INFORME N° 9

Referencias

Normas: AASHTO T-87-70; ASTM D421-58 INEN: AASHTO T-88-70; ASTM D422-63 INEN:

1. Introducción:

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO CON LAVADO O POR VÍA HÚMEDA

Igualmente en los suelos gruesos, cuya distribución de partículas se puede llegar a conocer por tamices o mallas se podrán intuir ciertas propiedades físicas, si el material tiene buena graduación, que le hará de un buen comportamiento ingenieril, así mismo se podrá intuir la permeabilidad del suelo, aunque al realizar la prueba se destruya totalmente la estructuración de la masa.

En cambio en los suelos finos el comportamiento ingenieril depende de su historia geológica que es el tiempo en que se definen las propiedades técnicas y cualquier intento de conocer su graduación dará resultados inútiles y que únicamente se deberán conocer por pura información.

El análisis granulométrico de un suelo consiste en separar y clasificar por tamaños y porcentajes los granos que lo componen con la utilización de tamices. El análisis de las partículas se hace por dos vías:

Por vía seca, o método de la GRANULOMETRIA usando una serie de tamices para tamaños grandes y medianos de las partículas, y;

Por vía húmeda con los métodos del HIDROMETRO Y SIFONEADO, proceso generalmente utilizado para suelos de partículas finas, entre ellas las arenas finas pobremente graduadas, los limos y arcillas.

Los parámetros de la granulometría dan una información completa, técnica y comprensible del material analizado, así identifican el tamaño máximo de las partículas, el diámetro efectivo, los coeficientes de uniformidad, y curvatura y en general si el suelo está bien o mal distribuido.

Tamaño nominal máximo.- Es el tamaño de las partículas mayores que se encuentran en la muestra. Algunos autores representan al TNM como el tamaño del grupo de partículas que alcanzan el 5% del total de la muestra.Diámetro efectivo.- Es el tamaño del grupo de partículas que representan al 10% del material que pasa, expresado en milímetros. (D10).Diámetro equiparable.- Es el tamaño del grupo de partículas que representan al 30% del material que pasa expresado en milímetros (D30).Diámetro dimensional.- Es el tamaño del grupo de partículas que representan al 60% del material que pasa expresado en milímetros (D60). Coeficiente de uniformidad.-Este parámetro fue propuesto por William Hazen:

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Cu = D60 / D10

2. Objetivos del ensayo:

1. Determinar el tamaño de las partículas de una muestra de suelo utilizando una serie de número

tamices, y el porcentaje que ocupa cada tamaño de partículas de acuerdo al número de tamiz.

2. Determinar mediante la curva granulométrica que la muestra de suelo este bien distribuido.

3. Equipo y Materiales empleados:

Al preparar la muestra, se separa la fracción mayor que la malla # 4; el ensayo de esta fracción se hará con los siguientes tamices:

2" 50,8 mm; 1½ " 38,1 mm;

1" 25,4 mm;

3/4" 19,1 mm; ½" 12,7 mm;

3/8" 9,52 mm.

Para suelos con partículas menores al tamiz # 4, el siguiente juego de tamices:

# 4 4,76 mm # 8 2.38 mm # 10 2,00 mm # 40 0,42 mm

# 100 0,149 mm # 200 0,074 mm

Fondo y tapa (Especificación ASTM)

Balanza digital de 0,01 gr. de aproximación Balanza mecánica Horno de temperatura constante de 105C. (grados centígrados) Cápsulas de 25 cm de diámetro Brocha Enrazador Tamizadora eléctrica Horno a una temperatura entre 105C - 110C Muestra de Suelo: Grava, Arena, Limo, Arcilla. Agua

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4. Procedimiento:

a) Se pone a secar la muestra a 105C, excepto si se trata de suelos residuales que se secan al medio ambiente. Se pesa la cantidad requerida para hacer el ensayo, en este caso utilizaremos una muestra de 18000 gr.

b) Se vierte la muestra previamente pesada sobre el juego de mallas sucesivamente desde la de 3” arriba hasta la # 4 al final de la bandeja. Luego de agita las mallas para que el suelo quede bien distribuido en cada uno de los tamices.

c) Se toma el peso del suelo acumulado en cada tamiz y el peso del suelo que pasa el tamiz # 4. Si el peso supera a los 2000gr se procederá a realizar el cuarteo en el que tomaremos una parte del cuarteo y lo pesamos.

d) Posteriormente se procederá a realizar el lavado del cuarteo de la muestra, hasta que todas las partículas finas se hayan desprendido.

e) Una vez lavada la muestra, se coloca en el horno a temperatura de 105ºC por un periodo de 24 horas. Transcurrido el tiempo de secado, se tomara el peso de la muestra después del lavado y se colocara la muestra en los tamices ordenados en forma descendente desde el # 4 al # 200.

f) Se agita todo el juego de mallas, horizontalmente con movimientos de rotación y verticalmente con golpes de vez en cuando. El tiempo de agitado depende de la cantidad de finos en la muestra, pero por lo general no debe ser menor de 15 minutos. Para el agitado de las mallas es muy conveniente el uso de aparatos especiales, denominadas tamizadoras eléctricas.

g) Se quita la tapa y se separa la malla # 4, vaciando en un recipiente bien limpio la fracción de suelo que ha sido retenida en ella. A las partículas que han quedado entre los hilos de la malla, no es conveniente forzarlas a pasar a través de ella, inviértase el tamiz y con la ayuda de una brocha despréndase.

h) Se pesa cuidadosamente la fracción de la muestra obtenida anteriormente. Se pone en una charola o cápsula, se guarda esta fracción de muestra hasta el final de la prueba, para poder repetir las pesadas en caso de error.

i) Se hace las pesadas en las fracciones retenidas en cada malla y en la charola del fondo, procediendo de la forma indicada. Todos los pesos retenidos se anotan en el registro de cálculo. Cuando existe práctica en el ensayo se pueden directamente acumular los pesos de las distintas mallas hasta el total de la muestra.

j) Finalmente se toma el peso del suelo que pasa el tamiz # 200, y se procede a realizar los cálculos correspondientes a la hoja de cálculo.

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5. Tabla N° 1

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS I

ANÁLISIS GRANULOMETRICO

Ensayado por: Grupo # 2Revisado por:Normas: AASHTO T-87-70; ASTM D421-58 INEN:

AASHTO T-88-70; ASTM D422-63 INEN:

TAMIZ PESO RET/ACUM % RETENIDO % QUE PASA

3” 0 0 100

2" 663.40 7.37 92.63

1½" 1257.00 13.97 86.03

1" 2425.00 2.69 97.31

3/4" 2921.60 26.94 73.06

1/2" 3968.60 44.10 55.90

3/8" 5486.60 60.96 39.04

N4 6933.80 77.04 22.96

PASA N4 2066.20 22.96

N 8 568.70 7.18 15.78

N 10 666.30 8.41 14.55

N 40 1320.20 16.66 6.30

N 50 1323.50 16.70 6.26

N 100 1661.20 20.96 2.00

Nº 200 1790.90 22.60 0.36

PASA N 200 28.60 0.36

TOTAL 9000.00

Peso cuarteo antes/lavado 2050.00

Peso cuarteo después/lavado 1819.50

Total diferencia 230.50

5/12

1L

6. Gráfica Curva de escurrimiento:

6/12

Curva Granulometrica

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

Tamiz (mm)

% Q

ue

pa

sa

D60

D30

D10

7. Cálculos:

Datos:

Peso total de la muestra = 9000 gr

Peso retenido tamiz # 4 = 6917.60 gr

Peso pasa tamiz # 4 = 2050 gr

Peso cuarteo después/lavado = 1819.50 gr

Peso retenido tamiz # 200 = 1792.10 gr

Peso pasa tamiz # 200 = 29.80 gr

Peso retenido tamiz 2” = 663.40 gr

Peso retenido tamiz # 8 = 568.70 gr

Porcentaje admisible al 1%

Porcentaje admisible de la masa (pam)

Pam = Peso total * 1%

Pam = 9000 gr * 1%

Pam = 90 gr

Porcentaje admisible del cuarteo (Pac)

Pac = Peso cuarteo después/lavado * 1%

Pac = 1819.50 gr * 1%

Pac = 18,19 gr

Para la muestra total

Peso muestra (Wm) =Peso tamiz # 4 + Peso pasa tamiz # 4

Wm = 6917.60 gr + 2050 gr

Wm = 8967.60 gr

Error de la muestra (Em) = Peso total – Peso muestra(Wm)

Em = 9000gr – 8967.60 gr

Em = 32.40

Se cumple que el error de la muestra Em =32.40 gr < el porcentaje admisible Pam = 90gr

Para el cuarteo

Peso cuarteo final = Peso tamiz # 200 + Peso pasa tamiz # 200

Peso cuarteo final= 1792.10 gr + 29.80 gr

Peso cuarteo final = 1821.90 gr

Error del cuarteo (Ec) = Peso cuarteo inicial – Peso cuarteo final

Ec = 1819.5 gr – 1821.90 gr

Ec = -2.4 gr ( error en exceso)

Se cumple que el error del cuarteo Ec = 2.4 gr < el porcentaje admisible Pac = 18,19gr

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Distribución del error (e)

Para la masa total (e)

e = Em = 32.40gr = 16.20 gr

2 2

Peso tamiz # 4 corregido = Peso tamiz # 4 + e

Peso tamiz # 4 corregido = 6917.60 gr + 16.20 gr

Peso tamiz # 4 corregido = 6933.80 gr

Peso pasa tamiz # 4 corregido = Peso pasa tamiz # 4 + e

Peso pasa tamiz # 4 corregido = 2050 gr + 16.20 gr

Peso pasa tamiz # 4 corregido = 2066.20 gr

Para el cuarteo (e)

e = Ec = 2.40gr = 1.20 gr (por ser en exceso se resta el error)

2 2

Peso tamiz # 200 corregido = Peso tamiz # 200 - e

Peso tamiz # 200 corregido = 1792.10 gr – 1.20 gr

Peso tamiz # 200 corregido = 1790.9 gr

Peso pasa tamiz # 200 corregido = Peso pasa tamiz # 200 - e

Peso pasa tamiz # 200 corregido = 29.8 gr – 1.20 gr

Peso pasa tamiz # 200 corregido = 28.60 gr

Porcentaje % retenido

o Para tamices desde 2” hasta pasa tamiz # 4

% Retenido = Peso acumulado * 100

Peso total de la muestra

% Retenido para tamiz 2” = 663.40 gr * 100 = 7.37

9000gr

o Para tamices desde # 8 hasta pasa # 200

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% Retenido = Peso acumulado * % Retenido que pasa tamiz # 4

Peso del cuarteo después/labado

% Retenido para tamiz #8 = 568.70 gr * 22.96 = 7.18

1819.5 gr

Porcentaje % que pasa

o Para tamices desde 2” hasta tamiz # 4

% que Pasa = 100 - % Retenido

% que Pasa = 100 – 7.37

% que Pasa = 92.63

o Para tamices desde # 8 hasta # 200

% que Pasa = % Retenido que pasa tamiz # 4 - % Retenido

% que Pasa = 22.96 – 7,18

% que Pasa = 15.78

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU)

Diámetro Efectivo D10 = 1.8

Diámetro Equiparable D30 = 6.5

Diámetro Dimensional D60 = 16

CU = D60 / D10 = 16/1.8

CU = 8.89

COEFICIENTE DE CURVATURA (CC)

CC = D302 / D60 * D10 = (6.5) 2/(16*1.8)

CC = 1.47

8. Gráficos:

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Tamices ordenados desde 2” a # 4 Peso total de la muestra de suelo

Cuarteo del suelo que pasa tamiz # 4 Tamizadora eléctrica

Muestra de suelo después del lavado8. Conclusiones:

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De acuerdo a los cálculos realizados obtuvimos que los tatos obtenidos están dentro del error de 1%, esto significa que el ensayo fue bien ejecutado, tanto para la masa total como para el cuarteo, dando los siguientes resultados.

Para la masa: 32.4 gr (error) < 90gr (admisible) Para el cuarteo: 2.4 gr (error) < 18,19gr (admisible)

Mediante la curva granulométrica se pudo obtener las siguientes datos: D10 = 1.8, D30 = 6.5,

D60 = 16, que nos facilito determinar que el suelo este bien distribuido.

El coeficiente de uniformidad CU = 8.89 esto significa que tenemos un suelo bien graduado

ya que se cumple que el CU es mayor a 3.

Nos dio que el coeficiente de curvatura CC = 1.47 lo que significa que tenemos un suelo

heterogéneo y no uniforme y además es apto para cualquier aplicación a la ingeniería civil ya

que es un suelo bien graduado.

La curva Granulométrica tiene una pendiente moderada a ambos lados (derecha e izquierda)

esto significa que tenemos arenas y gravas bien graduadas y en excelentes condiciones.

9. Recomendaciones:

o Manejar cuidadosamente los materiales de laboratorio para mantenerlos en buen estado.o Es importante realizar un buen ensayo para obtener buenos resultados.

10. Bibliografía

Estudio de Suelos y Cimentaciones en la industria de construcción GORDAN A, Fletcher.

Manual de: Mecánica de Suelos Elemental en la Ingeniería CivilPreparado por M.Sc. Ing. Francisco Mantilla Negrete.

Tesis # 231

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