitativa de la distribución de las partículas de un suelo en cuanto a su tamaño. En suelos de grano grueso (partículas retenidas en el tamiz N° 200: grava y arena) la clasificación de las partículas se efectúa por tamizado, En suelos de grano fino (partículas que pasan el tamiz N° 200: arcilla y limo) se realiza mediante un proceso de sedimentación basada en la ley de Stokes utilizando un densímetro adecuado.
2. EQUIPOS PARA REALIZAR LA GRANULOMETRIA: 2.1 Balanzas: De sensibilidad de 0.01g para pesar el material que pasa la malla N° 10 (2.0mm) y una balanza de sensibilidad a 0.1% del peso de la muestra, para pesar los materiales retenidos en tamiz de N° 10 (2.0mm).
2.2 Tamices de malla cuadrada: una serie de tamices de malla cuadrada que cumplan con las ASTM E 11. Un juego completo de tamices incluye los siguientes:
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Nota: si se desea se puede utilizar un juego de tamices que dé espaciamientos uniforme de puntos en la gráfica. Este juego consistiría de los siguientes tamices:
2.3 Estufa: capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de 1 10 +-5 °C (230 +-9 °F).
2.4 Envases: Adecuados para el manejo y secado de las muestras. 2.5 Cepillo y brocha: para limpiar las mallas de los tamices. 2.6 Rodillo: Sirve para pulverizar los grumos de muestra.
3. PREPARACION DE LA MUESTRA 3.1) Se toma una muestra representativa, de cantera o de obra, aproximadamente 50 kg.
Toma de muestra
Datos de la muestra.
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3.2) Se extiende la muestra, en una superficie plana, para que los rayos solares la sequen.
3.4) Por medio de cuarteo, se obtiene una muestra representativa entre 20 Kg, a 10 Kg.
Cuarteo de nuestra que pesan más de 50 Kg. Toma de muestra
Moldeado ara cuarteo
Toma de Muestra Cuarteo
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3.4) El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo será suficiente para las cantidades requeridas para el análisis mecánico, como sigue:
3.a) Para la porción de muestra retenida en el tamiz N° 10 (2.0 mm) el peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1
3.b) De la porción de suelo que pasa el tamiz N° 10, según se establece la NTP 339.090, se toma aproximadamente 115 g si se trata de suelo arenoso y 65 g cuando son suelos limosos o arcillosos.
3.5) Si hay presencia de terrones, estos se deben triturar con el rodillo.
4. ANALISIS POR MEDIO DE TAMIZADO DE LA FRACCIÓN RETENIDA EN EL TAMIZ DE 2.00 mm (N°10). 4.1. Se separa la porción de muestra retenida en el tamiz 2.00 mm (N° 10) en una serie de fracciones usando los tamices:
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4.2. Se coloca muestra en el juego de tamices y luego se sacuden, vigorosamente, con un movimiento rotatorio horizontal. Los tamices pueden agitarse de vez en cuando dejándolos caer ligeramente sobre un rumo de revistas, periódicos, trapos etc. no dejándolos caer directamente sobre la mesa de trabajo porque se podrían dañar. En ningún caso se ayudara a pasar, el agregado con la mano, el tamiz. Se continúa tamizando hasta que el residuo que pase después de un minuto, sea inferior al 1% en peso de lo tamizado. Si 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.
4.3. Cada malla retiene una porción del total de la muestra retenida en el tamiz 2.0 mm (N° 10), se pesa cada porción, en gramos, en una balanza con sensibilidad de 0.1% (los tamices deben invertirse sobre un recipiente y limpiarlos con la escobilla de fierro) obteniéndose el Peso Retenido Parcial de cada malla. La suma de los pesos de todas las fracciones y el peso inicial de la muestra no debe diferir en más de 1%. PESO RETENIDO PESO INICIAL
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5. ANALISIS POR MEDIO DE TAMIZADO DE LA FRACCIÓN FINA 5.1. El análisis granulométrico de la fracción que pasa el tamiz 2.00 mm (N° 10) se hará por tamizado y/o sedimentación según las características de la muestra y según la información requerida.
5.1.1. Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla, cuyos terrones en estado seco se desintegran con facilidad, se podrán tamizar en seco.
5.1.2. Los materiales limo - arcillosos, cuyos terrones en estado seco no rompan con facilidad, se procesarán por la vía húmeda.
5.1.3. La fracción de tamaño mayor que el tamiz 75um (N° 200) se analizará por tamizado en seco, lavando la muestra previamente sobre el tamiz N° 200.
5.2 Procedimiento para el análisis granulométrico por lavado sobre el tamiz N° 200. 5.2.1 se separa mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos arcillosos y limosos, pesándolos con exactitud de 0.1g.
5.2.2 Se coloca la muestra en un recipiente apropiado, cubriéndola con agua y se deja en remojo hasta que todos los terrones se ablanden.
Muestra cubierta con agua.
5.2.3 Se lava a continuación la muestra sobre el tamiz N° 200 con abundante agua, evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pi erda ninguna partícula de las retenidas en él.
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El agua turbia, producto del lavado, se pasa por la mall a N° 200. La muestra se lava tantas veces como sea necesario hasta que el agua, que pasa por la malla N° 200. Sea limpia
5.2.4 El material que se queda en la malla N° 200 se devuelve a la fuente, con el resto de la muestra, haciendo un lavando de la malla en forma i nvertida.
5.2.5 Toda la muestra, lavada, que se encuentra en la fuente se deja reposar cierto tiempo para eliminar elementos extraños que aparecen en la superficie del agua.
5.2.6 Eliminar el agua, cuidando que no se pierda muestra
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5.2.7 Colocar la muestra en un horno a temperatura constante (110 °C) para su respectivo secado. El peso de la muestra lavada y seca será menor a la porción tomada inicialmente. Dicha diferencia se debe de agregar al peso del material retenido, en el fondo, para determinar el peso del suelo que pasa por el tamiz N° 200.
Secado de material.
5.2.8 se tamiza en seco siguiendo el procedimiento indicado en las secciones 4.2 y 4.3
6. CALCULO Conociendo los pesos parciales retenidos de cada malla (desde la malla 3 ”hasta la N°200) se deberá calcular los porcentajes parciales retenidos, porcentajes Retenidos Acumulados y ros porcentajes que pasan de la siguiente manera:
6.1 Cálculo del %Retenido Parcia: Para obtener el % Retenido parcial se divide el peso retenido, en Gramos, de cada malla entre el peso total de la muestra (producto del cuarteo).
6.2 Cálculo del % Retenido Acumulado: se debe seguir los siguientes pasos. a) Si por ejemplo la primera malla que retiene el primer peso es 2” entonces su % Retenido Acumulado será igual a su % Retenido parcial.
b) Para la segunda malla en este caso 1 ½” su % Retenido Acumulado será igual a su % Retenido parcial más el % Retenido Acumulado de la malla anterior (2”).
c) Para la tercera malla 1" su % Retenido Acumulado será iguala su % Retenido parcial más el % Retenido Acumulado de la malla anterior (1 ½”).
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d) De igual forma se calcula los demás % Retenido acumulados de las mallas hasta la N° 200.
NOTA: La sumatoria de los % Retenido Acumulados, de todas las mallas, será igual al 100%.
6.3 Cálculo del % que pasa: El peso inicial nos representa el 100% y si lo restamos con el % Retenido Acumulado de cada malla entonces obtenemos el % que pasa.
7. REPRESENTACION DE LA CURVA GRANULOMETRICA Se dibuja una curva, granulométrica, de distribución según el tamaño de los granos en papel semi logarítmico. La grafica está conformada por:
Ordenadas (eje Y). Se ubican los porcentajes de material que pasa por dichas mallas. Se representa en una escala decimal.
Abscisa (eje X) . Se ubican las aberturas de las mallas en mm. Se representa en una escala logarítmica.
8. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu) Y COEFICIENTE DE CURVATURA (Cc) 8.1 Coeficiente De Uniformidad (Cu) Como una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hezen propuso el coeficiente de uniformidad por la siguiente ecuación.
Cu = D60 /D10 Donde. D60 = Es el diámetro en mm para el cual el 60% en peso de las partículas son menores que ese diámetro. D10 = Llamado Diámetro Efectivo, de modo que el 10% de las partículas son más finas que D10 y el 90% más gruesas. Cuando Cu < 3 se considero un suelo uniforme. El valor numérico de Cu decrece cuando la uniformidad aumenta (Curva casi vertical), El valor numérico de Cu aumenta cuando la uniformidad decrece (Curva tendida).
8.2. Coeficiente de Curvatura (Cc) Como dato complementario necesario para definir la uniformidad se define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión siguiente:
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Donde: D30 Se define análogamente como D60 y D10 Cuando Cc está comprendido entre 1 y 3 entonces el suelo es bien graduado. FORMATO PARA CALCULO GRANULOMETRICO
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CONCLUSIONES El análisis granulométrico es uno de los métodos más importantes en la etapa de
selección de agregados, es eficiente y dependiendo de los datos que ingrese el profesional en laboratorio, estos serán tan confiables para lo que se esté requiriendo. Cabe destacar la confiabilidad que ofrecen muchos de los labor atorios de suelos en
nuestra región, instituciones que se comprometen en dar calidad en los servicios que ofrecen y que conllevan a un buen diseño de concretos.
RECOMENDACIONES Se recomienda tomar en cuenta los pasos tratados en este documento, los cuales
son confiables y ofrecen una gran eficiencia si se aplican correctamente. Al efectuar los cálculos se recomienda hacer redondeo entre dos y tres decimales.
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