GRANULOMETRA

GRANULOMETRA20

INTRODUCCION

Durante mucho tiempo, el hombre ha buscado la manera de ofrecer las mejores condiciones a las obras de infraestructura con el objetivo de que sean duraderas, estables y de alta calidad.

Fruto de este afn, han surgido numerosos estudios los cuales, apoyados en fundamentos prcticos, han permitido el desarrollo de tcnicas que facilitan el conocimiento de las propiedades del entorno, cuya importancia radica en que en la medida que las conozcamos y manejemos, podremos ofrecer mejores condiciones a las obras de ingeniera civil.

Es por lo anterior, que el objetivo del presente informe es mostrar una de las muchas tcnicas desarrolladas por la ingeniera para conocer las propiedades del medio, en esta ocasin de los suelos que son fundamentales por ser la base y fuente de materiales de cualquier estructura.

Entrando en detalles, la tcnica que se va a mostrar es la granulometra mecnica importante en la determinacin del grado de gradacin (distribucin de los componentes) de cualquier suelo, relevante ya que dependiendo de dicho grado podremos conocer aproximadamente, junto con otros estudios, la clasificacin y el comportamiento mecnico de dicho material natural y en llegado caso tener las bases suficientes para tomar medidas correctivas y/o de estabilizacin.

Finalmente y a manera de resumen, queremos mostrar con el presente, cmo se lleva a cabo una granulometra por tamizado, adems de la inferencia de las propiedades del suelo con respecto a gradacin y clasificacin a partir de los resultados.

OBJETIVOS

Objetivo general:

Conocer y adquirir conocimientos del mtodo de anlisis granulomtrico por tamizado para poder determinar de manera adecuada la distribucin de las partculas de un suelo.

Objetivos especficos:

Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.

Aplicar el mtodo de anlisis granulomtrico por tamizado para una muestra de suelo.

Dibujar e interpretar la curva granulomtrica.. Analizar por medio de la grfica generada por los resultados de los ensayos la composicin granulomtrica de las muestras ensayadas.

MARCO TEORICO

GRANULOMETRIA:

Se refiere a las proporciones relativas que se encuentran las diferentes partculas minerales del suelo (grava, arena, limo, arcilla) expresada con base al peso seco del suelo (en %).

La granulometra estudia la distribucin de las partculas que conforman un suelo segn su tamao, lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificacin descriptiva.

Independientemente del origen del suelo, los tamaos de las partculas, en general, que conforman un suelo, varan en un amplio rango. Los suelos en general son llamados gravas, arena, limo o arcilla, dependiendo del tamao predominante de las partculas, ocasionalmente pueden tener materia orgnica.

Se denomina distribucin granulomtrica de un suelo a la divisin del mismo en diferentes fracciones, seleccionadas por el tamao de sus partculas componentes; las partculas de cada fraccin se caracteriza porque su tamao se encuentra comprendido entre un valor mximo y un valor mnimo, en forma correlativa para las distintas fracciones de tal modo que el mximo de una fraccin es el mnimo de la que le sigue correlativamente.

ANALISIS GRANULOMETRICO

Los Anlisis Granulomtricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferentes enumeraciones, dependiendo de la separacin de los cuadros de la maya.

Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus caractersticas ya determinadas; para el ensayo o el anlisis de granos gruesos ser muy recomendado el mtodo del Tamiz o cribado; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es ms difcil a la muestra pasar por una maya tan fina; debido a esto se usar el Anlisis granulomtrico por sedimentacin.

Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible tambin su clasificacin mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases o subbases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis.

TAMICES:

Son mallas de alambre forjadas que sirven para separar las partes finas de las gruesas; dichas mallas presentan aberturas rectangulares y cada una presenta tamaos variables

TIPO DE SUELOTAMICESABERTURA(mm)

SERIE GRUESA

G(GRAVAS)GRAVA GRUESA376.2 mm

250.8 mm

1 38.1 mm

125.4 mm

3/419.1 mm

GRAVA FINA1/212.7 mm

3/89.52 mm

1/46.35 mm

Malla N44.76 mm

SERIE FINA

S(ARENA)ARENA GRUESAMalla N44.76 mm

Malla N102.00 mm

ARENA MEDIAMalla N200.84 mm

Malla N400.42 mm

ARENA FINAMalla N600.25 mm

Malla N1000.149 mm

Malla N20076.2 mm

Para el presente tema hemos visto que es necesario conocer la representacin significativa de los siguientes trminos:

PESO RETENIDO: Es el peso de la muestra que no logra pasar por el tamiz respectivo en el momento del zarandeo, generalmente se mide en gramos.

PORCENTAJE RETENIDO: Proviene del peso retenido pero es dividido por el peso total de la muestra.

PORCENTAJE ACUMULADO QUE PASA: Es el porcentaje acumulado que pasa por cada tamiz respectivamente, el cual sera el 100% menos el porcentaje retenido acumulado

Los resultados de un anlisis granulomtrico tambin se pueden representar en forma grfica y en tal caso se llaman curvas granulomtricas. Estas grficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre s, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representan el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmtica, logartmica o en algunos casos mixtos.

Con la ayuda de la grfica podemos hallar dimetros caractersticos: D15, D50, D85, etc.

Coeficiente de uniformidad (Cu): Permite obtener una indicacin de la variacin del tamao de los granos presentes en una muestra.

Coeficiente de concavidad (Cc): Nos ayuda en la interpretacin de cmo esta graduado un suelo.

Dnde:

D30 = Dimetro del tamiz por el que pasa el 30% de muestra.D60 = Dimetro del tamiz por el que pasa el 60% de muestra.D10 = Dimetro del tamiz por el que pasa el 10% de muestra.

NOTA:

El Cu y Cc no tiene significados cuando ms del 10% del suelo pasa por el tamiz N200

% material

60% de los granos de la muestra son menores en dimetros que 2mmtamao del grano

MATERIALES Y EQUIPOS

MUESTRA ALTERADA SECA - ETIQUETAEsta muestra de suelo tiene la particularidad de que fue extendida, sobre una superficie que la proteja del suelo, y puesta a secar al sol durante algunos das, con el fin de eliminar la humedad natural con la que es extrada.

DEPSITO PLSTICO:Sirve para la recepcin de la muestra que se tomar para la realizacin del ensayo.

JUEGO DE TAMICESEl juego de tamices utilizado comprende, de manera descendente, a los tamices N4, N5, N8, N16, N30, N50, N100 y N200.N200N60N5N16N100N8N4N30

BALANZA:Se utilizar para la medicin del peso de la muestra, adems del peso de los vasos plsticos y cpsulas; la balanza a utilizar puede ser digital o de calibracin manual, la principal recomendacin es utilizar la misma balanza para todas las mediciones.

CPSULAS:Las cpsulas sern los recipientes dentro de los cuales se depositar toda la muestra que sea retenida por el tamiz N200.

VASOS PLSTICOSCumplirn la funcin de recipiente de la muestras retenidas en cada uno de los tamices, se deber contar con al menos un vaso por cada tamiz, y para otro para el platillo.

CUCHARNEsta herramienta se utilizar para el transporte de la muestra seca hacia los depsitos plsticos, para posteriormente realizar el pesaje.

Formato para la toma de datosEl formato presenta de manera ordenada y jerarquizada todos los datos que se debern anotar y tener en cuenta durante y despus de haber realizado el ensayo de granulometra.

CALICATA/MUESTRA

PESO ORIGINAL(gr)

PERDIDA DE PESO POR LAVADO

PESO TAMIZADO

MALLAPESO RETENIDO(gr)%PESO RETENIDO (%)%PASA (%)

PulgadaMilimetros

3/89.52

44.76

102.00

200.84

300.60

400.42

600.25

1000.145

2000.074

Platillo

EstufaEste equipo nos servir para hacer el secado de la muestra que sea retenida por el tamiz N200 tras el lavado. La temperatura de secado es de 105 5 C.

Brocha Se utilizar para hacer la limpieza de los tamices tras el tamizado, de tal manera de que se tomen en cuenta todas las partculas, y no quede ninguna estancada entre las aberturas de los tamices.

BaldesLos baldes sern utilizados durante el lavado de las muestras, adems recibirn a aquella porcin de muestra que logra pasar el tamiz N200 durante el lavado.

Guantes de asbestoInstrumento protector contra las altas temperaturas alcanzadas por la estufa durante el secado de la muestra. Al realizarse la extraccin de las cpsulas de la estufa, se considera obligatorio el uso de guante.

BolsasLas bolsas plsticas sirven de envase de la muestra seca, antes de realizarse la toma de muestra y el ensayo de granulometra. LavatorioSer el lugar donde se realice los lavados respectivos de las muestras, con la finalidad de mantener la limpieza dentro del laboratorio de trabajo.

PizetaSe utilizar, con la aplicacin de una presin para provocar la salida de un chorro de agua, el cual servir para trasladar la muestra retenida por el tamiz N200 hacia los recipientes metlicos o cpsulas.

PROCEDIMIENTO

1. En primer lugar se establecer el peso necesario para la elaboracin del ensayo de granulometra. La cantidad de muestra necesaria que se utilizar ser de 300 g. La muestra que se utilizar, ser aquella que fue puesta a secar al sol durante unos das (2 a 3 kg).

2. Para el pesaje de la muestra, se utilizar la balanza digital y el depsito plstico. Se calibrar la balanza teniendo en cuenta el peso del depsito. El resultado se muestra en la imagen: Balanza calibrada con el peso del platillo incluido.3. Una vez calibrada la balanza, se inicia la obtencin de los 300 g de muestra. Haciendo uso de la esptula se retira la muestra de las bolsas plsticas donde fueron almacenadas y se colocan sobre el depsito plstico. El proceso finaliza cuando la balanza indique la cantidad de 300 g.

Pesaje de los 300 g de muestra para granulometra.4. El siguiente paso consiste en el lavado de la muestra de 300 g en agua. Se utilizar uno de los baldes al cual se le agregar agua a una altura prudente (que no permita el derrame del lquido al momento del lavado) y se le aadir adems los 300 g de muestra. La muestra ser lavada con la finalidad de eliminar aquellos cmulos o pequeos conglomeraciones de material y encontrar el tamao original de cada partcula. Este proceso se debe realizar de manera paciente y cuidadosa, ya que de ste proceso depender la veracidad en el tamao de los granos de la muestra en uso.

Lavado de muestra de 300g en un balde plstico.

5. Una vez finalizado el lavado de la muestra, se proceder a realizar un nuevo lavado, pero esta vez con ayuda del tamiz N 200, la finalidad de este paso es obtener todo el material que es retenido por el tamiz N200, el cual posteriormente ser utilizado para el ensayo de granulometra; se deber tener en cuenta las siguientes consideraciones: Se deber tener a disposicin un nmero adecuad de baldes, los cuales sern receptores de agua y de aquella porcin de muestra que logre pasar a travs del tamiz N200. Se utilizarn cpsulas metlicas, las cuales deben ser pesadas previamente en la balanza. Se verter la muestra cuidadosamente sobre el tamiz N200, y con ayuda del agua que expulsa el cao, se har el lavado de la muestra sobre el tamiz. Aquella muestra que quede retenida en el tamiz tras el lavado se ubicar en cpsulas para su posterior secado. La muestra que pase el tamiz N200, ser recibida por los baldes, y se almacenar por si es necesario realizar otra serie de ensayos.

Lavado de muestras a travs de la malla N 200

Lavado de muestras a travs de la malla N 200

6. Tras la recepcin de las muestras en las cpsulas, se dejar reposar durante unos minutos el material obtenido, con la finalidad de que la muestra de suelo se dirija hacia el fondo de la cpsula, y de esta manera poder eliminar el agua excedente.A continuacin, se llevarn las cpsulas hacia la estufa para el secado de la muestra.

Recipientes metlicos con la muestra retenida por tamiz N200 tras lavado.7. Al pasar las 24 horas que se necesitan para el correcto secado de la muestra, se extraer sta y se har el pesaje de la cantidad de muestra con la que se iniciar el proceso de tamizado.

Uso de guantes de asbesto para el retiro de las cpsulas.

8. Se instala el juego de tamices, el cual estar conformado por los siguientes tamices, ordenados de forma descendente: tamices N4, N5, N8, N16, N30, N50, N100 y N200. As mismo se deber incluir un platillo en el fondo de la torre de tamices que se forma.

Juego de tamices.9. A continuacin, se inicia el tamizado de la muestra. Se vierte la muestra sobre el juego de tamices, de manera cuidadosa y limpia, y se agita la torre de tamices con movimientos laterales, con la finalidad de que cada partcula de la muestra sea retenida en el tamiz que le corresponde y no se produzcan errores.

10. Finalizado el proceso de tamizado, se retirar cuidadosa y paulatinamente cada uno de los tamices, iniciando con el N4 hasta llegar al platillo. Se debe seguir el siguiente procedimiento para la correcta toma de datos:

Inicialmente se har el pesaje de cada uno de los vasos plsticos. Se apuntarn los pesos y se etiquetar a cada vaso con el nmero de tamiz al que corresponder la muestra que almacenar. A continuacin, tras el retiro del primer tamiz, se realizar la limpieza de ste con ayuda de la brocha, de tal manera que se obtenga la cantidad justa de material retenido. Tras haber obtenido la totalidad de la muestra retenida por el tamiz, sta se almacenar en el vaso de plstico correspondiente. Se realiza el pesaje del vaso plstico ms el peso de la muestra, ya que se conoce previamente el peso del vaso plstico, se obtendr con una simple operacin el peso de la muestra que fue retenida por el tamiz correspondiente. Finalmente se agregar una etiqueta que indique el nmero de tamiz y el peso de la muestra. ste proceso se repetir para cada uno de los tamices que conforme el conjunto, as como tambin para el platillo.

Vasos plsticos con la muestra retenida por el tamiz correspondiente. Etiqueta11. Finalmente se debern anotar cada uno de los datos obtenidos en laboratorio en el formato de toma de datos. Posteriormente estos datos debern ser analizados y procesados para poder obtener los mltiples datos y usos que nos ofrece este ensayo.

APLICACIONES

TAMICESABERTURAPESO PORCENTAJEPORCENTAJE ACUMULADO

ASTMRETENIDOPARCIAL

RETENIDORETENIDOPASA

(Pulg.)(mm.)(gr.)(%)(%)(%)

N 44.75 5.31 1.77 1.77 98.23

N 102.00 12.81 4.27 6.04 93.96

N 200.85 31.93 10.64 16.68 83.32

N 400.425 39.45 13.15 29.83 70.17

N 600.25 51.66 17.22 47.05 52.95

N 1000.15 79.54 26.51 73.57 26.43

N 2000.074 58.33 19.44 93.01 6.99

Platillo 6.72 2.24

Platillo + Prdida por lavado 20.97 6.99 100.00 -

300.00 100.00

CALCULOS: Para el Porcentaje del Peso Retenido 300 gr 100% X gr tamiz A (%retenido)A% = (3/10)(X gr tamiz) Para el Porcentaje que Pasa

%PASA = 100% - %ACUMULADO RETENIDO

Graficamos

HALLAMOS LOS DIAMETROS Y LOS COEFICIENTES

CONCLUSIONES

Adquirimos conocimientos sobre el ensayo de granulometra.

Aprendimos el uso de los materiales y equipos para el ensayo de granulometra

Con respecto a la grfica de la curva granulomtrica, si ms del 10% de la muestra pasa por el tamiz N200 no es necesario graficar la curva.

Se clculos los pesos retenido en cada malla, su porcentaje retino y el porcentaje que pasa por cada tamiz; para luego proceder con la grfica.

En nuestra curva el porcentaje que pasa por el tamiz N200 es menor al 10%, entonces se precedi a hacer la curva granulomtrica y posteriormente halla sus coeficientes; Cu = 3.32 y Cc = 0.97

En el caso que se tenga una prdida de ms del 1% del peso original al tamizarlo; se considera que el experimento no es satisfactorio y por consiguiente debe repetirse.

MECNICA DE SUELOS I