MÉTODO DE PRUEBA

Determinación de la cantidad de suelo más fino que 75 m (malla No. 200)

No. IDC - 02Rev. 01Fecha: 20140107

PRÓLOGO

Este método de prueba es una traducción de la norma ASTM D 1140-00 “Standard test methods for amount of material in soils finer than No. 200 (75 m) sieve” emitida por la American Society for Testing and Materials (ASTM). La designación de la norma es D 1140, el número inmediato indica el año en que se adopto la norma y el número entre paréntesis indica el año de la última re-aprobación

En esta versión traducida al español, además de lo que indica la norma original, se agrega el inciso de objetivo.

1. OBJETIVO Determinar la fracción del suelo más fina que la malla de 75 m (No. 200).

2. ALCANCE.

2.1 Este método de ensayo describe la determinación de la cantidad de material más fino que 75 m (No. 200) por medio de lavado.

2.2 Se describen dos métodos para determinar la cantidad de material más fino que la malla de 75 m (No. 200). El método puede ser especificado por el solicitante. Si no se especifica ningún método, la elección se hará con base en los puntos dados en 4.2 y 7.3.

2.2.1 Método A. El espécimen no se dispersa antes del lavado.

2.2.2 Método B. El espécimen es dispersado remojándolo en agua o con un agente defloculante antes del lavado

2.3 Las unidades estándar para expresar los valores son las unidades del Sistema Internacional (SI).

2.4 Esta norma no contempla todos los problemas de seguridad, ni los asociados a su uso. Es responsabilidad del usuario de este método de ensayo establecer prácticas apropiadas de seguridad e higiene y determinar la aplicabilidad o regular las limitaciones previas a su uso.

3. RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO.

3.1 Un espécimen de suelo se lava sobre una malla de 75 m (No. 200). Durante el ensayo se remueve la arcilla y otras partículas solubles al agua. La pérdida de masa, resultado del lavado, es calculada como el porcentaje de la masa original y se reporta como el porcentaje de material más fino que 75 m.

4. IMPORTANCIA Y USO.

4.1 El material más fino que 75 m (No. 200) que cubre las partículas más grandes puede ser separado y removida de manera más eficiente por lavado que por cribado en seco. Por lo que, cuando se requiera una determinación exacta del material más fino que 75 m utilice este método de ensayo. Usualmente, la cantidad de material más fino que la malla de 75 m determinada en una muestra seca es menor. Si este es mayor que el lavado, verifique la eficiencia de la operación de lavado o puede ser que este suceso indique degradación del suelo.

4.2 Con algunos suelos, particularmente con los suelos arcillosos, es necesario remojar el suelo antes de lavarlo, sobre la malla, para que los materiales más finos se separen de las partículas más grandes. Puede adicionar un agente defloculante (agente dispersante) al suelo cuando este remojándolo.

Nota 1. La calidad de los resultados obtenidos con esta norma depende de la competencia del personal que la desarrolle, que el equipo sea el apropiado y la destreza en el manejo del equipo. Las agencias que cumplen con la práctica D 3740 son generalmente consideradas capaces de llevar a cabo ensayos/recolección/inspección/etc. Sin embargo, se advierte que los usuarios que cumplan con esta norma D 3740 no asegura resultados confiables. Un resultado confiable

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depende de muchos factores; la práctica D 3740 sólo proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores.

5. EQUIPO.

5.1 Balanza. Una balanza o báscula que cumpla con los requisitos de la especificación D 4753, con aproximación (sin estimación) a 0,1 % de la masa de ensayo, o mejor. Para determinar la balanza que se requiere multiplique la masa de ensayo por 0,001 y verifique la Tabla 1 de la especificación D 4753 para la clase de balanza a ser utilizada.

5.2 Mallas. Como mínimo, se recomienda usar dos mallas la de 75 m (No. 200) y la malla con abertura de 425 m (No. 40) o más grande. Escoja una malla con el diámetro suficiente para manejar el tamaño del espécimen requerido en 6.2. Las mallas deben de cumplir con los requisitos de la especificación E11.

5.3 Horno. Un horno de tamaño adecuado que sea capaz de mantener una temperatura uniforme de 100 5 °C (230 9 º F) y que cumpla con los requisitos de la especificación E 145.

5.4 Agente defloculante. Una solución de hexametafosfato de concentración suficiente para separación de las partículas. Una cantidad común es de 40 g por 1 000 ml de agua.

6. MUESTREO.

6.1 Realice el muestreo de acuerdo con la práctica D 75.

6.2 Integre toda la muestra de suelo y redúzcala a una cantidad de espécimen adecuado para el ensayo. Use el método descrito en C 702 (IT-001). El espécimen de ensayo deberá ser el resultado de la reducción final. La reducción de una cantidad exacta de material no se permite. La masa del espécimen después de secado deberá estar de acuerdo a lo siguiente (6.2.1 y Nota 2):

Tamaño máximo de partícula (pasa 100 %)

mm

# MallaMasa mínima recomendada para

los especimenesg

2,00 o menor No. 10 20

4,75 No. 4 100

9,5 3/8“ 500

19,0 ¾ “ 2500

37,5 1 ½” 10 000

75,0 3“ 50 000

6.2. 1 Si el mismo espécimen será ensayado para análisis de tamaño de partícula de acuerdo con el método de ensayo D 422, la masa debe cumplir con los requisitos aplicables del método de ensayo.

Nota 2. Cuando no esté disponible la masa mínima, puede usarse una masa menor (la cantidad de material de la cuchara muestreadora o algo parecido). El reporte debe indicar la masa usada.

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7. PROCEDIMIENTO.

7.1 Seque el espécimen a una masa constante a una temperatura de 110 5 °C (230 9 F) y determine su masa con aproximación de 0,1 g. Para determinar la balanza adecuada multiplique la masa por 0,001. Compare el número resultante con los valores de la Tabla 1 de la especificación D 4753 para la escoger la balanza requerida.

7.1.1 Por ejemplo: mínima lectura = 276 g X 0,001 = 0,3 g por lo que una GP-2 con una lectura mínima de 0,1 g sería la adecuada. Podría utilizarse también una balanza más sensible

7.1.2 Como alternativa, elija una muestra y determine su contenido de agua con aproximación de 0,1 % de acuerdo con el método de ensayo D 2216 (IT-003). Calcule la masa seca del espécimen (al dígito más cercano a 0,1 % de su masa o mejor -ver 5.1-) y el contenido de agua.

7.2 Método A

7.2.1 Después de preparar el espécimen de acuerdo con 7.1, coloque el espécimen en la malla superior. Lave el material sobre la malla con la corriente de agua de la llave (Nota 3). El material puede ser ligeramente manipulado con la mano para facilitar el proceso de lavado; tenga cuidado de no perder material. Evite aplicar presión excesiva al material retenido para que las partículas no pasen de manera forzada a través de la malla o para dañar la malla. Termine el lavado hasta que el agua que pasa a través de la malla salga clara (Nota 4).

Nota 3. Puede colocar un aspersor en la llave que utilice para llevar a cabo el lavado. La velocidad del agua debe ser tal que no cause la perdida de material por los lados de la malla. La temperatura del agua no debe de exceder los 32 °C (90 F) para evitar la expansión de los hilos de la malla.

Nota 4. Cuide que no se acumule el agua para evitar que las partículas se queden en los orificios de la malla. Esto provocaría sobreflujo de agua y como consecuencia pérdida de material. Tenga cuidado de no sobrecargar la malla durante el lavado de una muestra demasiado grande.

7.3 Método B

7.3.1 Particularmente, para los suelos muy cohesivos después de preparados de acuerdo con 7.1, coloque el espécimen en un contenedor con agua que contenga un defloculante y humedézcalo por al menos 2 h (preferentemente en la noche) (Nota 5). Agite periódicamente el espécimen ya sea manualmente o por medios mecánicos que faciliten la separación completa de las partículas.

Nota 5. Es más sencillo separar las partículas antes de ser humedecidas. La masa húmeda puede ser ajustada a una masa seca con el procedimiento para la determinación del contenido de agua especificado en 7.1.2.

7.3.2 Después del periodo de humedecimiento, agite el contenido del contenedor y vacíelo en las mallas. Lave el material que quede en el contenedor para asegurar se transfiera todo el material. Entonces termine el procedimiento de lavado como se especifica en 7.2.

7.4 Cuando se termine el lavado por el método A o el método B, seque el material que queda sobre la malla de 75 m (No. 200) ya sea en la malla o transfiriéndolo a otro contenedor. Si se transfiere, decante o succione el exceso de agua para que sea removida. Tenga cuidado de no perder partículas y solamente sacar el agua.

7.4.1 Seque el residuo de cada malla a una masa constante a una de temperatura de 110 5 °C (230 9 F) y determine la masa con la misma balanza usada en 7.1.

Nota 6. Como se menciona en 4.1, si criba la muestra después del lavado puede ser que algún material pase la malla de 75 m (No. 200) que no pasó durante la operación de lavado. Esto puede es importante para muestras con un alto porcentaje de arenas finas y limos arenosos.

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8. CÁLCULOS.

8.1 Calcule la cantidad de material que pasa la malla de 75 m (No. 200) con la siguiente fórmula:

Donde:

A= porcentaje de material más fino que la malla de 75 m (No. 200) por medio de lavado, con aproximación de 0,1 %.

B= masa original de la muestra, g, y

C= masa seca del espécimen retenido en la malla de 75 m incluye la cantidad retenida en la malla superior después del lavado.

9. REPORTE.

9.1 Reporte el porcentaje de material más fino que 75 m (No. 200) con aproximación a 0,1 %

9.2 Indique si el espécimen fue remojado y el periodo de tiempo.

9.3 Indique el método usado (A ó B).

9.4 Identificación de la muestra.

9.5 Tamaño del espécimen.

9.6 Especifique si la masa de la muestra seca se determinó directamente o con el método de contenido de agua tal como se especifica en 7.1.2. Si fue el caso, anote el contenido de agua

10. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN.

10.1 Precisión. Los criterios para juzgar la aceptabilidad de los resultados de ensayo por estos métodos en un rango de tipos de suelos con el método B son dados en la Tabla 1 y 2. Estas estimaciones de precisión están basadas en ensayos interlaboratorios llevadas a cabo por el programa de ensayos de suelos ASTM. En este programa, algunos laboratorios desarrollan tres ensayos por tipo de suelo (ensayos triples), mientras otros laboratorios desarrollan solo un ensayo por suelo (ensayo único). La descripción de los tipos de suelo se da en 10.1.4. La precisión estimada puede variar con el tipo de suelo y con el método usado (método A ó B). Se necesita criterio para aplicar estas estimaciones a otro tipo de suelo o método.

10.1.1 Los datos de la Tabla 1 se basan en tres réplicas del ensayo desarrollados por triplicado por laboratorio en cada tipo de suelo. La desviación por operador y multilaboratorio se muestran en la Tabla 1, columna 4 obtenidas de acuerdo con la práctica E 691, la cual, recomienda a cada laboratorio desarrollar un mínimo de tres réplicas del ensayo. Los resultados de dos ensayos llevados a cabo por un operador en el mismo material, usando el mismo equipo y en el menor periodo de tiempo posible no debe ser mayor a los límites d2s de operador mostrados en la Tabla 1, columna 5. Para la definición de d2s vea la nota C al pie de la Tabla 2. Los resultados de dos ensayos llevados a cabo por operador diferente y en días diferentes no ser mayor al límite d2s mostrado en la Tabla 1, columna 5.

10.1.2 En el programa de ensayos de referencia ASTM, muchos de los laboratorios desarrollan solamente un ensayo en cada tipo de suelo. Esto es una práctica común en la industria de la construcción. Los datos para cada tipo de suelo de la Tabla 2 están basados en los resultados triplicados de ensayos de laboratorio y en ensayos individuales de otros laboratorios. Los resultados

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de dos ensayos llevados a cabo por dos laboratorios diferentes con diferentes operadores usando diferente equipo y diferentes días no deben de variar más allá de los límites d2s de la Tabla 2, columna 5.

Tabla 1 Resumen de los resultados de ensayos triples realizados por los laboratorios

(Porcentaje de finos)

(1) (2) (3) (4) (5)

(Porcentaje en puntos) (Porcentaje en puntos) (Porcentaje en puntos)

Resultados por operador (dentro de un mismo laboratorio: Repetibilidad):

CH 13 98,83 0,15 0,4

CL 13 88,55 0,14 0,4

ML 14 99,00 0,12 0,3

SP 13 2,47 0,20 0,5

Resultados multilaboratorio (entre laboratorios: Reproducibiliad):

CH 13 98,83 0,22 0,6

CL 13 88,55 0,40 1,1

ML 14 99,00 0,13 0,4

SP 13 2,47 0,36 1,0

C El rango aceptable de los resutlados se refiere al límite de dos veces la desviación normal , que se calcula como 1,960 * (2)0,5 * 1s, como se define en E 177. La diferencia entre dos propiedades de los ensayos no debe exceder este límite. El númerosignificativo de decimales presentados es igual a los descritos por el método de ensayo D 6026. En suma, el valor presentadopuede tener el mismo nñumero de decimales como la desviación normal, aún si el resultado tiene mas dígitos significativos quela desviación normal.

Tipo de suelo

A El número de dígitos significativos y los decimales son resultado de los datos obtenidos. De acuerdo con la práctica D 6026, ladesviación normal y el rango aceptable de resultados no pueden tener mas decimales que los datos de entrada

B La desviación normal es calculada de acuerdo con la práctica E 691 y se hace referencia al límite de una vez la desviaciónnormal (1s)

Rango aceptable de dos

resultadosCDesviación normalBValor promedioAEnsayos triples de

laboratorio

Tabla 2 Resumen de los resultados de un ensayo de cada laboratorio

(Porcentaje de finos)A

(1) (2) (3) (4) (5)

(Porcentaje en puntos) (Porcentaje en puntos) (Porcentaje en puntos)

Resultados multilaboratorio (un ensayo realizado por cada laboratorio)

CH 25 98,74 0,22 0,6

CL 24 88,41 0,52 1,4

ML 25 99,00 0,18 0,5

SP 25 2,647 0,60 1,7A Ver las notas de pie de la Tabla 1

Tipo de suelo Número de laboratoriosValor promedio Desviación normal

Rango aceptable de dos resultados

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10.1.3 La Tabla 1 presenta una interpretación rigurosa de un ensayo triplicado de acuerdo con la práctica E 691 de laboratorios pre-calificados. La Tabla 2 se deriva de los datos que representan la práctica común.

10.1.4 Tipos de suelos. Basados en resultados de ensayos multilaboratorio, los suelos usados en el programa se describen de acuerdo con la práctica D 2487. También se proporcionan los nombres locales.

CH: Arcilla plástica. CH, finos: 99 %,

LL = 60 %, IP = 39 %, color: gris café,

preparación del suelo: seco y pulverizado.

Nombre local: Arcilla Vicksburg Buckshot.

CL: Arcilla limosa. CL, finos: 89 %,

LL = 33 %, IP = 13 %, color: gris,

preparación del suelo: seco y pulverizado.

Nombre local: Arcilla Anápolis.

ML: Limo, ML, finos: 99%,

LL = 27 %, IP = 4 %, color: café claro,

preparación del suelo: seco y pulverizado.

Nombre local: Limo Vicksburg

SP Arena mal graduada; SP,

arena gruesa: 20 %, mediana: 48 %, fina: 30 %,

color: café-amarilla.

Nombre local: Arena Frederick

11. PALABRAS CLAVE.

11.1 Finos, tamaño de partículas, análisis granulométrico, lavado.

12. REGISTROS.

12.1 El formato del registro de datos F1 IT-005 se muestra en el anexo 14.1.

12.2 Los registros de datos de ensayos se encuentran en la bitácora asignada al área correspondiente y dentro de un gavetero donde se señala claramente que ahí se encuentra dicha bitácora.

12.3 El llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del ejecutante. El ejecutante debe cumplir con las instrucciones de llenado que se especifican en la bitácora de registro.

12.4 La revisión del llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del signatario.

12.5 El resguardo de la bitácora de los registros de datos de ensayos está a cargo del encargado de área.

13. REFERENCIAS

IT-001 Reducción de muestras de agregado.

IT-003 Determinación del contenido de agua de suelos y rocas.

ASTM C 702 Practice for reducing samples of aggregate to testing size.

ASTM D 75 Practice for sampling aggregates.

ASTM D 422 Test method for particle-size analysis of soils.

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ASTM D 2216Test methods for laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock by mass.

ASTM D 2487Practice for classification for soils for engineering purpose (Unified Soil Classification System).

ASTM D 3740Practice for minimum requirements for agencies engaged in the testing and/or inspection of soil and rock as used in engineering design and construction.

ASTM D 4753Guide for evaluating, selecting, and specifying balances and standard masses for use in soil, rock and construction materials testing.

ASTM D 6026 Practice for using significant digits in geotechnical data.

ASTM E 11 Specification for wire cloth and sieves for testing purposes.

ASTM E 145 Specification for gravity-convection and forced-ventilation ovens.

ASTM E 177 Practice for use of the terms precision and bias in ASTM test methods.

ASTM E 691Practice for conducting an interlaboratory study to determine the precision of a test method

14. ANEXOS.

14.1 IDC-02 (Rev. 01; 20141009) Formato de bitácora para el registro de datos del método de ensayo determinación de la cantidad de suelo más fino que 75 m (malla No. 200).

Aprobó:

M. en I. Daniel O. Lavariega AguirreDirector de laboratorios

Autorizó:

M. en I. Hector de la Fuente Utrilla Director General.

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IT-005 “Determinación de la cantidad de suelo más fino que 75 m (malla No. 200)” Anexo Rev. 8 Fecha: 20100430

ANEXO 14.1 F1 IT-005 (Rev. 09; 20110202) Formato de bitácora para el registro de datos del método de ensayo determinación de la cantidad de suelo más fino que 75 m (malla No. 200)

Anverso Reverso

Folio No.

Nombre del proyecto/servicio:

Clave del proyecto/servicio: Fecha:

Indentificación de la muestra: Profundidad:

Descripción de la muestra:

Procedencia de la muestra:

Temperatura ambiente: ºC Ensayo No.

Realizó

Método a utilizar: Método A (sin defloculante)

Método B (utilizando defloculante)

W húmedo espécimen de ensayo: g

Tiempo de saturación: h

Cap.

No.

# Cápsula: Wcápsula: gWcap+suelo seco: gWsuelo seco: g

# Cápsula: Wcápsula: gWcap+suelo seco: gWsuelo seco: g

% de material más fino que la malla No. 200: %

Norma referencia: ASTM D1140

Operador Supervisó

(Nombre y firma) (Nombre y firma)

Wcap

IT - 005 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE SUELO MAS FINO QUE 75 m (malla No. 200)

Determinación del contenido de agua del espécimen de ensayo

wWcap+suelo seco Wsuelo secoWaguaWcap+suelo húmedo

g %

COORDINACIÓN DE INFRAESTRUCTURA

MECÁNICA DE SUELOSKM 12 CARRETERA QUERÉTARO GALINDO SN SAN FANDILA QUERÉTARO

F1 IT-005

"Los registros de los datos del ensayo se refieren exclusivamente al espécimen ensayado"

Rev. 09; 20110202

MATERIAL ANTES DE LAVAR

MATERIAL DESPUÉS DE LAVAR

100*

lavado seco Wsuelo

200 malla en Wretenido100 fino Más %

Folio No.

Norma referencia: ASTM D1140

COORDINACIÓN DE INFRAESTRUCTURA

MECÁNICA DE SUELOSKM 12 CARRETERA QUERÉTARO GALINDO SN SAN FANDILA QUERÉTARO

IT - 005 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE SUELO MAS FINO QUE 75 mm (malla No. 200)

RELACIÓN DE EQUIPO UTILIZADO EN EL ENSAYO

MS-2500-01

Observaciones

MS-600-

MS-3800-

MS-3300-

Clave del equipo Nombre del equipo

MS-5500-

MS-5500- Termómetro

Desecador

Balanza

Malla No. 200

Horno

Termómetro bimetálico

OBSERVACIONES

Rev. 09; 20110202

"Los registros de los datos del ensayo se refieren exclusivamente al espécimen ensayado"

F1 IT-005

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