Departamento de Mecánica de Suelos

2do Informe de

LaboratorioCurso : Mecánica de Suelos I

Docente : Martín Rodríguez

Ciclo : 2009-I

Alumno : Canchucaja Cruz, Víctor Fernando

Sección : H

Temas : Análisis granulométrico por tamizado

Análisis granulométrico por

sedimentación

Martes 4 de Mayo del 2009

Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-422

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Introducción

Los granos que conforman un suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto.

El tamaño de los granos de un suelo se refiere a los diámetros de las partículas que lo forman, cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada. Las partículas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las más finas por ser tan pequeñas no pueden ser observadas con un microscopio. De igual forma constituye unos de los fundamentos teóricos en los que se basan los diferentes sistemas de clasificación de los suelos, como el S.U.C.S.

Materiales

Mallas, tamices, cribas, coladores (1”, 3/4”, ½”, 3/8”, ¼”, No4, No10, No20, No30, No40, No60, No100, No200).

tamices

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Procedimiento

Primero se tiene una muestra de suelo cuarteado, luego se lleva al horno durante 24 horas a 110oC para secarlo, seguidamente se lava por la malla No200, se recomienda lavar por

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partes para evitar así perder parte de la muestra. Nuevamente se lleva al horno esta vez para secar la muestra lavada.

Ahora se procede a tamizar la muestra por cada malla, a la vez se va midiendo el peso retenido que deja en cada malla.

Lo que viene después son las correcciones y los cálculos incluyendo la curva granulométrica.

Procedimiento de tamizado

Se debe tamizar el material con movimientos verticales y laterales acompañados de sacudidas. Por ningún motivo se debe manipular con la mano las partículas de suelo en la malla porque se perdería un poco de muestra y repercutiría bastante en los cálculos. Determinar el peso de cada fracción en la balanza. Como es de esperarse la suma de pesos retenidos en cada malla debe ser igual al peso original de la muestra.

Almacenamiento del peso retenido en cada malla

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CALCULOS

Granulometría por tamizadoNoplatillo 4Peso platillo (g) 237.17Peso platillo + peso suelo húmedo (g) 2888.12Peso platillo + peso suelo seco (g) 2602.55Peso platillo + suelo seco lavado (g) 1614.44

%Parcial retenido= Peso del suelo retenidoPesodel suelo secosin lavar

x100%

TAMIZ Abertura (mm)

Peso retenido (g)

Peso retenido corregido (g)

%Parcial retenido

%AcumuladoRetenido Pasado

3" 76.20 0.0 0.0 100.02" 50.80 0.0 0.0 100.0

1 1/2" 38.10 0.0 0.0 100.01" 25.40 199.01 199.01 8.4 8.4 91.6

3/4" 19.05 66.60 66.60 2.8 11.2 88.83/8" 9.525 71.45 71.45 3.0 14.2 85.8

4 4.75 197.20 197.20 8.3 22.6 77.410 2.00 333.99 334.40 14.1 36.7 63.320 0.85 271.62 271.62 11.5 48.2 51.840 0.425 113.40 113.40 4.8 53.0 47.060 0.25 54.24 54.24 2.3 55.3 44.7

140 0.106 56.88 56.88 2.4 57.7 42.3200 0.075 12.25 12.25 0.5 58.2 41.8

platillo 0.22 988.43 41.8 100.0 0.0∑ 1376.86 2365.48 100.0

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Análisis granulométrico por sedimentación

Introducción

Los Análisis Granulométricos se realizarán mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferentes enumeraciones, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es más difícil a la muestra pasar por una maya tan fina; Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.

Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por ser más dificultoso el tamizado se utiliza el Método del Sifoneado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes. La cual establece “La velocidad de caída de una partícula esférica a través de un medio líquido, es función del diámetro y del peso específico de la partícula”. Desarrollándose así el Método del Hidrómetro.

Materiales

Tamiz 10, balanza electrónica, aparato agitador, hidrómetro 152-H, Cilindro de Sedimentación, agente dispersivo (hexametafosfato de sodio NaPO3, termómetro, muestra representativa de suelo.

Hexametaphosphato (agente dispersante) Recipiente agitador

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Licuadora

Procedimiento

El método del hidrómetro permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas que se sedimentan en un instante dado.

Se seca la muestra de suelo en el horno, luego se tamiza por la malla n o10 para tomar 60 g de la muestra. Para la solución de defloculante se mezcla 5g de hexametafosfato de sodio con 125 ml de agua destilada teniendo así una solución al 4% de concentración.

Ahora mezclar la solución con el suelo hasta que el suelo esté completamente húmedo y se le deja remojar por lo menos 16 horas.

Luego de reposar, se tiene que colocar la muestra en el cilindro de la batidora. Después se echa 125ml de agua destilada y se bate la mezcla con el aparato agitador. Si la mezcla es arena durante 3 a 4 minutos, pero si es arcilla unos 15 minutos.

Lo que sigue es verter la mezcla en el cilindro de sedimentación y se completa con agua destilada hasta los 1000 ml. Luego se agita con la mano haciendo 90 ciclos durante 1 minuto. Por último se coloca el hidrómetro y se inicia la toma de datos incluyendo la temperatura.

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Vaciado de la mezcla

Hidrómetro con el agua que contiene la muestra de suelo

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Agitación de la mezcla (90 ciclos durante 1 minuto)

Medición del factor R

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Medición de la temperatura

CALCULOS Y CORRECCIONES

Se debe hacer el ensayo de peso específico relativo de sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla No200. Además se requiere la lectura del hidrómetro con el agua sola y de agua con el defloculante.

Hora de inicio: 11:10 a.m.

Peso específico relativo de sólidos: 2.6

Peso de suelo seco: 60g

Lectura del Hidrómetro en el agua: 1

Lectura del Hidrómetro en el agua + defloculante (Cd): 3.5

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Corrección por temperatura (Ct)

Se debe corregir por temperatura con la siguiente tabla, se nota que en 20oC la corrección es 0:

Corrección por temperatura

Temp (oC) Ct

15 -1.1016 -0.9017 -0.7018 -0.5019 -0.3020 0.0021 0.2022 0.4023 0.7024 1.0025 1.3026 1.6527 2.0028 2.5029 3.0530 3.80

Lectura del Hidrómetro Corregido (Rc):

Rc=Rd−Cd+C t

Donde:

Rc = Lectura del hidrómetro corregido

Rd = Lectura del hidrómetro

Cd = Lectura del hidrómetro en agua + defloculante

Ct = Corrección por temperatura

Cálculo del porcentaje más fino P (%):

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Rc = Lectura del hidrómetro corregido

a = Corrección por gravedad específica

Ws = Peso seco de la muestra

Gs = Peso específico de sólidos

a=Gs(1.65)

(Gs−1 )2.65

Para Gs = 2.7, a = 0.988

Cálculo de D (mm):

D=√ 30n980 (Gs−Gl )xL /T

Donde = Diámetro de la partícula en mm.

L = Distancia de la superficie al CG. Del bulbo del hidrómetro. Se obtiene a partir de N.

T = Intervalo de tiempo desde el inicio de la sedimentación hasta la toma de la lectura

Gs = Gravedad específica de sólidos

Gl = Gravedad específica de la solución

Además:

D=K √ LT

CONCLUSIONES

Mediante los experimentos realizados dentro del laboratorio, pudimos observar que el suelo se divide en Fracción Granular Gruesa y Fracción Granular Fina. Al realizar un estudio profundo de estos, nos dimos cuenta de características importantes como son: La Permeabilidad y Cohesión que poseen, las cuales nos permitirán verificar que tan apto puede ser para la realización de proyectos de construcción.

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El método del Tamizado fue el elegido para clasificar las muestras, debido a la facilidad y sencillez con que se realiza.

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Cuadro del análisis granulométrico por sedimentación

En la siguiente página se presentarán las gráficas correspondientes las curvas granulométricas por tamizado y por sedimentación. La primera gráfica corresponde al porcentaje de peso retenido acumulado versus la abertura en (mm) y la segunda corresponde al porcentaje más fino versus el diámetro de las partículas.

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Tiempo (min)

T(oC) Rd Ct Rc P (%) R L (cm)L/tiempo (cm/min) K D (mm)

0.25 20 40 0 37.5 72.0 40.5 11.60 46.40 0.01289 0.087800.5 20 35 0 32.5 62.4 31.5 11.95 23.90 0.01289 0.063021 20 21 0 28.5 54.7 30.5 12.45 12.45 0.01289 0.045482 20 25 0 22.5 43.2 25.5 12.95 6.48 0.01289 0.032805 20 19 0 16.5 31.7 19.5 13.30 2.66 0.01289 0.02102

10 20 16 0 13.5 25.9 16.5 13.75 1.38 0.01289 0.0151115 20 12 0 9.5 18.2 12.5 14.00 0.933 0.01289 0.0124530 20 9 0 6.5 12.5 9.5 14.25 4.375 0.01289 0.0888060 21 8 0.2 5.3 10.2 8.5 14.75 0.2458 0.01273 0.00631

240 21 8 0.2 5.3 10.2 8.5 14.90 0.0621 0.0127 0.003171440 19 7 -0.3 4.8 9.2 7.5 15.25 0.0106 0.0131 0.00134