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MECÁNICA DE SUELOS I

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MEDIO DEL HIDRÓMETRO

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El método más usado para hacer la determinación indirecta de los

porcentajes de partículas que pasan el tamiz No. 200, es el del hidrómetro,

basado en la sedimentación de un material en suspensión en un líquido. El

hidrómetro sirve para determinar la variación de la densidad de la suspensión con

el transcurso del tiempo y medir la altura de caída del grano de tamaño más

grande correspondiente a la densidad media.

Si se distribuye un gran número de granos de suelo en un líquido y se

sumerge un hidrómetro, el empuje hidrostático en el bulbo, es igual al peso de la

suspensión desalojada por el bulbo.

El hidrómetro mide el promedio de la densidad de la suspensión desalojada

por el bulbo. De la lectura del hidrómetro puede determinarse directamente el

porcentaje de granos de suelo por peso con relación a la concentración original,

calibrando la escala del hidrómetro en granos por litro.

El tamaño de los granos obtenidos con el hidrómetro es el equivalente de

una esfera cuya velocidad de caída sea igual a la del grano del suelo. El diámetro

equivalente de los granos para una lectura dada se obtiene por medio de la ley de

Stokes, considerando como altura de caída la distancia entre la superficie del

líquido y el centro de flotación del bulbo.

El centro de flotación es variable y no se comete un error grave si en el

lugar de la distancia al centro de flotación se usa la distancia al centro del

volumen del bulbo. La obtención de los diámetros equivalentes se facilita

grandemente usando el monograma calculado por A. Casagrande.

II. OBJETIVOS

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INTRODUCCIÓN

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Objetivo General:

El objetivo de este ensayo es el determinar el porcentaje de limos y arcillas,

en suelos que pasan el tamiz Nº 200.

Objetivos secundarios:

Reconocer el funcionamiento básico de un hidrómetro y su aplicación en la

granulometría para fracciones finas, así como analizar el principio de la Ley

de Stokes.

Representar la distribución de los tamaños de la fracción en una curva

granulométrica para su fácil interpretación.

Representar la distribución de los tamaños de la fracción en una curva

granulométrica para su fácil interpretación

III. MARCO TEÓRICO

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NORMA: ASTM D422- 63

Este método cubre la determinación cuantitativa de la

distribución del tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. La

distribución de las partículas mayores que 0.075mm (retenido tamiz Nº 200) es

determinada por tamizado, y la más fina es determinada por procesos de

sedimentación usando un hidrómetro. La muestra es separada por un proceso de

cuarteo o por cualquier otro método que permita una adecuada selección de la

fracción representativa de la muestra a estudiar. La fracción seleccionada se

divide en dos porciones: una contiene sólo las partículas retenidas en el tamiz Nº

10y la otra porción contiene las que pasan el tamiz Nº 10, la cantidad

seleccionada debe ser tal que compense el peso de las fracciones más finas o

más gruesas de la muestra a estudiar. A continuación se dan unos valores que

pueden servir de orientación de la cantidad de muestra a tomar en función del

tamaño máximo de la partícula de suelo para el material retenido en la malla No,

10: Diámetro nominal de la partícula más grande Cantidad mínima demuestra que

debe quedar retenida en el tamiz Nº10.

El tamaño de la fracción que pasa la malla No.10 debe ser de aproximadamente

115g para arenas y 65 g. para limos y arcillas. La muestra seleccionada debe

estar seca o someterla a proceso de secado al horno por 110+/- 5°C por 24 horas

o hasta lograr peso constante.

NORMA AASHTO T- 88

Este método describe un procedimiento para la determinación cuantitativa de la

distribución de tamaños de partículas en los suelos. Lo siguiente se aplica a todos

los límites especificados en esta norma: A los efectos de determinarla

conformidad con estas especificaciones, un valor observado o un valor calculado

se redondeará "a la unidad más cercana" en el último lugar de la derecha de las

cifras utilizadas en la expresión del valor límite, de acuerdo con ASTME29.

NORMA: ASTM D422- 63

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Esta norma nos explica que es y cómo es el proceso para calcular El límite

plástico de un suelo, es el contenido más bajo de agua, determinado por este

procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de

plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua,

expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el

material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia

numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo. Es de anotar el

equipo y material que es necesario para realizar la evaluación son:

-Espátula: De hoja flexible, de unos 76.2 mm (3") de longitud por 20 mm (3/4") de

ancho,

-Cápsula para evaporación: De porcelana, o similar, de 115 mm (4 1/2”) de

diámetro,

-Balanza: De 100 g de capacidad con aproximación a 0.01 gr y

-Aparato de enrollamiento: Para determinar el límite plástico, (opcional).

ConceptosCuando los suelos no son grueso granulares, sino que los suelos tienen tamaños

de grano pequeños no se podrá hacer análisis granulométrico por mallas

(tamices), para determinar el porcentaje de peso de los diferentes tamaños de los

granos de suelo. Lo apropiado es aplicar el método del hidrómetro (densímetro),

hoy en día para suelos finos quizá es el ensayo de mayor uso, el hecho se basa

en que las partículas tienen una velocidad de sedimentación que se relaciona con

el tamaño de las partículas.

La ley fundamental para realizar análisis granulométrico por hidrómetro es

formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae

dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del

diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua.

Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y

suelo, porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la

formación de flóculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas

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en las partículas del suelo. Se utiliza un agente defloculante que neutralice las

cargas eléctricas, permitiendo que las partículas se precipiten de forma individual.

TIPOS DE DISPERSANTES USADOS COMÚNMENTE:

Silicato de Sodio (vidrio líquido). Es una solución de silicato de sodio. Una vez

preparada la solución se toman 20 cm3.

Hexametafosfato de sodio (NaPO3). Comercialmente se conoce como Calgon. Ya

que la solución es ácida se puede considerar mayor eficacia como agente

defloculante en suelos alcalinos.

Para el ensayo de hidrómetro existe corrección dependiendo del tipo de

hidrómetro empleado, la corrección se hará con la diferencia de la lectura del

hidrómetro y un coeficiente que depende del tipo de hidrómetro.

Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido. Al

formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse,

ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer

donde termina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco.

Esta corrección se hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo

dos lecturas en la escala; una en la parte superior del menisco (para que el

menisco se forme completo, el cuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la

grasa) y otra siguiendo la superficie horizontal del agua. La diferencia de las dos

lecturas nos da la corrección que debe sumarse a las lecturas hechas al estar

operando.

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2. CALCULOS Y METODO OPERATIVO

2.1 Materiales

Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como

COHESIVIDAD DEL CONCRETO

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CONCLUSIONES

Las arcillas son agregados de partículas pequeñísimas derivadas de la

descomposición química de las rocas, son plásticas y el tamaño de sus

partículas es menor a 0.005mm.

Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del

líquido. Al formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no

puede hacerse, ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo

que se necesita leer donde termina el menisco y corregir la lectura

sumando la altura del menisco.

El ensayo de Hidrómetro se basa en la sedimentación de un material en

suspensión en un líquido; sirve para la determinación de la variación de la

densidad de la suspensión con el transcurso del tiempo y medir la altura de

caída del gramo de tamaño más grande correspondiente a la densidad

media.

El método del hidrómetro nos permite obtener el diámetro promedio de los

gránulos finos de un material como el arcilloso en el que su curva de

distribución es consecuente a su porcentaje de finidez.

El método del hidrómetro nos permite determinar en un material fino el

coeficiente de uniformidad que no son posibles hallar mediante el método

mecánico.

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RECOMENDACIONES

Para evitar la segregación en la mezclas se debe realizar un adecuado diseño de

mezclas.

Se recomienda que los procesos de mezclado, transporte, colocación y vibrado

del concreto se reducirá la segregación de la mezcla de concreto, se desarrollen

correctamente.

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BIBLIOGRAFÍA

LIBROS Y FOLLETOS:

TERZAGHI & PECK. “Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica”.Ed.

“El Ateneo”. Bs.As. Segunda Edición 1978.

Guías de laboratorio

Normas ASTM D422-63

PAGINAS WEB:

http://www.slideshare.net

http://apuntesingenierocivil.blogspot.pe/2011/03/i-ensayo-del-hidrometro-determinacion.html

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