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FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II – CIV 2220 - “B”

Laboratorio 1 ANALISIS GRANULOMETRICO ASTM D 422 1.- OBJETIVO. El objetivo de este ensayo es el determinar la distribución de partículas por tamaño mediante el empleo de tamices 2.- FUNDAMENTO TEORICO. TEORICO. Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. El término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra triturada utilizada para preparar morteros y concretos. La limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad LA GRANULOMETRÍA. La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica Colombiana NTC 32, los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño máximo nominal y absoluto para el agregado grueso. BASE TEÓRICA La granulometría de una base de agregados se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor. Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas por la Norma Técnica Colombiana # 32. La denominación en unidades inglesas (tamices ASTM) se hacía según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños grandes y el número de aberturas por pulgada lineal para los tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal para tamices menores de ? de pulgada. La serie de tamices utilizados para agregado grueso son 3", 2", 1½", 1", ¾", ½", ?", # 4 y para agregado fino son # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100, # 200.

Analisis Granulometrico 1

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La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a 2. La operación de tamizado debe realizarse de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana # 77 sobre una cantidad de material seco. El manejo de los tamices se puede llevar a cabo a mano o mediante el empleo de la máquina adecuada. El tamizado a mano se hace de tal manera que el material se mantenga en movimiento circular con una mano mientras se golpea con la otra, pero en ningún caso se debe inducir con la mano el paso de una partícula a través del tamiz; Recomendando, que los resultados del análisis en tamiz se coloquen en forma tabular. Siguiendo la respectiva recomendación, en la columna 1 se indica la serie de tamices utilizada en orden descendente. Después de tamizar la muestra como lo estipula la Norma Técnica Colombiana # 77 se toma el material retenido en cada tamiz, se pesa, y cada valor se coloca en la columna 2. Cada uno de estos pesos retenidos se expresa como porcentaje (retenido) del peso total de la muestra. Fórmula. % Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100 Peso total de la muestra Este valor de % retenido se coloca en la columna 3. En la columna 4 se van colocando los porcentajes retenidos acumulados. En la columna 5 se registra el porcentaje acumulado que pasa, que será simplemente la diferencia entre 100 y el porcentaje retenido acumulado. Fórmula % PASA = 100 – % Retenido Acumulado Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas. Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representa el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixta. Las curvas granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaños dentro de una masa de agregados y permite conocer además que tan grueso o fino es 

Granulometría.

El propósito del Análisis granulométrico, es determinar el tamaño de las partículas o granos que constituyen un suelo y fijar en porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños que el suelo contiene. La granulometría correcta es fundamental para muchos elementos de la calidad del suelo, como ya se ha dicho en particular es importante para la economía y la manejabilidad. Los Analisis Granulometrico 2

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efectos que la granulometría puede tener sobre el suelo se ha estudiado extensamente en la materia de materiales de construcción y mecánica de suelos. El método más directo para separar un suelo en fracciones de distinto tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura de la malla más fina que se fabrica corrientemente es de 0.07 mm... El uso de tamices esta restringido al Análisis de arenas limpias, de modo que si un suelo contiene partículas menores de dicho tamaño debe ser separado en dos partes por lavado sobre aquel tamiz. La parte de suelo retenido por el tamiz es sometida al tamizado y aquella demasiado fina para ser retenida por tamices y que ha sido arrasada por le agua, es analizada por medio de métodos basados en la sedimentación o en la levigación. Los métodos para efectuar Análisis granulométricos por vía humedad están basados en la ley Stokes, que fija la velocidad a que una partícula esférica de diámetro dado sedimenta en liquido en reposo. En el método que se utiliza comúnmente en mecánica de suelos, de 20 a 40 gr. de suelos arcillosos o de 50 a 100 gr. de suelo arenoso, se mezclan con 1 lt. de agua, se agitan y se vierten en un recipiente. A intervalos de tiempos dados se mide la densidad de la suspensión por medio de un hidrómetro. En el gráfico las abscisas representan el logaritmo del diámetro de las partículas y las ordenadas al porcentaje P en peso de los granos menores que le tamaño indicado por la abscisa. Cuanto más uniforme es el tamaño de los granos, tanto más inclinada es la curva, una línea vertical represente a un polvo perfectamente uniforme. La ventaja más importante d la representación semilogarítmica estriba en que, las curvas granulométricas de suelos de igual uniformidad, tienen formas idénticas, cualquiera sea el tamaño medio de sus partículas y que además la distancia horizontal entre dos curvas de la misma forma, es igual al logaritmo de la relación entre los tamaños medios de los granos de los suelos representados. Como la granulometría es un fenómeno estadístico se ha querido utilizar los términos y los conceptos de la estadística, para describir los resultados de los análisis. 

Clasificación de granulométricas.

los

suelos

en

función

de

sus

características

Desde el instante mismo en que las propiedades de los suelos adquirieron importancia práctica, se ha querido, con frecuencia correlacionar las características granulométricas con las constantes del suelo necesarias para resolver los resultados satisfactorios. Por ejemplo los intentos efectuados para determinar el coeficiente de permeabilidad de los suelos fracasado debido a que la permeabilidad dependen en gran parte de la forma de los granos. Así mismo se ha sostenido que la fricción interna de las arenas bien graduadas compactadas, es mayor que la que corresponde a arenas uniformes en la misma condición. Si bien hay evidencias prácticas, por determinaciones efectuadas en sitios, que indican que Analisis Granulometrico 3

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esta aseveración quizás sea correcta, hay que recordar que el ángulo de fricción interna de una arena, depende no solo de las características granulométricas, sino también de la forma de los granos, y de la rugosidad de sus superficies. Así por ejemplo los ángulos de fricción interna de dos arenas de granulometrías idénticas pueden ser muy diferentes. Lo cierto es que hasta el presente no se ha obtenido ninguna relación bien definida entre granulometría y ángulo de fricción interna, esto es mas evidente en el caso de los suelos finos, limos arcillas, etc. Partícula

Tamaño

Arcillas

< 0,002 mm

Limos

0,002 – 0,06 mm

Arenas

0,06 – 2 mm

Gravas

2 – 60 mm

Cantos rodados

60 – 250 mm

Bloques

> 250 mm

Tabla1 4.- MATERIAL Y EQUIPOS. EQUIPOS. Los materiales utilizados en este laboratorio son los siguientes: Equipo.- Balanza - Juego de Tamices - Tamizador - Cuarteador - Accesorios (Recipientes, Cepillos, Brocha, etc.)

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5.- PROCEDIMIENTO.-

Cuarteo de la muestra Tomar muestra representativa La cantidad de muestra a utilizar en el ensayo está en función al tamaño máximo absoluto de la muestra.

Tamaño Máximo 2” 1 ½” 1” 3/4” 3/8” Analisis Granulometrico 5 Nº4 Nº10

Cantidad de Material 5.000 a 6.500 gr. 4.500 a 5.000 gr. 3.000 a 3.500 gr. 2.300 a 2.800 gr. 1.200 a 1.500 gr. 500 gr. 100 gr.

Análisis granulométrico por tamizado FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA

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Tabla 2. El tamaño máximo del suelo es de ¾“ por tanto la cantidad de material que elegimos es de 2300 gr. Desterronar la muestra para evitar que haya grumos de tierra y todo pueda ser procesador en los tamices.

-

Verificar que la muestra este seca (Expuesta al sol o en horno a una temperatura de 110 + 5 ºC

-

Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado. En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden descendente ( 3/8 “, #4, #10, #20, #40, #100, #200 y Base).

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La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.

6.- OBTENCIÓN DE DATOS Y CÁLCULO.-. CÁLCULO.-. El tamaño máximo para nuestra muestra es de ¾”, por tanto usaremos el peso incial de 2300 gr. Pi = 2300 gramos. Tamiz No.

Abertura P.R.c/tz. [mm]

3/8”

P.R.c/tz

P.R.A.

%R.A.

%Q.P.

Corregido 57.85

57.85

57.85

2.52%

98.48

4

4.750

282.71

282.71

340.56

14.81

85.19

10

2.000

248.00

248.00

588.56

25.59

74.41

20

0.850

292.90

292.90

881.46

38.32

61.68

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40

0.425

204.22

204.22

1085.68 47.20

52.80

100

0.150

223.83

223.83

1309.51 56.93

43.07

200

0.075

801.98

817.86

2127.37 92.49

7.51

Base

-

172.63

172.63

Sumatoria

2300

100

0

2284.12 Tabla 3.

m = Pi – Pf = 2300 – 2284.12 = 15.88

error = m/pi * 100 = 15.88*100/2300 = 0.69%

error = 0.69 % < 1% Graficamos en la curva Granulométrica con los datos obtenidos.

7.- CONCLUSIONES. Como nos muestran los resultados obtenidos la muestra cuenta con mayor parte de partículas de arena lo cual nos está indicando que será un suelo limo arenoso lo cuál veremos haciendo la gráfica de la curva granulométrica. El error obtenido es de 0.69% y es menor al 1% de error admisible para este laboratorio, por tanto concluimos que los resultados obtenidos en el ensayo cumplen con lo establecido en la norma. 8.- RECOMENDACIONES. 

Es muy importante que el suelo esté totalmente seco y debidamente molido para un correcto proceso del ensayo.



Recomendamos hacer no solamente un ensayo granulométrico del suelo sino dos o tres si el tiempo fuera lo suficiente, para una mejor apreciación de la clasificación del mismo.

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Debemos recalcar que los diferentes tamices antes y después del ensayo deberán ser correctamente y con el debido cuidado limpiados, en el caso de haber roturas en las mallas u otros impedimentos que puedan alterar el ensayo estos tamices deberán ser cambiados.



Para no tropezar con dificultades en el proceso del ensayo debemos estar siempre pendientes de cualquier detalle que pueda faltarnos, para el correcto proceso del ensayo.

9.-

BIBLIOGRAFIA. 

Manual Técnicos Volumen 4. Ensayo De Suelos Y Materiales. ABC Administración Boliviana De Carreteras-.



J. Bowles (1992) “Engineering properties of soils and their measurement” Irwin McGraw-Hill, USA.

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