ANALISIS GRANULOMETRICO – METODO MECANICO: PROCEDIMIENTO

1. Cada grupo debe tener exactamente 500 g de suelo secado al horno tomado de una bolsa de muestra obtenida del terreno. Es necesario asegurarse que la muestra sea representativa para lo cual es posible utilizar un cuarteador mecánico.

2. Si la muestra debe lavarse no es necesario triturar el suelo.

3. Si la muestra contiene grabas y arenas y muy pocos finos el lavado se puede omitir.
4. El lavado consiste en colocar la muestra sobre el Tamiz No. 200 y lavar cuidadosamente utilizando agua común hasta cuando el agua que pase sea clara. Es necesario ser muy cuidadoso en este proceso para evitar daños en el tamiz y la perdida de suelo que eventualmente pueda salpicar fuera del tamiz.

5. Verter cuidadosamente el residuo, con ayuda de agua en un recipiente y permitir sedimentar por un periodo suficiente hasta lograr que el agua de la parte superior se vuelva transparente, y colocar el recipiente con la suspensión suele y agua en el horno para secado.

6. Al día siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno.

7. A continuación hacer pasar la muestra a través de una serie de tamices desde los diámetros mayores arriba hasta los diámetros inferiores abajo.

Para suelos arenosos con granos finos, se recomiendan:
Tamiz No. Abertura (mm)
4 4.75
10 2
30 0.6
50 0.3
100 0.15
200 0.075
Fondo
Si hay gravas pequeñas en la muestra podría utilizarse un tamiz ½ pulgada (12.5 mm) antes del tamiz No. 4 en la serie. Para muestras con gravas de tamaño mayor una serie típica recomendable seria:
Tamiz No. Abertura (mm)
2” 50 mm
1” 25 mm
¾” 19 mm
½” 12.5 mm
3/8” 9.5 mm
No. 10 2 mm
No. 20 0.85 mm
No. 100 0.15 mm
(dependiendo del tamaño máximo del agregado utilizando inspección visual)
El tamaño de una muestra varia entre 1500 g, para gravas con partículas máximas de 19 mm ¾” hasta 5000 g para materiales cuya partícula máxima sea 75 mm 3”.
Colocar la serie de tamices en el agitador eléctrico y tamizar de 5 a 10 minutos, dependiendo de una inspección visual. Si no se dispone de agitador eléctrico puede hacerse el tamizado manualmente por cerca de 10 minutos.

8. Quitar la serie de tamices del agitador mecánico y pesar cada retenido que queda en cada tamiz y sumarlos todos para posteriormente compararlos con el peso inicial obtenido en le paso No. 6 esta operación permite detectar perdidas de suelo durante el proceso de tamizado. Si se tiene unas perdida de mas del 2% con respecto al peso original se considera que el ensayo no es satisfactorio y se debe repetir.

9. Calcular el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido en cada uno de ellos por el peso de la muestra original.

10.Cada grupo debe trazar curvas en un gráfico semilogaritmico del tamaño de la partícula contra el porcentaje más fino o porcentaje pasa.
a. Si menos de 12% del material pasa a través del tamiz No. 200, es necesario calcular el Cu y el Cc y mostrarlos en la gráfica.
b. Sí más del 12% de la muestra pasa a través del tamiz No. 200 es necesario hacer un análisis de hidrómetro.

ANALISIS GRANULOMETRICO – METODO MECANICO: FUNDAMENTO TEORICO

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 = D
60/ 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 = D
30² .
(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.

ANALISIS GRUNULOMETRICO – METODO MECANICO: REFERENCIAS Y EQUIPO

AASHTO T87 – 70 T88 - 70
ASTM D421 – 58 y D422 – 63
Manual de laboratorio Joshep Bowles
I.N.V.E – 123


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

Método del hidrómetro: procedimiento y cálculos.

PROCEDIMIENTO

1. Tomar exactamente 50g de suelo secado al horno y pulverizado y mezclarlo con 125 ml de solución al 4% molar de NaPO3 . Una solución de 4% de metafosfato de sodio puede hacerse mezclando 40 g de material seco con suficiente agua hasta completar 1000 ml. La solución debe ser siempre fresca y en ningun caso deber ser preparada con más de un mes de anticipación.

2. Dejar asentar la muestra de suelo cerca de una hora. Transferir la mezcla al vaso de loa maquina batidora y añadir agua común hasta llenar 2/3 del vaso y mezclar durante 3 a 54 minutos.

3. Transferir el contenido del vaso al cilindro de sedimentación d teniendo cuidado de no perder material y añadir agua hasta la marca de los 1000 ml, Preparar el cilindro patrón con 125 ml de la solución dispersante en 1000 ml y verificar que la temperatura sea igual en ambos cilindros.

4. Taponar con un tapón de caucho o con la mano la boca del cilindro de sedimentación donde se encuentra el suelo en suspensión agitarla de forma vertical por un minuto. Poner sobre la mesa, remover cuidadosamente el tapón, inmediatamente insertar el hidrómetro tomar lecturas con los siguientes intervalos de tiempo:

1, 2, 3 y 4 minutos tomar igual mente lectura de temperatura.

Hacer nuevas series mas de este proceso hasta que dos series consecutivas no cambien datos en
las lecturas del hidrómetro.

Una ves se haya logrado acuerdo de las medidas, se deben tomar medidas adicionales a los siguientes intervalos de tiempo.
8, 15, 30, 60 minutos, y 2, 4, 8, 16, 32, 64, 96 horas.

Los intervalos sugeridos después de dos horas para registrar mediciones son solo aproximados ya que a cualquier tiempo se pueden tomar.
Registrar la lectura de temperatura con cada registro de hidrómetro.

La practica puede terminarse antes de 96 horas a discreción del instructor o cuando el tamaño de las partículas D que se encuentran en suspención sea del orden de 0.001 mm.

CALCULOS

1.1. Aplicar la corrección de menisco a las lecturas del hidrómetro y enterrar en la tabla C para obtener los valores de L. 

1.2. Con Gs buscar el valor para K de la tabla C.

1.3. Con los valores L y K y el tiempo transcurrido t, para dichas lecturas calcular los valores para D utilizando la ecuación

D = K RAIZ( L/t) mm

1.4. Utilizando los valores de Rc calcular el porcentaje más fino.

5.5 Trazar la curva de gradación con los datos obtenidos de porcentaje más fino y D.