LABORATORIO GRANULOMETRÍA
PRESENTADO POR: RICARDO CARMONA JORGE ECHEVERRI JUAN PABLO HOYOS ROBINSON MARIN
PROFESOR: ING. GUSTAVO ARENAS Z.
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL MATERIA: PAVIMENTOS VIII SEMESTRE MEDELLIN 2014
2
TABLA DE CONTENIDO.
INTRODUCCIÓN
3
JUSTIFICACIÓN
4
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
5
OBJETIVOS ESPECIFICOS
5
MARCO TEÓRICO GRANULOMETRÍA
6 6
LABORATORIO INSTRUMENTOS EQUIPOS UTILIZADOS
6
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
8
PROCEDIMIENTO
8
RESULTADOS
10
FRANJAS GRANULOMÉTRICAS BG1 Y BG2
11
CONCLUSIONES
15
BIBLIOGRAFIA
16
3
INTRODUCCIÓN.
Existen una serie de parámetros referentes al suelo que son indispensables en cualquier construcción u obra de ingeniería civil. Muchos de estos parámetros se obtienen a partir de ensayos realizados en el laboratorio. Las diferentes granulometrías que conforman en suelo y tienen diferente tamaño de grano, que van desde los grandes, que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras ya que con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los análisis granulométricos se realizan mediante ensayos en el laboratorio con tamices o mallas identificados por números, dependiendo de la dimensión del lado de la malla. De esta manera se puede determinar la cantidad en peso del material del suelo que cumple con cada tamaño de tamiz o malla. En síntesis, el análisis granulométrico tiene como objetivo determinar la proporción de las diferentes granulometrías que presenta un suelo, es decir, mediante este análisis sabemos que cantidad de suelo comprende cada intervalo granulométrico.
4
JUSTIFICACIÓN.
El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de las partículas de suelo, el siguiente trabajo se realiza de acuerdo con las norma INVIAS, con el propósito de clasificar las propiedades mecánicas y determinar el cálculo de la cantidad de material de suelo en cada nivel de la escala granulométrica, para los ingenieros civiles es de gran importancia conocer las características que presentan los suelos, pues las estructuras y demás obras de infraestructura como vías, taludes, etc. están directamente relacionadas con el tipo de suelo en el que se construyen.
5
OBJETIVO GENERAL.
Aprender a identificar las diferentes clasificaciones del material de afirmado, bases y sub-base
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Determinar mediante el análisis granulométrico de tamizado la gradación, y determinar cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas de una muestra de suelo.
Analizar el contenido en forma porcentual de los diversos tamaños de partículas presentes en una muestra de suelo.
Determinar mediante el análisis de tamizado la gradación que existe en una muestra de agregados
6
MARCO TEÓRICO.
GRANULOMETRÍA: La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo cuantitativo de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de mallas o tamices) que actúan como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices.
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS.
5.0 Kg de muestra de material de suelo
Balanza digital (Gramera).
Báscula digital.
Tamices (1 1/2”, 1”, 3/4”, 3/8”, No. 4, No.10, No. 40, No. 200 y Fondo)
7
Una (1) Pala pequeña
Un (1) Palustre
2 Escobillones
2 recipientes tarados para manipulación de las muestras
Balanza Digital
Ro-Tap
Tamices
8
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA. PROCEDIMIENTO: 1. Se extrae una cantidad de material esparciéndolo en un lugar limpio y se cuartea proporcionalmente.
2. Se selecciona una muestra de material de suelo de 5.00 kg, del cuarteo extrayéndolo de manera alterna, teniendo cuidado de que las porciones de extracción de éste no sean contiguas.
3. Se verifica que los tamices a utilizar se encuentren limpios antes de vaciar el material, donde luego se acomodan de la siguiente manera: 1 1/2”, 1”, 3/4”, 3/8”, No. 4, No.10, No. 40, No. 200 y Fondo .
9
4. Se coloca la cantidad de 5.00 kg de material en la parte superior de los tamices previamente ordenados, y se tapa para agitarlos manualmente durante un minuto luego se llevan a la tamizadora donde se estarán tamizándose durante 10 minutos.
5. Se pesa el material retenido en cada tamiz y el que se quedó en el fondo registrando estas cantidades en la hoja de datos.
6. La suma de estas cantidades debe tener una diferencia no mayor de 2% con respecto al peso inicial de la muestra (5.00 kg); si es mayor, el procedimiento se debe repetir.
7. Se calculan los porcentajes del retenido acumulado y el que pasa para cada tamiz. Se registran estos resultados en la hoja de datos.
8. Se hace una gráfica tamaño de malla en mm (en escala logarítmica) contra porcentaje (%) de material que pasa.
10
RESULTADOS
Cálculos requeridos:
11
TABLA DE RESULTADOS: Material BG2
Malla (mm)
#Malla
% Pasa BG 2
Peso retenido (Kg)
% Retenido
Retenido acumulado
Peso Pasa (Kg)
% Pasa
(1/2)"
37.500
100
100
0
0
0
5.0
100.0
1"
25.000
100
100
0.45
9.0
9
4.55
91.0
3/4"
19.000
70
100
0.66
13.2
22.2
3.89
77.8
3/8"
9.500
50
80
1.43
28.6
50.8
2.46
49.2
#4
4.750
35
65
0.69
13.8
64.6
1.77
35.4
#10
2.000
20
45
0.55
11.0
75.6
1.22
24.4
# 40
0.425
10
30
0.64
12.8
88.4
0.58
11.6
#200
0.075
5
15
0.45
9.0
97.4
0.13
2.6
0.13
2.6
100.0
0
0
1
Fondo
FRANJA GRANULOMÉTRICA BG2 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 37.5
25
19
9.5
Limite superior
4.75 Limite inferior
2
0.425 Muestra
0.075
12
TABLA DE RESULTADOS: Material BG1 (No Modificada)
#Malla
Malla (mm)
% Pasa BG1
Peso retenido (Kg)
%retenido
Retenido acumulado
Pasa
% Pasa
TOLERANCIA EN PUNTOS DE PORCENTAJE SOBRE EL PESO SECO DE LOS AGREGADOS
-
+
-
+
(1/2)"
37.500
100
100
0
0
0
5.0
100.0
93
107
93
107
1"
25.000
100
100
0.45
9.0
9
4.55
91.0
65.1
74.9
93
107
3/4"
19.000
70
100
0.66
13.2
22.2
3.89
77.8
55.8
64.2
83.7
3/8"
9.500
50
80
1.43
28.6
50.8
2.46
49.2 41.85 48.15 69.75
96.3 80.2 5
#4
4.750
35
65
0.69
13.8
64.6
1.77
35.4
28.2
31.8
56.4
63.6
#10
2.000
20
45
0.55
11.0
75.6
1.22
24.4
18.8
21.2
42.3
47.7
# 40
0.425
10
30
0.64
12.8
88.4
0.58
11.6
9.4
10.6
28.2
#200
0.075
5
15
0.45
9.0
97.4
0.13
2.6
4.85
31.8 15.4 5
0.13
2.6
100.0
0
0
1
Fondo
5.15 14.55
FRANJA GRANULOMÉTRICAS BG1 (No Modificada) 10.000
1.000
0.100
0.010
100.00 90.00 FRANJ A1
80.00 70.00 A S A P E U Q %
FRANJ A2
60.00 50.00 40.00
T. Limite Superi or
30.00 20.00 10.00 0.00
DIAMETRO (mm)
13
PORCENTAJES DE CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL SIN SER MODIFICADO % Gravas = 100% - %Pasa No 4 % Pasa No 4 = 34.80% % Gravas = 100% - 34.80% % Gravas = 65.20% % Arenas = %Pasa No 4 - %Pasa No 200 % Pasa No 200 = 2.40% % Arenas = 34.80% - 2.40% % Arenas = 32.40% % Finos = % Pasa No 200 % Finos = 2.40%
14
TABLA DE RESULTADOS: Material BG1 (Modificada)
Malla #Malla (mm)
% Pasa BG1
Peso Retenido retenido %retenido Pasa acumulado (Kg)
(1/2)"
37.500
100.00 100.00
0
0.00
0.00
1"
25.000
70.00 100.00
0.56
11.20
11.20
4.44
3/4"
19.000
60.00
90.00
0.50
10.00
21.20
3/8"
9.500
45.00
75.00
1.1
22.00
#4
4.750
30.00
60.00
0.77
#10
2.000
20.00
45.00
# 40
0.425
10.00
#200
0.075
5.00
1
TOLERANCIA EN PUNTOS DE PORCENTAJE SOBRE EL PESO SECO DE LOS AGREGADOS + +
% Pasa
93
107
93
107
88.80
65.1
74.9
93
107
3.94
78.80
55.8
64.2
83.7
96.3
43.20
2.84
56.80 41.85 48.15 69.75 80.25
15.40
58.60
2.07
41.40
28.2
31.8
56.4
63.6
0.63
12.60
71.20
1.44
28.80
18.8
21.2
42.3
47.7
30.00
0.7
14.00
85.20
0.74
14.80
9.4
10.6
28.2
31.8
15.00
0.41
8.20
93.40
0.33
6.60
4.85
0.33
6.60
100.00
0.00
0.00
Fondo
5.00 100.00
5.15 14.55 15.45
FRANJA GRANULOMÉTRICA BG1 (Modificada) 10.000
1.000
0.100
0.010
100.00 90.00 FRANJ A1
80.00 70.00
FRANJ A2
A 60.00 S A P E 50.00 U Q % 40.00
T. Limite Superi or
30.00 20.00 10.00 0.00
DIAMETRO (mm)
15
PESO TOTAL (Kg)
5.00
PESO MUESTRA (Kg)
5.00
% ERROR
0%
PORCENTAJES DE CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL MODIFICADO % Gravas = 100% - %Pasa No 4 % Pasa No 4 = 28.20% % Gravas = 100% - 28.20% % Gravas = 71.80% % Arenas = %Pasa No 4 - %Pasa No 200 % Pasa No 200 = 6.60% % Arenas = 28.20% - 6.60% % Arenas = 21.60% % Finos = % Pasa No 200 % Finos = 6.60%
Aumentos: % Gravas = 6.60% % Finos = 3.90%
Reducciones: % Arenas = 10.80%
16
CONCLUSIONES
El material utilizado en el laboratorio tiende más una base de BG1.
Para poder que el material utilizado cumpliera como una base BG1 se tendría que aumentar los porcentajes de gravas y de finos en un 6.60% para gravas y 3.90% para los finos y reducir las gravas en un 10.8% y con esto garantizar que el material cumple con las normas de Invias.
Se tuvo cuidado en garantizar que para el material modificado tuviera una curva granulométrica uniforme y sensiblemente paralela a los límites de la franja, sin saltos bruscos de la parte superior de un tamiz a la inferior de un tamiz adyacente y viceversa.
Al ingresar los pesos retenidos en la gráfica BG2 se puede observar que el material no cumple para esta clase de base granular y no se puede modificar para que cumpla porque para entrar en el rango de las tolerancias del material tendría que cambiarse el diámetro del tamiz 1”, ya que el aumentarle el porcentaje o disminuirle del material retenido sigue estando fuera de los limites superior e inferior.
1.Con esta practica nosotros podemos identificar si un suelo tiene un afracción granular gruesa o una fracción granular fina. 2Con esta practica ya podemos tener características impor tantescomo son la permeabilidad y la cohesión del suelo y que estascaracterísticas tienen que ver esencialmente con el tamaño del sufracción granular. 3 . E l m é t o d o d e l t a m i z a d o e s r e l a t i v a m e nt e f á c i l p a r a c l a s i f i c a r l a s muestras de suelos 4.Con el porcentaje de humedad, nos podemos hacer una idea de que tan absorbe nte puede ser un suelo , y además de que tanto espacio vacío tiene y concluir que mientras mas fino es un suelo mayor serál a c a p a c i d a d a b s o r b e n t e p o r e n d e s e r á m a y o r s u c o n t e nido dehumedad
17
5.Podemos predecir el comportamiento del suelo para que una obra deingeniería se efectué de la mejor manera eficiente y rápida 6.Podemos tener una idea de que tipo de suelo proviene la muestra yaque sabemos que un suelo demasiado fino es perjudicial para unaconstrucción 7.Esta práctica es de gran utilidad ya que para un correcto diseñoestructural debemos tener una evaluaci ó n d e l a s p r o p i e d a d e s mecánica del suelo 8.El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de muchaayuda par ala construcción de p royectos, tanto es tr uc tu ra s co mo carreteras porque con este se puede conocer la permea bilid ad y lacohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado enmezclas de asfalto o concreto 9.Gracias a las pruebas obtenidas en el laboratorio podemos hacer un estudio del suelo podemos concluir si cumple los requerimientos para la elaboración del diseñ o de mezcl a y verif icar si el suelo pued e se r utilizado para la construcción de proyectos.
BIBLIOGRAFÍA
18
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica-Braja M. Das.
Mecánica de Suelos- Juárez Badillo-Rico Rodríguez.
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Unificado_de_Clasificaci%C3%B3n_de
_Suelos http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmites_de_Atterberg
Notas y diapositivas del curso Mecánica de Suelos I
Norma INVIAS, articulo300-07.pdf, Disposiciones generales para la
ejecución de afirmados, subbases granulares y bases granulares y estabilizadas.
Norma INVIAS, Articulo311-07.pdf, Afirmado.
Norma INVIAS, Articulo320-07.pdf, Sub-base granular.
Norma INVIAS, Articulo330-07.pdf, Base granular.
Norma INVIAS, Articulo213-07.pdf, Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos.
