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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE MECÁNICA DE SUELOS INDICE Laboratorio de Mecánica de Suelos I 1

Analisis granulometrico por tamizado mec. de suelos i

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INDICE

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INTRODUCCION

Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, 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 porque 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 realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya.

Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya determinadas.

Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es más difícil a la muestra pasar por una maya tan fina;

Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.

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OBJETIVOS

Los objetivos principales para el ensayo del análisis granulométrico de suelos

por tamizado es determinar la distribución de tamaños de las partículas del

suelo y determinar los porcentajes de suelo (% retenido) que pasan por los

distintos tamices hasta la malla 200 (74mm).

Para el ensayo del análisis granulométrico por medio del hidrómetro el análisis

hidrométrico se basa en la ley de Stokes. Esta ley se puede aplicar a una masa

de suelo dispersada con granos de diversos tamaños.

El hidrómetro nos ayuda a calcular el porcentaje de partículas de suelo

dispersado, las cuáles permanecen en suspensión un determinado tiempo.

FUNDAMENTO TEORICO

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICOS DE SUELOS POR TAMIZADO

Consiste en determinar los diferentes tamaños de partículas que tiene

un suelo en función de su peso total expresado en porcentaje(%).

ANALISIS HIDROMÉTRICO

El análisis hidrométrico se basa en el principio de la sedimentación de

granos de suelo en agua. Cuando un espécimen de suelo se dispersa en

agua, las partículas se asientan a diferentes velocidades, dependiendo

de sus formas, tamaños y pesos. Por simplicidad se supone que todas

las partículas de suelos son esferas y que la velocidad de las partículas

se expresa por la ley de Stokes.

Los resultados del análisis mecánico (análisis por tamizado e

hidrómetra) se representan generalmente en graficas semilogarítmicas

como curvas de distribución granulométrica ( o de tamaño de grano). Los

diámetros de las partículas se grafican en escala logarítmica y el

porcentaje correspondiente de finos en escala aritmética.

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICOS DE SUELOS POR

TAMIZADO

Equipos utilizados

Balanza

Tamices de malla cuadrada:

3” (75mm)

2” (50.8mm)

11/2” (38.1mm)

1” (25.4mm)

¾” (19mm)

3/8” (9.5mm)

Nº 4 (4.76mm)

Nº 10 (2mm)

Nº 20 (0.84mm)

Nº 40 (0.425mm)

Nº 60 (0.25mm)

Nº 140 (0.106mm)

Nº 200 (0.075mm)

Cepillo para limpiar los tamices

Procedimiento

o Se escoge una muestra de suelo, y se procede hacer el cuarteo.

o Luego se pone en el horno para tener un suelo seco, pasado las 24h

procedemos a pesarlo.

o Luego la muestra seca se lava con la malla numero 200 para de este

modo en el fondo de los tamiz tener un peso cero de limos y arcillas.

o Lo ponemos a secar en la intemperie y luego lo metemos en el horno y

de esta manera tendríamos un peso de suelo seco lavado.

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o Se limpian correctamente las mallas a utilizar (fijándose que no haya

partículas de suelo).

o Se vierte la muestra en los tamices y se zarandea tapando la parte

superior para no perder peso.

o Sacamos cuidadosamente el suelo retenido en cada tamiz y

procedemos a pesarlo, no sin antes observar que no haya partículas de

suelo atrapado en el tamiz.

o Finalmente calculamos los % retenidos y % pasa en cada malla.

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DATOS Y CÁLCULOS

Alumna : Lizbeth Muñoz Valdivia

Proyecto: Investigación Geotécnica de Infraestructura: Mina La Estrella.

Ubicación: Pataz – La Libertad

Fecha: Agosto, 2005

Sondaje: Botadero

Muestra: M-2

Profundidad (m): 2.70-2.90

1) Nº de Tara: 4

2) Peso de tara: 237.17g

3) Peso de tara +peso de suelo húmedo: 3431.37g

4) Peso de tara+ peso de suelo seco:3270.27g

5) Peso de tara+suelo seco lavado: 1614.44g

Peso de suelo seco= (4)-(1)=3270.27- 237.17=3033.1g

Peso suelo seco lavado= (5)-(1)= 1614.44- 237.17= 1377.27g

TAMIZ ABETURA(mm) PESO RETENIDO(g) PESO RETENIDO COMPENSADO

3'' 76.200 0.000 0.0002'' 50.300 0.000 0.000

1 1/2 38.100 0.000 0.0001'' 25.400 199.010 199.060

3/4'' 19.050 66.600 66.6503/8'' 9.525 71.450 71.500Nº 4 4.760 197.200 197.250

Nº 10 2.000 333.900 333.950Nº 20 0.840 271.620 271.670Nº 40 0.426 113.400 113.450Nº 60 0.250 54.240 54.290

Nº 100 0.149 56.880 56.930Nº 200 0.074 12.250 12.300

PLATILLO 0.220 0.220

Error = 1377.270 – 1376.77 = 0.5 g.

Calculamos la compensación:

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Calculamos los porcentajes retenidos, pasa y porcentajes acumulados en cada

malla:

Llenamos la tabla granulométrica

TAMIZ ABETURA(mm)PESO

RETENIDO(g)% PARCIAL RETENIDO

% ACUMULADORETENIDO PASADO

3'' 76.200 0.000 0 0 1002'' 50.300 0.000 0 0 100

1 1/2 38.100 0.000 0 0 1001'' 25.400 199.060 6.563 6.563 93.437

3/4'' 19.050 66.650 2.197 8.760 91.2403/8'' 9.525 71.500 2.357 11.118 88.882Nº 4 4.760 197.250 6.503 17.621 82.379Nº 10 2.000 333.950 11.010 28.631 71.369Nº 20 0.840 271.670 8.957 37.588 62.412Nº 40 0.426 113.450 3.740 41.328 58.672Nº 60 0.250 54.290 1.790 43.118 56.882

Nº 100 0.149 56.930 1.877 44.995 55.005Nº 200 0.074 12.300 0.406 45.401 54.599

PLATILLO 0.220

Calculamos el % gravas, arena y limos y arcillas:

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%P#200=[(Pseco-Pseco lavado)+ Pplatillo]/Pseco

Curva Granulometrica

0

20

40

60

80

100

120

3'' 2''

1 1/

2 1''3/

4''3/

8''Nº 4

Nº 10

Nº 20

Nº 40

Nº 60

Nº 100

Nº 200

% Acumulado Pasado

Mal

la

Serie1

OBSERVACIONES DEL ENSAYO

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El ensayo granulométrico por tamizado en el laboratorio debe tener un error

menor a 1% (hasta un máximo de 5%), de lo contrario el ensayo debe volver a

realizarse.

Para minimizar los errores debemos tener cuidado con la limpieza de los

tamices, así como que la muestra no se quede atrapada en el cepillo de

limpiado y evitar que se caigan las partículas de la muestra.

El método del Tamizado fue el elegido para clasificar las muestras, debido a la

facilidad y sencillez con que se realiza.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MEDIO DEL

HIDRÓMETRO

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Equipos utilizados

Balanza

Tamiz Nº 10

Aparato agitador

Hidrómetro 152H

Probeta de 1000 ml.

Agente dispersivo( Hexa Metafosfato de Sodio NaPO3

Termómetro

Cronómetro

Procedimiento

o Se toma una muestra sacada del horno y se hace pasar por la malla Nº

10, de lo que pasa de toma 50g.

o Luego se combina 5 g del floculante mas 125ml de agua destilada y se

deja reposar hasta el día siguiente para su mejor combinación.

o Luego a esta solución se le agrega los 50 g de muestra de suelo( si es

arena se deja de 2 a 4 horas y si es arcilla se deja 24 horas).

o Luego se le agrega 125ml más de agua y se mete a la batidora (de 2’ a

4’ si es arena y 15’ si es arcilla).

o Luego de batirlo se coloca en el cilindro de sedimentación y se completa

hasta los 1000ml y se coloca el hidrómetra y se toman las lecturas del

hidrómetro según el tiempo.

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Hidrómetro usado= 152H

Gravedad especifica Gs = 2.75

Peso suelo seco = 50gr.

Lectura hidrómetro en agua = 0 (teórico)

Lectura del hidrómetro en agua más defloculante = Cd = 2.5

Corrección por temperatura

Se debe corregir por temperatura con la siguiente tabla.

TEMPERATURA (ºc) Ct15 -1.10016 -0.90017 -0.70018 -0.50019 -0.30020 0.00021 0.20022 0.40023 0.700

24 125 1.30026 1.6527 228 2.50029 3.05030 3.800

Dato obtenidos en el laboratorio y la corrección por temperatura con ayuda de

la tabla.

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TIEMPO (min) ºC Ct Rd0.25 19.0 -0.3 300.50 19.0 -0.3 281.00 19.0 -0.3 272.00 19.0 -0.3 244.00 19.0 -0.3 218.00 19.0 -0.3 19.5

15.00 19.0 -0.3 18.530.00 19.0 -0.3 15.575.00 19.0 -0.3 11

200.00 19.5 -0.15 9.5360.00 19.0 -0.3 9

1810.00 19.0 -0.3 62574.00 19.0 -0.3 62834.00 19.0 -0.3 5.53785.00 19.5 -0.15 5.55714.00 19.0 -0.3 5.56682.00 19.0 -0.3 5.5

Lectura del Hidrómetro corregido (Rc)

Rc = Rd – Cd + Ct

Donde:

Rc: Lectura del hidrómetro corregido.

Rd: Lectura del hidrómetro.

Cd: Lectura del hidrómetro en agua mas defloculante.

Ct: Corrección por temperatura.

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc0.25 19.0 -0.3 30 27.20.50 19.0 -0.3 28 25.21.00 19.0 -0.3 27 24.22.00 19.0 -0.3 24 21.24.00 19.0 -0.3 21 18.28.00 19.0 -0.3 19.5 16.7

15.00 19.0 -0.3 18.5 15.730.00 19.0 -0.3 15.5 12.775.00 19.0 -0.3 11 8.2

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200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85360.00 19.0 -0.3 9 6.2

1810.00 19.0 -0.3 6 3.22574.00 19.0 -0.3 6 3.22834.00 19.0 -0.3 5.5 2.73785.00 19.5 -0.15 5.5 2.855714.00 19.0 -0.3 5.5 2.76682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7

Calculo del Porcentaje mas fino, P(%)

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc P(%)0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.2030.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.2911.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.3352.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.4674.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.5998.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665

15.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.70930.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.84175.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.2592574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.2592834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.2813785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.5755714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281

6682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281

Lectura del hidrómetro corregido solo por menisco R:

TIEMPO (min) ºC Ct Rd Rc P(%) R0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 300.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 281.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 272.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 244.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21

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8.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.515.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.530.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.575.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 62574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 62834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.53785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5

5714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5

6682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5

Calculo de longitud de hidrómetro (L), en función del valor R, se puede calcular

el valor de L(cm) con la siguiente tabla.

R L(cm) R L(cm) R L(cm) R L(cm)0 16.3 16 13.7 31 11.2 46 8.81 16.1 17 13.5 32 11.1 47 8.62 16 18 13.3 33 10.9 48 8.43 15.8 19 13.2 34 10.7 49 8.34 15.6 20 13 35 10.5 50 8.15 15.5 21 12.9 36 1.4 51 7.96 15.3 22 12.7 37 10.2 52 7.87 15.2 23 12.5 38 10.1 53 7.68 15 24 12.4 39 9.9 54 7.49 14.8 25 12.2 40 9.7 55 7.310 14.7 26 12 41 9.6 56 7.111 14.5 27 11.9 42 9.4 57 712 14.3 28 11.7 43 9.2 58 6.813 14.2 29 11.5 44 9.1 59 6.614 14 30 11.4 45 8.9 60 6.515 13.8  

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc P(%) R L(cm)0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 30 1.40.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 28 11.71.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 27 11.92.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 24 12.44.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21 12.98.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.5 13.115.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.5 13.2530.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.5 13.7575.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11 14.5

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5 14.75360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9 14.8

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.32574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.32834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4

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3785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5 15.4

5714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4

6682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4

Calculo del valor L/t:

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc P(%) R L(cm) L/tiempo0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 30 1.4 5.60000.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 28 11.7 23.40001.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 27 11.9 11.90002.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 24 12.4 6.20004.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21 12.9 3.22508.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.5 13.1 1.637515.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.5 13.25 0.883330.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.5 13.75 0.458375.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11 14.5 0.1933

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5 14.75 0.0738360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9 14.8 0.0411

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.00852574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.00592834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.00543785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5 15.4 0.0041

5714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0027

6682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0023

El valor de K se puede hallar de una tabla en función de la temperatura y el

peso especifico de sólidos.

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc P(%) R L(cm) L/tiempo K0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 30 1.4 5.6000 0.01340.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 28 11.7 23.4000 0.01341.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 27 11.9 11.9000 0.01342.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 24 12.4 6.2000 0.01344.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21 12.9 3.2250 0.01348.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.5 13.1 1.6375 0.013415.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.5 13.25 0.8833 0.013430.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.5 13.75 0.4583 0.013475.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11 14.5 0.1933 0.0134

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5 14.75 0.0738 0.01335360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9 14.8 0.0411 0.0134

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0085 0.01342574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0059 0.01342834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0054 0.01343785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5 15.4 0.0041 0.01335

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5714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0027 0.0134

6682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0023 0.0134

Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente

TIEMPO (min) ºc Ct Rd Rc P(%) R L(cm) L/tiempo K D0.25 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 30 1.4 5.6000 0.0134 0.03170.50 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 28 11.7 23.4000 0.0134 0.06481.00 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 27 11.9 11.9000 0.0134 0.04622.00 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 24 12.4 6.2000 0.0134 0.03344.00 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21 12.9 3.2250 0.0134 0.02418.00 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.5 13.1 1.6375 0.0134 0.0171

15.00 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.5 13.25 0.8833 0.0134 0.012630.00 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.5 13.75 0.4583 0.0134 0.009175.00 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11 14.5 0.1933 0.0134 0.0059

200.00 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5 14.75 0.0738 0.01335 0.0036360.00 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9 14.8 0.0411 0.0134 0.0027

1810.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0085 0.0134 0.00122574.00 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0059 0.0134 0.00102834.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0054 0.0134 0.00103785.00 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5 15.4 0.0041 0.01335 0.00095714.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0027 0.0134 0.00076682.00 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0023 0.0134 0.0006

Graficaremos P(%) Vs. Diámetro (mm) en cual vendría ser la curva

granulométrica del material que pasa por la malla Nº200.

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CURVA GRANULOMETRICA

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0.03

17

0.04

62

0.02

41

0.01

26

0.00

59

0.00

27

0.00

10

0.00

09

0.00

06

DIAMETRO(mm)

PO

RC

EN

TA

JE

QU

E P

AS

A(%

)

Serie1

OBSERVACIONDE DEL ENSAYO

Mediante los experimentos realizados dentro del laboratorio, pudimos observar

que el suelo se divide en Fracción Granular Gruesa y Fracción Granular Fina.

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Al realizar un estudio profundo de estos, nos dimos cuenta de características

importantes como son: La Permeabilidad y Cohesión que poseen, las cuales

nos permitirán verificar que tan apto puede ser para la realización de proyectos

de construcción.

Para minimizar el error en este ensayo debemos utilizar agua destilada más no

agua de caño, ya que pudimos observar que la lectura del hidrómetro en esta

no es cero sino fue 3 cm.

Debemos evitar que el hidrómetro choque con las paredes de la probeta ya que

se desestabiliza y produce una lectura con cierto error.

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