GRANULOMETRA

Introduccin

1.- Objetivo

2.- Antecedentes

En la clasificacin de los suelos para usos ingenieriles es universalmente acostumbrado utilizar algn tipo de anlisis granulomtrico, una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carretas, aeropistas, presas de tierra diques y otro tipo de terraplenes es el anlisis granulomtrico en nuestro caso el mtodo mecnico pus nuestro suelo es grueso tratando de determinar las proporciones relativas de los diferentes tamaos de granos presente en una masa de suelos dada. Obviamente para tener un resultado significativo la muestra debe de ser significativamente representativa de la masa del suelo.

Entender el anlisis granulomtrico mtodo mecnico de un suelo va seca y va hmeda, la forma de representar los resultados obtenidos. Clasificar el suelo segn el anlisis granulomtrico y obtener un adecuado manejo del instrumento empleado en el laboratorio.

La determinacin de los tamaos de las partculas en cuanto a su tamao, se llama anlisis granulomtrico se hace por un proceso de tamizado en los suelos de grano grueso y por sedimentacin en agua (anlisis granulomtrico va hmeda o mtodo del hidrmetro) en suelos de grano fino.El proceso de tamizado no prev informacin sobre la forma de los granos de suelo si ellos son angulares o son redondeados ,solo da informacin de los granos que puede pasar o de la orientacin de los granos que pasan a travs de la malla de abertura rectangular de un cierto tamao obviamente todas las partculas no van a pasar por un solo tamiz ya que es posible que no se pueda orientar para pasar por un tamiz correspondiente las partculas ms pequeas podran no haber pasado por no haber sido separadas en el proceso de pulverizacin incluso las partculas ms pequeas podran haberse adherido a las ms grandes la informacin obtenida en el anlisis granulomtrico se presenta en forma de curva para poder comparar suelos y visualizar ms fcilmente los tamaos de granos presentes y como una masa de suelo tpica suele tener partculas que varen entre tamaos de 2mm @ .075mm para lo cual sera necesario recurrir a una escala muy grande para poder dar el mismo peso y precisin de la lectura a todas las medidas es necesario recurrir a una representacin logartmica para los tamaos de las partculas los procedimientos patrones utilizan el pasante como ordenada en escala natural de la curva de distribucin granulomtrico.

3.- Metodologa

3.1 Procedimiento de ensaye:

3.1.1 Equipo utilizado

Con una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso el coeficiente de uniformidad Cu = D60 / d10En donde

D60 : tamao tal, que el 60 % en peso, del suelo, sea igual o menor.D10 : llamado por Hazen dimetro efectivo; es el tamao tal que sea igual o mayor que el 10 % en peso del suelo.En realidad la relacin es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor numrico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales muy uniformes rara vez se presentan Cu > 2.Se define el coeficiente de curvatura del suelo para definir la uniformidad como: Como dato complementario, es necesario para definir la uniformidad, se define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresion:Cc = (D30)2 / D60 * D10D30 se define anlogamente que los D10 y D60 anteriormente

En las aplicaciones se determina en general la granulometra de un conjunto de granos, el cual es a menudo una muestra aleatoria de una poblacin mayor. Se requieren en general por lo menos 500-1000 granos para que la muestra pueda representar la poblacin en forma satisfactoria desde el punto de vista estadstico. Aqu se supondr que el problema es determinar la granulometra de la muestra, la cual puede contener a menudo varios miles de granos. Se realiza por la malla 3 o 4" hasta la No. 4 y de la No. 4 hasta la No. 200 por va hmeda.

Juego de tamices desde la malla No. 4" hasta la malla No. 200, en la Foto 1 se muestra el equipo empleado.

Foto 1. Juego de TamicesCharolas cuadradasCharolas cuadradasBasculaCucharnEsptulasBrochasHorno de conveccin, a una temperatura de 105 +/- 5 C.PalasCuarteador metalico y de madera

3.1.2 Cribado Va Seca

1. Se selecciona el material y se determina el peso de la muestra.

Este procedimiento se puede realizar para el material que pasa la malla 3 4" hasta que queda retenido en la mallaNo. 4, el procedimiento es el que se describe a continuacin:

Foto 2. Determinacin del peso a cribar

Figura 3. Cuarteo de material.

2. Con el fin de tomar una porcin representativa de la muestra se procedi a cuartearla, tal como se muestra en la figura 2

3. Se identifican las partculas con tamao mximo con el fin de escoger el nmero de los tamices a utilizar y se pesa cada uno de los tamices.

4. El material seleccionado se introduce en el juego de mallas y se comienza el proceso de cribado manualmente, tal como se muestra en la Foto No. 3.

Foto 5. Material analizado en las mallas granulomtricas va seca

3.1.3 Cribado Va Hmeda

5. Luego se retira el juego de tamices y separan unos de otros. Posteriormente se realiza un agitado manual, con el fin de verificar que las partculas ubicadas en la parte superior del tamiz, correspondan a ese tamao.

6. El material que quede retenido en cada tamiz se pesa y se registra su valor, junto con el nmero de malla en el cual se retuvo en milmetros.

Este procedimiento se puede realizar para el material que pasa la malla No. 4 y que queda retenido en la malla No. 200, el procedimiento es el que se describe a continuacin:

Foto 6. Cribado por va hmeda

1. El material que queda retenido en la malla menor a la No. 4 se cuartea. Este material se moja y con ayuda de una charola con agua, se introduce el tamiz, de tal manera que quede cubierto por una pelcula de agua, lo cual se puede ver en la figura 5. Es recomendable dejar 24 hrs el material en saturacin antes de comenzar el procedimiento, o hervir el material durante 5 minutos, con el fin de lograr un buen humedecimiento del mismo.

2. Con una brocha se lava suavemente el material, de tal manera que el que pasa por la malla No. 4 quede depositado en la charola.3. El material que queda retenido en el tamiz No. 4 se introduce en una cpsula, se pesa y se deja secar durante 24 horas en el horno de conveccin.

4. El agua que queda en la charola contiene partculas en suspensin, que corresponden a la fraccin fina del suelo (pasa No. 200), por lo tanto en una cubeta se va depositando el agua que sale del lavado del material, este procedimiento se puede ver en la Foto 5.

Foto 7. Agua con material en suspensin

Foto 8. Material analizado en las mallas granulomtricas va hmeda

4.- Calculos y Resultados4.1. Va Seca

GRANULOMETRIA VA SECA

Malla

3" 76.2 0 0 02" 50.8 151.1 2.2 2.2

1 1/2 " 38.1 325.1 4.8 7.11" 25.4 764.5 11.4 18.5

3/4 " 19.1 104.5 6.2 24.70.5 12.7 304.8 18.2 42.8

3/8 " 9.52 106.5 6.3 49.21/4 " 6.35 234.0 13.9 63.1

5. El material que qued en la charola y que pas la malla No. 4 se introduce en la malla que sigue en orden descendente y se realiza el mismo procedimiento anterior.6. El agua con el material en suspensin, se deja sedimentar de 24 a 48 horas, para realizar la prueba de clasificacin al material fino.

Aberturade malla( mm )

Pesoretenido

( g )

Porcentaje retenido

( % )

Porcentaje acumulado

( % )

No 4 4.75 91.1 5.4 68.510 2 151.0 15.7 84.220 0.84 55.7 5.8 90.030 0.595 22.1 2.3 92.340 0.42 10.6 1.1 93.450 0.297 8.8 0.9 94.360 0.25 8.5 0.9 95.2100 0.149 14.7 1.5 96.7200 0.074 15.5 1.6 98.3

Pasa No. 200 16.1 1.7 100.0

Muestra 1 = 6720 g Constante 1 = 1.00Muestra 2 = 1369 g Constante 2 = 81.54Muestra 3 = 303 g Constante 3 = 31.45

0.010.11101000.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

Curva Granulometrica Va Seca

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

Grfica 1. Curva Granulometrica va seca

Coeficiente de Uniformidad y de Curvatura

0.94.514

= 15.6

= 1.6

4.2. Va Hmeda

N Tara

1 123.9 145.1 21.23 124.3 276.4 152.1

14 123.4 239.1 115.720 123.8 224.6 100.826 123.7 175.8 52.128 123.4 148.6 25.231 125.7 146.4 20.742 781.6 832.1 50.5

GRANULOMETRIA VA HMEDA

D10 =D30 =D60 =

Cu = D60D10

Cc = D30D10 X D60

Wtara( g )

Wtara+Suelso( g )

Peso Muestra( g )

0.010.11101000.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

Curva Granulometrica Va Seca

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

2

Malla

No 4 4.75 21.2 3.9 3.910 2 152.1 28.3 32.220 0.84 115.7 21.5 53.740 0.42 100.8 18.7 72.460 0.25 52.1 9.7 82.1100 0.149 25.2 4.7 86.8200 0.074 20.7 3.8 90.6

Pasa No. 200 50.5 9.4 100.0TOTAL

Grfica 2. Curva Granulometrica va hmeda5.- Discusion de Resultados

Aberturade malla( mm )

Pesoretenido

( g )

Porcentaje retenido

( % )

Porcentaje acumulado

( % )

0.010.11100.0%

10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%

100.0%

Curva Granulomtrica Va Hmeda

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

6.- Conclusiones

Si una vez extrada la muestra de ensayo, existen partculas mayores a 80 mm. (3), se deber extraer esta fraccin, pesar y expresarla en porcentaje del total de la muestra. Luego al efectuar el anlisis granulomtrico, se considerar como el 100% al suelo restante que pas completamente la criba 3 ASTM. El proceso de lavado de la muestra debe ser realizado cuidadosamente de modo de no daar el tamiz o producir prdidas de suelo al ser lanzado este fuera del tamiz. En suelos limpios de finos, las fracciones separadas en el tamiz 3/8ASTM, se someten directamente al tamizado. Esto se denomina granulometra va seca. Para la fraccin de material retenido en el tamiz 3/8 ASTM, el tiempo de vibrado estar en funcin de la forma de las partculas. Mientras ms angulares sean stas, mayor ser el tiempo de vibrado. Durante el proceso de tamizado, si la cantidad de material retenido en determinados tamices es tal que el juego no puede ser bien ajustado, se agita este en forma manual con movimientos horizontales y verticales combinados, hasta lograr un buen ajuste para colocarlo en la mquina vibradora. Alternativamente, el tamizado podr realizarse en forma manual, depositando la muestra en cada uno de los tamices, ordenados en forma decreciente y tomando luego el tamiz en forma inclinada. Se golpea por los costados con la palma de la mano 150 veces por minuto, girando cada 25 golpes. Un material se podr sealar como bien graduado, si el coeficiente de uniformidad es mayor a 4 si se trata de una grava y mayor a 6 para una arena. Adems, el coeficiente de curvatura deber estar comprendido entre 1 y 3. Si la suma de los pesos retenidos parciales difiere en ms de un 3% para las arenas y ms de 0,5% para las gravas, con respecto al peso inicial de la muestra de suelo empleada en cada fraccin, el ensayo es insatisfactorio y deber repetirse.

El anlisis granulomtrico al cul se somete un suelo es de mucha ayuda para la construccin de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesin del suelo. Tambin el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. En este caso se puede utilizar como relleno en una construcin civil.Al realizar este tipo ensayo, pueden haber factores que alteren los resultados obtenidos, es el caso a los generados por el pasaje de lo retenido en cada malla. Esta prueba se obtiene con la precisin necesaria para la aplicacin segura en la ingeniera y otras reas, y que ha sido restringida al 1% de error. El suelo analizado cumple con un material bien graduado.

7.- Bibliografa

2. Cernica John, 1995, Geothechnical Engineering; Soil Mechanic, Ed. John Wiley, USA.

4. Flores Catrellon Osvaldo, Manual de Prcticas de Laboratorio, Ed. BUAP, Mxico.

1. ASTM D422-63, 1998, Standard Test Method for Particle-Size Anayisis for Soils, USA.

3. F. McCarthy David, 1977, Esential of Soil Mechanics and Foundations, Basic Geotechnics, Ed. Prentice Hall, USA.

5. Flores C, Linares S. Picazo M. Romero L., Influencia de los finos y el grado de saturacin inicial en el comportamiento esfuerzo deformacin de los suelos compactados, Articulo de Investigacin para la Reunin Nacional de Mecnica de Suelos, Guadalajara 2004, FI BUAP.

6. Jumikis Alfreds, 1962, Soil Mechanic, Ed. Van Nostrad Company, USA.7. Murthy V. N. S., 2003, Geotechnical Engineering, Ed. Dekker, USA.

GRANULOMETRA

En la clasificacin de los suelos para usos ingenieriles es universalmente acostumbrado utilizar algn tipo de anlisis granulomtrico, una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carretas, aeropistas, presas de tierra diques y otro tipo de terraplenes es el anlisis granulomtrico en nuestro caso el mtodo mecnico pus nuestro suelo es grueso tratando de determinar las proporciones relativas de los diferentes tamaos de granos presente en una masa de suelos dada. Obviamente para tener un resultado significativo la muestra debe de ser significativamente representativa de la masa del suelo.

Entender el anlisis granulomtrico mtodo mecnico de un suelo va seca y va hmeda, la forma de representar los resultados obtenidos. Clasificar el suelo segn el anlisis granulomtrico y obtener un adecuado manejo del instrumento empleado en el laboratorio.

La determinacin de los tamaos de las partculas en cuanto a su tamao, se llama anlisis granulomtrico se hace por un proceso de tamizado en los suelos de grano grueso y por sedimentacin en agua (anlisis granulomtrico va hmeda o mtodo del hidrmetro) en

El proceso de tamizado no prev informacin sobre la forma de los granos de suelo si ellos son angulares o son redondeados ,solo da informacin de los granos que puede pasar o de la orientacin de los granos que pasan a travs de la malla de abertura rectangular de un cierto tamao obviamente todas las partculas no van a pasar por un solo tamiz ya que es posible que no se pueda orientar para pasar por un tamiz correspondiente las partculas ms pequeas podran no haber pasado por no haber sido separadas en el proceso de pulverizacin incluso las partculas ms pequeas podran haberse adherido a las ms grandes la informacin obtenida en el anlisis granulomtrico se presenta en forma de curva para poder comparar suelos y visualizar ms fcilmente los tamaos de granos presentes y como una masa de suelo tpica suele tener partculas que varen entre tamaos de 2mm @ .075mm para lo cual sera necesario recurrir a una escala muy grande para poder dar el mismo peso y precisin de la lectura a todas las medidas es necesario recurrir a una representacin logartmica para los tamaos de las partculas los procedimientos patrones utilizan el pasante como ordenada en escala natural de la curva de distribucin

Con una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso el coeficiente de

D60 : tamao tal, que el 60 % en peso, del suelo, sea igual o menor.D10 : llamado por Hazen dimetro efectivo; es el tamao tal que sea igual o mayor que el 10

En realidad la relacin es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor numrico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; aun las

Se define el coeficiente de curvatura del suelo para definir la uniformidad como: Como dato complementario, es necesario para definir la uniformidad, se define el coeficiente

En las aplicaciones se determina en general la granulometra de un conjunto de granos, el cual es a menudo una muestra aleatoria de una poblacin mayor. Se requieren en general por lo menos 500-1000 granos para que la muestra pueda representar la poblacin en forma satisfactoria desde el punto de vista estadstico. Aqu se supondr que el problema es determinar la granulometra de la muestra, la cual puede contener a menudo varios miles de granos. Se realiza por la malla 3 o 4" hasta la No. 4 y de la No. 4

Juego de tamices desde la malla No. 4" hasta la malla No. 200, en la Foto 1 se

Foto 1. Juego de Tamices

1. Se selecciona el material y se determina el peso de la muestra.

Este procedimiento se puede realizar para el material que pasa la malla 3 4" hasta que queda retenido en la mallaNo. 4, el procedimiento es el que se describe a continuacin:

Foto 2. Determinacin del peso a cribar

Figura 3. Cuarteo de material.

2. Con el fin de tomar una porcin representativa de la muestra se procedi a

3. Se identifican las partculas con tamao mximo con el fin de escoger el nmero de los tamices a utilizar y se pesa cada uno de los tamices.

4. El material seleccionado se introduce en el juego de mallas y se comienza el proceso de cribado manualmente, tal como se muestra en la Foto No. 3.

Foto 4. Cribado del material en los tamices

Foto 5. Material analizado en las mallas granulomtricas va seca

Foto 4. Cribado del material en los tamices

5. Luego se retira el juego de tamices y separan unos de otros. Posteriormente se realiza un agitado manual, con el fin de verificar que las partculas ubicadas en la parte superior del tamiz, correspondan a ese

6. El material que quede retenido en cada tamiz se pesa y se registra su valor, junto con el nmero de malla en el cual se retuvo en milmetros.

Este procedimiento se puede realizar para el material que pasa la malla No. 4 y que queda retenido en la malla No. 200, el procedimiento es el que se describe a continuacin:

Foto 6. Cribado por va hmeda

1. El material que queda retenido en la malla menor a la No. 4 se cuartea. Este material se moja y con ayuda de una charola con agua, se introduce el tamiz, de tal manera que quede cubierto por una pelcula de agua, lo cual se puede ver en la figura 5. Es recomendable dejar 24 hrs el material en saturacin antes de comenzar el procedimiento, o hervir el material durante 5 minutos, con el fin de lograr un buen humedecimiento del mismo.

2. Con una brocha se lava suavemente el material, de tal manera que el que pasa por la malla No. 4 quede depositado en la charola.3. El material que queda retenido en el tamiz No. 4 se introduce en una cpsula, se pesa y se deja secar durante 24 horas en el horno de conveccin.

4. El agua que queda en la charola contiene partculas en suspensin, que corresponden a la fraccin fina del suelo (pasa No. 200), por lo tanto en una cubeta se va depositando el agua que sale del lavado del material, este

Foto 7. Agua con material en suspensin

Foto 8. Material analizado en las mallas granulomtricas va hmeda

GRANULOMETRIA VA SECA

100.0%97.8%92.9%81.5%75.3%57.2%50.8%36.9%

5. El material que qued en la charola y que pas la malla No. 4 se introduce en la malla que sigue en orden descendente y se realiza el mismo

6. El agua con el material en suspensin, se deja sedimentar de 24 a 48 horas, para realizar la prueba de clasificacin al material fino.

Porcentaje que pasa

31.5%15.8%10.0%

7.7%6.6%5.7%4.8%3.3%1.7%0.0%

0.010.11101000.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

Curva Granulometrica Va Seca

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

Grfica 1. Curva Granulometrica va seca

Coeficiente de Uniformidad y de Curvatura

GRANULOMETRIA VA HMEDA

Suelo Bien Graduado

0.010.11101000.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

Curva Granulometrica Va Seca

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

96.1%67.8%46.3%27.6%17.9%13.2%

9.4%0.0%

TOTAL

Grfica 2. Curva Granulometrica va hmeda

Porcentaje que pasa

0.010.11100.0%

10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%

100.0%

Curva Granulomtrica Va Hmeda

Diametro de las Partculas (mm)

Porcentaje que pasa (%)

Si una vez extrada la muestra de ensayo, existen partculas mayores a 80 mm. (3), se deber extraer esta fraccin, pesar y expresarla en porcentaje del total de la muestra. Luego al efectuar el anlisis granulomtrico, se considerar como el 100% al suelo restante que

El proceso de lavado de la muestra debe ser realizado cuidadosamente de modo de no daar el tamiz o producir prdidas de suelo al ser lanzado este fuera del tamiz. En suelos limpios de finos, las fracciones separadas en el tamiz 3/8ASTM, se someten directamente al tamizado. Esto se denomina granulometra va seca. Para la fraccin de material retenido en el tamiz 3/8 ASTM, el tiempo de vibrado estar en

Mientras ms angulares sean stas, mayor ser el tiempo de vibrado. Durante el proceso de tamizado, si la cantidad de material retenido en determinados tamices es tal que el juego no puede ser bien ajustado, se agita este en forma manual con movimientos horizontales y verticales combinados, hasta lograr un buen ajuste para

Alternativamente, el tamizado podr realizarse en forma manual, depositando la muestra en cada uno de los tamices, ordenados en forma decreciente y tomando luego el tamiz en forma inclinada. Se golpea por los costados con la palma de la mano 150 veces por minuto, girando

Un material se podr sealar como bien graduado, si el coeficiente de uniformidad es mayor a 4 si se trata de una grava y mayor a 6 para una arena. Adems, el coeficiente de curvatura

Si la suma de los pesos retenidos parciales difiere en ms de un 3% para las arenas y ms de 0,5% para las gravas, con respecto al peso inicial de la muestra de suelo empleada en cada

El anlisis granulomtrico al cul se somete un suelo es de mucha ayuda para la construccin de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesin del suelo. Tambin el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. En este caso se

Al realizar este tipo ensayo, pueden haber factores que alteren los resultados obtenidos, es el caso a los generados por el pasaje de lo retenido en cada malla. Esta prueba se obtiene con la precisin necesaria para la aplicacin segura en la ingeniera y otras reas, y que ha sido restringida al 1% de error. El suelo analizado cumple

2. Cernica John, 1995, Geothechnical Engineering; Soil Mechanic, Ed. John Wiley, USA.

4. Flores Catrellon Osvaldo, Manual de Prcticas de Laboratorio, Ed. BUAP, Mxico.

1. ASTM D422-63, 1998, Standard Test Method for Particle-Size Anayisis for Soils, USA.

3. F. McCarthy David, 1977, Esential of Soil Mechanics and Foundations, Basic Geotechnics,

5. Flores C, Linares S. Picazo M. Romero L., Influencia de los finos y el grado de saturacin inicial en el comportamiento esfuerzo deformacin de los suelos compactados, Articulo de Investigacin para la Reunin Nacional de Mecnica de Suelos, Guadalajara 2004, FI BUAP.

6. Jumikis Alfreds, 1962, Soil Mechanic, Ed. Van Nostrad Company, USA.7. Murthy V. N. S., 2003, Geotechnical Engineering, Ed. Dekker, USA.

Granul