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• Ricardo Sifuentes Carranza

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PRACTICA N°4

ANALISIS GRANULOMETRICO (METODO MECANICO) 1. INTRODUCCIÓN La finalidad del análisis granulométrico es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074mm. (74 micrones) se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla 1.5. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.

Tabla 1.5. de numeración y abertura de tamices . Fuente: Espinace R., 1979.

ENSAYO GRANULOMETRICO ( METODO MECANICO)

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MÉTODO PARA ANÁLISIS MECÁNICO.

Este método llamado Método Mecánico o Tamiz para gravar y arenas, es más utilizado para muestra de suelos mas grueso ya que el equipo que se utiliza son los tamices.

Se puede hacer fácilmente un análisis mecánico para la determinación de la distribución de los tamaños de los gránulos de los materiales gruesos, pasando una muestra a través de un juego de cernidores y pesando las cantidades retenidas en cada tamiz o cernidor. Se ha puesto considerable atención para obtener una escala satisfactoria de tamices y para corregir los errores derivados del uso de este sistema. Sin embargo, esto último es de poca importancia en esta discusión, toda vez que es innecesario un alto grado de exactitud. 2. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Obtener el porcentaje de material que pasa en cada tamiz, para luego graficar una curva granulométrica y así tener una visión de la distribución de tamaño de los granos presentes en una muestra de suelo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Determinación de los porcentajes retenidos en cada tamiz, como así también lo que pasa en el mismo. Una observación del comportamiento y la distribución de las partículas presentes en la muestra representativa.

Identificación, conocimiento y aplicación de los métodos para la determinación de la granulometría de suelos.

Obtención de los pesos retenidos en los tamices normalizados y observación de los granos, en cuanto a su tamaño y forma.

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Cálculo de los porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz pero referidos al total de la muestra representativa.

3. FUNDAMENTO TEORICO En la clasificación de los suelos para el uso de los ingenieros e universitarios acostumbrado utilizar algún tipo de análisis granulométrico. Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, dique y otro tipo de terraplenes es el análisis granulométrico. La información obtenida del análisis granulométrico puede en ocasiones utilizarse para poder predecir movimientos de agua a través del suelo, aun cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan más 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 de análisis granulométricos delsuelo. Los suelos muy finos son fácilmente arrastrados en suspensión 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 materia granular debidamente granular debidamente gradado. El Análisis Granulométrico en la ingeniería práctica un método común para mostrar gráficamente las característica textuales de un suelo es por medio de una curva de distribución del tamaño de partículas. Para determinar el tamaño y distribución de las partículas del suelo, se tienen dos métodos: Método Mecánico o Tamiz para gravar y arenas. Método Húmedo o Método del Hidrómetro utilizando la Ley de Estokes para materiales finos, como linos y arcillas. La forma de la curva muestra con una mirada la composición general del suelo. Una descripción más detallada puede ser obtenida de cada curva determinando los diámetros característicos y el coeficiente de uniformidad. Los diámetros característicos son D10, D15, D50 y D85 que significa el 10, 15, 50 y 85% del material que pasa. El coeficiente de uniformidad es dado por la relación D60 a D10, CU = D60 / D10, un alto coeficiente de uniformidad indica un suelo bien gradado. Un coeficiente de uniformidad de la unidad indica que todas las partículas del suelo son del mismo tamaño. ENSAYO GRANULOMETRICO ( METODO MECANICO)

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MATERIALES E INSTRUMENTOS Equipo necesario. 1) Un juego de tamices normalizados según la tabla anterior. 2) Dos balanzas: con capacidades superiores a 2 0 kgs. y

2000 grs . y

precisiones de 1gr. y 0,1gr. Respectivamente. 3) Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110 º ± 5 º C. 4) Herramientas y accesorios. Bandeja metálica, recipientes plásticos y escobilla.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Se homogeniza cuidadosamente el total de la muestra en estado natural (desmenuzándola con un mazo), tratando de evitar romper sus partículas individuales, especialmente si se trata de un material blando, piedra arenosa u otro similar.

Se reduce por cuarteo una cantidad de muestra levemente superior a la mínima recomendada según el tamaño máximo de partículas del árido, indicado en la tabla 1.6.

Tabla 1.6. de cantidad mínima a ensayar según tamaño de partículas. Fuente: Geotecnia LNV., 1993.

Se seca el material ya sea al aire a temperatura ambiente, o bien dentro de un horno a una temperatura inferior a 60ºC, hasta conseguir pesadas consecutivas constantes en la muestra cada 30 minutos. Cuando esté seca, se obtiene la cantidad mínima recomendada (Mt) a ensayar según la tabla anterior. Inmediatamente obtenido el tamaño de muestra a ensayar, se separa a través del tamiz 3/8” ASTM (10mm.). La fracción retenida en este tamiz, se pesa y se lava con el fin de eliminar todo el material fino menor a 0,074mm. Para esto, se remoja

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el suelo en un recipiente con agua hasta que las partículas más finas se suelten, en seguida se lava el suelo colocando como filtro la malla Nº200 ASTM (0,08mm.), hasta observar que el agua utilizada salga limpia. El material retenido e n la malla se deposita en una bandeja y se coloca a horno durante 24 horas. Cumplido el tiempo de secado y una vez enfriada la muestra, se pesa (Mf) y por diferencia con respecto a Mt se obtiene el material fino por lavado. A continuación, se deposita el material en la criba superior del juego de tamices, los que deberán encontrarse limpios y ordenados en forma de creciente hasta la criba 3/8”. El juego deberá contar de una tapa en la parte superior y una bandeja de residuos en la inferior. Se hace vibrar el conjunto durante 5 a 10 minutos, tiempo después del cual se registra el peso del material retenido en cada tamiz. Para la fracción de muestra que pasó el tamiz 3/8”, el procedimiento es similar, salvo que una vez lavada y seca, se ensaya una muestra representativa de 500grs. Utilizando los tamices comprendidos entre la malla Nº4 y la Nº200 ASTM. 5. CALCULO Y GRAFICO: CALCULO De acuerdo a los valores de los pesos retenidos en cada tamiz, registrarlos siguientes datos en la hoja de cálculos: Porcentaje retenido en cribas (%RC): %RC=PRC/Mt*100(%) donde: PRC=peso retenido en cada criba (grs.) Mt=peso total de la muestra seca (grs.) Porcentaje retenido en mallas (%RM): %RM=PRM*K/500(%) donde: PRM=peso retenido en cada malla (grs.) K=porcentaje de muestra que pasó el tamiz 3/8” 500(%)=peso de la muestra representativa (grs.) Porcentajes retenidos acumulados, suma acumulativa de los porcentajes retenidos

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en cribas y mallas. Porcentajes que pasa, los que consisten en restar a 100% el porcentaje retenido acumulado en cribas y mallas. Calcular el porcentaje de pérdida(%P) %P=(M1-M2)/M1*100(%) donde: M1=peso del material (grava o arena) a ensayar (grs.) M2=sumatoria de pesos retenidos (grs.)

GRAFICO Graficar la curva granulométrica, donde la ordenada será el porcentaje que pasa en peso en cada tamiz en escala natural y la abscisa el tamaño (diámetro equivalente) de las partículas en escala logarítmica. De esta curva se obtiene el porcentaje de gravas, arenas, finos y diámetros mayores a 3” del suelo.

Calcular el coeficiente de uniformidad (Cu), el cual es una medida de uniformidad (graduación) del suelo y el coeficiente de curvatura (Cc), el cual es un dato complementario para definir la uniformidad de la curva, mediante las siguientes expresiones:

Cu=D60/D10 Cc=(D30)2/(D 60*D10) donde: D10=tamaño donde pasa el 10% del material D3 0=tamaño donde pasa el 30% del material D60=tamaño donde pasa el 60% del material

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6. RESULTADOS: TAMIZ

PESO

%

RETENIDO(g)

RETENIDO

ACUMULADO

PASANTE

0

0.000

0.000

100.000

0

0.000

0.000

100.000

1”

63

4.208

4.208

95.792

⁄

39

2.605

6.814

93.186

⁄

47

3.140

9.953

90.047

⁄

34

2.271

12.224

87.776

N° 4

87

5.812

18.036

81.964

N° 8

110

7.348

25.384

74.616

N° 10

31

2.071

27.455

72.545

N° 16

82

5.478

32.933

67.067

N° 30

144

9.619

42.552

57.448

N° 40

112

7.482

50.033

49.967

N° 80

314

20.975

71.009

28.991

N° 100

83

5.544

76.553

23.447

N° 200

216

14.429

90.982

9.018

FONDO

135

9.018

100.000

-

TOTAL

1497

100.000

2”

PESO %

RETENIDO %

Se trabajo con el peso de la muestra inicial de 1497 gramos para los porcentajes del peso retenido y retenido acumulado

HALLANDO D10, D30 Y D60 PARA D10 ( (

) )

ENSAYO GRANULOMETRICO ( METODO MECANICO)

(

)

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PARA D30 ( (

) )

(

)

( (

) )

(

)

PARA D60

PARA EL COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

PARA EL COEFICIENTE DE CURVATURA

(

)

(

)

ENSAYO GRANULOMETRICO ( METODO MECANICO)

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7. CONCLUSIONES: La presente práctica fue del todo satisfactoria por que cumplió con todos los objetivos propuestos al inicio de la práctica y por lo que pudimos obtener la curva granulométrica de un suelo.

El estudio del análisis Granulométrico es de mucha importancia para los estudiantes ya que gracias a este análisis podemos conocer la distribución porcentual de los tamaños de las partículas que conforman un suelo determinado o de base de estudio.

En esta practica estudiamos un método del análisis granulométrico el cual se denomina Método Mecánico con este método podemos determinar el tamaño de las diferentes partículas y de esta manera podemos realizar un gráfico el cual no ayuda a clasificar el tipo de suelo estudiado.

8. RECOMENDACIONES: Para poder obtener una práctica es necesario tener en cuenta algunas recomendaciones: - Realizar el ensayo de manera muy precavida y mucha calma ante la pérdida de la muestra en 3 gramos - Se recomienda utilizar en una próxima vibrador mecánico - Para obtener los pesos exactos es necesario calibrar la balanza. - Realizar el método del hidrómetro a partir del tamiz N° 8 para mayor exactitud

9. BIBLIOGRAFIA: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometr ia.pdf http://html.rincondelvago.com/analisis-granulometrico-de-los-suelos.html https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2009/1/CI51J/1/material_alumnos/ bajar?id_material=28576 http://informes-agricola.es.tl/Analisis-granulometrico-por-tamizado.htm http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Coeficiente_de_curvatura

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