1. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Anlisis granulomtrico por sedimentacin Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011

2. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Mtodos de sedimentacin Estos mtodos se basan en que la velocidad de sedimentacin de las partculas en un lquido es funcin de su tamao. Existen dos mtodos: anlisis granulomtrico por sifonaje y anlisis Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 granulomtrico con densmetro. 3. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ensayo: anlisis granulomtrico por sifonaje Se utiliza cuando el material es fino (arcillo limoso). Con este mtodo se determina la cantidad de limo y la cantidad de arcilla que contiene una muestra de suelo. Equipo - Dispersor elctrico Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - Dispersor elctrico - Probeta de 5 ml. - Probeta de 100 ml - Disco metlico o de madera - Manguera para sifonear - Estufa - Tamices N10, N40, N200 - Cpsula de porcelana 4. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Procedimiento - Secar la muestra - Pesar la muestra seca (Ws) - Separar el material mediante la malla N10, el material retenido es grava, el material que pasa es arena, limo y Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 material que pasa es arena, limo y arcilla. - Pesar el material que pasa la malla N 10 (Wi), colocar en el dispersador elctrico agregar agua y 5 ml. de silicato de sodio, luego mezclar durante 15 minutos. 5. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Vaciar la mezcla del dispersador a una probeta de 1000 ml. luego agregar agua hasta una altura de 20 cm., agitar durante 1 minuto. Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - Dejar reposar la probeta con la muestra durante 30 minutos considerando que el tamao de las partculas del limo estn comprendidas entre 0.075 mm y 0.002 mm. (AASHTO) 6. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Colocar el disco metlico en la probeta hasta donde se encuentra el material sedimentado, luego sifonear con la manguera el agua con el material que ha quedado en Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 suspensin. 7. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Sacar la muestra sedimentada, secar en la estufa durante 24 horas a 105C - Pesar la muestra seca (Wf) - Determinar la cantidad de arcilla por diferencia de pesos Warcilla = Wi Wf - La muestra sedimentada seca se tamiza en las mallas N40 y N200. - El material retenido en la malla N40 es arena grue sa Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - El material que pasa la malla N40 y se retiene en l a malla N200 es arena fina - El material que pasa la malla N200 es limo. 8. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ejemplo: determinar la cantidad de arena gruesa, arena fina, limo y arcilla de un suelo que fue sometido al ensayo de anlisis granulomtrico por sifonaje, obtenindose los siguientes resultados Peso total de la muestra seca que pasa N10 80.4 gr. Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 Peso de material retenido en la malla N40 5.8 gr. Peos de material retenido en la malla N200 26.5 gr. Peos de material que pasa la malla N200 17.3 gr. 9. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ws: 80.4 gr. Malla Malla(mm) P.R.P (gr) % R.P. % R.A % PASA N 40 0.42 Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 N 40 0.42 N200 0.074 Limo 0.002 Arcilla 0.0002 10. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ensayo: anlisis granulomtrico utilizando densmetro Se utiliza en material fino (arcillo limoso). Con este mtodo se determina el tamao de las partculas de Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 limo y de las partculas de arcilla que contiene una muestra de suelo. Adems se puede dibujar la curva granulomtrica. 11. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ensayo: anlisis granulomtrico utilizando densmetro Este ensayo se realiza por sedimentacin, consta de tres partes: calibracin del densmetro, correccin de las lecturas del densmetro por menisco y defloculante y ejecucin del ensayo. Calibracin del densmetro Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 Calibracin del densmetro Equipo - Densmetro - Probeta de vidrio de 1000 ml. 12. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Procedimiento Determinar el rea de la probeta de 1000 ml. (Ap) - Medir el volumen entre 2 graduaciones (Vp) - Medir la distancia comprendida entre las 2 Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - Medir la distancia comprendida entre las 2 graduaciones (L) - Determinar el rea Ap = Vp L 13. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Determinar el volumen del bulbo del densmetro (Vb) - Colocar un volumen determinado de agua en la probeta (Vi) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - Sumergir el densmetro en la probeta y determinar el nuevo volumen (Vf) - Determinar el volumen del bulbo Vb = Vf Vi 14. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Medir la longitud del bulbo (h) Medir la distancia entre el extremo superior del bulbo y las distintas graduaciones del Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 vstago, las cuales pertenecen a las diferentes lecturas del peso especifico relativo (H1) 15. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 16. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Calcular las alturas H que corresponden a las alturas del peso especfico relativo de la suspensin. H = H1 + 1 / 2 * ( h Vb/Ap) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 Estos valores H se anotan en el lado derecho del nomograma lo cual viene hacer la escala para el densmetro en uso (por lo que se precisa un nomograma para cada densmetro) 17. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 18. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Correccin de las lecturas del densmetro por defloculante y menisco Correccin de las lecturas del densmetro por defloculante Material - 5 ml. de defloculante (silicato de sodio) - Agua Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 - Agua Equipo - Probeta de 1000 ml. (debe ser la misma que se utiliz para calibrar el densmetro. 19. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Procedimiento - Colocar agua en la probeta de 1000 ml, aadir 5 ml de defloculante, agregar agua hasta la marca de 1000 ml. y determinar la densidad de la suspensin con el Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 la densidad de la suspensin con el densmetro (cd) - Determinar la correccin por defloculante. Cd = (Cd 1)*1000 20. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Correccin de las lecturas del densmetro por menisco Equipo - Probeta de 1000 ml. - Densmetro Procedimiento - Colocar agua en la probeta hasta la marca de Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 1000 ml. luego colocar el densmetro - Realizar una lectura en la parte superior del menisco (Ls) - Realizar una lectura en la parte inferior del menisco (Li) - Determinar la correccin por menisco mediante la siguiente expresin: Cm = ( Ls Li) *1000 21. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ensayo de sedimentacin Material - 5 ml. de defloculante (silicato de sodio) - muestra seca cuyas partculas pasen la malla N80, generalmente se trabaja con material que pasa la malla N200 (0.074 mm.) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 Equipo - Probeta de 1000 ml. (debe ser la misma que se utiliz para calibrar el densmetro) - Densmetro - Dispersador elctrico - Estufa con control de temperatura - Cpsula de porcelana 22. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Procedimiento - Secar la muestra en la estufa a 50 C. - Pesar la muestra seca (Ws) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 aproximadamente 40 a 60 gr. - En el dispersador elctrico colocar la muestra, agregar agua y 5ml de defloculante, mezclar durante 15 minutos. 23. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Vaciar la mezcla del dispersador a la probeta, agregar agua hasta la marca de 1000 ml, luego agitar durante 1 minuto. - Colocar la probeta en reposo y empezar a tomar las lecturas con el densmetro (g), de acuerdo a los Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 lecturas con el densmetro (g), de acuerdo a los siguientes tiempos (t) 15, 30, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 1h, 2h, 4h, 8h,16h, 24h, 48h, etc. as mismo se registra la temperatura (T) en cada lectura realizada con el densmetro. NOTA: Despus de cada lectura se sacar el densmetro para lavarlo y secarlo, excepto hasta lecturas de los 2 primeros minutos. 24. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 25. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Determinar el coeficiente de correccin por temperatura (Ct) segn bacos o tablas (existen bacos o tablas para Temperatura ( C) Densmetro calibrado a 15 C 20 C 10 - 0.5 - 1.25 11 - 0.4 - 1.18 12 - 0.3 - 1.10 13 - 0.2 - 1.0 14 - 0.1 - 0.88 15 0.0 - 0.77 16 + 0.1 - 0.64 Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 bacos o tablas para densmetros calibrados a 15C y a 20C.) 16 + 0.1 - 0.64 17 + 0.2 - 0.5 18 + 0.4 - 0.39 19 + 0.5 - 0.19 20 + 0.7 0.0 21 + 0.9 + 0.19 22 + 1.1 + 0.37 23 + 1.3 + 0.58 24 + 1.5 + 0.80 25 + 1.8 + 1.02 26 + 2.0 + 1.28 27 + 2.2 + 1.51 26. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Determinar el dimetro de las partculas segn baco. - Determinar los porcentajes correspondientes a cada dimetro de las partculas: % = 100 * s * (R + Ct Cd Cm) Ws (s 1 ) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 Ws (s 1 ) R = (g- 1)*1000 Ws: peso de la muestra seca s : peso especfico de la muestra (se determina mediante la fiola) Cd : correccin de la lectura del densmetro por defloculante Ct : coeficiente de correccin por temperatura Cm: correccin de la lectura del densmetro por menisco 27. Facultad de Ingeniera y Arquitectura - Si es un anlisis granulomtrico combinado (mtodo de cribado y mtodo de suspensin) se debe determinar el porcentaje del total de la muestra, mediante la siguiente expresin: % del total = X * Y Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 100 X: % material pasa malla N200 determinado en anli sis granulomtrico por lavado Y: % averiguado en el ensayo de sedimentacin. 28. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ejemplo dibujar la curva granulomtrica de un suelo que ha sido sometido al ensayo de A. Calibracin del densmetro a.1 Area de la probeta Vp (cm3) 300 L (cm) 10.7 Ap (cm2) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 sedimentacin con densmetro. Se utiliza densmetro calibrado a 20C. a.2 Volumen del bulbo del densmetro Vi (cm3) 800.00 Vf (cm3) 828.00 Vb (cm3) a.3 Longitud del bulbo del densmetro h (cm) 12.00 29. Facultad de Ingeniera y Arquitectura a.4 Valores de H1 y H Graduaciones H1 H Densmetro 1.00 13.00 1.01 11.80 1.02 10.60 H = H1 + 1 / 2 * ( h Vb/Ap) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 1.02 10.60 1.03 9.40 1.04 8.20 1.05 7.00 1.06 5.80 1.07 4.60 1.08 3.40 1.09 2.20 1.10 1.00 30. Facultad de Ingeniera y Arquitectura B. Correccin de las lecturas del densmetro por defloculante y menisco b.1 Correccin de las lecturas por defloculante C'd 1.0030 Cd Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 b2. Correccin de las lecturas del densmetro por menisco Ls 0.999 Li 0.998 Cm 31. Facultad de Ingeniera y Arquitectura C. Ensayo de sedimentacin Densmetro calibrado a 20C Ws = 50 Cm = 1.0 Cd = 3 s = 2.53 Tiempo (t) Densidad (g) Temp. ( C) Ct R (g-1)*100 R + Ct - Cd -Cm Dametro % 15 " 1.0345 16.0 30 " 1.03 16.0 01 ' 1.026 16.0 % = 100 * s * (R + Ct Cd Cm) Ws (s 1 ) Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 01 ' 1.026 16.0 02 ' 1.023 16.0 05 ' 1.018 16.0 15 ' 1.0165 16.0 30 ' 1.015 16.0 01 h 1.0145 16.0 02 h 1.0135 17.0 04 h 1.0115 17.0 08 h 1.0105 17.0 16 h 1.010 17.0 24 h 1.009 16.0 48 h 1.008 16.0 32. Facultad de Ingeniera y Arquitectura ANLISIS GRANULOMTRICO CON DENSIMETRO 100 Porcentajequepasa(%) Fina Media Grue Fina Gruesa Arena Grava Arcilla y limo N 200 N 40 N 10 N 4 3/4 " 3 " Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 0 20 40 60 80 0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000 Dimetro de partculas (mm) Porcentajequepasa(%) 33. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Ejemplo: Los siguientes datos del ensayo por tamizado va hmeda son de la muestra de suelo que fue sometida al ensayo por sedimentacin con densmetro del ejemplo anterior. Se pide dibujar la curva granulomtrica total. MUESTRA : 500.00 gr. TAMIZ PRP %RP %RA % QUE N ABER.(mm) (gr) PASA 3/4" 19.00 40.8 Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 3/4" 19.00 40.8 1 /2 " 12.70 6.30 1/4" 6.35 19.70 N4 4.75 4.00 N10 2.00 15.30 N20 0.85 7.70 N30 0.59 8.20 N40 0.42 10.80 N60 0.25 26.70 N100 0.15 119.20 N200 0.075 43.20 CAZOLETA -.- 198.10 TOTAL 34. Facultad de Ingeniera y Arquitectura C. Ensayo de sedimentacin Ws = 50 % pasa N 200 = 39.62 Cd = 3 Cm = 1.0 s = 2.53 Tiempo (t) Densidad (g) Temp. ( C) Ct R R + Ct -Cd -Cm Dametro % % del total 15 " 1.0345 16.0 30 " 1.03 16.0 01 ' 1.026 16.0 % del total = X * Y 100 Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 01 ' 1.026 16.0 02 ' 1.023 16.0 05 ' 1.018 16.0 15 ' 1.0165 16.0 30 ' 1.015 16.0 01 h 1.0145 16.0 02 h 1.0135 17.0 04 h 1.0115 17.0 08 h 1.0105 17.0 16 h 1.010 17.0 24 h 1.009 16.0 48 h 1.008 16.0 35. Facultad de Ingeniera y Arquitectura ANLISIS GRANULOMTRICO COMBINADO 80 100 Porcentajequepasa(%) Fina Media Gruesa Fina Gruesa Arena Grava Limo y arcilla N 200 N 40 N 10 N 4 3/4 " 3 " Mecnica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011 0 20 40 60 80 0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000 Dimetro de partculas (mm) Porcentajequepasa(%) por lavado por sedimentacin