Análisis granulométrico mecánico, ensayo #2

Introducción

En el presente informe se presentara el procedimiento y cálculos para análisis granulométrico que se le llevo a cabo a una muestra de suelo en el laboratorio, para clasificarlo en grava, arena, para realizar esto necesitamos el análisis granulométrico mecánico por tamizado al suelo que trata de la separación del suelo para determinar sus tamaños por una serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura, y luego al expresaremos de dos maneras analíticamente o gráfica, analíticamente a través de tablas, calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz, y gráficamente mediante una curva dibujada en papel log-normal.

Los granos que conforman el 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 cual 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.

OBJETIVOS

Objetivo general

• Conocer y adquirir conocimientos del método de análisis granulométrico mecánico para poder determinar de manera adecuada la distribución de las partículas de un suelo.

Objetivos específicos

• Dibujar e interpretar la curva granulométrica.

• Aplicar el método de análisis granulométrico mecánico para una muestra de suelo.

• Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.

• Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.

EQUIPO UTILIZADO

• Juego de tamices ASTM

• Balanza

• Cepillo

• Horno

• Agitador mecánico.

• Taras

• Cuarteador

Marco teórico

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.

El 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 sí 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 más 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 log-normal 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 GRANULOMETRICA.

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.

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

1. Método Mecánico.

2. 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.

Tamiz:

Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está 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

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

• Se miden partículas irregulares con mallas de forma regular.

• Las partículas de menor tamaño tienden a adherirse a las de mayor tamaño.

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

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

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", 3/8", No. 4 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 a 110 oC, 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

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 ahulado 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:

– 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.

– 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.

– 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.

Cálculos

Granulometría Gruesa:

Granulometría Fina:

Curva granulometrica de suelo grueso y fino.

Análisis e interpretación de los datos

En la prueba con el agregado grueso la mayoría paso por casi todos los tamices, y se puede notar que en esta prueba predomina una grava fina.

Al realizarse la curva granulométrica con el agregado fino se encuentra que es un suelo arenoso.

Ilustraciones

• Agregado grueso.

Aplicando el cuarteo para el análisis

Pesando la muestra

Tamices ordenados de mayor a menor

Colocando la muestra

Tamices en el agitador mecánico

Pesando la muestra retenida

Agregado fino

Pesando la muestra

Tamices

Conclusiones

• La muestra de suelo grueso se puede decir que es una grava fina.

• La muestra de suelo fino es una arena fina.

• Al aplicar el método granulométrico por tamizado se puede clasificar los suelos en grava, arena y limo.

• El método de análisis granulométrico mecánico es muy fácil de aplicarlo en el laboratorio.

• Los objetivos fueron cumplidos y se logró el análisis granulométrico.

Recomendaciones

• Las muestras deben de estar completamente seca para su respectiva granulometría

• Las balanzas deben de estar bien calibradas al inicia la practica

• El tamizado debe de realizarse por un lapso de 10min en forma individual con movimientos circulares acenso ríales

• No debe de exceder la muestra a cada tamiz por el método manual debido a que daña el tamiz (sobre carga de la malla)

• No se debe golpear los tamices con la mesa, se golpeara en forma suave sobre un superficie blandas como periódicos

• Las bandejas antes y después de la práctica han de estar limpias como también los tamices (limpiar con la brochas)

Investigación

1. INTERPRETACIÓN DE LAS CURVAS GRANULOMÉTRICAS

La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman.

Se representa gráficamente en un papel denominado "log-normal" por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural. El eje de las abscisas represente el diámetro de la malla y el eje de las ordenadas representa el porcentaje que pasa por cada malla.

Las curvas granulométricas se usan para comparar diferentes suelos, además, tres parámetros básicos del suelo se determinan con esas cuervas que se usan para clasificar los suelos granulares. Los tres parámetros son:

• Diámetro efectivo

• Coeficiente de uniformidad

• Coeficiente de curvatura

El diámetro en la curva de distribución del tamaño de las partículas correspondientes al 10% de finos se define como diámetro efectivo o D10

El coeficiente de uniformidad esta dado por la relación:

Donde:

Cu = coeficiente de uniformidad

D60 = diámetro correspondiente al 60% de finos en la curva

El coeficiente de curvatura se expresa como:

Donde:

Cz = coeficiente de curvatura

D30 = diámetro correspondiente al 30% de finos

Importancia y utilidad del análisis granulométrico

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 más de la historia geológica del suelo.

El análisis granulométrico nos permite estudiar el tamaño de las partículas y medir la importancia que tendrán según la fracción de suelo que representen. Este tipo de análisis se realiza por tamizado, o por sedimentación cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño, se puede encontrar gravas, arenas, limos y arcillas. Si bien un análisis granulométrico es suficiente para gravas y arenas, cuando se trata de arcillas y limos, turbas y margas se debe completar el estudio con ensayos que definan la plasticidad del material.

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

Definición de textura de suelo

La textura del suelo es la proporción en la que se encuentran distribuidas variadas partículas elementales que pueden conformar un sustrato.

La textura del suelo está determinada por la proporción de los tamaños de las partículas que lo conforman.

En un orden creciente de granulometría pueden clasificarse los tipos de suelos.

Bibliografía

• Libro de fundamentos de ingeniería geotécnica.

• Mecánica de Suelos. Tomo 1. Fundamentos de Mecánica de Suelos Editorial Limosa.

• Datos obtenidos de la práctica en el laboratorio.

• http://es.wikipedia.org/wiki/Curva_granulom%C3%A9trica

• http://www.monografias.com/trabajos87/analisis-granulometrico/analisis-granulometrico

Autor:

Gerardo Antonio Reyes RDZ

ASIGNATURA:

LAB. DE MECANICA DE SUELOS

CATEDRATICA CLASE:

ING. VILMA CASTILLO

CATEDRATICA LABORATORIO:

ING. YANETH RIVERA

UNIVERSIDAD CATOLICA DE HONDURAS

"NUESTRA SEÑORA REINA DE LA PAZ"

CAMPUS SPSP

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

11 DE OCTUBRE DEL 2013, SAN PEDRO SULA, CORTES