GRANULOMETRIA Y LIMITES DE CONSISTENICA

GRANULOMETRIA Y LMITES DE CONSISTENCIA

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAGRANULOMETRIA Y LIMITES DE CONSISTENICAFACULTAD DE PESQUERIA

PROFESOR:GALECIO REGALADO, FERNANDO SANTIAGO

CURSO: CONSTRUCCIONES PESQUERAS

INTEGRANTES:PACHAS SULCA, MARA DE LOS ANGELES

FECHA DE ENTREGA:16 DE JULIO DE 2014

1. INTRODUCCIONPara hacer cualquier proyecto de construccin es necesario realizar los anlisis granulomtricos, ya que ello nos permitir determinar la presencia de cada uno de los tipos de partculas que se encuentran en el terreno, y si resulta conveniente realizar un proyecto, dicho anlisis consiste en ensayos con ayuda de tamices de diferentes enumeraciones, dependiendo de la abertura de la malla.Las partculas que pasen o se queden en el tamiz tienen caractersticas ya determinadas; para el anlisis de granos gruesos es recomendado el mtodo del tamiz y para granos finos se realiza el mtodo hidromtrico.

Otro anlisis importante en la clasificacin de los suelos es el lmite de consistencia o lmite de Atterberg, que se basa en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.

2. OBJETIVOS Conocer la importancia del ensayo de granulometra. Construir una curva granulometra. Interpretar resultados clasificar el tipo de suelos de un ensayo granulomtrico.

3. REVISION BIBLIOGRAFICAGranulometra:La granulometra se define como la distribucin de los diferentes tamaos de las partculas de un suelo, expresado como un porcentaje en relacin con el peso total de la muestra seca. Aprenderemos a utilizarla como un instrumento en la clasificacin de los materiales, ya que la descripcin por tamao tiene especial inters en la seleccin de materiales para rellenos de carreteras y presas, los cuales requieren materiales con graduaciones determinadas.La granulometria es la distribucin de los tamaos de las partculas de un agregado tal como se determina por anlisis de tamices (norma ASTM C 136).El tamao de partcula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estndar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varan desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.Los nmeros de tamao (tamaos de granulometria), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a travs de un arreglo de mallas. Para la construccin de vas terrestres, la norma ASTM D 448 en lista los trece nmeros de tamao de la ASTM C 33, ms otros seis nmeros de tamao para agregado grueso.La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaos de partcula.

Curva granulomtricaTomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulomtrica, con los valores de porcentaje retenido que cada dimetro ha obtenido. La curva granulomtrica permite visualizar la tendencia homognea o heterognea que tienen los tamaos de grano (dimetros) de las partculas. Granulometra por tamizado:

Para determinar la granulometra de un rido se considera la masa de la muestra original de suelo conteniendo partculas de varios tamaos de ensayo; se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del rido retenidas en cada uno de los tamices. Se calculan los porcentajes parciales retenidos y se expresa la granulometra.El de tamizado es utilizado para las partculas grueso granulares (gravas, arenas). Tabla 1 Numeracin y abertura de tamices

Distribucin de los suelos:

Se denomina distribucin granulomtrica de un suelos a la divisin del mismo en diferentes fracciones, seccionadas por el tamao de sus partculas componentes; las partculas de cada fraccin se caracterizan por que su tamao se encuentra contenido entre un valor mximo y uno mnimo, en forma correlativa por las distintas fracciones de tal modo que el mximo de una fraccin es el mnimo de la que sigue correlativamente. La separacin de correlacin se hace por malla cuando es posible el cribado.En suelos gruesos (gravas, arenas y limos) de estructura simple, la caracterstica ms importante para definir la resistencia es la compacidad, la angulosidad de los granos y la orientacin de las partculas juegan tambin un papel importante pero menor. Un anlisis por mallas no da ninguna informacin sobre estos aspectos.

Clasificacin de suelos basados en criterios de granulometra:

Los diversos tamaos de suelos son establecidos como criterio para clasificar descriptivamente el mismo. Antes el suelo se divida nicamente en tres o cuatro fracciones, debido a lo engorroso de los procedimientos disponibles de separacin por tamaos. Luego se cre una manera ms conveniente de efectuar la clasificacin la cual est en funcin a las curvas granulomtricas, en la cual se agrupan por tamaos.

Algunas clasificaciones granulomtricas de los suelos segn sus tamaos son:

a) Clasificacin Internacional.Basada en otra desarrollada en Suecia

TABLA 2. CLASIFICACIN INTERNACIONAL DE SUELOS.

b) Clasificacin M.I.T.Fue propuesta por G. Gilboy y adoptada por el Massachusetts Institute of Technology

TABLA 3. CLASIFICACIN DE SUELOS SEGN M.T.Ic) La siguiente clasificacin utilizada a partir de 1936 en Alemania, est basada en una proposicin original de Kopercky.

TABLA 4. CLASIFICACIN DE SUELOS UTILIZADA EN ALEMANIA DESDE 1936, BASADA EN KOPERCKY.TABLA 5 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION

Lmite de consistencia: Los lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado plstico y finalmente al estado lquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.

El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estado plstico.Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.

FIG N 1 GRAFICO DE PLASTICIDAD UTILIZADO CON LA TABLA 4 PARA LA CLASIFICACIN UNIFICADA DE SUELOS

Cu = D60 / D10

Donde:

D60dimetro de las partculas por el cual pasa el 60% del material.D10llamado por Hazen dimetro efectivo; dimetro de las partculas por el cual pasa el 10% del material.

En realidad la relacin es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor numrico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; an las arenas naturales muy uniformes rara vez se presentan Cu > 2.

Como dato complementario, es necesario para definir la uniformidad, se define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresin:

Cc = (D30)2 / D60 * D10

Segn su contenido de agua en forma decreciente, un suelo susceptible de ser plstico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definido por Atterberg.

Estado lquido, con las propiedades y apariencias de una suspensin. Estado Semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso. Estado Plstico, en que el suelo se comporta plsticamente. Estado semislido, en el que el suelo tiene la apariencia de un slido, pero an disminuye de volumen al estar sujeto a secado. Estado slido, cuando el suelo est seco.

El contenido de agua con que se produce el cambio entre estados vara de un suelo a otro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad). Se trata de la propiedad que presentan los suelos hasta cierto lmite.

Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesin del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeos cilindros de 3mm de espesor con el suelo.

Siguiendo estos procedimientos se definen tres lmites:

Lmite lquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilquido a un estado plstico y puede moldearse. Para la determinacin de este lmite se utiliza la cuchara de Casagrande. Se entiende por lmite lquido, la humedad que tiene un suelo amasado con agua y colocado en la copa de Casagrande cuando el surco realizado con un ranurador que divide esta masa en dos mitades se junta a lo largo de su fondo en un distancia de 13 mm despus de haber dejado caer 25 veces la copa desde una altura de 10 mm con una cadencia de 2 golpes por segundo.

Lmite plstico: Cuando el suelo pasa de un estado plstico a un estado semislido y se rompe. Determina el contenido de agua para el cual un rollito se rompe en partes al alcanzar un dimetro de 3mm; este se considera como la frontera entre los estados plsticos y semislido.

Lmite de retraccin o contraccin: Cuando el suelo pasa de un estado semislido a un estado slido y deja de contraerse al perder humedad.Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesin del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeos cilindros de 3mm de espesor con el suelo.

ndice de plasticidad

El ndice Plasticidad es la diferencia entre los lmites lquido y plstico. El ndice de plasticidad se expresa con el porcentaje del peso en seco de la muestra de suelo, e indica el tamao del intervalo de variacin del contenido de humedad con el cual el suelo se mantiene plstico. En general, el ndice de plasticidad depende slo de la cantidad de arcilla existente e indica la finura del suelo y su capacidad para cambiar de configuracin sin alterar su volumen. Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. Siempre que el LP sea superior o igual al LL, su valor ser cero.

El ndice de plasticidad tambin da una buena indicacin de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor ser la compresibilidad del suelo. En los siguientes cuadros se dan ejemplos de valores del ndice de plasticidad.

CategoraSueloIPGrado de plasticidad

IArena o limotrazas de arcillapoca arcilla0-1No plstico

1-5Ligeraplasticidad

5-10Bajaplasticidad

IIFranco arcilloso10-20Mediana plasticidad

IIIArcilloso/limosoArcilla20-35Alta plasticidad

>35Muy alta plasticidad

Tabla 5 Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos

Algunos valores crticos de los Imites de Atterberg para la acuicultura:

Para lograr una mejorcompactacin al construir un dique de estanque sinncleo de arcilla, el lmite lquido del material edfico debe ser igual a 35%. Para construir elncleo de arcilla impermeable de un dique de estanque, se debe utilizar un material edfico cuyo LL sea inferior al 60% y el LP inferior al 20%.Algunos valores crticos del ndice de plasticidad para la acuicultura:Para construir un dique de estanque sin ncleo de arcilla, el ndice de plasticidad del material edfico debe tener un valor entre 8 y 20%. Para lograr una mejor compactacin, el valor del IP debe aproximarse lo ms posible a 16%.Para construir el ncleo de arcilla impermeable de un dique de estanque, se debe emplear un material edfico cuyo ndice de plasticidad sea superior a 30%.

4. MATERIALES Y METODOSANLISIS GRANULOMTRICOMateriales: Muestra de suelo Tamices normalizados Balanza de contrapeso Bandejas metlicas Horno

Procedimiento: Se pesa el contenido de la fuente en una balanza contrapesos, porque es ms confiable al momento de calibrarla.Peso inicial = 1443gr Luego de pesar la muestra, comenzamos a cernir con el tamiz de 3. Con movimientos de manera lateral, no forzar a que pasen las partculas. Los bolones (mayor de 3) no se llevan al laboratorio. Lo que pasa del tamiz #10 es considerado arena, y lo que queda acumulado es grava. Pesar la cantidad de grava que se qued en cada uno de los tamices en la balanza de contrapesos, anotar cada peso. Determinar el porcentaje que representan las partculas pasa en cada tamiz, respecto al peso acumulado en los mismos. Hacer la curva granulomtrica Porcentaje que pasa vs. Tamao de abertura del tamiz (escala logartmica).

LMITE DE CONSISTENCIAMateriales: Muestra Copa de Casagrande Cpsula de porcelana Balanza (0.01g de precisin) Ranurador Esptula Pizeta Horno

Procedimiento:Lmite lquido Obtenido del mtodo granulomtrico suelo limo arcilloso, se aade una porcin de suelo en un recipiente de porcelana, aadir una pequea cantidad de agua y mezclar cuidadosamente el suelo hasta obtener un color uniforme.

Remover la cazuela de bronce del aparato de lmite lquido y colocar dentro de la cazuela una pequea cantidad de suelo hasta la profundidad adecuada para el trabajo de la herramienta ranuradora, bien centrada en la cazuela con respecto al pasador. A continuacin se debe emparejar la superficie de la pasta de suelo cuidadosamente con una esptula, y mediante el uso de la herramienta ranuradora, cortar una ranura clara, recta, que separe completamente la masa de suelo en dos partes.

Despus de hacer la ranura, se debe retornar rpidamente la cazuela (10 cm. De dimetro) a su sitio del aparato y a hacer el conteo de golpes. No se debe demorar ya que si la humedad del laboratorio es baja puede secar la muestra y afectar el nmero de golpes. El lmite lquido se define por convenio para 25 golpes.

Tomar una muestra para medir el contenido de humedad y colocarla en un papel para humedad cuyo peso debi medirse con anterioridad y asegurarse que esta muestra corresponde a la zona donde se cerr la ranura. Remover los restos del suelo de la cazuela y volverlos al recipiente donde se haba preparado la muestra.

Lavar y limpiar perfectamente la cazuela. Aadir una pequea cantidad de agua al recipiente de porcelana y mezclar hasta obtener una coloracin homognea y consistencia para obtener un nmero de golpes entre 25 y 30 aproximadamente. Repetir los dos ltimos pasos.

Repetir la secuencia para 2 ensayos adicionales con nmero de golpes entre 20 y 25 y entre 15 y 20 respectivamente.

Pesar las 3 muestras de humedad obtenidas en los diferentes ensayos, remover las tapas y colocar los recipientes en un horno a 110C durante 24 horas.

Clculo de % humedad

Peso de contenido de agua:

Lmite Plstico Dividir en varios pedazos pequeos la muestra de de suelo que se haba separado anteriormente durante la preparacin de la muestra para lmite lquido.

Enrollar el suelo con la mano extendida sobre un papel colocado a su vez sobre una superficie lisa, con presin suficiente para moldearlo en forma de cilindro o hilo de dimetro uniforme por la accin de unos 80 a 90 golpes o movimientos de mano por minuto ( un golpe es igual al movimiento hacia adelante y hacia atrs). Cuando el dimetro del hilo de suelo llegue a 3 mm se debe romper en pequeos pedazos y con ellos moldear nuevamente unas bolas o masas que a su vez vuelvan a enrollarse hasta cuando el hilo o cilindro de suelo se rompa bajo la presin de enrollamiento y no permita que se enrolle adicionalmente.

Esta secuencia debe repetirse el nmero de veces que se requiera para producir suficientes pedazos de cilindro que permitan llenar un recipiente de humedad.

Pesar el recipiente cubierto, remover su tapa y colocarlo dentro del horno por 24horas. Pesar la muestra seca y con ello calcular el ndice de plasticidad con la siguiente frmula:

Dnde:

Ip = limite plsticoLL = limite liquidoLP=Limite plstico

5. RESULTADOSa. DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDOLIMITE LIQUIDO

PAPEL123

PESO DE SUELO HMEDO +PAPEL (gr)23.6622.4319.77

PESO DE SUELO SECO +PAPEL (gr)16.7715.7313.65

PESO DE PAPEL (gr)0.350.350.35

PESO DE SUELO SECO (gr)16.4215.3813.3

PESO DE AGUA (gr)6.896.76.12

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)42.043.646.0

NUMERO DE GOLPES, N412822

Limite liquido: 44.9%Limite plstico: 29.1%ndice de plasticidad Ip: 15.8

Con el Ip y el limite liquido se llega a la clasificacin de que el suelo es ML

b. DETERMINACION DE LMITE PLASTICOLIMITE PLASTICO

PAPEL45

PESO DE SUELO HUMEDO +PAPEL15.0915.48

PESO DE SUELO SECO +PAPEL11.7812.07

PESO DE PAPEL0.350.35

PESO DE SUELO SECO11.4311.72

PESO DE AGUA3.313.41

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)29.029.1

c. ANALISIS POR TAMIZADO Y FORMA DE GRAMOSDAIMETROabertura (mm)RETUVO (gr)% peso retenido%peso pasa

37500100.0

25026618.481.6

1.537.522215.466.2

12516611.554.7

3/419322.252.5

3/89.516511.441.0

44.751097.633.5

1021248.624.9

200.851429.815.0

400.4251198.26.8

600.25533.73.1

1400.106332.30.8

2000.07580.60.3

D100.6Cu=53.33D303.4Cc=0.6D60 34

6. DISCUSIONESSegn la clasificacin unificada de suelos citada en la revisin bibliogrfica dentro de los limos y arcillas con limite liquido 6 y un Cc de 0.60, por lo tanto se trata de un suelo mal graduado

Segn la tabla n 5 citada en la revisin bibliogrfica cuando el ndice de plasticidad esta entre 10 -20 son considerados de mediana plasticidad, demostrando as que nuestra muestra analizada en el laboratorio se encontrara dentro de este rango debido a que presento un ndice de plasticidad de 15.8 lo cual significa que el suelo tiene una mediana capacidad de soportar deformaciones rpidas y una mediana tendencia a agrietarse y desmoronarse rpidamente.

E n la revisin bibliogrfica se observa la clasificacin de los granos del suelo en grava, arena y limos o arcilla, esta clasificacin segn la revisin literaria es distinta en diferentes lugares y depende del sistema usado. En el caso de la prctica se us el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos.

La clasificacin de suelos no es suficiente con la granulometra es por ello que se complementa siempre con el ensayo de Lmites de Atterberg, que caracteriza la plasticidad y consistencia de los finos en funcin del contenido de humedad.

7. CONCLUSIONES

El coeficiente de curvatura o concavidad de la muestra es de 0.6 El coeficiente de uniformidad de la muestra fue de 53.33 El ndice de plasticidad es 15.8 El limite liquido es 44.9% y el limite plstico es 29.1 Con el lmite liquido y el lmite plstico se puede calcular el ndice de plasticidad. La curva granulomtrica permite visualizar la tendencia homognea o heterognea que tienen los tamaos de grano (dimetros) de las partculas. La clasificacin de suelos no es suficiente con la granulometra es por ello que se complementa siempre con el ensayo de Lmites de Atterberg, que caracteriza la plasticidad y consistencia de los finos en funcin del contenido de humedad.

8. BIBLIOGRAFIAANALISIS GRANULOMETRICO. REVISADO EL 14 JUN 2014. DISPONIBLE EN: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometria.pdfMECANICO DE SUELOS. REVISADO 14 JUN 2014. DISPONIBLE EN: http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/generalM6.htmCLASIFICACION GRANULOMETRICA DE LOS SUELOS. REVISADO 14 JUN 2014. DISPONIBLE EN: http://www.unilibresoc.edu.co/mecsuelos/htm/cap4/42.htm

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