Date post: | 03-Dec-2015 |
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SUMARIO
Para la práctica realizada se utilizaron los siguientes materiales:
Tamices: 1 ½”, ¾”, No.4, No.10, No.40, No.200 y fondo. Estufa Espátula Maquina tamizadora. Balanza electrónica
Procedimiento:
Se obtuvo una muestra de suelo de 1 kg.
Se procedió a secar la muestra de suelo en la estufa, hasta que desapareciera por
completo la humedad, para después poder encontrar la masa del suelo a través de
la balanza electrónica.
Del material que se disponía se tomaron 500 gr, este material se colocó en el
tamiz No.200, se saturó y se lavó el suelo alrededor de media hora hasta que se
observó que el agua que pasaba a través del tamiz era de color transparente.
El suelo ya lavado se volvió a secar en el horno, para retirar el contenido de
humedad.
Se volvió a pesar la muestra ya secada y se colocó en la batería de tamices, para
el proceso de tamizado.
Posteriormente se retiró la batería de tamices, y se procedió a encontrar el peso
del material que había retenido cada tamiz incluyendo el fondo.
Se sumaron estos pesos y se compararon con el total con el peso obtenido en el
paso anterior.
Posteriormente se calculó el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido en cada
uno de ellos por el peso de la muestra original obtenido en el paso uno.
Además calcular el porcentaje que pasa comenzando por 100% y sustraer el porcentaje
retenido en cada tamiz como un proceso acumulado. Y como último paso trazar la curva
granulométrica, colocando en el eje de las abscisas el diámetro en milímetros y en el eje
de las ordenadas el porcentaje que pasa. Al tener la curva granulométrica se calcularon
los coeficientes de uniformidad y concavidad, para analizar los propiedades del suelo,
entre ellas la distribución de diámetros en los tamices entre el D10 y D60, la uniformidad
del suelo entre el D10 y D60.
MARCO TEORICO
GRANULOMETRIA: La granulometría se refiere a las proporciones relativas en que se
encuentran las diferentes partículas minerales del suelo (grava, arena, limo y arcilla)
expresada con base al peso seco del suelo (en %) después de la destrucción de los
agregados.
La Granulometría estudia la distribución de las partículas que conforman un suelo según
su tamaño, lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva. La variedad
del tamaño de las partículas casi es ilimitada. Su finalidad es obtener la distribución por
tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo.
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE SUELO: La textura y propiedades físicas del suelo
dependerán del tamaño de ellas. Mayores tamaños de partículas significa mayor espacio
entre ellas, resultando un suelo más poroso; menor tamaño 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 con base en las dimensiones dada en
determinados estándares.
Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo del agregado
grueso. En mezclas más pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño
pequeño, la granulometría que más se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada
criba resulta lo más conveniente para lograr una buena trabajabilidad.
Entre más uniforme sea la granulometría, mayor será la economía. Estas especificaciones
permiten que los porcentajes mínimos (en peso) del material que pasa las mallas de
0.30mm (No. 50) y de 15mm (No. 100) sean reducidos a 15% y 0%.
GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO : Es un proceso mecánico mediante el cual se
separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción
menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en
orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo
separa una porción de suelo entre dos tamaños.
Para el lavado de muestras, la muestra cuarteada se pesa como peso total, se procede a
realizar el lavado por la malla número 200, para determinar el % más fino que la malla #
200.
Si el suelo tiene entre un 5-12% de finos, pasantes del tamiz #200 se considera que
ambas distribuciones de granos tienen un efecto significativo para las propiedades
ingenieriles del material. Estaríamos hablando por ejemplo de gravas bien graduadas pero
con limos. En esos casos se recomienda usar doble notación, por ejemplo: GW-GM
correspondiente a "grava bien graduada" y "grava con limo"
Si el suelo tiene más del 15% del peso retenido por el tamiz #4 (R#4 > 15%), hay una
cantidad significativa de grava, y al sufijo "con grava" se le puede añadir el nombre del
grupo, pero el símbolo del grupo no cambia. Por ejemplo, SP-SM con grava se refiere a
"Arena pobremente graduada con limo y grava"
FRACCIÓN GRANULAR FINA: Debe tomarse todo el material pasante el tamiz No 4 (Ba),
se pesa en la balanza y se anota en la hoja de registro. Se vierte la muestra en el Tamiz
No 200, teniendo el cuidado de no perder el material. Luego se elimina las partículas
inferiores al Tamiz No 200 (limo, arcilla y coloides) lavando el material. Hasta que el agua
salga limpia y clara. No se debe remover el material con las manos dentro del tamiz. Todo
el material retenido en el Tamiz No 200 será arena, ya que los finos fueron lavados, se
coloca en un recipiente, teniendo en cuenta de no dejar material adherido en el tamiz.
Luego se deja enfriar y se separa por medio de tamices No 10, No 40, No 60, No 200. Se
pesan las fracciones retenidas en cada uno de tamices.
El proceso de lavado de la muestra debe ser realizado cuidadosamente de modo de no
dañar el tamiz o producir pérdidas de suelo al ser lanzado este fuera del tamiz y en suelos
limpios de finos, las fracciones separadas en el tamiz 3/8” ASTM, se someten
directamente al tamizado. Esto se denomina granulometría vía seca.
Para la fracción de material retenido en el tamiz 3/8” ASTM, el tiempo de vibrado estará
en función de la forma de las partículas. Mientras más angulares sean éstas, mayor será
el tiempo de vibrado. Durante el proceso de tamizado, si la cantidad de material retenido
en determinados tamices es tal que el juego no puede ser bien ajustado, se agita este en
forma manual con movimientos horizontales y verticales combinados, hasta lograr un
buen ajuste para colocarlo en la máquina vibradora.
COEFICIENTE DE CONCAVIDAD ( CC ): Es una medida de la forma de la curva entre el
D60 y el D10, y se define de la siguiente forma:
Valores de Cc muy diferentes de 1 indican que falta una serie de diámetros entre los
tamaños correspondientes al D10 y el D60.
Los diámetros correspondientes al D15 y al D85 pueden utilizarse para determinar la
capacidad del suelo para ser utilizado en diseños de filtros para una presa o para recubrir
los agujeros de tubería perforada utilizada como sistema de subdrenaje dentro de un
suelo.
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: Definido originalmente por Terzaghi y Peck, se utiliza
para evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas de un suelo. Se expresa como la
relación entre D60 y D10, siendo:
D60 = el diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 60% del suelo, en peso; y,
D10 = el diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 10% del suelo, en peso.
Un suelo con un Coeficiente de uniformidad menor de 3, se considera muy uniforme. En el
límite, si un terreno estuviera formado por esferas perfectamente iguales, su coeficiente
de uniformidad sería 1. El suelo cuya curva granulométrica se presenta en el gráfico, con
Cu = 10, podría ser llamado de arena limosa bien graduada.
CONTENIDO DE HUMEDAD: Es la proporción porcentual entre la fase liquida y sólida del
suelo
Wh= Peso del suelo húmedo
Ws= Peso del suelo seco
W (% )=Wh−Ws∗100Ws
DATOS OBTENIDOS
La muestra de suelo fue de 1000 g, después de secar la muestra se
obtuvieron 824 g
En el tamiz #200 se colocaron 500 g (de suelo) de los 824 g, y después de
lavar y secar el suelo se obtuvieron 304 g.
Los 304 g se colocaron en la tamizadora y se distribuyeron de la siguiente
manera:
TAMIZ PESO(g)
#4 --
#10 10
#40 174
#200 116
Fondo 2
302
DATOS CALCULADOS
Tamiz
(mm)ASTM Peso (gr) % Retenido
% Retenido
Acumulado
% Retenido
que pasa
4.75 No. 4 0 0 0 100
2 No. 10 10 3.3112583 3.311258278 96.68874172
0.425 No. 40 174 57.615894 60.92715232 39.07284768
0.075 No.200 116 38.410596 99.33774834 0.662251656
Fondo 2 0.6622517 100 0
Total 302 100
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
D10 = 0.125 mm
D30 = 0.300 mm
D60 = 0.775 mm
Cu=D 60D 10
=0.775mm0.125mm
= 6.2
COEFICIENTE DE CONCAVIDAD
CC = D 302
D10∗D 60=¿
(0.300mm)2
0.125mm∗0.775mm=¿0.9290
CONTENIDO DE HUMEDAD
W húmedo = 1000 g
W seco = 824 g
%W = 1000grs−824 grs
824 grs∗100 = 21.36%
RESULTADOS OBTENIDOS
0.01 0.1 1 100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
CURVA GRANULOMETRICA
TAMICES(mm)
%Q
UE P
ASA
El coeficiente de uniformidad es igual a 6.2
El coeficiente de concavidad es igual a 0.9290
El porcentaje de contenido de humedad fue de 21.36%
DISCUSION DE RESULTADOS
La estructura del suelo se puede analizar desde el punto de vista del tamaño de
las partículas que lo conforman, esto se logra realizando los cálculos
correspondientes para graficar la “Curva granulométrica”, esta curva da
información del tamaño de las partículas que forman la muestra de suelo. La curva
se caracteriza por ser semi-logarítmica, en el eje de las abscisas el diámetro en
milímetros, en escala logarítmica y en el eje de las ordenadas el porcentaje que
pasa en escala natural.
Al visualizar la curva granulométrica se nota que es una curva suave, lo que indica
buena distribución de partículas que conforman el suelo, esto se traduce en que
las partículas pequeñas llenan los vacíos que dejan las partículas grandes.
Dentro de la tamizadora se colocaron 304 g de suelo, que se distribuyeron en los
tamices después del tamizado, sin embargo se notó que al momento de sumar lo
retenido en cada tamiz se obtuvieron 302 g, entonces surge la pregunta ¿Qué
paso los 2 g restante? Podría decirse que los 2 gramos pudieron quedarse
atrapados en las mallas de los tamices por donde pasaron los diferentes diámetros
del suelo.
La curva indica un coeficiente de uniformidad igual a 6.2, que es la forma de la
curva entre D60 y D10, se obtiene dividiendo el diámetro que corresponde al D60
y el diámetro del D10. Dicho coeficiente está relacionado con el origen del suelo, y
cuanto menor es, más uniforme es el suelo. Los coeficientes de uniformidad
inferiores a 5 corresponden a suelos uniformes y los inferiores a 2.5 a suelos muy
uniformes, sin embargo el resultado está por encima de 5, lo que nos indica es un
suelo no tan uniforme.
La curva también indica un coeficiente de concavidad, que es la forma de la curva
entre D60 y D10, pero para obtenerse dicho coeficiente se eleva al cuadrado el
D30 dividido por la multiplicación del D10 por el D60. El coeficiente de concavidad
debe acercarse a 1 para confirmar la buena distribución de diámetros en los
tamices correspondientes al D10 y D60. El cálculo del coeficiente de concavidad
nos dio como resultado 0.9290, se acerca a 1, y por lo tanto se puede concluir que
hace falta un poco más de distribución de diámetros en los tamices
correspondiente al D10 y D60.
Paralelamente se calculó el porcentaje de humedad que contenía (inicialmente) el
suelo, se obtuvo 21.36% de contenido de humedad, al secar la muestra y
encontrar la diferencia entre el peso de suelo húmedo y el peso de suelo seco
partido el peso de suelo seco y por último multiplicar el resultado por cien.
CONCLUSIONES
La muestra de suelo presentó un coeficiente de concavidad igual a 0.9290, cercano a 1. Por lo tanto se puede concluir que hace falta un poco más de distribución de diámetros en los tamices correspondiente al D10 y D60.
La curva granulométrica es más confiable, cuando se utilizan todos los tamices correspondientes.
El coeficiente de uniformidad fue de 6.2, por encima de 5, lo que indica es un suelo no tan uniforme.
El contenido de humedad del suelo fue de 21.36 %.
BIBLIOGRAFÍA
LIBROS:
GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS. Facultad de Ingeniería Universidad TELESUP
MECÁNICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES. Crespo Villalaz, Carlos.
PAGINAS DE LA WEB:
www.unilibresoc.edu.co
http://civilgeeks.com
ANEXOS
FIGURA 1.
Figura 1. Las muestras de suelo fueron secadas, para eliminar la humedad en todo el suelo utilizado.
FIGURA 2.
Figura 2. Se realizó un tamizado lavado durante 30 minutos aproximadamente para clasificar lo que sería utilizado.
FIGURA 3.
Figura 3. El suelo que se obtuvo del tamizado lavado, se pesó nuevamente y se hizo pasar en varios tamaños de tamiz.
FIGURA 4
Figura 4. Se pesó mediante una balanza cada material de suelo que quedo atrapado en cada tamiz.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL. Determinar el porcentaje de suelo que pasa en cada tamiz con los diámetros correspondientes, y con estos datos construir la curva granulométrica.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar el coeficiente de concavidad, para analizar la distribución de los diámetros en los tamices correspondiente al D10 y D60.
Determinar la uniformidad del suelo, entre el D10 y D60.
Calcular el contenido de humedad de la muestra de suelo.