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• Eduardo Damian Chavarin

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PRUEBAS PARA CLASIFICAR EL SUELO GRANULOMETRÍA POR MALLAS OBJETIVO Determinar la granulometría de suelos gruesos por mallas cuya distribución de tamaños podrá revelarnos propiedades físicas del material. EQUIPO  

Mallas de varios tamaños Muestras de suelos DESARROLLO

Se usa para obtener las fracciones correspondientes a los tamaños mayores del suelo; generalmente se llega así hasta el tamaño correspondiente la malla No 200 (0.074 mm). La muestra de suelo se hace pasar a través de un juego de tamices de aberturas descendentes, hasta la malla No 200; los retenidos en cada malla se pesan y el porcentaje que representan respecto al peso de la muestra total se suma a los porcentajes retenidos en todas las mallas de mayor tamaño; el complemento a 100% de esa cantidad da el porcentaje del suelo que es menor que el tamaño representado por la malla en cuestión. Así puede tenerse un punto de la curva acumulativa correspondiente a cada abertura. El método se dificulta cuando estas aberturas son pequeñas y por ejemplo, el cribado a través de las mallas No 100 (0.149 mm) y No 200 (0.074 mm) suele requerir agua para ayudar al paso de la muestra (procedimiento de lavado).

MATERIAL

CARACTE RISTICA

Piedra Grava

Arena

Polvo Limo Arcilla

TAMAÑO mm Mayor de 70 mm

Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina Grueso Fino Grueso Fino Gruesa Fina

Ultra-Arcilla

30 a 70 5 a 30 2a5 1a2 0.2a 1 0.1 a0.2 0.05 a 0.1 0.02 aO.05 0.006 a 0.02 0.002 a 0.006 0.0006 a 0.002 0.0002 a 0.0006 0.00002 a 0.0002

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Dos parámetros se determinan de las curvas granulométricas de suelos de grano grueso: el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de graduación, o coeficiente de curvatura (CZ). Esos factores son:

Donde D10, D30 y D60 son los diámetros correspondientes al porcentaje que pasa 10,30 y 60%, respectivamente.

CONCLUSIONES Los suelos gruesos bien graduados, o sea con amplia gama de tamaños, tienen comportamiento ingenieril más favorable, en lo que atañe a algunas propiedades importantes, que los suelos de granulometría muy uniforme. Esta prueba muy básica es efectiva para separar el suelo por su granulometría.

POR HIDRÓMETRO OBJETIVO El método del hidrómetro (densímetro) es hoy, quizá, el de uso más extendido y el único que se verá con cierto grado de detalle, basado en el hecho de que la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido es función de su tamaño. Determinando porcentajes de peso de los diferentes tipos de granos de suelo cuando los suelos no son grueso granulares, sino que tienen tamaños de grano pequeños no se podrá hacer análisis granulométrico por mallas. EQUIPO       

Un hidrómetro graduado para medir pesos específicos relativos, calibrado a 20°C y con escala de 0.995 a 1.060. Una balanza con 0.1 g de aproximación y 800 g de capacidad. Un batidor mecánico. Una probeta de 1,000 cm’. Recipientes para evaporar. Un termómetro, con aproximación de 0.1 °C. Un desecador.

Además, de la descripción de la prueba se desprenderá la necesidad de usar ciertas sustancias químicas, tales como, por ejemplo, de floculan- tés, etc. También se precisarán ciertos elementos de existencia obligada en todo laboratorio, como horno, espátulas, agua destilada, reloj, etc. DESARROLLO Al mezclar una cantidad de suelo con agua y un pequeño porcentaje de un agente dispersante para formar una solución de 1000 ml se obtiene una solución con una gravedad especifica ligeramente mayor que 1.0 a 4 grados centígrados. El agente dispersante o defloculante se añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las partículas más pequeñas del suelo, que a menudo tienen carga negativa. El hidrómetro determina la gravedad específica de la suspensión AGUA - SUELO en el centro del bulbo. Todas las partículas de mayor tamaño que aquellas que se encuentran aún en suspensión en la zona mostrada como L (la distancia entre el centro del bulbo y la superficie del agua), abran caído por debajo de la profundidad del centro de volumen, y esto hace decrecer permanentemente la gravedad especifica de la suspensión en el centro del volumen del hidrómetro. Además es obvio que como el hidrómetro tiene un peso constante a medida que disminuye la gravedad especifica de la suspensión aumenta la distancia L. Es preciso recordar también, que la gravedad especifica del agua varia con la temperatura, esto ocasiona un hundimiento mayor del hidrómetro dentro de la suspensión. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Se elabora una tabla con los datos obtenidos en el ensayo, junto con los valores hallados con los debidos cálculos, los datos encontrados por tabla y recopilado con el ensayo de tamizado. El diámetro de las partículas y el porcentaje que pasa son los datos necesarios para graficar la curva granulométrica, estos se hallan con las siguientes formulas:

Diámetro (mm)= K (L/t)1/2 % Pasa= RCA a x 100 Ms A continuación, se construye la Curva Granulométrica correspondiente al ensayo de granulometría.

CONCLUSIONES

LÍMITES DE PLASTICIDAD LÍMITE LÍQUIDO OBJETIVO Determinar el contenido de agua de un suelo cuando éste pasa del estado plástico al líquido. EQUIPO 

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Equipo de Casagrande: consta de un recipiente de bronce de forma y dimensiones normalizadas, montada sobre una base de material plástico, con un dispositivo mecánico que le permite un golpeo rítmico el cual permite a su vez ajustar la altura de caída, sobre la base, a un centímetro. Herramienta ranuradora. Tara para determinar humedad. Estufa. Balanza con sensibilidad de 0.01 g y una capacidad de hasta 310 g. DESARROLLO

Este ensayo se hace con la muestra que pasa malla 40. Se humedece la muestra con el agua que se desee formando una pasta, luego se introduce de forma prolija en el recipiente de bronce del equipo de casagrande, se continua ranurando la muestra (el ranurador produce un talud de 45°). Posteriormente se gira la manivela del dispositivo mecánico y se cuentan los golpes que producen que el talud se junte 12 mm en forma longitudinal.

Se toma una parte de la muestra que después de haber sido depositada en un recipiente de peso conocido y pesada, se pone a secar en la estufa por aproximadamente 12 horas. Se repite todo este procedimiento anterior para otras dos muestras.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS A continuación se enuncian los datos obtenidos en el ensayo, con el cálculo respectivo de la humedad. Con esta última y el número de golpes se hará una gráfica para determinar el Límite líquido, que corresponde a la humedad que se da a los 25 golpes. Tabla del Límite Líquido.

Grafico del Limite Liquido

Con la ecuación obtenida para la aproximación de la línea se tiene que el límite líquido es 33.8% para un número de 25 golpes, cuando el suelo de estudio tiene esta humedad se dice que paso de un estado semilíquido a un estado plástico. CONCLUSIONES Las variables que pueden afectar el resultado de la prueba del límite líquido, son por ejemplo: utilizar una porción mayor de suelo a ensayar en la cuchara, no cumplir con la frecuencia de golpes especificada (2 golpes por segundo), el tiempo en realizar la prueba y la humedad del laboratorio.

LÍMITE PLÁSTICO OBJETIVO Medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con cierto diámetro.

EQUIPO    

Placa de vidrio esmerilado. Tara para determinar humedad. Estufa. Balanza con sensibilidad de 0.01 g y una capacidad de hasta 310 g. DESARROLLO

Con el suelo que pasa malla 40 se forma una pasta húmeda agregándole agua, luego se procede a formar rollitos o cilindros sobre la placa esmerilada de 3 mm de diámetro, si al hacer este procedimiento se agrieta en este punto se ha llegado a la humedad deseada, si no lo hace es por que el suelo posee mas humedad de la requerida y si lo hace antes de llegar al diámetro deseado es por que es necesario adicionar mas agua.

Luego de obtener como mínimo tres cilindros con las condiciones anteriores, se lleva cada uno a secar a la estufa después de haber sido introducidos cada uno en una tara con peso conocido y pesado. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS A continuación se presenta los resultados obtenidos en el ensayo del Limite Plástico. Se presenta también la humedad promedio que determina dicho límite. Tabla del Límite Plástico.

De acuerdo a lo anterior el Limite Plástico es 18.65%, lo que indica es que cuando el suelo tiene esta humedad pasa de un estado plástico a un estado semisólido lo cual produce grietas en él. CONCLUSIONES Esta determinación es subjetiva por la cual el operador debiera ser el mismo para todas las determinaciones y de este modo evitar dispersión en los resultados obtenidos.

LÍMITE DE CONTRACCIÓN OBJETIVO Este método establece el procedimiento para determinar la humedad máxima de un suelo para la cual la una reducción de la humedad no causa disminución de volumen de suelo. EQUIPO          

Plato de evaporación Espátula Molde Regla de enrase Taza de vidrio Placa de vidrio Probeta Balanza Mercurio Horno DESARROLLO

Recubrir el interior del molde con una capa delgada de lubricante (por ejemplo, vaselina o aceite de silicón para prevenir la adherencia de suelo al molde). - Colocar una porción de suelo húmedo de aproximadamente un tercio de la capacidad del molde en el centro de este y extenderlo hasta los bordes, golpeando el molde contra una superficie firme recubierta con papel secante o similar.

- Agregar una porción similar a la primera y golpear el molde hasta que el suelo este completamente compactado y todo el aire atrapado suba a la superficie. - Agregar material y compactar hasta que el molde este completamente lleno y con exceso de suelo sobre el borde. - Enrasar con la regla y limpiar posibles restos de suelo adherido al exterior del molde. - Inmediatamente de enrasado, pesar el molde con el suelo compactado. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo húmedo (mh). Registrar aproximando a 0.01 g. - Dejar secar lentamente al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se despegue de las paredes del molde o hasta que cambie de color oscuro a claro. - Secar en horno a 1105 oC hasta masa constante. - Pesar el molde con el suelo seco. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo seco (ms). Registrar aproximando a 0.01 g. - Determinar el volumen de la pastilla de suelo seco. - Llenar la taza con mercurio hasta que desborde, enrasar presionando con la placa de vidrio y limpiar los restos de mercurio adheridos al exterior de la taza; - Colocar la taza llena de mercurio sobre el plato de evaporación, colocar el trozo de suelo sobre la superficie del mercurio y sumergirlo cuidadosamente mediante las puntas de la placa de vidrio hasta que esta tope firmemente contra el borde de la taza. (Es esencial que no quede aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la placa de vidrio); y - Medir el volumen de mercurio desplazado por el trozo de suelo por pesada y dividiendo por la densidad del mercurio (‫ﻻ‬Hg = 13,55 g/cm³), registrarlo como volumen del trozo de suelo seco ( Vs), aproximando a 0,01cm³ (0,01ml).

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

- Calcular la humedad del suelo en el momento en que fue moldeado de acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando al 0.1 % w = ((mh - ms) / ms) * 100 En que: w = humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %; Mh = masa del suelo húmedo, g; y ms= masa del suelo seco, g. - Calcular el límite de contracción, del suelo de acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando al 1 %. wS = w – (((Vh - Vs) * ‫ﻻ‬w) / ms) * 100 en que: wS = límite de contracción, %; w = humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %; Vh = volumen de la pastilla de suelo húmedo, cm3 (ml); Vs = volumen de la pastilla de suelo seco, cm3 (ml); ‫ﻻ‬w = densidad del agua, gr/cm3(gr/ml) ; y ms = masa del suelo seco, g.