Laboratorio ANALISIS GRANULOMETRICO – METODO MECANICO: FUNDAMENTO TEORICO

3. EXPOSICION GENERAL

La clasificación de suelos para usos de ingeniería es universalmente acostumbrado el análisis granulométrico. Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, diques, y otro tipo de terraplenes es el análisis granulométrico.

La información obtenida del análisis granulométrico puede en ocasiones utilizarse para predecir movimientos del agua a través del suelo, aún cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan mas comúnmente. La susceptibilidad de sufrir la acción de las heladas en suelo, una consideración de gran importancia en climas muy fríos puede predecirse a partir del análisis granulométrico del suelo.

Los suelos muy finos son arrastrados fácilmente por el agua que circula a través del suelo y los sistemas de subdrenaje usualmente se colman con sedimentos rápidamente a menos que sean protegidos adecuadamente por filtros de material debidamente gradado. La gradación adecuada de estos materiales, denominados filtros, puede ser establecida a partir de su análisis granulométrico.

Para obtener un resultado significativo la muestra debe ser representativa de la masa de suelo. Como no es posible determinar el tamaño real de cada partícula independiente de suelo – la practica solamente agrupa los materiales por rangos de tamaños. Para lograr esto se obtiene la cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla dad pero es retenida por un siguiente tamiz cuya malla tiene diámetros ligeramente menores al anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de muestra pasada a través de los tamices.

Todos los sistemas de clasificación utilizan el tamiz No. 200 como punto divisorio; las clasificaciones se basan en términos de cantidad retenida y cantidad que pasa el tamiz No. 200. Ocasionalmente es deseable conocer la escala aproximada de las partículas menores que el tamiz No. 200. Cuando esto se requiere, el método a seguir es el ensayo de “análisis granulométrico – método del hidrómetro”.

La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de curva.

Para poder compara suelos y visualizar mas fácilmente la distribución de los tamaños de los granos presentes, y como una masa de suelo típica puede tener partículas que varíen entre tamaños de 2.00 mm y 0.075 mm las más pequeñas (tamiz No. 200) , por lo cual seria necesario recurrir a una escala muy grande para poder dar el mismo peso y precisión de la lectura a todas las medidas, es necesario recurrir a la escala logarítmica para los tamaños de las partículas. Los procedimientos patrones utilizan el porcentaje que pasa como la ordenada en escala natural de la curva de distribución granulométrica.

A partir de la curva de distribución granulométrica, se pueden obtener diámetros característicos tales como el D10, D30, D60, etc. El D se refiere al tamaño del grano, o diámetro aparente, de la partícula de suelo y el subíndice (10,30,60) denota el porcentaje de material más fino. Por ejemplo,

D10 = significa que el 10% de los granos son menores al tamaño indicado por el corte sobre la curva y proyectado al eje X.

Una indicación de la variación del tamaño de los granos presentes en la muestra se obtiene mediante el coeficiente de uniformidad Cu, definido como:

Cu = D60/ D10

Un valor grande de en este parámetro Cu indica que los diámetros D60 y D10 difieren un tamaño apreciable. No asegura sin embargo, que no exista un vacío de gradación, como el que se presenta cuando falta por completo o solo existe una cantidad muy pequeña de diámetros de determinado tamaño.

El Coeficiente de concavidad Cc o de curvatura es una medida de la forma de la curva entre el D60 y el D10, y se define de la siguiente forma

Cc = D30² .

(D10 x D60)

Valores de Cc muy diferentes de 1.0 indican que faltan una serie de diámetros entre los tamaños correspondientes al D10 y al D60.

Laboratorio ANALISIS GRUNULOMETRICO – METODO MECANICO: REFERENCIAS Y EQUIPO

REFERENCIAS

AASHTO T87 – 70 T88 - 70

ASTM D421 – 58 y D422 – 63

Manual de laboratorio Joshep Bowles

I.N.V.E – 123

2. EQUIPO

• Serie de tamices.
• Juego de tamices
• Mortero y mano de mortero
• Balanza de sensibilidad 0.1 g
• Horno o estufa eléctrica
• Recipientes metálicos

Laboratorio GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS DEL SUELO (PROCEDIMIENTO)

Para la realizacion de este ensayo de laboratorio se procedio a elaborar una planilla practica la cual nos permitira tomar todos los datos y de esta forma no olvidar ninguno, y seguir una secuencia adecuada para relaizar d emejor forma los calculos de este ensayo de laboratorio.

Laboratorio GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS DEL SUELO (PROCEDIMIENTO)

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Mezclar entre 100 y 120 g ( el peso no es importante en este punto) de suelo secado al aire con agua en

un recipiente evaporado para formar una pasta cremosa. Si no se utiliza un mezclador eléctrico, remojar el suelo entre 20 y 320 minutos.

4.2. Transferir la pasta al mezclador electivo añadir agua hasta formar una mezcla de cerca de 200 ml de suelo-agua. Batir de 5 a 10 minutos.

4.3. Pesar el frasco volumétrico vacío, a continuación llenar el frasco con agua desaireada, tener mucho cuidado en no introducir aire al agua por agitación excesiva. Como alternativa, es posible aplicar vacío por unos minutos después de haber llenado el frasco hasta ¾ de su capacidad. Llenar con agua hasta la marca y pesar Wbw. Registrar la temperatura de forma que la mezcla agua suelo se encuentre a la misma temperatura aproximada dentro de 1°C.Este paso se puede omitir si existe una curva de calibración del frasco.

4.4. Llenar con la mezcla agua suelo el frasco hasta completar 2/3 o ¾ de la capacidad del frasco.

4.5. Aplicar vacío y debes en cuando verificar la eficiencia del mismo.

4.2. Cuando el proceso de desaireado este completo añadir agua cuidadosamente hasta completar el volumen

del frasco en la marca volumétrica que posea.

4.3. Pesar la botella y su contenido Wbws con aproximación de 0.01 g y registrar la temperatura para entrar

a la curva de calibración del frasco y encontrar Wbw o que la temperatura este dentro de 1°C de la temperatura utilizada para encontrar Wbw.

4.7. Vaciar el contenido dentro del frasco dentro de un recipiente ya pesado y llevar el conjunto al horno para evaporar el agua, Ya completado el secado registrar el peso seco que correspondería a Ws.

4.1. Repetir el ensayo dos veces mas y calcular Gs para los tres se promedia los valores que cumplan la

siguiente relación:

Mayor valor de Gs MENOR O IGUAL A 1.02

Menor valor de Gs

Luego de obtenido este par de valores Gs, obtener su promedio y redondear a la 0.01 más cercana y registrar este valor como el Gs del suelo.

Laboratorio GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS DEL SUELO (FUNDAMENTO TEORICO)

3. EXPOSICION GENERAL

La gravedad especifica Gs de un suelo sin ninguna clasificación se toma como el valor promedio para los granos del suelo.

El valor de la gravedad es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza en el análisis de hidrómetro y es útil para predecir el peso unitario del suelo. La gravedad especifica de cualquier sustancia se define como el peso unitario en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Así, si sé consideran solamente los granos del suelo se obtiene Gs como:

Gs = gmaterial

gagua a 4°C

La misma forma de ecuación se utiliza para definir la gravedad especifica del conjunto, la única diferencia en esa definición es el gmaterial. La gravedad especifica del material puede también calcularse utilizando cualquier relación de peso de la substancia al peso del agua siempre y cuando se consideren los volúmenes iguales de material y substancia.

Gs = Ws/V

Ww/V

ES evidente que esto es cierto ya que los términos de volúmenes se cancelan.

Nótese, sin embargo, que si no se cancela V en la segunda ecuación se obtendría la primera ecuación.

El problema consiste en obtener el volumen de un peso conocido de granos de suelo y dividirlo por el mismo volumen de agua, es decir aplicar la segunda ecuación, pues esta forma es más difícil de captar como también de lograr en el laboratorio. El volumen de un peso conocido de partículas se puede obtener utilizando un recipiente de volumen conocido y el principio de Arquímedes, según el cual un cuerpo sumergido dentro de una masa de agua desplaza un volumen de agua igual al del cuerpo sumergido.

El recipiente volumen conocido es el frasco volumétrico al cual se le mide un volumen patrón de agua destilada a 20°C. A temperaturas mayores, el volumen será ligeramente mayor; a temperaturas menores a 20°C el volumen será ligeramente menor.. Como el cambio sufrido en el volumen es pequeño para desviaciones de temperatura pequeñas en el fluido, y además es relativamente fácil mantener la temperatura de ensayo a 20°C, es posible aplicar una corrección aproximada de temperatura para desviaciones pequeñas de temperatura en los cálculos del ensayo, que permite una aproximación satisfactoria sin necesidad de recurrir a determinar el cambio en el contenido volumétrico del frasco con la temperatura. Alternativamente se puede desarrollar una curva para cualquier frasco volumétrico dado de la siguiente forma

1. Limpiar cuidadosamente el frasco.

2. Llenar con agua destilada a temperaturas conocidas

3. Hacer una gráfica del peso (Wbw) contra T°C ( mínimo 4 puntos, por ejemplo 16, 20, 24 y 28°C)

La mayor fuente de error durante el ensayo proviene de la mala desaireación de la mezcla suelo-agua. El agua contiene en condiciones normales, aire disuelto. Las partículas de suelo también contienen aire, y si este aire no se remueve de ambos materiales, el volumen de aire produce disminución en el peso Wbws bastante grande. Lo cual da un menor valor de Gs ya que Wbs + Ws – Wbws resulta mayor otra fuente de error, que puede ser importante, es la utilización de balanzas desajustadas o la practica de pesar en diferentes balanzas durante el ensayo.

Se puede lograr la deaireación adecuada aplicando vacío y/o calentando. El vacío es aplicable para arenas, arcillas y limos. En suelos orgánicos es aconsejable dejar hervir cerca de 30 minutos la mezcla agua-suelo.

El tiempo de aplicación de vacío pude variar entre unos pocos minutos y

6 a 8 hrs. Para suelos plásticos

4 a 6 hrs para suelos de baja plasticidad

La eficiencia de la remoción de aire puede mejorarse para cualquier suelo haciendo hervir por 10 minutos y teniendo cuidado de que la muestra no se seque o que el material salpique fuera del frasco. El desaireado puede verificarse de la siguiente forma:

(1) Aplicando vacío al frasco lleno entre la mitad y los ¾ con la mezcla suelo agua, por un tiempo; a continuación

(2) Llenando el frasco hasta unos 20 mm por debajo de la marca del frasco con agua desaireada y con temperatura estabilizada.

(3) Volviendo a aplicar vacío por varios minutos y marcando con un lápiz de color adecuado el nivel de agua en el cuello del frasco

(4) Retirando cuidadosamente la tapa del cuello para romper el vacío, si el nivel de agua sube más de 3 mm, el desaireamiento será suficiente.

Laboratorio GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS DEL SUELO (EQUIPO)

2. EQUIPO

• Frasco volumétrico preferiblemente de 250 o 500 ml
• Bomba de vacío
• Mortero con mango
• Balanza de precisión 0.1 g
• Recipientes
• Horno

Matraces, Termómetro, Bomba de vacío

y Mezclador mecánico

Laboratorio GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS DEL SUELO (REFERENCIAS Y OBJETIVOS)

REFERENCIAS

AASHTO T100 – 70

ASTM D854 – 58

Manual de laboratorio Joshep Bowles

I.N.V.E – 128

1. OBJETIVO

Obtener la gravedad especifica de la masa de cualquier material compuesto por partículas pequeñas cuya gravedad especifica sea mayor que 1.00. Esta practica es aplicable específicamente a agregados finos (o arenas) como los utilizados en mezclas de concreto y asfalto.