UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL

SEGUNDO ENSAYO DE LABORATORIO

Temas : - Contenido de Humedad.

- Análisis Granulométrico por Tamizado.

- Curva Granulométrica.

Asignatura : Mecánica de Suelos I.

Profesora : Ing. Fabiola Coral Mestanza.

Integrante :

Surco, Mayo, 2013.

1. INTRODUCCIÓN

En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos se creyó que las

propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículas

constituyentes según sus tamaños; por ello era preocupación especial de los ingenieros la

búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Aún hoy, tal parece que

todo técnico interesado en suelos debe pasar a modo de etapa de iniciación, por una

época en que se siente obligado a creer que, con suficiente experiencia, es posible

deducir las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución

granulométrica o descripción por tamaños; es común, sin embargo, que una no muy

dilatada experiencia haga que tal sueño se desvanezca.

Solamente en suelos gruesos cuya granulometría puede determinarse por mallas, la

distribución por tamaños puede revelar algo de lo referente a las propiedades físicas

del material; en efecto la experiencia indica que los suelos gruesos bien graduados, o sea

con amplia gama de tamaños, tienen comportamiento ingenieril más favorable, en lo

que atañe algunas propiedades importantes, que los suelos de granulometría muy

uniforme.

El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la

construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se

puede conocer las propiedades del suelo y su comportamiento futuro.

Para analizar la granulometría de un suelo se procede con el tamizado estándar. Las

aberturas de los tamices se seleccionan de acuerdo con los tamaños máximo y mínimo

del suelo. Entre estos tamaños se establecen las subdivisiones requeridas.

Los tamices como cualquier otro instrumento de laboratorio están ordenados en

un formato estándar. La distribución granulométrica es expresada en una curva, que

es la representación gráfica de los resultados obtenidos, dibujada en escala

semilogarítmica.

2. OBJETIVOS

Determinar los diferentes tamaños de las partículas de un suelo y obtener de esta

manera la cantidad de cada uno de estos, expresarlos en tanto por ciento, que

pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo.

Clasificar el suelo, según el tamaño de sus partículas por medio del Análisis

Granulométrico por Tamizado.

Determinar los coeficientes de uniformidad y curvatura.

Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.

3. NORMAS

a. ASTM D2216

Significado y Uso:Para muchos materiales, el contenido de agua es una de las propiedades de índice más significativos utilizados en el establecimiento de una correlación entre el comportamiento de los suelos y sus propiedades de índice.

El contenido de agua de un material se utiliza en la expresión de las relaciones de fase de aire, agua y sólidos, en un volumen dado de material.

Nota 2-La calidad del resultado producido por esta norma depende de la competencia del personal que lo realiza, y la adecuación de los equipos e instalaciones utilizadas. Los organismos que cumplan los criterios de Práctica D3740, generalmente se consideran capaces de probar competentemente un muestreo, inspección, etc. A los usuarios de esta norma, se advierte que el cumplimiento con la Norma D3740 no es en sí misma garantizar resultados confiables. Los resultados fiables depende de muchos factores; la Práctica D3740 proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores.

1. Alcance

1,1 Estos métodos de ensayo cubre la determinación en el laboratorio del agua (humedad) de la masa de suelo, roca, y materiales similares, donde la reducción de la masa por secado es debido a la pérdida de agua, excepto como se indica en 1,4, 1,5, y 1,7. Para simplificar, la palabra "material" se refiere al suelo, roca o agregado que sea más aplicable.

1.2 Algunas disciplinas, como la ciencia del suelo, la necesidad de determinar el contenido de agua en la base del volumen. Tales determinaciones son más allá del alcance de este método de ensayo.

1,3 El contenido de agua de un material se define en 3.2.1.

1.4 El término "material sólido" tal como se utiliza en la ingeniería geotécnica normalmente se supone que significa naturalmente partículas minerales del suelo y rocas que no son fácilmente solubles en agua. Por lo tanto, el contenido de agua de materiales que contienen materia extraña (tal como cemento, etc.) pueden requerir tratamiento especial o una definición calificada de contenido de agua. Además, algunos materiales orgánicos pueden ser descompuestos por secado en horno a la temperatura de secado estándar para este método (110 ° C). Los materiales que contienen yeso (sulfato de calcio dihidrato) u otros compuestos que tienen cantidades significativas de agua hidratada puede presentar un problema especial ya que este material se deshidrata lentamente a la temperatura estándar de secado (110 ° C) y una humedad relativa muy baja, formando un compuesto (por ejemplo, sulfato de calcio hemihidrato) que normalmente no está presente en los materiales naturales, excepto en algunos suelos del desierto. Con el fin de reducir el grado de deshidratación del yeso en tales materiales que contienen yeso, o para reducir la descomposición en suelos altamente orgánicos / fibrosos, puede ser deseable secar los materiales a 60 º C o en un desecador a temperatura ambiente. Así, cuando una temperatura de secado se utiliza, que es diferente de la temperatura estándar de secado tal como se define por este método de ensayo, el contenido de agua resultante puede ser diferente del contenido de agua estándar determinado a la temperatura estándar de secado de 110 ° C.

Nota 1-Método de Ensayo D2974 proporciona un procedimiento alternativo para determinar el contenido de agua de los materiales de turba.

1,5 Materiales que contienen agua con cantidades sustanciales de sólidos solubles (como la sal en el caso de sedimentos marinos) cuando se ensayan por este método dará una masa de sólidos que incluye los sólidos solubles disueltos previamente. Estos materiales requieren un tratamiento especial para eliminar o dar cuenta de la presencia de sólidos precipitados en la masa seca de la muestra, o una definición calificada de contenido de agua debe ser utilizado.

1.6 Esta norma de ensayo requiere varias horas para el secado adecuado de la muestra de contenido de agua. Métodos de Ensayo D4643, D4944 y D4959 proporcionan procesos menos laboriosos para la determinación de contenido de agua.

1,7 Dos métodos de ensayo previsto en la presente norma. Los métodos difieren en los dígitos significativos reportados y requiere el tamaño de la muestra (masa). El método a utilizar puede ser especificado por la autoridad requirente, de lo contrario el método A se llevará a cabo.

1.7.1 Método A-El contenido de agua en masa se registra con una aproximación de 1%. En caso de litigio, el método A es el método de referencia.

1.7.2 Método B-El contenido de agua en masa se registra con una aproximación de 0,1%.

1,8 Esta norma requiere el secado del material en un horno. Si el material que es secado está contaminado con ciertos productos químicos, pueden existir riesgos de salud y seguridad. Por lo tanto, esta norma no debe ser utilizada para determinar el contenido de agua de los suelos contaminados, al no ser adecuadas las medadas de salud y seguridad que se toman.

1,9 unidades-Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como los estándares excluyendo los tamaños de los tamices alternativos listados en la Tabla 1. No hay otras unidades de medida incluidos en este método de ensayo.

1,10 Refiérase a la Práctica D6026 de orientación sobre el uso de cifras significativas que determine si el método A o B se requiere. Esto es especialmente importante si el contenido de agua se puede utilizar para calcular otras relaciones tales como masa húmeda se seque masa o viceversa, unidad de peso húmedo a seco de unidad de peso o viceversa, y la densidad total para secar densidad o viceversa. Por ejemplo, si cuatro dígitos significativos se requieren en cualquiera de los cálculos anteriores, a continuación, el contenido de agua debe ser registrado con una precisión de 0,1%. Esto ocurre desde 1 más el contenido de agua (no en porcentaje) tendrá cuatro dígitos significativos, independientemente de lo que el valor del contenido de agua es, es decir, 1 más 0.1/100 = 1.001, con un valor de cuatro dígitos significativos. Mientras que, si tres dígitos significativos son aceptables, entonces el contenido de agua se puede registrar con precisión de1%.

1.11 Esta norma no pretende dirigir todas las inquietudes sobre seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

4. METODO GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

I. METODO: LAVADO

EQUIPOS

Tamiz (3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, Nº 4, Nº 8, Nº 10, Nº 16, Nº20,

Nº 40, Nº 50, Nº 80, Nº 100, Nº 200).

Nº 30,

Balanza Mecánica.

Balanza Electrónica.

Muestra de Suelo.

Horno.

Bandejas.

Envases.

Brocha, Cepillos, Escobilla.

PROCEDIMIENTO

Primero tomamos nuestra muestra y la clasificamos, en este caso la muestra fue

un de suelo grueso. La ponemos en la fuente que va a ser la LMSA-5.

Luego pesamos la muestra, e inmediatamente después lo llevamos al lavadero y

empezamos con el lavado.

Mientras la muestra se va lavando, la vamos colocando en otro recipiente (en este

caso en el LMSA-3).

Una vez que toda la muestra haya sido lavada se ingresa al horno y lo dej

amos por día y medio aproximadamente.

Con la muestra seca la sacamos del horno para pesarla, apuntamos los datos y

procedemos con el tamizado y pesado de los restos en cada tamiz así como con

lo que queda en el platillo del fondo.

Ingresamos muestra de suelo para iniciar el tamizado.

Se mueve con mucho cuidado para que la muestra de suelo siga con el proceso

de tamizado.

Al momento de ingresar todo el suelo, se tamiza uno por uno.

Al terminar el tamizado vemos que el suelo va a estar dividido en partes y de

acuerdo al diámetro de las partículas. Es una clasificación granulométrica.

CALCULOS Y RESULTADOS

o CONTENIDO DE HUMEDAD

TABLA I

CONTENIDO DE HUMEDAD

1 N° recipient LMSA- 5

2 W recipiente (gr) 594.00

3 W recipiente sw (gr) 6882.50

4 W recipiente s (gr) 6836.93

5 Ww : 3-4 (gr) 45.57

6 Ws : 4-2 (gr) 6242.93

7 ω :100*5/6 (%) 0.73 %

Ww = 6882.50 – 6836.93 = 45.57 gr. Ws = 6836.93 – 594 = 6242.93 gr. % ω = 100 * (45.57 / 6242.93 ) = 0.73 %.

o ANALISIS GRANULOMETRICO

TABLA II

ANALISIS GRANULOMETRICO

8 W recipiente s (LAVADO) (gr) 6702.00

9 W s (LAVADO) : 8-WLMSA3 (gr) 6125.20

10 W s fino (platillo) (gr) 4.30

11 W Total Parcial Retenido (gr) 6122.41

12 ΔW : 9-11 (gr) 2.79

13 W s fino (total) : [6-(11-10)-12] (gr) 122.03

14 % finos : 100*13/6 (gr) 1.95 %

15 Error : 100*12/9 (gr) 0.05 %

ΔW = 6125.20 – 6122.41 = 2.79 gr. Ws fino = [6242.93 – (6122.41 – 4.30) – 2.79] = 122.03 gr. % finos = 100 * (122.03 / 6242.93) = 1.95 %. Error: 100 * ( 2.79 / 6125.20 ) = 0.05 %.

Tamiz Peso ParcialRetenido

Peso Parcial RetenidoCorregido

% ParcialRetenido

%Acumulado

Retenido

%Acumulado

que pasa

(" o N°) mm (gr) (gr) (%) (%) (%)

3” 75 0 0 0 0 100

2” 50 225.14 225.14 3.61 3.61 96.39

1 1/2” 37.5 423.51 423.51 6.78 10.39 89.61

1” 25 1070.03 1070.03 17.14 27.53 72.47

3/4” 19 859.73 859.73 13.77 41.30 58.70

3/8” 9.5 1296.68 1299.47 20.82 62.12 37.88

N° 004 4.75 556.31 556.31 8.91 71.03 28.97

N° 010 2 322.65 322.65 5.17 76.20 23.80

N° 020 0.85 129.19 129.19 2.07 78.27 21.73

N° 040 0.425 362.38 362.38 5.80 84.07 15.93

N° 060 0.25 408.95 408.95 6.55 90.62 9.38

N° 100 0.15 289.40 289.40 4.64 95.26 4.74

N° 200 0.075 174.14 174.14 2.79 98.05 1.95

Platillo 4.30 122.03 1.95 100.00 0.00

Total 6122.41 6242.93 100.00

TABLA DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

D60

D30

D10

De la TABLA III podemos definir que:

PORCENTAJE PARCIAL RETENIDO: Corresponde al porcentaje en masa del suelo directamente retenido en dicho Nº de malla.

.

.

.

Así sucesivamente con todos los datos.

PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO: Corresponde al porcentaje en masa de todas las partículas de mayor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la suma de todos los porcentajes parciales retenidos en los tamices de abertura de mayor tamaño más el porcentaje parcial de lo retenido en ese tamiz.

Para 2”….

Para N° 004…. ...

Así sucesivamente con todos los datos.

PORCENTAJE ACUMULADO QUE PASA: Corresponde al porcentaje en masa de todas las partículas de menor tamaño que la abertura de una de terminado tamiz. Se calcula como la diferencia entre el 100% y el porcentaje acumulado retenido en ese tamiz.

.

.

.

Así sucesivamente con todos los datos.

HALLANDO EL D10:

0.425 - 15.93% D10 - 10%0.25 - 9.38%

HALLANDO EL D30:

9.5 - 37.88% D30 - 30%

4.750 - 28.97%

HALLANDO EL D60:

25 - 72.47% D60 - 60%19 - 58.70%

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu):

Cu = 73.28

COEFICIENTE DE CURVATURA (Cc):

Cc = 5.375

Nuestra TABLA IV quedaría así:

TABLA IV

D10 (mm) 0.267

D30 (mm) 5.299

D60 (mm) 19.566

Cu 73.28

Cc 5.375

5. CONCLUSIONES

Logramos determinar la cantidad de suelo que pasa por cada tamiz, de la misma

forma logramos calcular los Coeficientes de Uniformidad y Curvatura (Cu y Cc).

Todo suelo tiene una propia granulometría o mejor dicho cada suelo tiene cierta y

única característica que los identifica de los demás.

Mediante la granulometría se sabrá si se puede o no construir una edificación o

alguna obra de ingeniería civil en el lugar donde se sustrajo la muestra de suelo.

Utilizando una porción del total de la muestra pudimos hallar el contenido de

humedad y generalizarlo para la muestra en general.

En la malla 200 se quedan los limos y arcillas.

El contenido de humedad lo hallamos en el recipiente sin lavar, mientras que el

análisis granulométrico se hizo mediante el método de LAVADO.

Finalmente se obtuvo la curva, la cual nos indica el tipo de suelo del cual se

sustrajo la muestra.

6. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES

Al momento de realizar el ensayo, para suelo grueso se toma de 6 a 7 kg de

muestra, mientras que para suelo fino se toma como máximo 2kg.

Se lava con la yema de los dedos para evitar una mayor pérdida de suelo.

Al momento de tamizar, hay que realizarlo con mucho cuidado para evitar pérdidas

de suelo. Al momento de tamizar, tenemos que mover para que el suelo siga

bajando y así obtengamos buenos resultados.