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Mecánica de Suelos I 1 FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL INTRODUCCION El análisis granulométrico es utilizado para determinar la distribución de tamaños o gradación de agregados disponibles y conseguir la mejor combinación posible de acuerdo a las especificaciones del "American Society of Testing and Materials" (ASTM). Los agregados a analizar son arena y grava piedra. La gradación de los agregados es un factor muy importante tanto para la mezcla de hormigón, ya que de este factor dependen la economía, manejabilidad y la resistencia de la mezcla. El análisis o prueba de tamices se lleva a cabo cerniendo los agregados a través de una serie de tamices enumerados. Estos tamices están en números ascendentes, esto es, #4, #8, #16, #30, #50, #100 y bandeja para agregados finos y en orden de tamaño descendente 2”, 1- ½ ", 1", ¾ ", ½ ", 3/8", #4 y bandeja, para agregado grueso. La prueba consiste en hacer pasar la muestra a través de dichas mallas y se determina el porcentaje de material que se retiene en cada una. Los resultados de la prueba se grafican a fin de verificar si la distribución de tamaños es adecuada. El Módulo de Finura denota la finura relativa de la arena, mientras más pequeño sea el número del módulo de finura, más fina será la arena; y el Coeficiente de Uniformidad nos determinará la uniformidad en la gradación del material.

Análisis granulométrico del agregado fino

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Mecánica de Suelos I

1 FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCION

El análisis granulométrico es utilizado para determinar la distribución de tamaños o gradación de agregados

disponibles y conseguir la mejor combinación posible de acuerdo a las especificaciones del "American

Society of Testing and Materials" (ASTM). Los agregados a analizar son arena y grava piedra. La gradación

de los agregados es un factor muy importante tanto para la mezcla de hormigón, ya que de este factor

dependen la economía, manejabilidad y la resistencia de la mezcla.

El análisis o prueba de tamices se lleva a cabo cerniendo los agregados a través de una serie de tamices

enumerados. Estos tamices están en números ascendentes, esto es, #4, #8, #16, #30, #50, #100 y bandeja para

agregados finos y en orden de tamaño descendente 2”, 1- ½ ", 1", ¾ ", ½ ", 3/8", #4 y bandeja, para agregado

grueso.

La prueba consiste en hacer pasar la muestra a través de dichas mallas y se determina el porcentaje de

material que se retiene en cada una. Los resultados de la prueba se grafican a fin de verificar si la dist ribución

de tamaños es adecuada.

El Módulo de Finura denota la finura relativa de la arena, mientras más pequeño sea el número del módulo de

finura, más fina será la arena; y el Coeficiente de Uniformidad nos determinará la uniformidad en la

gradación del material.

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OBJETIVO

Determinar la distribución en tamaños de las partículas de suelo mayores que 0.074 mm.

Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el suelo en el cual se trabajó en la

calicata realiza.

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en la muestra de una

calicata realizada y así determinar el análisis granulométrico.

Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.

Conocer y definir ciertas características importantes del suelo como son:

La Permeabilidad, Cohesión, altura de ascenso capilar, y facilidad de drenaje.

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EQUIPO

Juego de tamices ASTM

Cucharones planos

Balanza

Brochas

Taras

Horno

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ANALISIS GRANULOMETRICO

El suelo está constituido por infinidad de partículas y la variedad en el tamaño de estas es ilimitada. Cuando

se comenzaron las investigaciones sobre las propiedades de los suelos se creyó que sus propiedades

mecánicas dependían directamente de esta distribución en tamaños. Sin embargo, hoy sabemos que es muy

difícil deducir con certeza las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica.

Análisis Granulométrico:

Es la determinación de los tamaños de las partículas de una cantidad de muestra de

suelo, y aunque no es de utilidad por si solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para clasificarlo,

a la vez que nos auxilia para la realización de otros ensayos. En los suelos granulares nos da una idea de su

permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este

comportamiento depende mas de la historia geológica del suelo.

El análisis granulométrico puede expresarse de dos formas:

1) Analítica. Mediante tablas que muestran el tamaño de la partícula contra el porcentaje de suelo

menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total ).

2) Gráfica. Mediante una curva dibujada en papel semilogarítmico a partir de puntos cuya abscisa en

escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje del suelo

menor que ese tamaño (porcentaje respecto al peso total). A esta gráfica se le denomina Curva

Granulométrica.

Al realizar el análisis granulométrico distinguimos en las partículas cuatro rangos de tamaños:

1) GRAVA:

Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm.

2) ARENA:

Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm.

3) LIMO:

Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm.

4) ARCILLA:

Constituida por partículas menores que 0.002 mm.

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En el análisis granulométrico se emplean generalmente dos métodos para determinar el tamaño de los granos

de los suelos:

a. Método Mecánico.

b. Método del Hidrómetro.

Análisis Granulométrico Mecánico por Tamizado:

Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la separación en tamaños de las partículas del suelo.

Debido a las limitaciones del método su uso se ha restringido a partículas mayores que 0.074 mm. Al material

menor que ese se le aplica el método del hidrómetro.

a) Tamiz:

Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, esta formado por un

marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los

tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas y números. Por ejemplo un tamiz 2" es

aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado; un tamiz No. 4 es aquel que tiene cuatro alambres y

cuatro aberturas por pulgada lineal. Limitaciones del Análisis Mecánico.

1) No provee información de la forma del grano ni de la estructura de las partículas.

2) Se miden partículas irregulares con mallas de forma regular.

3) Las partículas de menor tamaño tienden a adherirse a las de mayor tamaño.

4) El número de tamices es limitado mientras las partículas tienen números de tamaños ilimitados.

5) Tiene algún significado cuando se realiza a muestras representativas de suelo.

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CURVA GRANULOMÉTRICA

Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se

llaman curvas granulométricas.

Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde

las ordenadas representan el porcentaje de peso de las partículas que pasan y en el eje de las abscisas la

abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixtos.

La forma de la curva da idea inmediata de la distribución granulométrica del suelo, un suelo constituido por

partículas de un solo tamaño estará representado por una línea vertical, una curva muy tendida indica gran

variedad en tamaños (suelo bien graduado).

Tomar en cuenta las siguientes formulas:

Fórmula. % Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100

Peso total de la muestra

Fórmula % que Pasa = 100 – % Retenido Acumulado

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PROCEDIMIENTO

A partir del material traído del campo se obtiene una muestra representativa de la masa del suelo y se seca en

el horno. Se reducen los terrones de la muestra a tamaños de partículas elementales.

El material así reducido se emplea para realizar la granulometría gruesa vertiendo el suelo a través de los

tamices: 3”, 2½”, 2”, 1½”, 1”, ¾" ,1/2”, 3/8”, 1/4”, N°. 4, N° 10, N° 20, N° 30, N° 40, N° 60, N° 100, N° 200,

dispuestos sucesivamente de mayor a menor, colocando al final receptáculo denominado fondo.

Luego se pasa a tamizar el material colocándolo en los agitadores mecánicos, cinco minutos en el de

movimiento vertical y cinco minutos en el de movimiento horizontal.

Si no se cuenta con agitadores mecánicos se tamiza manualmente durante diez minutos. Se recupera el

material retenido en cada tamiz asegurándonos manualmente de que las partículas hayan sido retenidas en el

tamiz correspondiente. Se procede a pesar el material retenido en cada tamiz, pudiendo hacerse en forma

individual o en forma acumulada.

El suelo que se encuentra en el fondo se pesa siempre individualmente. Una vez pesado, el material que se

encuentra en el fondo se cuartea para obtener una muestra que pese entre 150 y 300 gramos con la cual se

hace la granulometría fina. La muestra obtenida del cuarteo se pesa y se lava sobre el tamiz No. 200 para

eliminar el material menor que ese tamaño.

Se coloca la muestra en el horno y se seca durante 24 horas a110 °C, después de lo cual se vierte sobre los

tamices: No. 10, No. 30, No. 40, No. 100, No. 200 y fondo dispuestos sucesivamente de mayor a menor

abertura y se procede igual que para la granulometría gruesa.

El cuarteo:

Tiene por objeto obtener de una muestra de porciones representativas de tamaño adecuado para

efectuar las pruebas de laboratorio que se requieren.

El equipo necesario para efectuar el cuarteo es el siguiente : Báscula de 120 Kg. De capacidad con

aproximación de 10 gramos, palas de forma rectangular, hule o lona ahulada de 150 cm, como mínimo por

lado, regla de dimensiones adecuadas al volumen para cuartear, cazuelas metálicas de forma rectangular de

dimensiones apropiadas, cucharón, partidor de muestras con aberturas en los ductos separadores e 1.5 veces

aproximadamente el tamaño máximo de las partículas de la muestra equipada con recipientes para depositar el

material separado, y un cucharón plano. Para efectuar el cuarteo se deberá seguir los siguientes pasos:

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1) Formando un cono con la muestra para seleccionarlos por cuadrante, para esto se

resuelve primero todo el material hasta que presente un aspecto homogéneo; traspaleando

de un lugar a otras 4 veces sobre una superficie simplemente horizontal, lisa y limpia. Se

procederá después a formar el cono, depositando el material en el vértice del mismo,

permitiendo que dicho material por si solo busque su acomodo y procurando a la vez que

la distribución se haga uniformemente.

2) El cono formado se transformara en cono truncado, colocando la pala del vértice hacia

abajo y haciéndola girar alrededor del eje del cono, con el fin de ir desalojando el material

hacía la superficie hasta dejarlo con una altura de 15 a 20 cm. enseguida dicho cono

truncado se dividirá y separara en cuadrantes por medio de una regla de dimensiones

adecuadas.

3) Se mezclara el material de dos cuadrantes opuestos y con este, en caso de ser necesario,

se repite el procedimiento anterior sucesivamente, hasta obtener de la muestra del tamaño

requerido. Se deberá tener cuidado de no perder material fino en cada operación del

cuarteo.

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RESULTADOS

MUESTRA: 01

PIS(gr) 2209

PLS(gr) 1005.5

TAMIZ PESO

RETENIDO

(gr)

% RETENIDO

PARCIAL

% RETENIDO

ACUMULADO % Q PASA

Nº ABERT(mm)

3" 76.200 0 0 0 100

2 1/2" 63.500 0 0 0 100

2" 50.800 0 0 0 100

1 1/2" 38.100 0 0 0 100

1" 25.400 0 0 0 100

3/4" 19.100 4.5 2.030 2.030 97.97

1/2" 12.700 76.5 3.460 5.490 94.51

3/8" 9.520 40.5 1.830 7.320 92.68

1/4" 6.350 71 3.210 10.530 89.47

N° 4 4.760 45.5 1.060 12.590 87.41

N° 10 2.000 157.5 3.780 19.720 80.28

N° 20 0.840 170 1.270 27.420 72.58

N° 30 0.590 76 0.580 30.860 69.14

N° 40 0.420 77.5 0.620 34.370 65.63

N° 60 0.250 140.5 1.400 40.730 59.27

N° 100 0.149 132.5 2.270 46.720 53.28

N° 200 0.074 171 4.170 54.460 45.54

PLATO 1005.5 4442 99.98 0.02

TOTAL 2168.5 4518.99 392.22

PESO PERDIDO :(PP.)

PP.=PIS-PLS=2209-2168=41gr

PIS=peso inicial seco

PLS=peso lavado seco

PORCENTAJE DE PESO

PERDIDO(%PP.)

%PP.=((PIS-

PLS)/PIS)*100= 1.86%

G R A V A S

A

R

E

N

A

F I NO S

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CURVA GRANULOMETRICA

Arcilla (C)= menor 0.002 mm

Limo (M) = 0.002 - 0.075 mm

Arenas (S) =0.075 - 4.75 mm

Grava (G) =4.75 - 80 mm

ΣPRG 192.50

G = = x100 = 19.144 % GRAVA

PLS 1005.5

ΣPRA 799.50

A = = X100= 79.51 % ARENAS

PLS 1005.5

F=100 - (G + A) = 1.346 % FINOS

AASHTO: suelo del grupo 03 ( arenas finas)

SUCS: Suelo tipo SM (arena limosa).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1001.00010.000100.000

% P

ASA

AVERTURA

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MUESTRA: 02

PIS(gr) 4808

PLS(gr) 4759

TAMIZ

PESO

RETENIDO

(gr)

% RETENIDO

PARCIAL

% RETENIDO

ACUMULADO % Q PASA

Nº ABERT(mm)

3" 76.200 0 0 0 100

2 1/2" 63.500 363 7.550 7.55 92.45

2" 50.800 0 0 0 92.45

1 1/2" 38.100 348.5 7.250 14.8 85.2

1" 25.400 437.5 9.09 23.89 76.11

3/4" 19.100 480.5 9.990 33.88 66.12

1/2" 12.700 536.5 11.160 45.04 54.96

3/8" 9.520 280.5 5.830 50.87 49.13

1/4" 6.350 236.5 9.920 55.79 44.21

N° 4 4.760 101.5 2.110 57.9 42.1

N° 10 2.000 182 3.780 61.68 38.32

N° 20 0.840 61 1.270 62.95 37.05

N° 30 0.590 28 0.580 63.53 36.47

N° 40 0.420 30 0.620 64.15 35.85

N° 60 0.250 67.5 1.400 65.55 34.45

N° 100 0.149 109 2.270 67.82 32.18

N° 200 0.074 200.5 4.170 71.99 28.01

PLATO 1296.5 4442 76.16 23.84

TOTAL 4759 4518.99 823.55

PESO PERDIDO :(PP.)

PP.=PIS-PLS=4808-4759=49gr

PIS=peso inicial seco

PLS=peso lavado seco

PORCENTAJE DE PESO

PERDIDO(%PP.)

%PP.=((PIS-LS)/PIS)*100= 1.01%

G

F

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12 FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURVA GRANULOMETRICA

Arcilla (C)= menor 0.002 mm

Limo (M) = 0.002 - 0.075 mm

Arenas (S) =0.075 - 4.75 mm

Grava (G) =4.75 - 80 mm

ΣPRG 2683

G = = x100 = 58.59 % GRAVA

PLS 4759

ΣPRA 579

A = = X100= 12.16 % ARENAS

PLS 4759

F=100 - (G + A) = 29.25 % FINOS

D60 0.58

Cu= = = 8.29

D10 0.07

2 2

(D30) (0.18)

Cc= = = 0.80

D60 X D10 0.58 X 0.07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1001.00010.000100.000

% P

ASA

AVERTURA

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Mecánica de Suelos I

13 FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INVESTIGACIÓN

1) Interpretación de las curvas granulométricas.

2) Importancia y utilidad del análisis granulométrico.

3) Definición e importancia de la textura de los suelos

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14 FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CONCLUSIONES

Se logró la cantidad en % del que predomina en nuestra muestra calicata lo cual fue:

Primer estrato: 19.144 % grava

79.51 % arena

1.346 %finos

Segundo estrato: 58.59 % de grava

12.16 % de arena

29.25 % de finos

Se llegó a conocer el tipo de suelos que es según las clasificaciones AASHTO Y SUCS.

Obteniendo un tipo de suelo según:

AASHTO: AASHTO: suelo del grupo 03 (arenas finas)

SUCS: Suelo tipo SM (arena limosa).

Se conoció por el tipo se suelo que es un suelo que tiene buen drenaje.

Se llegó aprender el funcionamiento correcto de los instrumentos de laboratorio.

Page 15: Análisis granulométrico del agregado fino

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RECOMENDACIONES

1. Procurar no dejar después del lavado de la muestra material adherido en el tamiz.

2. Antes de pesar los vasos y los recipientes deben estar completamente secos y limpios.

3. Debemos procurar que al pasar por los tamices cuando estamos lavando la muestra solo escurrir la

suspensión.

4. Se debe tener en cuenta no mezclar las partículas ya tamizadas.

5. Se debe procurar que la mezcla se suelo con agua no derrame o que de material significativo en los

recipientes.

6. Tener en cuenta de retirar de la balanza todo residuo anterior para que no altere las mediciones

próximas

7. Para poder realizar con mayor eficacia el laboratorio debería haber la cantidad suficiente de

materiales para que todos los grupos trabajen al mismo tiempo, así el laboratorio tiende a realizarse

con mayor seriedad ya que todos estarán trabajando

8. Durante la práctica se presentaron inconvenientes al no disponer los grupos de trabajo con algunos

materiales, por lo que se deberían adquirir algunos más.

9. Tener cuidado al manipular los equipos e instrumentos para evitar roturas o daños en éstos, así como

accidentes personales.

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BIBLIOGRAFÍA

http://www.fpxhn.net/TERRAPLENES.pdf

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometria.pdf

http://www.omadisa.net/d0wnl01ds/aridos.pdf

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ANEXOS

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