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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA AMBIENTAL VI SEMESTRE FUNDAMENTOS DE MECANICA DE SUELOS 2014
INFORME DE LABORATORIO ANALISIS GRANULOMETRICO Y
DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO Y PLASTICO
PRESENTADO POR:
CRISTIAN FABIAN ESTEVEZ JIMENEZ
MIGUEL MAURICIO DIAZ QUINTERO
AURA CRISTINA VILLALOBOS LOZANO
IRENE BLANCO
NATALIA MARIA LOPEZ SUAREZ
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
INGENIERIA AMBIENTAL
SAN JOSE DE CCUTA
2014
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA AMBIENTAL VI SEMESTRE FUNDAMENTOS DE MECANICA DE SUELOS 2014
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INFORME DE LABORATORIO ANALISIS GRANULOMETRICO Y
DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO Y PLASTICO
PRESENTADO POR:
CRISTIAN FABIAN ESTEVEZ JIMENEZ 1650010
MIGUEL MAURICIO DIAZ QUINTERO 1650320
AURA CRISTINA VILLALOBOS LOZANO 1650359
IRENE BLANCO 1650428
NATALIA MARIA LOPEZ SUAREZ 1650479
PRESENTADO A:
ING. PEALOZA LOPEZ ALICE LEONOR
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
INGENIERIA AMBIENTAL
SAN JOSE DE CCUTA
2014
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CONTENIDO
Pg.
INTRODUCCIN 4
1. OBJETIVOS 5
1.1 OBJETIVO GENERAL 5
1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 5
2. MARCO TEORICO 6
2.1 SUELOS 6
2.1.1 Clasificacin de suelos 7
2.1.2 Anlisis granulomtrico 8
2.1.3 Granulometra por tamizado 10
2.1.4 ndice de plasticidad 11
2.2 PROCEDIMIENTO 13
3. ESQUEMA DE TRABAJO DEL LABORATORIO 15
4. DATOS Y RESULTADOS 18
CONCLUSIONES 22
BIBLIOGRAFA 23
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INTRODUCCION
La geotecnia es la rama de la geologa que trata de la aplicacin de los principios
geolgicos en la investigacin de los materiales naturales -como las rocas- que
constituyen la corteza terrestre implicados en el diseo, la construccin y la
explotacin de proyectos de ingeniera civil, como autopistas, vas frreas,
puentes, presas, oleoductos, acueductos, unidades habitacionales, sitios de
confinamiento y edificios en general.
El mtodo del Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos, requiere obtener la
informacin pertinente sobre algunas las caractersticas esenciales del suelo a
estudiar. Esta informacin se obtiene a partir de dos pruebas de laboratorio
normadas por la ASTM International, las pruebas necesarias para obtener los
datos para poner clasificar el suelo son el contenido de humedad, el anlisis
granulomtrico y los lmites lquidos y plstico y el ndice de plasticidad. Los cuales
permiten obtener la distribucin de tamaos de partcula del suelo y los contenidos
de humedad de frontera entre diferentes estados de consistencia.
Los ensayos en el laboratorio de mecnica de suelos es imprescindible para poder
comprender y entender a fondo todo sobre el comportamiento que presenta el
suelo, estos estudios son necesarios para poder reconocer las caractersticas y
condiciones que presenten dependiendo de su clasificacin.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar ensayos de laboratorio que nos permitan clasificar el suelo de forma
general y especfica segn el sistema de clasificacin SUCS.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar la distribucin de tamaos de partcula de una muestra de suelo
mediante un anlisis granulomtrico por tamizado.
Conocer la gradacin del suelo estudiado mediante la obtencin de la curva
de distribucin granulomtrica del suelo.
Determinar el lmite lquido (LL) y el lmite plstico (LP), y el ndice de
plasticidad a partir de la carta de plasticidad.
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MARCO TEORICO
SUELOS
El suelo es una mezcla de minerales, materia orgnica, bacterias, agua y aire.
Se forma por la accin de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las
plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partculas muy
finas y as forman el suelo; la formacin de dos centmetros de suelo tarda siglos!
Existen muchas clases de suelo. Esto se debe a que las rocas, el clima, la
vegetacin varan de un sitio a otro.
El suelo es una compleja mezcla de material rocoso fresco y erosionado, de minerales disueltos y re depositados, y de restos de cosas en otro tiempo vivas.
Estos componentes son mezclados por la construccin de madrigueras de los animales, la presin de las races de las plantas y el movimiento del agua subterrnea.
El tipo de suelo, su composicin qumica y la naturaleza de su origen orgnico son importantes para la agricultura y, por lo tanto, para nuestras vidas.
Existen muchos tipos de suelos, dependiendo de la textura que posean. Se define textura como el porcentaje de arena, limo y arcilla que contiene el suelo y sta determina el tipo de suelo que ser.
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PROCESO DE FORMACIN
Segn el proceso de formacin el suelo puede ser:
Sedimentario. En este tipo de suelo, las partculas se formaron en un lugar
diferente, y fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento;
Residual. Este suelo se ha formado por la meteorizacin de las rocas en el
mismo local donde ahora se encuentra, con escaso o nulo desplazamiento de
las partculas;
Relleno artificial. Estos son construidos por el hombre para los ms diversos
fines
CLASIFICACIN DE SUELOS
La clasificacin de suelos es una categorizacin sistemtica de suelos basado en
caractersticas distintivas y en criterios de uso. Una clasificacin de suelos es muy
dinmica, en s mismo de la estructura del sistema, a las definiciones de clases, y
finalmente en la aplicacin a campo. Puede ser una forma aproximada de las
perspectivas de pedognesis y de morfologa de suelo. Conceptos diferentes de
pedognesis, y diferencias en la significancia de los desarrollos morfolgicos a los
varios usos de la tierra afectan la aproximacin a la clasificacin. Adems de esas
diferencias, en un sistema bien construido, los criterios clasificatorios similares de
grupo hacen que las interpretaciones no varen ampliamente. La aplicacin exitosa
al campo es un desafo, ya que hay naturaleza compleja en la formacin de los
suelos, y la opacidad inherente de los recursos edficos.
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.
En suelos gruesos (gravas, arenas y limos no plsticos), de estructura simple, la caracterstica ms importante para definir su resistencia es la compacidad; la angulidad de los granos y la orientacin de las partculas juegan tambin un papel importante, aunque menor.
Los suelos gruesos con amplia gama de tamaos (bien graduado) se compactan mejor, para una misma energa de compactacin, que los suelos muy uniformes
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(mal graduado). Esto sin duda es cierto, pues sobre todo con vibrador, las partculas ms chicas pueden acomodarse en los huecos entre las partculas ms grandes, adquiriendo el contenido una mayor compacidad.
ANLISIS GRANULOMTRICO
Una de las razones que han contribuido a la difusin de las tcnicas granulomtricas es que, en cierto sentido, la distribucin granulomtrica proporciona un criterio de clasificacin. Los conocidos trminos arcilla, limo, arena y grava tiene tal origen y un suelo se clasificaba como arcilla o como arena segn tuviera tal o cual tamao mximo. La necesidad de un sistema de clasificacin de suelos no es discutible, pero el ingeniero ha de buscar uno en que el criterio de clasificacin le sea til.
La grfica de la distribucin granulomtrica suele dibujarse con porcentajes como ordenadas y tamaos de las partculas como abscisas. Las ordenadas se refieren a porcentaje, en peso, de las partculas menores que el tamao correspondiente. La representacin en escala semilogartmica resulta preferible a la simple presentacin natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaos finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos.
La forma de la curva da idea inmediata de la distribucin granulomtrica del suelo; un suelo constituido por partculas de un solo tamao estar representado por una lnea vertical, una curva muy tendida indica gran variedad en tamaos (suelo bien graduado)
Medicin con mallas: este anlisis mecnico es el usado principalmente en suelos gruesos y su principio consiste en ordenar en forma descendente una serie de mallas este mtodo de medicin por mallas es muy utilizado para clasificar suelos gruesos sin embargo puede presentarse problemas para que pasen las partculas por las mallas ms finas.
Los granos que conforman en 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. Tambin el suelo
analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los Anlisis
Granulomtricos se realizaran 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 tamiz tienen sus caractersticas ya
determinadas. Para el ensayo o el anlisis de granos gruesos ser muy
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recomendado el mtodo del Tamiz; 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 el Anlisis granulomtrico de Granos finos ser bueno utilizar
otro mtodo.
GENERALIDADES El tamao de los granos de un suelo se refiere a los dimetros de las partculas que lo forman, cuando es indivisible bajo la accin de una fuerza moderada. Las partculas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las ms finas por ser tan pequeas no pueden ser observadas con un microscopio. FINALIDAD
Determinar la cantidad en % de diversos tamaos que constituyen el suelo, en cuanto al total de la muestra utilizada.
Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible su clasificacin
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mediante sistemas como AASHTOo USCS, el ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases u sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis.
Conocer y definir ciertas caractersticas importantes del suelo como son: La Permeabilidad, Cohesin, altura de ascenso capilar, y facilidad de drenaje.
GRANULOMETRIA POR TAMIZADO Es un proceso mecnico mediante el cual se separan las partculas de un suelo en sus diferentes tamaos, denominado a la fraccin menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando 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. CURVA GRANULOMTRICA
Una curva granulomtrica nos indica en general el tamao de los granos y la buena o mala graduacin de estos. A partir de la curva de distribucin granulomtrica pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan aun suelo COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Definido originalmente por Terzaghi y Peck, se utiliza para evaluar la uniformidad del tamao de las partculas de un suelo. Se expresa como la relacin entre D60 Y D10
D60= el dimetro o tamao por debajo del cual queda el 60% del suelo, en peso.
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D10= el dimetro o tamao por debajo del cual queda el 10% del suelo, en peso.
El coeficiente de uniformidad (Cu) representa la extensin de la curva de distribucin
granulomtrica, es decir, a mayor extensin de esta curva, se tendr una mayor variedad de
tamaos, lo que es propio de un suelo bien graduado generalmente esto se cumple en arenas
para un Cu > 6, y en gravas con un Cu >4.
COEFICIENTE DE CURVATURA Se define el coeficiente de curvatura como CC. Siendo Dx la abertura del tamiz por el que pasa el x% de la muestra. Este coeficiente refleja la curvatura de la curva granulomtrica. Los suelos bien graduados tienen valores de este coeficiente comprendidos entre 1 y 3.
INDICE DE PLASTICIDAD
LIMITE LQUIDO
La frontera convencional entre los estados semilquido y plstico fue llamada
estado lquido; Atterberg lo defini en trminos de ciertas tcnicas de laboratorio
que consista en colocar el suelo remoldeado en una capsula, formando en el
suelo una ranura de espesor de dos milmetros en toda la parte profunda, y en
cerrar la ranura golpeando secamente la capsula contra una superficie dura; el
suelo tena el contenido de agua correspondiente al lmite liquido cuando los
bordes inferiores de la ranura se juntan sin mezclarse al cabo de cierto nmero de
golpes.
LIMITE PLASTICO
La prueba para la determinacin del lmite plstico como la defini Atterberg, no
especifica el dimetro a que se debe llegar al formar el cilindro de suelo requerido.
Terzaghi agrego la condicin de que el dimetro sea de 3mm. La formacin de los
rollitos se hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para
acelerar la perdida de humedad del material; es frecuente efectuar el rolado sobre
una placa de vidrio. Cuando los rollitos llegan a los 3mm, se doblan y presionan,
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formando una pastilla que vuelve a rolarse, hasta que en los 3mm ocurra el
desmoronamiento y agrietamiento; en tal caso se determina su contenido de agua
que es el lmite plstico.
GRAFICA PARA HALLAR EL INDICE DE PLASTICIDAD
MATERIALES
GRANULOMETRIA
Tamices (3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/5, , No 4, No 10, No 40, No
60, No 100, No200
Taras
Muestra de suelo
Balanza
LIMITE LQUIDO
Taras respectivamente pesadas
Esptula convencional para pulir y homogenizar la superficie de la muestra
en la copa de Casagrande.
Balanza
Copa de Casagrande
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Horno
Ranurador
LIMITE PLASTICO
Taras respectivamente pesadas
Balanza
Horno
Una superficie lisa, por ejemplo tabla de madera para amasar el suelo.
PROCEDIMIENTO
GRANULOMETRA
Pesar la muestra dada en la balanza de mayor capacidad.
Tamizar la muestra a travs de la serie de tamices gruesos.
Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie gruesa.
Tamizar la muestra no retenida en la serie de tamices gruesos a travs de
la serie de tamices finos.
Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie fina.
Pesar el fondo
LIMITE LQUIDO, PLSTICO E NDICE DE PLASTICIDAD
LIMITE LQUIDO
Homogenizar, dividir las partculas compactas la muestra de suelo
golpeando con la masa de goma.
Se toma una parte representativa de la muestra con partculas inferiores a
0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa
hasta tener una masa consistente.
se instala una parte de masa en la cazuela de casa grande.
Realizamos un surco o abertura con el acanalador de Casagrande sobre la
masa de la cazuela.
Con la manivela procedemos a realizar los diferentes golpes y contamos
hasta que momento que se unan las paredes del surco en la masa de
muestra.
Hay que hacer una determinacin entre 15 y 25 golpes y otra determinacin
entre 25 y 35 golpes, teniendo en cuenta que el nmero de golpes
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disminuye al aumentar la cantidad de agua destilada que se aade para
realizar el amasado.
Para cada una de estas determinaciones se toma una porcin entre 10 g y
15 g del suelo prximo a las paredes del surco, en la parte donde se cerr,
y se determina su humedad por secado en estufa.
LIMITE PLSTICO
Se toma una parte representativa de la muestra con partculas inferiores a
0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa
hasta tener una masa consistente con la que se pueda formar con facilidad
una bola.
Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuacin
se hace rodar entre los dedos de la mano y la superficie lisa con la presin
estrictamente necesaria para que se formen cilindros, El ritmo de esta
operacin debe ser tal que la mano se mueva hacia delante y hacia atrs.
Se hace rodar hasta forma un cilindro de 3 mm hasta que se resquebraje el
material.
Se colocan porciones de material y se pesan, determinamos la humedad
por estufa.
Se repite con otra parte de la muestra el mismo procedimiento.
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ESQUEMA DE TRABAJO DEL LABORATORIO
El laboratorio se dividi en dos partes, inicialmente se trabaj con la clasificacin
de la arcilla y posteriormente con la clasificacin granular, a continuacin se
describirn los pasos realizados en cada una de las partes.
CLASIFICACIN DE SUELO GRANULAR:
1. Se pesan 4 kg de un muestra de
un tipo de suelo para hacerlos
pasar por los tamices
2. Se pasan con cuidado los 4 kg de
la muestra de suelo por los
tamices verifican do que en cada
uno de los tamices quede el
tamao de suelo correcto
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3. Dividir los tamices y sacar la parte
de la muestra de suelo que quedo
en el para as poder pesar en una
balanza y tomar los datos de lo
que quedo en cada uno de los
tamices.
CLASIFICACIN DE SUELO ARCILLOSO:
1. Se tomo una muestra de
aproximadamente 200 g de arcilla
2. Se le agrego agua con el fin de
obtener una masilla uniforme
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3. Se toma una muestra y se coloca
en la cazuela de Casagrande,
donde se comienza a golpear la
muestra.
4. En el primer ensayo que cierra,
se toma una muestra y se coloca
en un recipiente especial, para
llevar al horno y posteriormente
conocer el contenido de humedad
(limite lquido). De la misma
muestra tomada en este mismo
ensayo, se toma una parte y se
procede a determinar el lmite
plstico de la arcilla. Despus de
formar los bastones (12 en total),
se llevan al horno en un recipiente
previamente pesado. All en el
horno la muestra permanece
durante 24h
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DATOS Y RESULTADOS
GRANULOMETRIA
PESO INICIAL 4000g
PERDIDA 14,8 g
PESO TAZA 51,2 g
NUMERO TAMIZ
ABERTURA (mm)
PESO RETENIDO(g) % RETENIDO % PASA
1(1/2)" 38,1 162,5 4,077587072 95,92241293
1" 25,4 1095 27,47666366 68,44574927
3/4" 19,05 334 8,381009736 60,06473954
1/2" 12,7 366 9,183980729 50,88075881
3/8" 9,53 275 6,900531968 43,98022684
N 4 4,76 307 7,703502961 36,27672388
N8 2,36 312,7 7,846532169 28,43019171
N10 2 76,7 1,924621098 26,50557061
N16 1,18 282,6 7,091237579 19,41433303
N30 0,6 225,8 5,665964067 13,74836897
N40 0,5 222,4 5,580648399 8,167720566
N60 0,3 119,7 3,003613369 5,164107197
N100 0,15 74,2 1,861888989 3,302218207
FONDO 131,6 3,302218207 0
TOTAL 3985,2 100
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ANALISIS GRAFICA
D60 19
D30 3
D10 0,54
RESULTADOS
CU 35,1851852
CC 0,87719298
ANALISIS DE RESULTADOS
*Segn el anlisis del tamiz N100 es un suelo granular *Nos indica que es una grava porque l % que pasa el tamiz N4 es menor al 50%
*Para las gravas, es W si u >4 y 1
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INDICE DE PLASTICIDAD
LIMITE LIQUIDO
DATOS 1(N30) 2(N34) 3(N25) 4(N5)
1 peso tara 4,9 5,4 5,2 5,4
2 peso tara+ muestra hmeda 22 29,8 21 21
3 peso tara + muestra seca 17 22 15 14
4 peso agua (2-3) 5 7,8 6 7
5 peso solidos (3-1) 12,1 16,6 9,8 8,6
6 %W (4/5) 41,3223 46,988 61,224 81,395
7 N GOLS 39 28 22 17
LIMITE PLASTICO 1(N89) 2(N17) 3(N6)
1 peso tara 6 5,4 5,9
2 peso tara+ muestra hmeda 7 7,6 7,7
3 peso tara + muestra seca 6,7 7 7,1
4 peso agua (2-3) 0,3 0,6 0,6
5 peso solidos (3-1) 0,7 1,6 1,2
6 %W (4/5) 42,8571 37,5 50
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50
%W
N GOLPES
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ANALISIS LIMITE PLASTICO
ANALISIS LIMITE LIQUIDO
LP 43,452381
LL 60,305
INDICE DE PLASTICIDAD
LL-LP 16,852619
ANALISIS DE RESULTADOS SEGN GRAFICA
Si analizamos el limite liquido con el ndice de
plasticidad observamos que es un suelo MH
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CONCLUSIONES
Tanto el limite liquido como el plstico dependen del contenido de humedad
que estos poseen
Con los ensayos realizados en el laboratorio hemos podido aprender la
manera adecuada de utilizar los materiales y los pasos a seguir para poder
determinar el limite lquido y plstico
El mtodo del tamizado fue el elegido para clasificar la muestra debido a la
facilidad y sencillez con el que se realizo
Al realizar este tipo de ensayo pueden haber factores que alteran los
resultados obtenidos, para decir que fue un buen tamizado las prdidas no
pueden ser muy grandes menos de 30g de prdidas se considera un buen
tamizado
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BIBLIOGRAFIA
http://mecanicadelossuelos.blogspot.com/p/limite-plastico.html
http://www.tec-digital.itcr.ac.cr/file/3255755/informe