ANALISIS GRANULOMETRICO Y LIMITES DE CONSISTENCIA.docx

avaron UNIVERSIDADNACIONALDECAJAMARCA

FACULTADDEINGENIERÍA

ESCUELAACADÉMICO PROFESIONALDEINGENIERÍAGEOLÓGICA

PRACTICA: ANALISIS GRANULOMETRICOS Y LIMITES

DE CONSITENCIA

CURSO: MECANICA DE SUELOS

DOCENTE: Ing. LUCIO SIFUENTES

CICLO: VIALUMNOS:

GALVEZ MEJIA, Eduard. LOZANO IZQUIERDO, Abel CABRERA QUIROZ,

Santiago PEREZ ARTEAGA, Heyner

J.

Cajamarca diciembre, 2011

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Facultad de ingenieríaESCUELA ACADÉMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA GEOLÓGICA

I. INTRODUCCIÓN :

En el informe siguiente se determina la posibilidad de uso de un cierto suelo en una obra de ingeniería que a su vez esta vinculado directamente a la investigación de las propiedades hidráulicas y mecánicas del suelo.

La granulometría de un suelo nos permitirá de acuerdo a algunos límites del tamaño de las partículas hacer una clasificación descriptiva del mismo como, gravas, arenas gruesas, arenas finas, limos, arcillas y coloides. No obstante la determinación del límite líquido, límite plástico, límite de contracción nos dará una idea mas cerca del tipo de suelo en estudio de acuerdo a los sistemas de clasificación, como son : S.U.C.S. y A.A.S.H.O.

La experiencia de estudiosos indica que los suelos gruesos bien graduados tienen comportamiento favorable en el campo de la Ingeniería Civil. H de señalarse que en suelos gruesos el comportamiento mecánico e hidráulico de los suelos está principalmente definido por la compacidad de los granos y su orientación, características que no se pueden establecer por como se realiza el ensayo de granulometría.

II. RESUMEN :

En esta parte se describirá todo lo realizado en la práctica en un lapso de tiempo de tres semanas se realizó los siguientes ensayos teniendo en cuenta la limitación que ofrecen los equipos del laboratorio de mecánica de suelos:

Análisis granulométrico en seco. Análisis granulométrico por sifonaje. Análisis granulométrico por lavado. Análisis granulométrico con densímetro. Peso específico del suelo. Límite líquido. Límite plástico.

Todo este trabajo de determinar la granulometría del suelo y sus limites de consistencia sirvieron para finalmente clasificarlo de acuerdo al sistema S.U.C.S. y A.A.S.H.O. hallando su índice de plasticidad para su comparación respectiva en los sistemas anteriormente descritos.

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III. OBJETIVOS :

1. Determinar la distribución granulométrica de un suelo a través de los ensayos.

2. Determinar el límite líquido y plástico de un suelo.

3. Clasificación de un suelo mediante los sistemas S.U.C.S. y A.A.S.H.O.

4. Conocer y aprender el uso de los equipos del laboratorio de mecánica de suelos.

IV. METODOLOGÍA :

La metodología utilizada en la presente práctica esta basada en la ejecución de experimentos lo que constituye una metodología experimental.

V. MATERIAL Y EQUIPO :

Suelo a ser ensayado. Juego de mallas números : 3, 2, 1, ½, 5/8, 4, 10, 20, 40, 80, 200, 60. Una balanza ( de precisión de 0,01 gr.). Un horno. Una estufa. Un disco ( sifonaje ) Una cazoleta. Un densímetro. Un termómetro. Vaso homogenizador Probetas ( 1000 mml. 10 mml. ). Manguera. Disco de madera o metal. Una copa Casagrande. Espátulas. Agua. Defloculante (Goma Arábica). Taras. Plancha de vidrio.

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V. ENSAYOS :

1. ANÁLISIS GRANULOMETRICO EN SECO .

PROCEDIMIENTO :

a. Secamos la muestra por 24 hrs. en un horno.b. Se pesa aproximadamente 1000 gr. de muestra seca previamente triturado los

terrones.c. Se ordena los tamices en forma decreciente en el siguiente orden : 3, 2, 1, ½,

3/8, 4, 10, 20, 40, 80, 200, y la cazoleta.d. Se vierte la muestra seca y pesada en la parte superior del juego de tamices.e. Se procede a agitar la muestra con los tamices por aproximadamente 15’.f. Terminado el paso anterior se procede a cuantificar el peso retenido en cada

malla así como también el peso de la cazoleta.g. En gabinete se procede a la obtención de los datos de Peso retenido parcial,

Peso retenido parcial corregido, % retenido parcial, % retenido acumulado, % que pasa, obteniendo la curva granulométrica.

DATOS :

Pi=969

MALLAPeso seco retenido

3 02 01 0 ½ 256,2

3/8 109,84 194,510 9720 58,440 39,380 108,1200 59,5

cazoleta 32

ANALISIS MECÁNICO EN SECO

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MALLAS Nº mm.

P.R.P. P.R.P. corregido.

%R.P. %R.A. % que pasa

3 76,1 0 0 0 0 1002 50,8 0 0 0 0 1001 25,4 0 0 0 0 100 ½ 12,7 256,2 257,78 26,60 26,60 73,40

3/8 9,52 109,8 111,38 11,49 38,10 61,904 4,76 194,5 196,08 20,24 58,33 41,6710 2 97 98,58 10,17 68,50 31,5020 0,84 58,4 59,98 6,19 74,69 25,3140 0,42 39,3 40,88 4,22 78,91 21,0980 0,246 108,1 109,68 11,32 90,23 9,77200 0,074 59,5 61,08 6,30 96,53 3,47

cazoleta 32 33,58 3,47 100,00 0,00sumatoria 954,8 969,00

Error = 14,2

2. ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR SIFONAJE .

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PROCEDIMIENTO :

a. Pesar la muestra seca aproximadamente 80 gr. (Pi).b. Tamizar la muestra por la malla #10. ( Lo que queda en la malla #10 es grava y

lo que pasa es arena. )c. Se coloca la muestra en la probeta y se agrega agua hasta que cubra la muestra

( que paso la malla #10 ).d. Se coloca 5 ml. de defloculante ( Silicato de Sodio o Goma Arábica. )e. Vaciar la muestra con el agua y el defloculante en el vaso homogenizador por

un tiempo de 15 min.f. Nuevamente se vacía en la probeta y se agrega agua hasta los 20 cm. g. Se agita la probeta por 1 min.h. Se deja reposar la muestra durante 15 min.i. Colocar el disco dentro de la probeta hasta donde se encuentre la muestra

sedimentada.j. Mediante una manguera retirar el agua con arcilla de la probeta.k. El material que queda es limo y arena , se vacía este material en una tara.l. Se lleva al horno y se seca durante 24 hrs. a 105º C.m. Se saca la muestra del horno y se pesa.n. Se tamiza la muestra en la malla # 40 y # 200, se pesa el material retenido en

cada malla y el material que pasa esta última.

Material retenido en la malla # 40 ARENA GRUESA. Material que pasa la malla # 40 y es retenida en la malla # 200 ARENA FINA. Material que pasa la malla # 200 LIMO.

o. Determinar la cantidad de arcilla : Peso que pasa la malla # 10 menos Peso seco.

p. Determinar los valores de P.R.P., % R.A., %R.P., % que pasa en un cuadro.

DATOS :

P10 = 70,2PSECO = 35,6Peso retenido en malla # 40 = 0,00Peso retenido en malla # 200 = 25,8Peso en la cazoleta = 9,8

CALCULOS :

SEDIMETACION POR SIFONAJE

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MALLAS Nº mm.

P.R.P. P.R.P. %R.A. %que pasa

40 0,42 0 0 0 100200 0,074 25,8 72,472 72,472 27,528

Cazoleta 9,8 27,528 100,000 0,000Sumatori

a35,6 100,000

3. ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR LAVADO .

PROCEDIMIENTO :

a. Pesar la muestra Pi aproximadamente 500 gr. seca al aire.b. Dejar la muestra en agua por algunas horas.c. Luego vaciar la muestra al juego de mallas.d. Colocar el juego de mallas con la muestra bajo un chorro de agua corriente y

empezar a lavar nuevamente.e. Cuando el agua se note que este limpia se recoge las cantidades retenidas en

cada malla colocándose en una tara para cada caso.f. Secar la muestra en un horno a 105º C por 24 hrs. g. Sacar las muestra del horno y pesarlas.h. Determinar los valores de P.R.P., % R.A., %R.P., % que pasa en un cuadro.i. Dibujar la curva granulométrica.

DATOS :

Pi=600

ANÁLISIS MECÁNICO POR LAVADO

MALLA Nº mm.

P.R.P. %P.R. %R.A. %QUE PASA

20 0,84 0,4 0,067 0,067 99,93340 0,42 3,9 0,735 0,802 99,19860 0,25 6,7 1,117 1,918 98,082200 0,074 58,5 9,750 11,668 88,332

Sumatoria 69,5 11,668530,5 88,417600

MECANICA DE SUELOS

MALLA Pt+m Pt Ps20 37,6 37,2 0,440 35 31,1 3,960 40,3 35,6 4,7200 92,4 33,9 58,5

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4. ANÁLISIS GRANULOMETRICO CON DENSÍMETRO .

PROCEDIMIENTO :

1º PARTE :

a. Calibrar el densímetro.b. Determinar la escala para el densímetro.c. Encontrar el área del densímetro.d. Determinar el volumen del bulbo del densímetro y la longitud ( h ).

- Para determinar el volumen : Colocar agua en la probeta y determinar su volumen Vi colocar el densímetro y determinar el volumen final Vf, Calcular el volumen de la forma : Vf - Vi

e. Determinar las alturas Hi para cada graduación.f. Determinar las alturas H para la escala del densímetro mediante la fórmula :

Donde :

h : Longitud del bulbo.H1: Altura para cada graduación.V : Volumen del bulbo.A : Área de la probeta.

2º PARTE :

Corrección por defloculante y menisco.

a. Por defloculante :

a.1. Colocar agua hasta la marca de 1000 ml. y determinar la densidad d1.a.2. Se mide 5 ml. de defloculante en la probeta pequeña, y se coloca en la probeta grande y agregar agua hasta la marca de 1000 ml. a.3. Se determina la densidad d2.a.4. Se hace la corrección por defloculante mediante la fórmula :

b. Por menisco :

b.1. Colocar agua en la probeta.b.2. Realizar la lectura en la parte inferior del menisco Li y en la parte superior

Ls del mismo.b.3. Calcular la corrección por menisco con la siguiente fórmula.

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3º PARTE :

a.1. Pesar la muestra seca que pasa la malla # 200 aproximadamente entre 50gr. y 80gr.

a.2. Colocar la muestra en la probeta y agregar agua con el defloculante ( 5ml. ). a.3. Vaciar la muestra mezclada en el vaso homogenizador y dejarlo 15 min.a.4. Devolver la muestra a la probeta y agitar por un tiempo de 1 min.a.5. Se deja en reposo la muestra y se empieza a realizar las mediciones de densidad y temperatura.

Las mediciones se harán con un intervalo de tiempo como se indica a continuación :A los 15’’, 30’’, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’, 30’, 1h,2h, 4h, 8h, 16h, 24h.Hasta los 4 min. Se colocara el densímetro sin quitarlo.

DATOS :

Área de la probeta = 27,39 cm2

Altura de la probeta = 14,00 cmVolumen del densímetro :

Vi = 800 mml.Vf = 840 mml.

CUADRO DE ALTURAS DEL DENSIMETRO

Graduación del Densímetro.

H1 H

1 12,4 18,671,01 11,2 17,471,02 10 16,271,03 8,8 15,071,04 7,6 13,871,05 6,5 12,771,06 5,35 11,621,07 4,2 10,471,08 3,1 9,371,09 2 8,271,1 0,95 7,22

CORRECIÓN POR DEFLOCULANTE.

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CORRECCIÓN POR MENISCO.

PESO ESPÉCIFICO DEL SUELO .

Peso de la muestra seca Ps = 51.2 gr. Peso de fiola + agua Pfa = 666 gr. Peso de la fiola + agua + muestra Pfam

s = muestra seca =

= 2.752

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SEDIMENTACIÓN CON DENSÍMETRO

TIEMPO G R CD CM Tº CT R+CT-CM-CD Diámetro % % del total

15'' 1,024 24 -0,5 0,2 17,5 -0,445 23,855 0,115 51,190 45,260

30'' 1,0235 23,5 -0,5 0,2 17,5 -0,445 23,355 0,077 50,117 44,312

1' 1,0232 23,2 -0,5 0,2 17,5 -0,445 23,055 0,045 49,473 43,743

2' 1,0231 23,1 -0,5 0,2 17,5 -0,445 22,955 0,039 49,258 43,553

4' 1,023 23 -0,5 0,2 17,5 -0,445 22,855 0,027 49,044 43,363

8' 1,0205 20,5 -0,5 0,2 17,5 -0,445 20,355 0,0205 43,679 38,620

15' 1,019 19 -0,5 0,2 17,5 -0,445 18,855 0,014 40,460 35,774

30' 1,019 19 -0,5 0,2 17,5 -0,445 18,855 0,01 40,460 35,774

1h 1,0115 11,5 -0,5 0,2 17,5 -0,445 11,355 0,0072 24,366 21,544

2h 1,005 5 -0,5 0,2 17,5 -0,445 4,855 0,0053 10,418 9,211

4h 1,0015 1,5 -0,5 0,2 19,5 -0,095 1,705 0,0039 3,659 3,235

8h 1,001 1 -0,5 0,2 20 0 1,3 0,0026 2,790 2,467

16h

24h 1,0005 0,5 -0,5 0,2 19 -0,19 0,61 0,0016 1,309 1,157

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5. LIMITE LÍQUIDO .

PROCEDIMIENTO :

a. Mezclar el suelo con agua en un depósito.b. Colocar la muestra en la copa de Casagrande y se enrasará a una altura

promedio de 1 cm.c. Hacer la ranura en el centro de la muestra con el ranurador.d. Se comienza a dar golpes en la copa de Casagrande, contándose la cantidad de

estos hasta que la ranura se cierre ( aproximadamente ½’’ en la parte inferior ).e. Colocar una porción de la muestra en una tara pesando primero la tara ( de

preferencia en la parte central ).f. Se pesa la muestra húmeda mas la tara Ph+t

g. Se lleva al horno 24 hrs. a 105º C.h. Se determina el peso de la muestra seca Ps+t

i. Se determina el contenido de humedad.j. Se repite los pasos anteriores para diferentes contenidos de humedad, tratando

de tener 2 o 3 puntos menores a 25 golpes y la misma cantidad para mayores de 25 pero menores de 35 golpes.

k. Dibujar la curva de fluidez en papel semi logarítmico.

DATOS Y CALCULOS :

LÍMITE LÍQUIDO

TARA Nº

Pt Pt+h Pt+s Ph Ps Pw %W Nº de golpes

1 29,2 39 35,6 9,8 6,4 3,4 53,13 92 35,6 42,3 40 6,7 4,4 2,3 52,27 123 33,8 42,9 39,8 9,1 6 3,1 51,67 204 47,7 57,8 54,6 10,1 6,9 3,2 46,38 255 36,8 50,8 46,5 14 8,8 5,2 59,09 316 38,1 47 44,2 8,9 5,1 3,8 74,51 27

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6. LÍMITE PLÁSTICO .

PROCEDIMENTO :

a. Mezclar la muestra de suelo con agua hasta obtener una mezcla homogénea.b. Hacer cilindros pequeños hasta obtener un diámetro aproximado de 3 mm.c. pesar los cilindros cuando aparezcan grietas Ph+t.d. Repetir 3 veces el ensayo.e. Determinar el peso seco después de haber introducido esta en un horno a 105º C por

un tiempo de 24 hrs.

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f. Determinar el contenido de humedad.

DATOS Y CALCULOS :

LÍMITE PLÁSTICO

TARA Nº

Pt Pt+h Pt+s Ph Ps Pw %W

1 34,9 36,6 36,3 1,7 1,4 0,3 21,432 34,9 38,5 37,8 3,6 2,9 0,7 24,143 35,9 37,4 37 1,5 1,1 0,4 36,36

Promedio de límite plástico :

7. CLASIFICACIÓN DEL SUELO POR S.U.C.S. Y A.S.S.H.O.

a. Calculo del índice de plasticidad :

b. Calculo del límite de contracción :

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c. Cuadro resumen de las características del suelo estudiado.

% que pasa malla # 4 100% que pasa malla # 10 100% que pasa malla # 40 99,198% que pasa malla # 200 88,332

Límite Líquido 47,136Límite Plástico 27,310

Indice de Plasticidad 19,556D10 0,0046D30 0,0089D60 0,099Cu 21,522Cc 0.174

d. Hallando el índice de grupo:

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e. Clasificación por sistema A.A.S.H.O.

Haciendo las comparaciones con el cuadro del sistema A.A.S.H.O. se tiene que es un SUELO DEL TIPO A-7-6, haciendo la comparación de que el índice plástico es mayor que la relación L.L.- 30.

Según el cuadro el tipo de material mas destacado como constitutivo son las arcillas, con calidad general de sub-base de regular a pobre.

f. Clasificación por el sistema S.U.C.S.

Graficando en la carta de plasticidad del sistema unificado de clasificación de suelos de un resultado de suelo TIPO CL.

Suelo de grano fino constituido por limo y arcilla, y estas que tiene son inorgánicas de baja a media plasticidad, arcillo arenoso, arcillo gravilloso, arcillo limoso y arcilla floja.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES :

CONCLUSIONES :

1. El estudio debe ser necesariamente reforzado con estos ensayos para entender mejor la clasificación de estos

2. Desde la realización de los ensayos, nos podemos ir dando cuenta del tipo de granos que constituyen un suelo, esto puede ser optimizado con la práctica de los mismos.

3. El suelo de tipo A-7-6 según A.A.S.H.O. o CL según S.U.C.S. es un suelo pobre que tiene que ser mejorado.

4. Con estos tipos de ensayos podemos tener un mayor acercamiento y por lo tanto un adecuado manejo de los equipos del laboratorio de mecánica de suelos.

VII. BIBLIOGRAFÍA :

1. Problemas prácticos en la mecánica de suelos. ING. José Luis de Cossio.2. Mecánica de Suelos de Juarez Badillo.3. Folleto de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad

Nacional de Ingeniería.

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