PRÁCTICA No. 1: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (GRANULOMETRÍA)

INTRODUCCIÓN

Se denomina granulometría, a la medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes de cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos, y que en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices.

Esta prueba consiste en separar por tamaño las partículas de suelo, pensándolo a través de una sucesión de mallas cuadradas y en pesar las porciones que se retienen en cada de ellas, expresando dichos retenidos como porcentajes en peso de la muestra total.

a) La sucesión de tamaños obtenidos mediante el empleo de mallas, da una idea de la composición granulométrica únicamente en dos dimensiones, por lo que las curvas resultantes solo serán representativas de materiales constituidos por partículas de forma equidimensional, si las partículas de un material tiene de forma laminar o ascicular, es decir, de lajas o agujas, respectivamente, los resultados que se obtengan no serán representativos de los tamaños reales del material y, en consecuencia de su comportamiento. Así mismo, la curva granulométrica no dará una idea correcta de sucesión de tamaño en lo material con partícula de pesos específicos muy diferente, en cuyo caso será necesario efectuar la corrección correspondiente para transformar los porcentajes obtenidos en función de peso a porcentaje en función de volumen.

b) Las características granulométricas de un suelo influyen en la mayor o en la menor facilidad para lograr una compactación adecuada y tiene importancia en su comportamiento mecánico, principalmente en los suelos gruesos. Generalmente, la mayor estabilidad de un suelo se alcanza cuando la cantidad de vacío es mínima y para que esta condición pueda lograrse, se requiere el material tenga una sucesión adecuada de tamaño que permita que los huecos resultantes del acomodo de las partículas mayores, sea ocupado por partículas menores ya que a su vez, los huecos que dejen estas últimas sean ocupados por partículas más finas y así sucesivamente.

c) La prueba tiene dos variantes, el análisis granulométricos estándar y el análisis granulométricos simplificado los cuales se describen en los incisos siguientes:

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El análisis granulométrico estándar consiste esencialmente en separar y clasificar por tamaños las partículas que componen el suelo utilizando el procedimiento de cribado, es decir asiendo pasar el material a través de un juego de mallas de aberturas cuadradas que comprenden de la numero 75 a la numero 0.075. (3”al No 200).

A continuación se muestra una tabla donde se muestran en orden las mallas a utilizar en esta prueba.

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

OBJETIVO: Separar por tamaños las partículas de suelos gruesos y finos que componen la muestra de suelo en estudio y en función de lo anterior clasificar el suelo de acuerdo a su graduación;

DEFINICIÓN: Se designa como ensaye granulométrico a la determinación de la distribución de las partículas de un suelo en cuanto a su tamaño.

APLICACIÓN: Al realizar un análisis granulométrico en suelos gruesos, tiene las siguientes aplicaciones:

a) Poder clasificar los suelos de acuerdo a su graduación. b) Analizar el material más factible para la construcción de pavimentos. c) Calcular el coeficiente de permeabilidad en una forma aproximada.

Y en suelos finos (partículas que pasan la malla No. 200): a) Es conveniente obtener el porcentaje de partículas menores de 0.002 mm., para

definir los porcentajes de limo y arcilla que contiene un suelo; en función de lo anterior podremos definir u obtener la actividad de ese suelo.

EQUIPO Y MATERIAL: Juego de mallas (comúnmente se utilizan: 3”, 2”,1”, ¾”, ½”,3/8”, No.4, No.10,

No.20, No.40, No.60, No.100, No.200 y la Charola). Cucharón Balanza con aproximación a 0.1gr. Charolas rectangulares de 40X60 cms. Espátula y vidrio de reloj Partidor de muestras o cuarteador Malla No. 200, para el lavado del suelo que pasó la malla No. 4 Alambrón de 5 mm de diámetro, con punta redondeada. Horno o estufa Charolas de aluminio Vaso de aluminio Agua Suelo en estudio

PROCEDIMIENTO

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1. Del suelo secado al sol, disgregado y cuarteado, se obtiene una muestra representativa, la cual es pesada y se anota el peso en el registro correspondiente.

2. Se procede a pasar el material por las diferentes mallas, que van de mayor a menor abertura tal y como se presentan en el registro propio para este ensaye.

3. El material retenido en cada malla se va pesando y anotando en la columna de peso retenido.

4. Todo lo anterior se realiza hasta la malla No. 4 y con el material que pasa dicha malla se procede a obtener una porción de suelo que sea representativa, para ello habrá que pasar el material las veces necesarias por el partidor de muestras, hasta que se obtenga una muestra de entre 500 y 1000 grs.

5. La muestra anterior se pone a secar totalmente (hasta que no empañe el cristal de reloj), esta se enfría y se pesa una muestra de 200.0 grs., la cual se vacía a un vaso de aluminio y se vacía agua hasta llenarlo; con esto se procede a realizar el Lavado del suelo. Si el suelo en estudio, tiene una cantidad apreciable de grumos, este se deja en saturación por 24 hrs.

6. El Lavado del suelo, consiste en agitar el suelo utilizando una espátula de aluminio, haciendo figuras en forma de “ochos” durante 15 segundos.

7. Se vacía el líquido a la malla No. 200, con el fin de eliminar los finos (que es el material que pasa dicha malla), posteriormente se vierte más agua al vaso y se agita de la forma antes descrita.

8. Cuando en la malla se acumule mucho material (arena), se reintegra al vaso, vaciando agua sobre el reverso de la malla, siempre cuidando de no perder material; esto se hará cada 5 veces que se vacíe agua con finos a la malla No. 200.Esta operación se repite las veces necesarias para que el agua salga limpia o casi limpia.

9. El suelo es secado al horno o a la estufa, se deja enfriar y después se pasa por las siguientes mallas, que son la No. 10 a la No. 200.

10. Para que sea un vibrado más eficaz se recomienda, llevar todo el conjunto de mallas al vibrador de mallas.

11. Se procede a pesar el material retenido en cada malla.

12. Se realizan los cálculos de: % retenido parcial, % retenido acumulado, % que pasa; se dibuja la curva granulométrica.

13. Se calculan: los % de grava, de arena y de finos, así como los Coeficientes de uniformidad (Cu) y de Curvatura (Cc).

FORMULAS

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Peso del aguaW w=Wm−W s

Dónde:Wm = Peso de la muestraWs = Peso del solido

Humedad

W (% )=Ww

W s

×100

Dónde:W = HumedadWw = Peso del agua Ws = Peso del solido

Fórmula para calcular el retenido parcial

Retenido parcial= Pesoretenido×100peso totalde lamuestra

Coeficiente de uniformidad

CU=D 60

D10

Coeficiente de curvatura

CC=(D30 )2

D10D60

CÁLCULOS U OPERACIONES

Calculo de humedad

W (% )= 42.7157.3

×100=27.15 %

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Humedad de la fracción que pasa la malla No 4

Recipiente Num 2

Tara + muestra húmeda (Wt + Wm) 650 gTara + muestra seca (Wt + Ws) 607.3 gTara Wt 450 g

Muestra húmeda (W m) 200 g

Muestra Seca (W s) 157.3 g

Peso del agua (Wm - Ws)=W w 42.7 g

Contenido de agua %W 27.15%

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

OBRA: UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCOLOCALIZACIÓN: CUNDUACÁN, TABASCOENSAYE NUM: 1MUESTRA NUM: 1

PESOS: DE LA MUESTRA 13100 gDE LA FRACCIÓN RETENIDA EN LA MALLA NUM 4 8838 gDE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA NUM 4 4262 g

MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA NUM 4

MallaAbertura

(mm)Peso retenido

(g)% retenido

parcial

% acumulad

o

% que pasa

1 1/2" 37.5 815 6.221374046 6.221374 93.77863

1" 25 1577 12.03816794 18.25954 81.74046

3/4" 19 1381 10.54198473 28.80153 71.19847

1/2" 12.5 1680 12.82442748 41.62595 58.37405

3/8" 9.5 1230 9.389312977 51.01527 48.98473

1/4" 6.3 1255 9.580152672 60.59542 39.40458

4" 4.76 900 6.870229008 67.46565 32.53435

Pasa 4 4262 32.53435115 100

Suma 13100 100

MATERIAL QUE PASA LA MALLA NUM 4

MallaAbertura

(mm)Peso retenido

(g)% retenido

parcial

% acumulad

o

% que pasa

#10 2 72.2 11.74490077 79.21055 20.78945

#20 0.85 55.2 8.979480917 88.19003 11.80997

#40 0.425 38.5 6.262862596 94.45289 5.547107

#60 0.25 13.8 2.244870229 96.69776 3.302237

#100 0.15 9.8 1.594183206 98.29195 1.708053

#200 0.075 8.9 1.447778626 99.73973 0.260275

Pasa #200

1.6 0.260274809 100

Suma 200 32.53435115

CURVA GRANULOMÉTRICA

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Humedad de la fracción que pasa la malla No 4

Recipiente Num 2

Tara + muestra húmeda (Wt + Wm) 650 gTara + muestra seca (Wt + Ws) 607.3 gTara Wt 450 g

Muestra húmeda (W m) 200 g

Muestra Seca (W s) 157.3 g

Peso del agua (Wm - Ws)=W w 42.7 g

Contenido de agua %W 27.15%

0.01 0.1 1 10 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

MALLA

% Q

UE

PA

SA

, E

N P

ES

O

D10=0.63 CU=D 60

D10

=15.20.63

=24.13Retenido en Núm. 75: 0.0%

D30=4.75 CC=(D30 )2

D10D60

=(4.75 )2

0.63×15.2=2.36

G: 67.47 %S: 32.27 %

D60=15.2 F: 0.26%

CLASIFICACIÓN USCS: GW GRAVA BIEN GRADUADA.

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UTILIZACIÓN DE LA PRUEBA

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USC. El ensaye es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para utilizar ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., dependen de este análisis.

Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente.

Para suelos con tamaño de partículas con mayor a 0.074 mm se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla de la introducción. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.

Esta prueba, sirve para determinar el porcentaje en peso, de las partículas de diferentes tamaños que forman un material (Ing. Carlos crespo). Para analizar la prueba se hace uso de mallas o tamices de distintos tamaños por los que pasa el material. Se pesan las partículas que se retienen en cada una de las mallas y se encuentra el porcentaje con relación al peso seco total. Posteriormente, se calcula el porcentaje que pasa por las diferentes mallas.

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UBICACIÓN DEL MATERIAL

El material fue obtenido del banco de arena ubicado en la carretera Jalpa de Méndez – Cunduacán, a la altura del Kilometro 0.5.

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CONCLUSIÓN

Alberto Izquierdo Ventura:

La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica con fines de análisis tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas.El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de recuadros, que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices.Es así como al ejercer esta etapa sobre el material de la capa subyacente nos permite distinguir las partículas que conforman ala subyacente empleada para la formación de un pavimento. Antes mencionada dicha definición de este proceso es claro reconocer la importancia de la granulometría para un mejor estudio o análisis de una muestra de suelo.

Julio Cesar Tique Zapata:

Este reporte de práctica está basado en el material de la capa subyacente de un pavimento. Se le realizo la prueba de granulometría la cual nos define el tamaño del material del cual está formado, la cual se obtuvo mediante mallas con diferentes aberturas las cuales mediante sus medidas hace que se retengan en cada malla un porcentaje del material. Con la granulometría conocemos y adquirimos conocimientos del método de análisis granulométrico mecánico para poder determinar de manera adecuada la distribución de las partículas de un suelo.

Jesus Enrique Vargas Guzman:

Mediante esta práctica podemos hacer una clasificación de los suelos respecto al tamaño de sus partículas minerales utilizando un método sencillo el cual es el tamizado o uso de mallas de diferentes medidas el cual nos permitirá separar el suelo en las partículas que lo componen según su tamaño.Esto nos ayuda a obtener graficas de una manera sencilla para conocer como está compuesta una muestra de suelo en la naturaleza, pues como se sabe el suelo no está compuesto de un solo tamaño de partícula mineral y mucho menos de forma circular perfecta en varios casos.Mediante este procedimiento se pueden obtener un par de datos importantes en la materia los cuales son el coeficiente de curvatura Cc y el coeficiente de uniformidad Cu.

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BIBLIOGRAFIA

Normativa SCT (N-CMT-1-02/02) (2002) Caracteristicas de los materiales. Materiales para terracería. Materiales para subyacente.

Badillo, Juárez y Rodríguez, Rico (2008) Mecánica de Suelo. Tomo 1. Fundamentos de Mecánica de Suelos. Editorial Limusa. México, D.F.

ANEXOS

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Pesar el material Ordenar las mallas de mayor a menor abertura

Pasar el material por las mallas Pesar el material retenido en cada malla

Se toman 200 g del material que pasa la malla No 4

Se lava la muestra utilizando la malla No 200

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La muestra lavada se coloca en el horno y se obtiene humedad

La muestra seca se pasan por las otras mallas y se pesa el retenido de cada malla

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