ENSAYO DEL HIDRÓMETROOBJETIVO.-

El objetivo de este ensayo es determinar la granulometría por el método del hidrómetro de la muestra que pasas el tamiz Nª200 ( suelo fino)

OBJETIVOS ESPECIFICOS.-

Determinar la Granulometría del suelo para su clasificación. Determinar el ajuste de curva granulométrica por el método del

hidrómetro para conocer parámetros de su clasificación.

FUNDAMENTO TEORICO.

HIDRÓMETRO

El método mas usado para hacer la determinación indirecta de los porcentajes de partículas que pasan el tamiz Nª200 es el hidrómetro, basado en la sedimentación de un material en suspensión en un liquido. El hidrómetro sirve para determinar la variación de densidad de la suspensión con el tiempo y medir la altura de caída del grano de tamaño más grande correspondiente a la densidad media.Si se distribuye un gran número de granos de suelo en un liquido y se sumerge un hidrómetro, el empuje hidrostático ejercido en el bulbo es igual al peso de la suspensión desalojada por el bulbo. De la lectura del hidrómetro puede determinarse directamente el porcentaje de granos de suelo por peso con relación a la concentración original calibrando la escala del hidrómetro en gramos por litro. El análisis del hidrómetro es un método ampliamente utilizado para obtener un estimado de la distribución granulométrica de cuya particularidad es la de tener partículas que se encuentran desde el tamiz No. 200 (0.075 mm.), hasta 0.001 mm. los datos son representados en la curva granulométrica a continuación del material grueso.El análisis del hidrómetro se utiliza la relación entre la velocidad de caída entre las esferas de un fluido, el diámetro de la esfera, el peso específico tanto de la esfera como del fluido, y la viscosidad del fluido, en la forma expresada por la ley de Stokes.Al mezclar una cantidad de suelo con agua y un pequeño porcentaje de un agente dispersante para formar una solución de 100 cm3 se obtiene una solución con una gravedad específica ligeramente mayor que 1.0 a 4 grados centígrados. El agente dispersante o defloculante se añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las partículas mas pequeñas del suelo, que a menudo tienen carga negativa.El hidrómetro determina la gravedad específica de la suspensión agua-suelo en el centro del bulbo. Todas las partículas de mayor tamaño que aquellas que se encuentran aun en suspensión en la zona mostrada como L (la distancia entre el centro del bulbo y la superficie del agua), habrán caído por debajo de la profundidad del centro de volumen, y esto hace decrecer permanentemente la gravedad específica de la suspensión en el centro del volumen del hidrómetro. Además es obvio que como el hidrómetro tiene un peso constante a medida que disminuye la gravedad especifica de la suspensión aumenta la distancia L. Es preciso recordar también, que la gravedad específica del agua varía con la temperatura, esto ocasiona un hundimiento mayor del hidrómetro dentro de la suspensión.

MÉTODO DE LA PIPETA

En la determinación práctica de los diámetros de las partículas menores de 0.2 mm la sedimentación se hace en agua, determinando el porcentaje en peso de sólidos en las muestras que se extraen de una suspensión, inicialmente uniforme, a tiempos

previamente calculados y a un punto cuya distancia (H) a la superficie de

la suspensión sea conocida. El método de la pipeta ha demostrado, cuando se ejecuta cuidadosamente,

que puede competir en exactitud para los fines prácticos con métodos

como el del hidrómetro y el sifonado. Basado en la ley de Stokes, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos de América ha elaborado un nomograma que

brinda el tiempo necesario para que las partículas menores que un

diámetro determinado queden en suspensión, o sea el tiempo que debe transcurrir antes de la extracción de

los 100 cc. De solución que debe hacerse para cualquier tamaño

deseado de las partículas. Figura1 El equipo necesario para llevar a cabo la prueba es el siguiente: un cilindro metálico de sedimentación de 55 cm de alto y 5.08 cm de diámetro interior con marca de aforo a los 1000 cc, orificio de salida de 2.3 mm (3/32”) de diámetro a 20 cm abajo de la marca de aforo, tapón para dicho orificio, probeta graduada de 100 cc, un cronómetro, una balanza con aproximación de 0.01 g, un horno con temperatura controlable, una malla No. 60, cápsulas para determinar humedades, una mano de mortero y un defloculante (bicarbonato o silicato de sodio). El análisis granulométrico por sedimentación se hace en muestras en las que la mayor parte del material pasa la malla No. 60. Para suelos más gruesos hay que efectuar el análisis granulométrico combinado, como más adelante se indica.

CALIBRACION DEL HIDROMETROPuesto que el hidrómetro se conserva sumergido solo durante el tiempo que se requiere para hacer una lectura la profundidad del centro de volumen del bulbo requiere una corrección debido a que cuando el hidrómetro se sumerge se produce un movimiento de nivel del agua resultado de desalojar un volumen igual al volumen del bulbo del hidrómetro. Este movimiento proporcional al volumen del e inversamente proporcional al área del cilindro de sedimentación usado

Referencias:

ASSHTO T87-70 ASTM D421-58ASSHTO T88-70 ASTM D422-63. MATERIALES Y EQUIPO.

2 probetas de 1000cc. Hidrómetro Batidora Termómetro Agitador Manual Cronómetro Reloj Accesorios

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Se toma 200 gramos de muestra que pasa el tamiz No. 200, que deberá ser previamente secada en el horno.

Se vacía la muestra al vaso y se llena de agua hasta dos tercios del vaso. Trasladar la muestra a la máquina dispersadora, teniendo el cuidado de no perder

material en el proceso. Luego se activa el dispersador durante 15 minutos. Transferimos el contenido del vaso de la batidora en un cilindro de sedimentación,

en nuestro caso una probeta de 1000 Cc. Añadimos agua hasta completar los 1000 Cc.

En otra probeta se llena la misma cantidad de agua para colocar el hidrómetro y el termómetro.

Agitamos la muestra por 30 segundos. Colocamos el hidrómetro y tomamos la primera lectura a los 15 segundos. Tomamos las siguientes lecturas: a los 30 segundos, al cabo de 1 minuto y a los 2

minutos. Repetimos el procedimiento de la toma lecturas hasta obtener dos lecturas

consecutivas iguales. Anotamos en la columna Rr (lecturas del hidrómetro) las lecturas encontradas. Realizamos la toma de las siguientes lecturas a los 5, 10, 20, 40,80,…, hasta que las

lecturas se repitan o hasta registrar en el hidrómetro la lectura de 1001 o 1002.OBTENCIÓN DE DATOS

1.5.3. HIDRÓMETRO

Ws=200 [gr.]

V=1000 ml

Rw=1.000 (calibrado a 20ºC para 151H)

N FECHA Tiempo(min)

Hora reloj

Temp. (ºC)

Rr. I II III IV

1 29-03-11 1/4 20 1.0250 1.0250 1.0255 1.0250 1.0260

2 29-03-11 1/2 20 1.0220 1.0215 1.0220 1.0220 1.0215

3 29-03-11 1 20 1.0165 1.0160 1.0165 1.0160 1.0165

4 29-03-11 2 20 1.0115 1.0110 1.0115 1.0115 1.0115

5 29-03-11 5 18:08 20 1.0085

6 29-03-11 10 18:18 20 1.0045

7 29-03-11 20 18:28 20 1.0025

8 29-03-11 40 18:48 20 1.0020

9 29-03-11 75 18:33 20 1.0020

CÁLCULOS.-HIDRÓMETRO

Ws=200[gr.]

V=1000 ml

Rw=1.000 (calibrado a 20ºC para 151H)

Gs=2.764

Hr=(1 . 050−Rr )(1000∗0 .184 )+7 . 4

Ni= Gs∗V(Gs−1 )∗Ws

γw⏞1 g/ml

( Rr−Rw )∗100

%QPAjustado=%QP (Tmz 200 )100

Ni

NºTiempo (min.)

Temp. (ºC)Lectura

Rr.Hr

Velocidad

(cm/seg)

Diámetro (mm)

%QP (Ni)%QP

Ajustado

1 1/4 20 1.0250 12.000 0.8450 0.0940

2 1/2 20 1.0220 12.552 0.4350 0.0650

3 1 20 1.0165 13.564 0.2350 0.0490

4 2 20 1.0115 14.484 0.1220 0.0360

5 5 20 1.0085 15.036 0.0500 0.0240

6 10 20 1.0045 15.772 0.0210 0.0160

7 20 20 1.0025 16.140 0.0140 0.0120

8 40 20 1.0020 16.232 0.0066 0,0084

9 80 20 1.0020 16.232 0.0034 0,0059