norma española
UNE 103 101
Ju J unio 1995
ICS 93.020
TÍTULO
Anális nálisis granulomé anulométri trico de suelos por por tamizado
Particle size analysis of a soil by screening. Analy Analyse se granul granulo ometri que de sols sols pa par tam tamisage. isage.
CORRESPONDENCIA
OBSERVACIONES
ANTECEDENTES
Esta norma anula y sustituye a la Norma UNE 7-376 de fecha diciembre de 1975.
Esta norma Española ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 103 Geotecnia cuya Secretarí Secretaría a dese desem mpeña peña M OPT OPTM A
Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 20664:1995
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Grupo 5
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1 OBJ ETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma tiene por objeto especificar el método para determinar los diferentes tamaños de las partículas de un suelo y obtener la cantidad, expresada en tanto por ciento de éstas, que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el 0,080 mm Norma UNE 7 050-2. Cuando interese conocer la distribución de tamaños de las partículas inferiores a la abertura de dicho tamiz, se debe completar este procedimiento con el de sedimentación, según se especifica en la Norma UNE 103 102.
2 NORMAS PARA CONSULTA UNE 7 050-2 – Tamices de ensayo. Telas metálicas, chapas perforadas y láminas electroformadas. Medidas nominales de las aberturas.
UNE 103 100 – Preparación de muestras para ensayos de suelos. UNE 103 102 – Análi sis granulométrico de suelos finos por sedimentación. Método del densímetro. UNE 103 300 – Determinación de la humedad de un suelo mediante secado en estufa.
3 APARATOS Y MATERIAL NECESARIO – Una serie de tamices de malla cuadrada y tejido de alambre que cumplan con lo especificado en la Norma UNE 7 050-21). Una serie de tamices de uso frecuente podría ser la de abertura de malla en mm siguiente: 100; 80; 63; 50; 40; 25; 20; 12,5; 10; 6,3; 5; 2; 1,25; 0,40; 0,160 y 0,080. – Una balanza de unos 10 kg de capacidad que aprecie 1 g y otra de unos 200 g de capacidad y que aprecie 0,01 g. – Un equipo, compuesto por un agitador mecánico o batidora, con un motor eléctrico capaz de suministrar a una varilla agitadora una velocidad superior a 10 000 r.p.m. (revoluciones por minuto), sin carga. La varilla agitadora debe llevar en su extremo inferior una paleta o hélice reemplazable de metal, plástico o goma dura, con la forma y dimensiones que aparecen en la figura 1 (a). La longitud de la varilla de agitación debe ser tal que su extremo inferior esté entre 19 mm y 38 mm del fondo del vaso de agitación. Además debe disponer de un vaso especial de agitación, con el diseño que aparece en la figura 1 (b), donde se efectua la dispersión del suelo. También es posible la utilización, en vez del equipo anterior, de un recipiente de cristal con tapón de goma y 1 l de capacidad. – Secadores, con circulación de aire frío o caliente, con temperatura regulable hasta 60 °C. – Una estufa de desecación, con temperatura regulable hasta 115 °C. – Un mortero con manilla, que tenga la parte inferior de goma, y un mazo del mismo material para desmenuzar los terrones compuestos por las partículas del suelo. – Un vaso de precipitados, de unos 600 ml de capacidad. – Un cepillo y una brocha, para limpiar las mallas de los tamices. – Material general de laboratorio (pesasustancias, probetas, varillas de vidrio, etc.). – Agua destilada.
1) Es conveniente además, disponer de los tamices 20,0 mm, Norma UNE 7 050-2, 2,00 mm, Norma UNE 7 050-2 y 0,080 mm, Norma UNE 7 050-2, para dedicarlos sólo a la operación de lavado.
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– Solución de hexametafosfato sódico al 4%1). – Cuarteadores de diferentes pasos. – Opcionalmente, una tamizadora mecánica.
4 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO Del suelo recibido se separa mediante cuarteo la cantidad necesaria hasta obtener una muestra representativa para la realización del ensayo. A continuación se dan unos valores que pueden servir de orientación de la cantidad de muestra a tomar en función del tamaño máximo de la partícula de suelo:
Tamaño máximo de la partícula del suelo en mm
Cantidad mínima de muestra que debe quedar retenida en el tamiz de 2,00 mm
10 20 25 40 50 80 100
500 g 1 000 g 2 000 g 3 000 g 4 000 g 5 000 g 8 000 g
La muestra se seca al aire, en estufa o por medio de secadores con circulación de aire frío o caliente, pero siempre a menos de 60 °C, hasta que aquélla se pueda deshacer por medio del mortero o mazo de goma. Véase procedimiento operatorio descrito en la Norma UNE 103 100. Se determina su masa con una precisión de 1 g, y se anota en la casilla A del impreso del anexo A. En la columna I del impreso se anota la designación UNE, en mm, de los tamices empleados en el ensayo, en sentido decreciente y de mayor a menor abertura. En el Bloque 1, se anota la serie superior al de 20 mm; en el Bloque 2, de igual forma, la serie superior al de 2 mm; y finalmente, de modo análogo, en el Bloque 3, la serie entre el de 2 mm y el de 0,080 mm.
5 PROCEDIMIENTO OPERATORIO La muestra así preparada se tamiza por el 20,0 mm Norma UNE 7 050-2, hasta que pasen todas las partículas que realmente sean inferiores a la abertura del tamiz2). En determinados casos es necesario lavar el material grueso retenido para que se separe el material fino adherido a éste. En tales circunstancias, y una vez lavado sobre ese tamiz, se recoge dicho material fino, se decanta y se deseca en estufa hasta masa constante. Se deja que se enfrie en un desecador para que se equilibre su temperatura, y se agrega a la fracción que pasa por el tamiz 20,0 mm Norma UNE 7 050-2.
1)
La solución dehexametafosfato sódico se altera con el tiempo, por lo que se debe renovar antes de que transcurra un mes desde su preparación.
2)
Siempre que se efectue la operación de tamizado manualmente, se debe mover el tamiz o tamices de un lado para otro y recorriendo circunferencias, de forma que la muestra se mantenga en movimiento sobre la malla. Se debe comprobar al desmontar los tamices, que la operación ha terminado. Para ello se procede con cada tamiz individualmente, no debiendo pasar más del 1% de la parte retenida al tamizar durante 1 min. Si quedan partículas apresadas en la malla, se deben separar con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.
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Si se ha procedido al lavado, la fracción retenida se deseca en estufa hasta masa constante. Se deja que se enfrie, para que se equilibre la temperatura y se tamiza por la serie de tamices con malla superior a 20 mm, anotando la masa de la cantidad retenida en cada uno de ellos, con precisión de 1 g, en la columna II, Bloque 1, del impreso del anexo A. De la fracción que pasa por el tamiz 20,0 mm Norma UNE 7 050-2, se separa mediante cuarteo una porción de unos 2 kg. Se determina su masa con una precisión de 1 g, y se anota en la casilla C del impreso. En el caso en que la fracción que pasa por dicho tamiz tenga una masa próxima a 2 kg, no es necesaria la operación de cuarteo. Se tamiza esta porción por el 2,00 mm Norma UNE 7 050-2, hasta obtener dos fracciones. La fracción retenida se lava sobre este tamiz, recogiendo todo el material que pasa por él. Éste se decanta, se deseca en estufa, se deja que se enfrie para que se equilibre su temperatura, y se agrega a la fracción que pasa por dicho tamiz. La fracción retenida se deseca en estufa hasta masa constante, se deja enfriar para que se equilibre su temperatura, y se tamiza por la serie elegida, entre el 20,0 mm Norma UNE 7 050-2 y el 2,00 mm Norma UNE 7 050-2. Se determina la masa de la porción retenida en cada uno de ellos con precisión de 1 g, y se anota en la casilla correspondiente de la columna II, Bloque 2, del impreso. La fracción inferior a 2 mm se cuartea, hasta obtener dos porciones de unos 150 g cada una, si se trata de suelos arenosos o de unos 80 g cada una, si son arcillosos o limosos. De una de las porciones se toman unos 20 g, con precisión de 0,01 g, y se determina la humedad higroscópica, es decir la humedad que alcanza esa porción de suelo en equilibrio con la atmósfera del laboratorio, según el procedimiento operatorio descrito en la Norma UNE 103 300. De la otra porción, se toman unos 100 g, en el caso de suelos arenosos y 50 g en el de arcillosos o limosos, determinando su masa con precisión de 0,01 g, y anotando el valor en la casilla G del impreso. Se pasan a un vaso de precipitados y se añade lentamente, al mismo tiempo que se agita con una varilla de vidrio, unos 125 cm3 de solución de hexametafosfato sódico al 4%1). Se deja en reposo durante unas 18 h. Se pasa la suspensión al vaso de agitación o al recipiente de cristal. Se añade agua destilada hasta unos 5 cm del borde y se agita lentamente la suspensión durante 1 min a no menos de 10 000 r.p.m. en el caso de disponer del agitador mecánico y durante unos 5 min en el caso de emplear el recipiente de cristal. NOTA – Si se va a realizar el análisis granulométrico completo es decir por tamizado y sedimentación se debe pasar la suspensión preparada a una probeta graduada de 1 l de capacidad y continuar con el procedimiento que se describe en el apartado correspondiente de la Norma UNE 103 102. Finalizado el análisis granulométrico por sedimentación se vierte el contenido de la probeta sobre el tamiz 0,080 mm Norma UNE 7 050-2 y se sigue el procedimiento correspondiente.
Si únicamente se realiza el análisis granulométrico por tamizado, se vierte esta suspensión sobre el tamiz 0,080 mm Norma UNE 7 050-2 y se lava hasta que se elimine todo el material que sea inferior a 0,080 mm. Se traslada lo retenido en el tamiz a una cápsula o bandeja y se deseca en estufa hasta masa constante2). Se deja enfriar hasta que se equilibre su temperatura y se tamiza por la serie elegida, entre el 2,00 mm Norma UNE 7 050-2 y el 0,080 mm Norma UNE 7 050-2. Se determina la masa de la cantidad retenida en cada tamiz con una precisión de 0,01 g y se anota en la casilla correspondiente de la columna II, Bloque 3, del impreso del anexo A.
6 OBTENCIÓN Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS Los métodos que se indican a continuación sobre la forma de obtener los resultados, se refieren a los respectivos impresos que se adjuntan en los anexos.
1) Los suelos que por su naturaleza se dispersen fácilmente, se pueden lavar directamente sin adicción de hexametafosfato sódico. 2) No es aconsejable que la fracción retenida se seque sobre el mismo tamiz.
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6.1 Obtención de los resultados Obtención de los resultados que figuran en el impreso del anexo A:
COLUMNAS II y III La columna II se utiliza sólo en los casos en que se hayan separado por cuarteo, porciones de las fracciones inferiores a 20 mm y 2 mm. – Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna III, Bloque 1, y se anota el resultado en la casilla B. – Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna II, Bloque 2, y se anota el resultado en la casilla D. – Se calcula, con cuatro cifras decimales, el factor de corrección, f 1, de la muestra comprendida entre 20 mmy 2 mm, de esta manera: f 1 = (A-B)/C. – Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 2, multiplicando el valor correspondiente de la columna II, por el factor f 1. – Se calcula la masa de la muestra total comprendida entre 20 mm y 2 mm, multiplicando el valor anotado en la casilla D por f 1. Se anota el resultado obtenido en la casilla E. – Se calcula la masa total retenida en el tamiz de abertura 2 mm, lavada y desecada, sumando para ello los valores de las casillas B y E. Se anota el resultado obtenido en la casilla F. – Se calcula la masa de la muestra ensayada inferior a 2 mm, seca, multiplicando el valor anotado en la casilla G por el factor f. Se anota el resultado obtenido en la casilla H. – Se calcula la masa de la muestra total, inferior a 2 mm, seca, multiplicando la diferencia de las casillas A y F, por el factor f. Se anota el resultado obtenido en la casilla J. – Se calcula la masa total de la muestra seca, sumando los valores anotados en casillas F y J. Se anota el resultado en la casilla K. – Se calcula, con cuatro cifras decimales, el factor de corrección f 2, correspondiente a la muestra que es inferior a 2 mm, dividiendo el valor anotado en la casilla J por el anotado en la casilla H. – Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 3, multiplicando el valor correspondiente de la columna II, por el factor f 2.
COLUMNA IV – Se anota en la casilla (1), la masa total de la muestra seca, K. Se resta de este valor el anotado en la casilla de la columna III correspondiente al primer tamiz que ha retenido material y se anota el valor resultante en la casilla contigua. Se resta de este último la masa de la fracción retenida en el siguiente tamiz que haya retenido material y se anota el resultado en la casilla contigua. Se opera de una manera análoga hasta el final.
COLUMNA V – Se anota la cifra 100 en la casilla (2). Los valores de las restantes casillas se obtienen multiplicando los respectivos valores de la columna IV por 100, y dividiendo por el valor anotado en la casilla (1).
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6.2 Expresión de los resultados Se representan, en el impreso del anexo B, los valores correspondientes a las columnas I y V del impreso del anexo A. Seguidamente se traza la curva que mejor se ajuste a los puntos así representados.
7 BIBLIOGRAFÍA NLT 104/72 – Granulometría de suelos por tamizado. A.S.T.M. D-422-63 (1972) – Method for particle-size analysis of soils.
Medidas en milímetros
Fig. 1 - Paleta y vaso agitador
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ANEXO A (Normativo) ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO. CÁLCULOS A
M uestra total seca al aire (g) Masa total retenida sobre el tamiz de B 20 mm, lavada y seca (g) Porción que pasa por el tamiz de C 20 mm, seca al aire ensayada (g) Muestra retenida entre 20 mm y D 2 mm, lavada y seca (g) Muestra total entre 20 mm y 2 mm, E = D x f f lavada y seca (g) Muestra total retenida en el tamiz de F=B+E 2 mm lavada y seca (g) Muestra que pasa tamiz de 2 mm G ensayada secada al aire (g) Muestra que pasa tamiz de 2 mm H = G x f ensayada y seca (g) Muestra total que pasa por el tamiz J = (A-F) x f de 2 mm seca (g) K=F+J Muestra total seca (g)
Humedad higroscópica (fracción inferior a 2 mm) W = (a/s) x 100
Humedad higroscópica Referencia tara
––
Agua (g)
a=(t+s+a)–(t+s) t+s+a t+ s
tara + suelo + agua (g) tara + suelo (g) tara (g)
t
suelo (g)
s = (t+s) - t f = 100/100+w
Factor de corrección
f 1 = (A-B)/C, es el factor de corrección de la muestra comprendida entre 20 mm y 2 mm. f 2 = J/H, es el factor de corrección de la muestra que pasa por el tamiz de abertura 2 mm.
Tamices UNE designaRetenido Retenido tamices ción y abertura tamices parcial totales (mm) (g) (g) I II III
Pasa en muestra total (g) IV
% V (1)
1 E U Q O L B
2 E U Q O L B
3 E U Q O L B
(1) y (2) Véase apartado 6.1.
OBSERVACIONES (2)
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ANEXO B (Normativo) ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
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Fernández de la Hoz, 52 28010 Madrid-España
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