ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
INTRODUCCIÓN Los ensayos de laboratorio generalmente nos proveen de una fuente importante de información acerca del comportamiento de los suelos, siempre que las muestras ensayadas sean representativas de los estratos de donde provienen. Los ensayos de laboratorio nos ayudan a determinar las propiedades índices de los suelos, sus características físicas y su clasificación. Un análisis granulométrico viene a ser las operaciones que son necesarias para conocer la distribución de los tamaños de las partículas de un material. Una granulometría correcta es muy importante, ya que mediante ésta podemos determinar las propiedades o características de un agregado, tales como: su módulo de fineza, su coeficiente de unif ormidad, su coeficiente de curvatura.
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OBJETIVOS Determinar el porcentaje que pasa de los diferentes tamaños de suelo y con estos datos construir su curva granulométrica. Determinar el coeficiente de curvatura y el coeficiente de uniformidad. Clasificar al suelo por el sistema unificado USCS.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA MARCO TEÓRICO La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm. Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 enlista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, más otros seis números de tamaño para agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaños t amaños de partícula. La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto.
Generalidades: Los límites del tamaño de partícula que constituyen un suelo ofrecen un criterio para una clasificación descriptiva del mismo. Tal criterio fue usado en mecánica desde un principio e incluso antes de la etapa moderna de esta ciencia. Originalmente el suelo se dividía en 3 ó 4 fracciones debido a lo errado de los procedimientos disponibles de separación por tamaños. Posteriormente con el advenimiento de la técnica del cribado fue posible efectuar el trazo de curvas granulométricas contando con agrupaciones de las partículas del suelo en mayor número de tamaños diferentes.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA Algunas definiciones importantes: Granulometría.- Es la técnica cuyo objetivo principal es determinar y medir el tamaño de las partículas de un agregado (suelo), así como la distribución de las mismas. Módulo de Fineza.- Es la centésima parte del número que se obtiene al sumar los porcentajes retenidos acumulados por los tamices Nº 4, 8, 16, 30, 50, 100; empleados en un análisis granulométrico. El módulo de fineza debe ser mayor o igual que 2.3, pero menor o igual que que 3.15. 2.3 M f 3.15
Coeficiente de Uniformidad.- Es la relación que existe entre el diámetro de la partícula que pasa el 60% con relación al diámetro de la partícula que pasa el 10% del material.
Cu
D60 D10
Coeficiente de Curvatura.- Es la relación que existe entre el cuadrado del diámetro de la partícula que pasa el 30% y el producto de la partícula que pasa el 60% y el diámetro de la partícula que pasa el 10% del material.
D D D 2
Cu
30
60
10
Módulo de finura._ El módulo de finura es el valor correspondiente a la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie preferida. Se calcula tanto para arenas como para gravas o áridos totales. Cuanto mayor es el módulo de finura más grueso es el material. El módulo de finura también t ambién se puede apreciar en la granulometría.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA Curva granulométrica._ La curva granulométrica es la representación gráfica de la granulometría Y permite dar una visión objetiva de la distribución de tamaños de los granos del árido. Sirve también para comparar visualmente diferentes materiales entre sí, y para comparar un material con los límites recomendados por la norma o especificación. El gráfico se construye de acuerdo al procedimiento indicado en la norma y está formado por coordenadas rectangulares de dos ejes. El eje vertical (ordenada) es una escala graduada línea correspondiente a los porcentajes acumulados que pasan (de abajo a arriba), o a los porcentajes acumulados retenidos (de arriba a abajo). El eje horizontal (abscisa) es una escala graduada logarítmica a partir del tamiz 0.08 mm con puntos que corresponden al logaritmo del valor de la abertura nominal de los tamices.
Métodos de análisis granulométrico. Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partículas grueso – granulares (gravas, arenas) y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado. Método del tamizado. Una vez se pasa el suelo por la estufa y se pulverice, se hace pasar por una serie organizada de tamices, de agujeros con tamaños decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo. El primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado. Se tapa con el fin de evitar pérdidas de finos; el último tamiz está abajo y descansa descansa sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material más fino no retenido por ningún tamiz.
Base teórica Los granos del suelo no tienen todas las mismas dimensiones y un ensayo de identificación importante consiste en estudiar la granulometría de los suelos es decir determinar el porcentaje de granos de cada tamaño El estudio de la granulometría tiene como objetivo averiguar la función de distribución del diámetro de las partículas del suelo. Para suelos granulares: se emplea la serie de tamices graduados de la ASTM siendo el más fino N° 200 Ingeniería agrícola
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA % Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100 Peso total de la muestra% PASA = 100 – % Retenido Acumulado Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas. granulométricas. Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representan el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixtos.
Preparación de la muestra seca: Con la ayuda ayuda de un mortero y pilón desmenuzamos la muestra para para separar las partículas sólidas de las compactadas. Molemos la muestra de suelo lo más que se pueda con la finalidad de obtener una granulometría verdadera al momento de realizar esta prueba.
Materiales:
Mortero y Pilón.- Nos sirvió para chancar la muestra.
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Balanza.- Es un instrumento que nos sirvió para medir las diferentes masas del agregado utilizado.
Tamiz.- Llamada también zaranda o criba, son mallas metálicas que tienen perforaciones circulares o cuadradas y que sirven para cernir el suelo (seleccionarlos de acuerdo a su tamaño). El utilizado para esta práctica de laboratorio fue el “Tamiz INANTIC” por tener aberturas con
diámetros ya definidos según normas; los tamices utilizados fueron: 3/8”, 4, 10, 20, 40, 50, 100, 200 y el platillo.
Brocha.- Se utilizó para limpiar las partículas que quedaban en los tamices.
Recipiente.- Nos sirvieron para colocar sobre él, el agregado que quedaba en cada una de los tamices, para luego pesarlo en la balanza.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA Procedimiento:
Pesamos medio kilo de muestra preparada.
Completamos la serie de tamiz desde 3/8” hasta el platillo.
Vertimos la muestra de suelo preparado en la serie completa de tamiz y comenzamos a sacudir suavemente con la finalidad de que el suelo pase por todos los tamices de la serie; así separamos las partículas o granos de partículas según los tamices que conforman la serie de tamiz.
Retiramos el tamiz número 3/8”, depositamos depositamos los granos de la muestra muestra de suelo en una mica, ponemos boca abajo el tamiz y con la ayuda de una brocha sacamos las partículas atrapadas en el tamiz, después pesamos la muestra que se encuentra y anotamos. Repetimos este procedimiento en cada número de tamiz.
Sumamos todos los pesos obtenidos y comparamos con el peso de la muestra original; para obtener nuestro margen de error, y así poder confirmar de que la prueba se realizó correctamente.
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CÁLCULOS TIPO DE MUESTRA PESO ORIGINAL (g) PÉRDIDA POR LAVADO (g) PESO TAMIZADO (g) ABERTURA DE MALLA ABERTURA MALLA (mm)
SUELO GRANULAR 500 0 518.8
DISTRIBUCIÓN DE PESOS PESO PARCIAL % PARCIAL % ACUMULADO (gr) RETENIDO RETENIDO
% ACUMULADO QUE PASA
3/8"
9.525
0
0.00
0
100
Nº 4
4.76
3.8
0.73
0.73
99.27
10
1.651
11.4
2.20
2.93
97.07
20
0.833
6.8
1.31
4.24
95.76
40
0.42
11.1
2.14
6.38
93.62
50
0.297
10.1
1.95
8.33
91.67
100
0.149
378.8
73.01
81.34
18.66
200
0.074
88.2
17.00
98.34
1.66
8.6
1.66
100
0.00
518.8
100 1.83 1.09
Platillo ∑= D10
1.2
C.U
D30
1.7
C.C
D60
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Rango de Error:
= 3.76%
Aceptable
FG = 100 - #200 RT = 100 - #4
RT < FG/2
0.73 < 17/2
0.73 < 8.5
SI: arena
#200 < 5%
1.66 < 5%
Si: arena SP o SW
C.U > 6
1< C.C>3, Se trata de una arena SP, es decir una arena mal graduada.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA Conclusiones y recomendaciones
El margen de error es menor con un valor de 3.76% lo cual es aceptable de acuerdo a los parámetros permitidos.
La granulometría de la muestra se considera como una arena limpia ya que el porcentaje de partículas finas (platillo) es de 1.66%.
Se trata de una arena mal graduada.
No es necesario realizar un lavado, y tampoco realizar el método de buyucus o del hidrómetro.
Se recomienda realizar con mucho cuidado la extracción del suelo retenido en cada una de las mallas para que sean más exactos los datos.
Bibliografía
MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. Sección 5-6.
ARANGO V., Antonio. Mecánica de Suelos. Universidad Nacional de Colombia. Seccional Medellín. Cap. 3. p. 40 – 50.
IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS - GEOTECNIA UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch.
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