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ALTO
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES
RENOVABLES
Conservación de suelos y aguas
INFORME
“GRANULOMETRIA”
CURSO : MECANICA DE SUELOS
PROFESOR : Ing. LEVANO CRISOSTOMO, José
ALUMNO : IBAÑEZ BOCANEGRA, Adler Jampier
SEMESTRE : 2012-I
TINGO MARIA – PERU
2013
I. INTRODUCCION
La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son
importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y
contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de
tamices, los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos
procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño
máximo nominal y absoluto para el agregado grueso.
Existen diferentes métodos, dependiendo de la mayor proporción
de tamaños que existen en la muestra que se va a analizar. Para las partículas
Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por
Tamizado. Pero para las partículas finas, por dificultarse más el tamizado se
utiliza el Método del Sifoneado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley
de Stokes
I.1. OBJETIVOS
- Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el
suelo en cuanto al total de la muestra utilizada, utilizando el método del
Tamizado
- Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas
presentes en una muestra de suelo. Así es posible su clasificación
mediante sistemas como AASHTO o USCS, el ensayo es importante, ya
que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser
utilizados en bases u sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques,
drenajes, etc., depende de este análisis.
- Hallar el Límite líquido, el Limite Plástico e índice de plasticidad y el de
gravosidad.
II. REVISION BIBLIOGRAFICA
II.1. Clasificación
El sistema que para la clasificación de los distintos estratos es el
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, que es el más empleado en el
mundo, y funciona dividiendo el suelo en dos grandes grupos. El primer grupo
es la fracción “gruesa”, que está conformada por las partículas mayores a la
malla #200 (0.074mm). Y el segundo es la parte “fina”, la cual está conformada
por todas aquellas partículas menores a la malla 200.
Se considera un suelo grueso, cuando el 50% del peso de una
muestra queda retenido en la malla 200. Los suelos gruesos se subdividen en:
a) Gravas de símbolo genérico G.
b) Arenas, de símbolo genérico S.
Las gravas y las arenas se separan con la malla #4 (4.76mm). Se
considera como grava a todo el material retenido en dicha malla, el material
que pasa la malla #4 y es retenido en la malla #200, es una arena.
Estos grupos G y S, se subdividen en cuatro grupos más, en
función de su gama de tamaños, de la presencia de finos y la plasticidad de los
mismos. De esta forma a cada grupo formado se le asigna un símbolo
conformado por dos letras mayúsculas.
Cuando el 50% del peso total de la muestra traspasa la malla #200,
se dice que el suelo es fino. De la misma forma que los suelos gruesos, los
finos se subdividen en tres grupos, en función de su índice plástico (IP). Estos
tres grupos son:
a) Limos inorgánicos, de símbolo genérico M.
b) Arcillas inorgánicos, de símbolo C.
c) Arcillas y limos orgánicos de símbolo genérico O.
Al igual que los suelos gruesos. El símbolo consta de dos letras,
esta segundo letra es asignada en función de su grado de comprensibilidad,
definida por el límite líquido (LL), esta segunda letra puede ser H, para una alta
comprensibilidad o L, para baja comprensibilidad.
Las divisiones entre grupos de suelos finos son claramente
definidas en la carta de plasticidad. (GARCIA et al., 2008)
II.2. Granulometría
La granulometría es muy importante en el proceso de clasificación
de suelos, ya que permite en primera instancia separar la fracción gruesa de la
fina. Además las características del tamaño de las partículas de un suelo,
tienen gran importancia en su comportamiento mecánico, e influyen
considerablemente en la compactación adecuada de los suelos. La estabilidad
de un suelo depende de su cantidad de vacíos, mientras esta sea menor mejor
será el comportamiento del mismo. Para lograr que los vacíos de un suelo sean
reducidos al mínimo es necesario que el material tengo una gama de tamaños
que permita que los huecos resultantes del acomodo de las partículas mayores,
sean ocupados por partículas más pequeñas.
La forma de medir el tamaño de las partículas del suelo grueso es
mediante el cribado, consiste en pasar el material a través de una sucesión de
mallas de aberturas distintas, y pesar el material retenido en cada malla,
expresándolo en forma de porcentaje respecto al peso total de la muestra.
Nosotros realizamos el análisis granulométrico simplificado, al cual
nos permite eliminar un serio de mallas, cuyo tamaño es apreciablemente
mayor al tamaño máximo del suelo. De esta forma utilizamos las mallas num.4,
8, 16, 30, 50, 100 y 200.
El procedimiento de cribado es aplicable solamente a las partículas
gruesas del suelo, es decir a las mayores a 0.075mm, representada por la
malla número 200. Debido a esta condición, primeramente separamos las
partículas gruesas de las finas a través de un lavado, el cual consiste en
mezclar el suelo con agua, permitiendo que las partículas finas queden
suspendidas en el líquido y se filtren a través de la malla Nº 200, el análisis
granulométrico para las partículas finas se determinó por medio de la prueba
del hidrómetro, el cual describiéremos más adelante. (GARCIA et al., 2008)
II.3. Método de ensayo estándar para análisis por malla de agregado
grueso y fino
Este método de ensayo es usado para determinar la graduación de
materiales propuestos para usarse como agregados o que están siendo usados
como agregados. Los resultados son utilizados para determinar el cumplimiento
de la distribución del tamaño de las partículas con los requerimientos aplicables
especificados y para proporcionar información necesaria para el control de la
producción de productos varios de agregados y de las mezclas que los
contienen. La información también puede ser usada en el desarrollo de
relaciones concernientes a la porosidad y el empaque.
El ensayo trata básicamente de separar una muestra de agregado
seco de masa conocida, a través de una serie de tamices de aberturas
progresivamente menores, con el objeto de determinar los tamaños de las
partículas.
II.4. Representación de la distribución granulométrica
La grafica granulométrica suele dibujarse con porcentajes como
ordenadas y tamaños de las partículas como abscisas. Las ordenadas se
refieren al porcentaje en peso de las partículas menores que el tamaño
correspondiente. La forma de la curva da inmediata idea de la distribución
granulométrica del suelo un suelo constituido por partículas de granulometría
uniforme que corresponde generalmente a la arenas está representado por una
línea casi vertical. Como una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen
Hazen propuso el coeficiente de uniformidad Cu = D60 / D10D60 diámetro de
las partículas correspondiente al 60% en peso que pasa el tamiz D10 diámetro
de las partículas correspondiente al 10% en peso que pasa el tamiz. En
realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad pues su valor numérico
decrece cuando la uniformidad amenita. Los suelos con Cu<3 se consideran
muy uniformes aun las arenas naturales muy uniformes rara vez presentan
Cu<2. Como dato complementario necesario para definir la uniformidad se
define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión: Cc = D30^2 / D60
* D10
II.5. Plasticidad
Es la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar
deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica aplicable y
sin desmoronarse o agrietarse.
Atterberg determinó que la plasticidad de las arcillas es una
propiedad circunstancial, que depende directamente de la cantidad de agua
presente en el suelo. Es decir, un mismo suelo puede pasar de un suelo sólido
con plasticidad nula, hasta un estado líquido donde el suelo se encuentre en
forma de suspensión. El comportamiento plástico del suelo se da entre estos
dos extremos. Atteberg determinó los siguientes estados de consistencia de un
suelo acuerdo al contenido decreciente de agua.
1. Estado liquido. Tiene las propiedades y apariencia de una
suspensión.
2. Estado semilíquido. Tiene las propiedades de un fluido viscoso.
3. Estado plástico. El suelo se comporta plásticamente.
4. Estado semisólido. Tiene la apariencia sólida pero presentan
disminuciones de temperatura durante el secado.
5. Estado Sólido. El volumen del suelo ya no varía durante el
secado.
La determinación de las fronteras entre estos estado se hace de
forma convencional mediante lo que Atteberg llamó límites de consistencia. El
límite líquido es el límite entre los estado semilíquido y plástico que es la
frontera entre los estados plástico y semisólido. A estos dos límites se le
conoce como los límites de plasticidad, y existe la siguiente relación entre ellos.
Ip = LL – LP
Dónde: Ip: es el Indice plástico
LL: es el límite líquido
LP: Límite plástico.
II.5.1. Pegajosidad y Plasticidad de Suelos Arcillosos.
La plasticidad es la capacidad de un material de experimentar las
deformaciones irreversibles sin romperse y se presenta en la mayor parte de
suelos arcillosos con humedad intermedia. Si se seca un bloque de arcilla
plástica, pierde su plasticidad y se convierte en un sólido frágil con una
resistencia considerable que resulta de la pegajosidad, entre partículas de
arcilla. Sin embargo, si el bloque se descompone en partículas que lo
constituyen, la pegajosidad se pierde y el material se convierte en polvo seco.
Al mezclar nuevamente el polvo que resulta con una cantidad de agua
adecuada, reaparecerán las propiedades de pegajosidad y plasticidad.
La plasticidad se atribuye a la deformación de las capas de agua
adsorbida. Aunque esta agua es fuertemente atraída por las partículas de
mineral de arcilla, las moléculas de agua adsorbida pueden moverse con
relativa facilidad a lo largo de la superficie de las partículas. Por lo tanto,
cuando las partículas de arcilla se comprimen, la capa de agua adsorbida
altamente viscosa se deforma con elasticidad en tanto que las partículas sufren
un desplazamiento relativo unas con respecto a las otras.
II.5.2. Límite Líquido
Es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto al peso
del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y plástico de un
suelo remoldeado o amasado.
Se define como el contenido de agua necesario para que la ranura
de un suelo ubicado en el equipo Casagrande, se cierre después de haberlo
dejado caer 25 veces desde una altura de 10 mm. También puede definirse
como el menor contenido de humedad de un suelo que puede fluir por
vibración.
El límite líquido como fue definido por Atterberg ha estado sujeto a
distintas variaciones en su determinación. Fue Terzaghi, quién sugirió a
Casagrande en 1927, que diseñara un dispositivo mecánico que pudiera
eliminar en lo posible los errores del operador en la determinación del mismo.
II.5.3. Límite Plástico
En el límite plástico, definido por Atterberg, como la humedad para
la cual se producen fisuras al enrollar cilindro de suelo, no se especificó el
espesor de los cilindros en el que debería detenerse el enrollado.
Terzaghi agrego la especificación que india que dicho espesor
debe ser de 1/8 de pulgada o 3mm. El enrollado debe hacerse en placas de
vidrio y no sobre papel, ya que este aceleraría el proceso de secado de la
muestra. En el caso de la determinación del límite plástico, todavía se utiliza el
método manual, debido a que el operador ajusta automáticamente la presión
necesaria de enrollado en función de la resistencia de cada suelo.
En general, las muestras comienzan a enrollarse lentamente,
disminuyendo el contenido de humedad hasta que se llegue a una cantida en la
que la tira de 3 mm de diámetro aproximado, comience a agrietarse. Esto
puede hacerse sobre un vidrio o cualquier superficie suave. Eventualmente
puede hacerse sobre una hoja de papel para acelerar la perdida de humedad
del material
II.5.4. Índice de Plasticidad IP
Atteberg definió el índice de plasticidad para describir el rango de
contenido de humedad natural sobre el cual el suelo era plástico. El índice de
plasticidad IP, es por tanto numéricamente igual a la diferencia entre el límite
líquido y el límite plástico.
El índice de plasticidad es útil en la clasificación ingenieril de suelos
de grano fino y muchas propiedades de ingeniería se han correlacionado de
forma empírica con este. Un suelo con un IP= 2 tiene una gama muy estrecha
de plasticidad, por el contrario, un suelo con IP= 30 tiene características muy
elevadas.
Bajos valores de IP son indiseables porque se considera que un
suelo cambia rápidamente (en términos de agua adicional) de un
comportamiento semisólido a uno líquido. Las arcillas varían mucho en sus
características físicas y químicas. Debido a las partículas extremadamente
finas, es difícil investigar a profundidad sus propiedades, pero algunas de estas
propiedades se pueden expresar en términos de plasticidad utilizando pruebas
estándar. Tanto LL como IP se ven afectados por la cantidad de arcilla, y el
tipo de minerales de arcilla presentes. Un Ll e IP indican un suelo hidrófilo y por
lo tanto más susceptible a los cambios en el contenido de humedad, que puede
conducir a agrietamientos.
PLASTICIDADDESCRIPCION DEL
SUELORANGO IP
NULA Limo 0 - 3
BAJALimo con trazas de arcilla
4 - 15
MEDIA
Limo arcilloso
16 - 30Arcilla limosaArcillas y limos orgánicos
ALTAArcilla limosa
> 31Arcilla
II.6. Sistema AASHTO
En EE.UU nace en 1929 uno de los primeros sistemas de
clasificación, el cual fue creado para evaluar los suelos sobre los cuales se
contraían las carreteras, es asi como nace en 1945 el sistema AASHO, el cual
a derivado en la actualidad como AASHTO. Este sistema describe un
procedimiento para clasificar a los suelos en un total de grupos, basándose en
los ensayos de laboratorio de granulometría, limite liquido e índice de
plasticidad.
- Grava: material que pasa por tamiz de abertura 80 mm. y es retenido en
tamiz de 2mm.
- Arena Gruesa: material comprendido entre los tamices de abertura 2 y
0.5 mm.
- Arena Fina: material comprendido entre los tamices de abertura 0.5 y
0.08 mm
- Limo arcilla: material que pasa por el tamiz de abertura 0.08mm.
- Material granular: el termino material limo arcilla se aplica a los suelos
que presentan una cantidad menor o igual a un 35% bajo el tamiz de
abertura de 0.08mm.
- Material limoso: Son materiales finos con un índice de plasticidad de 10
o menor.
- Material arcilloso: son materiales finos que tienen un índice de
plasticidad de 10 o mayor.
- Material Limo arcilla: El termino material limo arcilla se aplica a los
suelos que presentan una cantidad mayor a un 35% bajo el tamiz de
abertura 0.08mm
II.7. Sistema USCS
El sistema Unificado de Clasificación de Suelos deriva de un
sistema desarrollado por A. Casagrande para agrupar e identificar en forma
rápida en obras militares durante la guerra. Este sistema divide los suelos en
dos grandes grupos, uno de granos gruesos y otro de granos finos.
Los suelos de grano grueso son considerados como tal cuando el
50% de su peso es mayor a 0-08 mm., si dentro de este porcentaje el 50% de
su peso queda retenido en tamiz de 5mm. Se le asigna la letra G, y en sentido
opuesto, es decir que si el 50% del peso de las partículas pasa por el tamiz de
5mm. Se le asigna la letra S. A la letra G y S se les agrega una segunda letra
que nos indicara el tipo de graduación, las cuales corresponden a las
siguientes definiciones:
W: Buna graduación con poso o ningún fino
P: Graduación pobre, uniforme o discontinua con poco o ningún fino
M: Que contiene Limo o Limo y arcilla
C: Que contiene arcilla o arena y arcilla.
Los suelos finos son los que tienen un 50% de su peso menor a
0.08 mm. A la vez estos están representados en tres grandes grupos
representados por la letra de la siguiente manera: La letra C representa a las
arcillas; la letra M para los limos; y la letra O para los limos o arcillas
orgánicos. A las letras anteriores se les agrega una segunda letra que depende
de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa, estas letras
están representadas de la siguiente forma:
L: si el límite liquido es menor a 50
H: si el límite liquido es mayor a 50
III. MATERIALES Y METODOS
III.1. Ubicación
La práctica de Análisis Granulométrico se realizó en el Laboratorio
de Suelos del PEAH (Proyecto Especial del Alto Huallaga)
III.2. Materiales
III.2.1. Materiales - Granulometría
- Muestra de suelo (221.10gr)
- Tamices Nº 3’’, 2’’, 1 1/2'', 1'', 3/4'', 1/2'', 1/4'', Nº 4, Nº 8, Nº 10, Nº 16, Nº
20, Nº 30, Nº 40, Nº 50, Nº 80, Nº 100, Nº 200
- Escobilla
- Recipientes
- Balanza
- Tabla de resultados
III.2.2. Materiales – Límite Líquido
- Aparato de límite líquido (máquina Casagrande)
- Acanalador
- Plato de porcelana
- Espátula
- Horno de secado
- Balanza
- Agua destilada
- Recipientes
III.2.3. Materiales - Límite Plástico
- Plato de porcelana
- Espátula
- Superficie de amasado
- Balanza
- Recipientes
III.3. Metodología
III.3.1. Metodología - Granulometría
- Seque una muestra de suelo con una temperatura de 110 a 5ºC
- Pese una cantidad de muestra de suelo
- Superponer las mallas de mayor a menor diámetro de abertura.
- Verter la muestra en la malla.
- Mover los tamices para que la muestra pase hasta el último tamiz
- Colocar las porciones retenidas en cada malla en un recipiente y pesar
dichas cantidades retenidas.
- Registrar los datos en la tabla de resultados
III.3.2. Metodología – Límite Líquido
- Se pone la muestra en el plato de evaporación, agregándole suficiente
cantidad de agua destilada.
- Se mezcla con la espátula hasta lograr una pasta homogénea.
- Se coloca el aparato de límite líquido sobre una base firme (verificando
que esté limpia y seca) y se deposita en la taza unos 50 a 70 gr. del
material preparado previamente, para luego alisar la superficie con la
espátula, de moso que la altura obtenida en el centro sea de 10 mm.
- Una vez enrasado, se pasa el acanalador para dividir la pasta en dos
partes.
- Cuando se tiene el surco, se gira la manivela del aparato con una
frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes
necesario para que la ranura cierre en 10 mm. de longitud en el fondo de
ella.
III.3.3. Metodología – Límite Plástico
- Tomar una porción de la muestra de ensayo acondicionada de
aproximadamente 1 cm3
- Amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con la palma
de la mano o la base del pulgar sobre la superficie de amasado
conformando un cilindro.
- Cuando el cilindro alcance un diámetro aproximadamente 3 mm, doblar,
amasar nuevamente y volver a conformar el cilindro
- Repetir la operación hasta que el cilindro se disgregue al llegar a un
diámetro de aproximadamente 3mm y no pueda ser reamasado ni
reconstrituido.
IV. RESULTADOS
TamicesPeso
Retenido% Retenido
Parcial
% Retenido
Acumulado
% Que Pasa∅ (mm)
3'' 76.202'' 50.801 1/2'' 38.101'' 25.403/4'' 19.051/2'' 12.701/4'' 9.525
Nº 4 6.350 0.310.1402080
5 0.1402 99.8598
Nº 8 4.760 1.220.5517865
2 0.6920 99.3080Nº 10 2.380 0.52 0.2351877 0.9272 99.0728
Nº 16 2.000 1.630.7372229
8 1.6644 98.3356
Nº 20 1.190 1.850.8367254
6 2.5011 97.4989
Nº 30 0.840 3.361.5196743
6 4.0208 95.9792
Nº 40 0.590 9.054.0931705
1 8.1140 91.8860Nº 50 0.426 19.31 8.7336047 16.8476 83.1524
Nº 80 0.297 33.4615.133423
8 31.9810 68.0190
Nº 100 0.180 10.354.6811397
6 36.6621 63.3379Nº 200 0.149 37.27 16.856626 53.5188 46.4812Fondo 0.074 102.77TOTAL 221.10
76.20
38.10
19.05
9525.00
4760.00
2000.00 0.8
40.43
0.18
0
20
40
60
80
100
120
GRANULOMETRÍA
Series1
Tamices (mm)
% Q
ue p
asa
V. DISCUSION
Según FARIAS (2005), dice que los suelos son de Material arcilloso
cuando son materiales finos que tienen un índice de plasticidad de 10 o mayor
y de Material Limo arcilla cuando los suelos presentan una cantidad mayor a un
35% bajo el tamiz de abertura 0.08mm. En nuestra práctica se pudo comprobar
estos datos ya que el índice de plasticidad es mayor que 10 por lo tanto es de
material arcilloso y como más del 35% pasó bajo el tamiz de abertura 0.08mm
entonces en un suelo de material arcilloso que no solo contiene arcilla sino
también limo.
Según FARIAS (2005), Los suelos finos son los que tienen un
50% de su peso menor a 0.08 mm. A la vez estos están representados en tres
grandes grupos representados por la letra de la siguiente manera: La letra C
representa a las arcillas. A las letras anteriores se les agrega una segunda letra
que depende de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad
relativa, estas letras están representadas de la siguiente forma: L: si el límite
liquido es menor a 50. En la práctica realizada se pudo verificar que la letra C
es la que representa a la muestra juntamente con L porque el limite liquido en
nuestro caso es de 29 y es menor que 50 por lo tanto la clasificación según
SUCS es Cl.
VI. CONCLUSION
- El método del tamizado es relativamente fácil para clasificar las
muestras de suelos, en esta práctica se determinó que la
muestra analizada es arena, ya que más del 50% de la muestra
pasaron por el tamiz Nº 200.
- Con esta práctica nosotros podemos identificar si un suelo tiene
una fracción granular gruesa o una fracción granular fina.
- El limite plástico es 16.18 por lo tanto podemos decir que la
plasticidad está directamente relacionado con la cantidad de agua
contenido en la muestra de los suelos y la ventaja que ofrece para poder
moldear y utilizar el suelo convenientemente, para esto los ensayos nos
dan un parámetro plástico para tipo de suelo ya que no se pueden
exceder los niveles de agua ya que se perdería la consistencia
adecuada.
- El limite líquido es 29 y el índice de plasticidad es de 12.82 que
esto nos da que es un suelo limo arcilloso con plasticidad baja.
- La descripción de la muestra es que es un Suelo de Arcilla de
baja plasticidad con arena, color marrón rojizo, consistencia
compacta.
- La clasificación de suelos según AASHTO es A-6 y SUCS es
CL.
VII. RECOMENDACIONES
- Procurar no dejar después del lavado de la muestra material adherido en
el tamiz
- Antes de pesar los vasos y los recipientes metálicos debe estar
completamente secos y limpios.
- Se debe tener en cuenta de no mezclar las partículas ya tamizadas
- Tener en cuenta de retirar de la balanza todo residuo anterior para que
no altere las mediciones próximas
- Es importante poner atención a los ensayos y conocer muy bien las
propiedades de los distintos tipos de suelos que se emplean y con la
experiencia adquirida poder realizar las prácticas en el campo en la
realidad.
VIII. BIBLIOGRAFIA
CAÑAS S., J. 2000. Análisis de Tamaño de Partículas. Departamento de
Mecanica Estructural. Universidad Centroamericana.
COUSIÑO M., C. 1999. Mecanica de Suelos – Límites de consistencia. Instituto
Nacional de Normalizacion – INN. Santiago de Chile.
FARIAS B., D. 2005. Mecánica de Suelos. Edit. Limusa. Noriega Editores.
SALAGER J., J. 1991. Métodos de Análisis Granulométrico. Laboratorio de
Formulación, Interfases Reologia y procesos. Venezuela.
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