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GRANULOMETRIA ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO (MECÁNICO). ASTM D-422 MTCINDICE 1. Introducción……………………………………………………………..………………………………………………. 2. Marco teórico………………………………………………………………………………………………………….. 3. Procedimiento…………………………………………………………………………..…………………………….. 4. Cálculos……………………………………………………………………………………………………………………. 5. Ilustraciones…………………………………………………………………………………………………………….. 6. Conclusiones……………………………………………………………………………………………………………. 7. Recomendaciones……………………………………………………………………………………….…………… 8. Investigación……………………………………………………………………………………………………………. 9. Importancia y utilidad del análisis granulométrico…………………………………………………… 10. Definición de textura de suelo…………………………………………………………………………………. 11. Bibliografía………………………………………………………………………………………………………..……..

INTRODUCCIÓN

En este informe presentamos el procedimiento y cálculos para el análisis granulométrico que se le llevo a cabo para una muestra de suelo en el laboratorio, para clasificarlo en grava, arena. Para realizar esto necesitamos el análisis granulométrico mecánico del suelo por tamizado, que trata de la separación del suelo para determinar sus tamaños por una serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura. El resultado expresaremos de dos maneras una analíticamente el otro gráficamente; analíticamente a través de tablas, calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz, y gráficamente mediante una curva dibujada en papel logarítmico. Los granos que conforman el suelo tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que se pueden ver solo con un microscopio. El análisis granulométrico al cual se somete un suelo es de mucha ayuda para realizar la construcción de proyectos, tanto de estructuras como carreteras porque con este se puede conocer por ejemplo la permeabilidad y la cohesión del suelo.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL 

Conocer el método del análisis granulométrico mecánico para poder determinar cuantitativamente la distribución de las partículas de un suelo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Dibujar e interpretar la curva granulométrica.



Aplicar el método de análisis granulométrico mecánico para una muestra de suelo.



Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.



Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.

EQUIPO UTILIZADO 

Juego de tamices ASTM



2 Balanzas: -

Una con sensibilidad de 0.01g, para pesar material que pasa el tamiz N° 10 (2mm).

-

Otra con sensibilidad de 0.1 % del peso de la muestra, para pesar los materiales retenidos en el tamiz N°10 (2mm).



Cepillos y brochas, para limpiar las mallas de los tamices.



Horno, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110° ± 5°C.

MARCO TEÓRICO El suelo está constituido por infinidad de partículas y la variedad de tamaño de estas es ilimitada. Cuando se comenzaron las investigaciones sobre las propiedades de los suelos se creyó que sus propiedades mecánicas dependían directamente de esta distribución en tamaños. Sin embargo, hoy sabemos que es muy difícil deducir con certeza las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Es la determinación de los tamaños de las partículas de una muestra de suelo, y aunque no es de utilidad por sí solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realización de otros ensayos. En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento en la ingeniería, no así en suelos cohesivos donde este comportamiento depende más de la historia geológica del suelo.

El resultado del análisis granulométrico puede expresarse de dos formas:

1. Analítica. Mediante tablas que muestran el tamaño de la partícula vs. el porcentaje de suelo menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total). 2. Gráfica. Mediante una curva dibujada en papel logarítmico normal a partir de puntos, cuya abscisa en escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje del suelo menor que ese tamaño (Porcentaje respecto al peso total). A esta gráfica se le denomina CURVA GRANULOMETRICA.

TAMAÑO DE LAS PARTICULAS La textura y propiedades físicas del suelo dependerán del tamaño de ellas. Mayores tamaños de partículas significan mayor espacio entre ellas, resultando un suelo más poroso; menores tamaños de partículas tendrán menor espacio entre ellas dificultando el paso del aire y el agua, por tanto, este suelo será menos poroso. Los tamaños de grano se han clasificado en base a determinadas dimensiones estándares. Para clasificar a los constituyentes del suelo según su tamaño de partículas, se han establecido muchas clasificaciones granulométricas. Básicamente todas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcillas; pero difieren en los valores de los limites establecidos para definir cada sistema.

Tipos de Sistema de clasificación granulométrica:

Donde:  AASHTO: American Association Of State Higway and Transportation Official.  ASTM: American Sciety For Testing and Materials.  SUCS: Unifield Soil Clasification System.

FRACCIONES DE SUELO

SUBDIVISIONES

TAMAÑO DE PARTÍCULAS (mm)

SUELOS MUY GRUESOS

Grandes piedras

Mayores a 630

Piedras

630-200

Guijarros

200-63

Grava

SUELOS GRUESOS

63-2.0

Grava gruesa

63-20

Grava Media

20-6.3

Grava fina

6.3-2.0

Arena

SUELOS FINOS

2.0-0.063

Arena gruesa

2.0-0.63

Arena media Arena fina Limos Limos gruesos Limos medios Limos finos Arcillas

0.63-0.2 0.2-0.063 0.063-0.002 0.063-0.020 0.020-0.0063 0.0063-0.002 menores a 0.002

SIMBOLOGIA SUSCS: Uso general ES SUELO DE GRANO GRUESO. Si < 50% pasa la malla N° 200 ES SUELO DE GRANO FINO. Si > 50% pasa la malla N° 200 USO DE MALLA N° 4; Divide Grava Gruesa y Arena.  Si pasa < 50% es GRAVA



Si pasa > 50% es ARENA Gravas: (G) I. SUELO DE GRANO GRUESO

II. SUELO DE GRANO FINO

III. SUELO DE GRANO FINO

Arenas: (S)

Limos: (M) Arcillas: (S)

Limos y Arcillas que tienen material orgánico: (O)

Simbolo: (Pt)

IV. TURBAS

W: Bien gradado P: Mal gradado L: Baja plasticidad LL < 50% SIMBOLOGIA ASSHTO: H: Alta plasticidad LL > 50%

Uso en carreteras y pavimentos.

Divide al grupo con simbología A: ES SUELO GRUESA: Si < 35% pasa la malla 200 ES SUELO FINO: Si > 35% pasa la malla 200.

UTILIZA LA MALLA N° 10, para dividir Grava gruesa y Arena

CANTO RODAD0

II. GRAVA

III. ARENA

Retenidos en el tamiz 3” (75mm)

Pasa el tamiz 3” y es retenido en el tamiz N° 10 (2mm)

Pasa el tamiz N° 10 (2mm) y es retenido en el 200.

IV. LIMO Y ARCILLA

Pasa el tamiz N° 200  LIMO IP ≤ 10  ARCILLA > 11

1. GRAVA: Son fragmentos grandes de roca, fácilmente identificables a simple vista. Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm.

2. ARENA: son fragmentos pequeños apreciables en muchas ocasiones a simple vista, tienen mayor espacio entre partículas, el agua drena muy rápidamente a través de ella. Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm.

3. LIMO: Compuesto por partículas intermedias entre la arcilla y la arena, en estado húmedo es difícil de trabajar. Los limos son fracciones microscópicas del suelo que constituyen granos muy finos de cuarzo y algunas partículas en forma de escamas que son fragmentos de minerales micáceos. Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm.

4. ARCILLA: Es un suelo compuesto por partículas muy pequeñas submicroscopicas en forma de escama y con muy poco espacio entre ellas. La arcilla tiene la habilidad de retener el agua, pero el aire no puede penetrar en estos espacios, especialmente cuando están saturados con agua. Las arcillas desarrollan propiedades de plasticidad cuando se mezcla con una cantidad limitada de agua. Constituida por partículas menores que 0.002 mm.

PRINCIPALES PROPIEDADES DEL SUELO DEMANDADAS POR EL INGENIERO 1. ESTABILIDAD VOLUMETRICA Los cambios de humedad son la principal fuente para la inestabilidad, se levantan los pavimentos, se inclinan los postes y se rompen tubos y muros.

2. RESISTENCIA MECANICA La humedad la reduce, la compactación o el secado la levanta 3. PERMEABILIDAD La presión de poros elevada provoca deslizamientos y el flujo de agua, a través del suelo puede originar tubificacion y arrastre de partículas.

4. DURABILIDAD El intemperismo, la erosión y la abrasión amenazan la vida útil de un suelo como elemento estructural o funcional. 5. COMPRENSIBILIDAD Afecta la permeabilidad, modifica la resitencia del suelo al esfuerzo cortante y provoca desplazamientos. Todas las propiedades anteriore se pueden modificar o alterar de muchas formas: por medios mecánicos, drenajes, medios eléctricos, cambios de temperaturas o adicion de estabilizantes como cal, cemento, asfalto, sales y otros.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO MECÁNICO POR TAMIZADO.

Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la separación de las partículas de un suelo en diferentes fracciones según sus tamaños. En el análisis granulométrico se emplean generalmente dos métodos para determinar el tamaño de los granos de los suelos: 1. Método Mecánico. El tamizado por mallas. Es usado para obtener fracciones de tamaños MAYORES del suelo, generalmente se llega así hasta el tamaño correspondiente a la malla N° 200 (0.074mm). 2. Método del Hidrómetro. Usado para materiales menores, donde el tamizado por la malla N° 200 se requiere agua para el paso de la muestra. Este método se basa en que la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido está en función de su tamaño.

TAMIZ: Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está formado por un marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas y números. Por ejemplo: un tamiz 2" es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado; un tamiz No. 4 es aquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por pulgada lineal. Limitaciones del Análisis Mecánico



No provee información de la forma del grano ni de la estructura de las partículas.



Se miden partículas irregulares con mallas de forma regular.



Las partículas de menor tamaño tienden a adherirse a las de mayor tamaño.



El número de tamices es limitado mientras las partículas tienen números de tamaños ilimitados.



Tiene algún significado cuando se realiza a muestras representativas de suelo.

ENSAYO GRANULOMETRICO ASTM D-422 MTC E 107 CUARTEO La muestra proveniente de la calicata para el estudio de suelos se obtendrá por medio del cuarteo en esta ocasión de forma manual. La muestra está completamente mezclado y tiene la suficiente humedad para evitar la segregación y la perdida de finos. GRANULOMETRIA DEL ESTRATO GRUESO. Las muestras de agregado grueso para el análisis granulométrico, después de secadas deberán tener aproximadas los siguientes pesos:

GRANULOMETRIA DEL ESTRATO GRUESO. Muestra obtenido de la calicata a 3.00m de profundidad. T: 483 gr. T+MH: 5538 gr. T+MS:

TAMIZ

5325 gr.

ABERTURA (mm)

PESO RETENIDO (grs)

% RETENIDO

2”

50.000

1 ½”

37.500

222

1”

25.000

522

3/4”

19.000

285

1/2”

12.500

529

3/8”

9.500

469

1/4”

6.300

529

N°4

4.750

328

N°8

3.360

630

N°10

2.000

98

N°16

1.180

333

N°20

0.850

180

N°30

0.600

245

N°50

0.300

343

N°100

0.150

89

N°200

0.075

34

BANDEJA

% QUE

ACUMULADO

PASA

-

6 4842

LO QUE SE LAVÓ SUELO SECO

% RETENIDO

213 5055

4.39

4.39

95.61

10.33

14.72

85.28

5.64

20.36

79.64

10.46

30.82

69.18

9.28

40.10

59.90

10.46

50.56

49.44

6.49

57.05

42.95

12.46

69.52

30.48

1.94

71.45

28.55

6.59

78.04

21.96

3.56

81.60

18.40

4.85

86.45

13.55

6.79

93.23

6.77

1.76

95.00

5.00

0.67

95.67

4.33

0.12

95.79

4.21

-

-

-

4.21

100.00

100.00

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu) : 𝐷

𝐶𝑢 = 𝐷60 10

COEFICIENTE DE CURVATURA (Cc): 𝐶𝐶 = 𝐷

𝐷30 2

10 ∗𝐷60

CALCULO DE LOS COEFICIENTES CON LOS DATOS DE LA TABLA: D10: 𝐷10 − 0.60 log 10 − log 13.55 = 0.30 − 0.60 log 6.77 − log 13.55 𝐷10 =0.469 D30: 𝐷30 − 3.36 log 30 − log 30.48 = 2.0 − 3.36 log 28.55 − log 30.48 𝐷30 =3.029 D60: 𝐷60 − 12.50 log 60 − log 69.18 = 9.50 − 12.50 log 59.90 − log 69.18 𝐷60 =9.535

REEMPLAZANDO SE TIENE: 9.535

𝐶𝑢 = 0.469 = 20.33 (3.029)2

𝐶𝐶 = (0.469)∗(9.535) = 2.05

CLASIFICACION

1. CLASIFICACION DEL SUELO POR (SUCS) 2. DETERMINAR SI SE TRATA DE UNA ARENA O UNA GRAVA R4/R200= 6.49/0.82= 7.91 7.91>0.5 Entonces es SUELO GRAVOSO 1. SIMBOLO DE GRUPO. Tabla 2.1: Criterio: Suelo de grano grueso, R200>50 F2004,

(0.82) 20.33 SIMBOLO DE GRUPO: GW.(GRAVA BIEN GRADADA) 1. FRACCION DE GRAVA: R4=6.49% como GW