capitulo_04_granulometria

7/23/2019 CAPITULO_04_GRANULOMETRIA

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CAPITULO 04:

GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS

INTRODUCCION

Los granos que conforman el suelo y tienen diferente tamao, van desde los

grandes que son los que se pueden tomar fcilmente con las manos, hasta los

granos pequeos, los que no se pueden ver con un microscopio. El anlisis

granulomtrico al cul se somete un suelo es de mucha ayuda para la

construccin de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este

se puede conocer la permeabilidad y la cohesin del suelo.

Los Anlisis ranulomtricos se reali!aran mediante ensayos en el laboratorio

con tamices de diferente enumeracin, dependiendo de la separacin de los

cuadros de la maya. Los granos que pasen o se queden en el tami! tienen sus

caracter"sticas ya determinadas. #ara el ensayo o el anlisis de granos gruesos

ser muy recomendado el mtodo del $ami!% pero cuando se trata de granos

&nos este no es muy preciso, porque se le es ms dif"cil a la muestra pasar por

una malla tan &na% debido a esto el Anlisis granulomtrico de ranos &nos

ser bueno utili!ar otro mtodo.

GENERALIDADES

El tamao de los granos de un suelo se re&ere a los dimetros de las part"culas

que lo forman, cuando es indivisible ba'o la accin de una fuer!a moderada.

Las part"culas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras

que las ms &nas por ser tan pequeas no pueden ser observadas con un

microscopio. (e igual forma constituye uno de los fundamentos tericos en los

que se basan los diferentes sistemas de clasi&cacin de los suelos, como

AA)*$+ y el )..-.).

OBJETIVOS

(eterminar la cantidad en de diversos tamaos que constituyen el suelo,

e n cuanto al total de la muestra utili!ada.

/eri&car si el suelo puede ser utili!ado para la construccin de proyectos.

MECANICA DE SUELOS 1 UPTING. CESAR URTEAGA ORTIZ CIP 57179 Pg!" 1


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-onocer y de&nir ciertas caracter"sticas importantes del suelo como son0 La

#ermeabilidad, -ohesin, altura de ascenso capilar, y facilidad de drena'e.

METODOS DE ENSA#O

E1isten diferentes mtodos, dependiendo de la mayor o menor proporcin de

tamaos que e1isten en la muestra que se va a anali!ar. #ara las part"culas

ruesas, el procedimiento utili!ado es el 2todo 2ecnico o ranulometr"a por

$ami!ado. #ero para las part"culas &nas, por di&cultarse ms, en el tami!ado se

utili!a el 2todo del )ifoneado o el 2todo del *idrmetro, basados en la L$%

&$ S'()$*.

GRANULOMETRIA POR TAMIZADO

Es un proceso mecnico mediante el cual se separan las part"culas de un suelo

en sus diferentes tamaos. )e lleva a cabo utili!ando tamices en orden

decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamao de la muestra, esto

solo separa una porcin de suelo entre dos tamaos.

E+UIPOS

$amices 345, 6 75, 65, 8 75, 85, 95, 75, 4:;5, , =o 8?, =o >?, =o @?,

=o 8??, =o6??

Balan!a con capacidad de 6?Cg

*orno elctrico 3temperatura 8?; D ;

Bande'as, agitador de vidrio, brochas de cerda.

/aso precipitado.

PROCEDIMIENTO DE ENSA#O

,RACCION GRANULAR GRUESA

#rimero que todo, la fraccin granular gruesa se pesa en la balan!a y el peso

se anota en la ho'a de registro. Luego se lleva a cabo el tami!ado para separar

las diferentes part"culas 45, 65, 8 75, 85, 95, 4:5, , comen!ando en

orden decreciente, teniendo en cuenta de no me!clar las part"culas tami!adas,

MECANICA DE SUELOS 1 UPTING. CESAR URTEAGA ORTIZ CIP 57179 Pg!" -


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al mismo tiempo de tarar un recipiente en la balan!a de 6?Cg de capacidad y

8gr de sensibilidad. )e determina el peso de cada fraccin retenida. )e debe

veri&car que la suma de los pesos retenidos en cada tami!, da igual al peso de

la Fraccin ranular gruesa, con una tolerancia de ?.;.

,RACCION GRANULAR ,INA

)e toma todo el material pasante del tami! =o >, se pesa en la balan!a de

6?Gg y se anota en la ho'a de registro. )e vierte la muestra en el $ami! =o

6??, teniendo el cuidado de no perder el material. Luego se elimina las

part"culas inferiores al $ami! =o 6?? 3limo, arcilla y coloides lavando el

material. *asta que el agua salga limpia y clara. =o se debe remover el

material con las manos dentro del tami!. $odo el material retenido en el $ami!

=o 6?? ser arena, ya que los &nos fueron lavados. )e coloca en un recipiente,

teniendo en cuenta de no de'ar material adherido en el tami!. )e pasa el

material, haciendo uso del frasco lavador. )e decanta el agua y se seca la

muestra en el horno a una temperatura de 8?;D; - por 8 horas apro1. Luego

se de'a enfriar y se separa por medio de tamices =o 8?, =o >?, =o @?, =o 6??.

)e pesan las fracciones retenidas en cada uno de tamices y se anotan en laho'a de registro.

CALCULOS

8. H )e calcula el peso total de la muestra

6. H )e calcula el peso retenido en los tamices antes indicados

4. H (eterminar el retenido en cada tami!

>. H +btener pasante de cada tami!

;. H -alcula el retenido acumulado

@. )e construye la curva granulomtrica

I. H )e determina la radacin del suelo, mediante los -oe&cientes de

niformidad y -urvatura.

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METODO POR SEDIMENTACION

)e basa en la Ley de )toGes, el cual establece JLa velocidad de ca"da de una

part"cula esfrica a travs de un medio l"quido, es funcin del dimetro y del

peso espec"&co de la part"cula5. (esarrollndose as" el 2todo del )ifoneado y

el 2todo del *idrmetro.

METODO DEL SI,ONEADO

$iene como ob'etivo principal determinar cuantitativamente, los de las

part"culas de limo, arcilla y coloides de un suelo.

E+UIPOS

Balan!a con sensibilidad de ?.?8gr.

(ispersador elctrico

-ilindros graduados

Kuego de tamices desde =o 8? al =o 6??

/aso #recipitado de 8??? ml

Frasco Lavador de 8??? ml

(isco metlico

)ifn

Agentes dispersantes

PROCEDIMIENTO DEL ENSA#O

La Fraccin ranular ruesa ser retenida en el tami! =o 8? y la fraccin &na

pasar. A la Fraccin ruesa se le aplicar el mtodo de ranulometr"a por

$ami!ado% en cambio la Fraccin Fina se pesa en la balan!a de ;? a 8?? gr de

la muestra previamente secada al horno. )e le agrega 6?? ml de agua y se

remueve. )i se utili!a algn agentes dispersantes se agrega este al agua. )e

remo'a la muestra por > horas. )e coloca en el vaso de dispersin por ; o 8?

min. )e vierte la solucin dispersada en el cilindro graduado de 8??? ml. -on el



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disco acoplado a la varilla, se dispersa la me!cla con movimiento rotacional por

8 minuto. )e limpia el disco perforado y la varilla y se llena el cilindro graduado

hasta una altura de 6? cm de agua destilada. Luego se de'a en reposo por 6?

minutos para permitir que el suelo en suspensin se sedimente. #rimero el limo

luego las arcilla y coloide quedar en suspensin. $erminado esto, se separa el

material sedimentado por medio del sifoneo. )e traslada ste y se introduce

en el horno a 8?;D; - por 8 horas. Finalmente se de'a enfriar y se separa

utili!ando tamices =o >?, @? y 6??. #esndose as" y anotando en la ho'a de

registro.

CALCULOS

El clculo ser el mismo reali!ado por el mtodo de ranulometr"a por

$ami!ado, con la diferencia que el material pasante por el tami! =o 6?? serlimo y el )ifoneado ser arcilla y coloide.

METODO DEL /IDROMETRO

#ermite determinar el rango de dimetros correspondientes a las part"culas que

se sedimentan en un instante dado.

EMN#+)

*idrmetro

Balan!a con sensibilidad de ?.?8gr.

(ispersador elctrico

-ilindros graduados

Kuego de tamices desde =o 8? al =o 6??

/aso #recipitado de 8???ml

Frasco Lavador de 8???ml

(isco metlico

$ermmetro

Agentes dispersante



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PROCEDIMIENTO DEL ENSA#O

)e toman 8??gr de la muestra sacada del horno, se le aade agente

dispersantes 3'abn sin espuma, y se de'a en reposo por > horas. Luego se

trans&ere al vaso de dispersin, llenndolo hasta ms de la mitad. )e coloca en

el dispensador elctrico la muestra y se dispersa por ; minutos. )e vierte la

solucin en el cilindro graduado lavando bien cualquier residuo y se le agrega

agua hasta completar O;?ml. )e dispersa la me!cla con el disco perforado por

8 minuto con movimiento rotacional% y se vuelve a limpiar esto llenando el

cilindro hasta 8??? ml.

)e sumerge el hidrmetro en la me!cla, de'ndola reposar tomando las

lecturas de ste a cada 4? segundos, luego 8 y 6 minutos. $omando tambin la

temperatura de la suspensin.

)e reinicia el ensayo sumergiendo el hidrmetro para reali!ar las lecturas de ;,

8?, 8; y 4? minutos midiendo tambin la temperatura despus de cada

operacin. (espus de la ltima lectura se vierte la suspensin en el $ami! =o

6??. El material retenido en ste $ami! se recoge y se seca en el horno a una

$emperatura de 8?;D; -, por 8 horas. Luego se de'a enfriar y se separa

utili!ando los tamices =o 8?,>?,@?, y 6??. Finalmente se pesa la fraccin

retenida en cada tami! y se anota en la ho'a de registro.

COE,ICIENTE DE UNI,ORMIDAD

El coe&ciente de uniformidad, de&nido originalmente por $er!aghiy #ecG, se utili!a

para evaluar la uniformidad del tamao de las part"culas de un suelo. )e

e1presa como la relacin entre

(@? y (8?, siendo0

E'emplo

-+EFN-NE=$E (E =NF+P2N(A(0 -u(@? Q el dimetro o tamao por deba'o del cual queda el @? del suelo, en

peso

(8? Q el dimetro o tamao por deba'o del cual queda el 8? del suelo, en

peso.

(el gr&co de una granulometr"a0



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(@? Q ?.>6% (8? Q ?.?>

Entonces0 -u Q @? : ( 8? Q 8?

El coe&ciente de uniformidad 3-u representa la e1tensin de la curva de distribucin

granulomtrica, es decir, a mayor e1tensin de esta curva, se tendr una mayor variedad

de tamaos, lo que es propio de un suelo bien gradado, generalmente esto se cumple en

arenas para un -u R @, y en gravas con un -u R>.

COE,ICIENTE DE CURVATURA

El coe&ciente de curvatura 3-c nos indica una curva granulomtrica constante, sin

Jescalones5% esto se cumple tanto en arenas como gravas para cuando 8S -c S 4. #or

lo tanto ambos coe&cientes sirven para indicarnos de una manera prctica la

gradacin del suelo.

)e de&ne el coe&ciente de curvatura como0 -c

-c Q 3(4?6: 3(@? T (8?

E'emplo

-+EFN-NE=$E (E -P/A$PA0 -c

(@? Q el dimetro o tamao por deba'o del cual queda el @? del suelo, en

peso



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peso


peso.

(el gr&co de una granulometr"a0

(@? Q ?.46

(4? Q ?.8

(8? Q ?.?O;

-c Q 3(4?6: 3(@? T (8?

-c Q 3?.86: 3?.46 T ?.?O; -c Q 8.?@

GRA,ICA GRANULOMETRICA

ra&ca representativa del anlisis mecnico

Los resultados del anlisis mecnico se presentan generalmente en gra&cas

semilogaritmicas, como curvas de distribucin granulomtrica.

Los dimetros de las part"culas se gra&can en escala logar"tmica y el

porcenta'e correspondiente de &nos en escala aritmtica.

Los porcenta'es de grava, arena, limo y part"culas de arcilla presentes en el

suelo se obtienen de la curva de distribucin granulomtrica.

-omprende0



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GRUESO: (NA2E$P+ 2AU+P A ?.?I;mm

APE=A)0 ?.?I;mm S (NA2E$P+ S>.I;mm

PA/A)0 (NA2E$P+ R >.I;mm

,INO0 (NA2E$P+ 2E=+P A ?.?I;mm

AP-NLLA)0 (NA2E$P+ S ?.??6 mm

LN2+)0 ?.??6mm S (NA2E$P+ S ?.?I;mm

DATOS PARA GRA,ICAR:

ABEP$PA

3mm #A)A



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6,> 6.

8,6 ;.>

?,@ >4.;@

?,> 4I.4@

?,4 46.>@

?,6 8.O;

?,8 I.8;

?,?4I @,I@

?,?6@ @,@6

?,?8O @,4>

?,?84 @,6

?,??O @,?I

?,??I ;,O;

?,??; ;,8

?,??4@ ;,;;



11/12

?,??4 ;,4

?,??6 ;,44

?,??84 ;,88

?,??8 >,OI

(e la anterior gra&ca obtenemos los l"mites entre gruesos y &nos,

evidencindolos por las l"neas naran'as que son los respectivos l"mites de

separacin

Luego de reali!ar la gr&ca granulomtrica con los datos de la tabla mostrada,podemos apreciar que estas se usan para comparar diferentes tipos de suelos.

Adems de los tres parmetros bsicos del suelo se determinan con estas

curvas que se usan para clasi&car los suelos granulares% estos parmetros son

8. dimetros efectivos

6. coe&ciente de uniformidad 3-u

4. coe&ciente de curvatura 3-!

(e la curva mostrada leemos los dimetros efectivos que pasan el 8?, 4? y

@?3. -on estos valores obtenemos los coe&cientes de uniformidad y de

curvatura utili!ando las siguientes frmulas0

(atos

(8?Q ?.8>

(4?Q ?.6

(@?Q 8.4

-u0 (@?

(8?

-c0 (4?6

(@?T(8?



12/12

-uQ O.6

-cQ ?.>4

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