PRÁCTICA DE GEOLOGÍA · Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología 3 Introducción El suelo es uno de los componentes encontrados en el planeta Tierra que

PRÁCTICA DE

GEOLOGÍA V

AUTORA: Mariluz

Graterol Ruiz

Núcleo Universitario “Rafael Rangel” 2016

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR

MÉTODO DEL TAMIZADO

Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología

2

Materiales

Muestra de suelo, serie de tamices de malla cuadrada y tejido de

alambre, balanza, agitador mecánico o batidora con motor eléctrico,

pala, mazo de goma, cucharón, espátula

PRÁTICA V ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MÉTODO DEL

TAMIZADO

Nombre y Apellido: _____________________________CI.____________

Fecha: _____________Hora:______________Sección:_______________

Objetivos

Realizar análisis granulométrico en las muestras de suelo

Clasificar de acuerdo las partículas constitutivas del agregado según

tamaños por el método del tamizado


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Introducción

El suelo es uno de los componentes encontrados en el planeta Tierra que

ha permitido al ser humano desarrollarse y crecer como población; por tal

razón entender desde las bases de la ingeniería la dinámica, propiedades,

estructura, composición del suelo entre otro aspectos, constituye un paso

importante y determinante para identificar las zonas apta para la construcción

de viviendas o cualquier otro tipo de edificación. Dentro de esta perspectiva

la descripción del suelo ha proporcionado importantes resultados pues

mediante este se ha podido realizar definiciones sobre la génesis y las

funciones estructurales de este.

Ahora bien, dado que el suelo de acuerdo a Tarbuck y Luntgens (2005),

es el producto de la interacción compleja de varios factores, entre ellos la

roca madre, el tiempo, el clima, las plantas, los animales, y la topografía;

para determinar las distribución de las partículas después de su formación es

necesario definir el método que permita medir la distribución de tales

partículas, por tanto, dentro de los métodos para clasificar los suelos está el

análisis granulométrico por tamizado, cuyo proceso mecánico según Guzmán

y García (2012), consiste en separar las partículas del suelo en sus

diferentes tamaños utilizando tamices en orden decreciente, es decir, con

este método se determina la distribución de las partículas al pasar el material

a través de mallas con diferentes aberturas.

En función de lo mencionado, es importante desde el punto de vista de la

mecánica de los suelos determinar el tamaño y la distribución de las

partículas que constituyen el suelo, porque así se puede tener un indicativo

de la clasificación de este, en cuanto a materiales de construcción es

importante este tipo de análisis porque se va a separar la arena y la piedra

utilizada para hacer el concreto, mientras que en geología el análisis

granulométrico se utiliza para cuantificar la granulometría de los depósitos

estudiados. Con esto se quiere decir que es imprescindible tener claro el fin

con el cual se hará el análisis.


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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MÉTODO DEL TAMIZADO

En esta vista de cerca, se puede observar la malla en forma cuadrícula del

tamiz

En la siguiente sección se describirán los criterios a considerar al

momento de clasificar las partículas de suelo. No obstante, es importante

tener presente que la observación y el método a implementar será

fundamental para el logro de los objetivos propuestos, pues existen un

conjunto de características en cuanto al tamaño de las partículas y

composición del suelo entre otros aspectos, que permitirán realizar el análisis

granulométrico de las muestras extraídas. Ahora bien, en cuanto a las

partículas que constituyen el suelo es posible encontrar gravas, arena, limo y

arcilla, las cuales difieren en el tamaño, tal y como se muestra a continuación

en la tabla 1.

PRE-LABORATORIO

Graterol (2009)


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Tabla 1

Principales tipos de partículas encontradas en el suelo

Nota. Tabla elaborada con datos tomados de “Conceptos generales de mecánica de

los suelos” por Pérez

Gravas

Se denomina grava a las rocas ˃ 2 mm de tamaño. Pueden ser producidas por el ser humano, en cuyo caso suele denominarse «piedra partida» o resultado de procesos naturales como la meteorización y erosión.

Arena

La arena es un conjunto de partículas visibles de rocas disgregadas en su mayoría de cuarzo, en general no plásticas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,006 y 2 mm.

Limo Es una partícula invisible. En general, algo plásticos. Difícilmente erosionados por el viento. Casi imposible de drenar mediante bombeo, generalmente transportado en suspensión por los ríos y por el viento, para luego ser depositados en ambientes sedimentarios. Con respecto al tamaño, el diámetro del limo varía de 0,0039 mm a 0,0625 mm.

Arcillas Suelen tener propiedades coloidales. Consisten en su mayor parte en minerales arcillosos constituido por agregados de silicatos de aluminio. Al tacto es suave. Se secan lentamente y se pegan a los dedos. Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir a polvo con los dedos y el diámetro es < 0,002 mm


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Después de efectuar la lectura de los tópicos abordados y realizar la

respectiva investigación, responder a las siguientes preguntas

1) Mediante un organizador gráfico (Mapa conceptual) explique la formación

del suelo

2) ¿Cuáles son las partes del suelo?

3) ¿Por qué es importante analizar el suelo?

4) Defina suelos expansivos, suelos dispersivos, suelos colapsables, suelos

orgánicos, suelos solubles

5) ¿Qué es una curva granulométrica?

ACTIVIDAD Nº 1 Describir en forma detallada las características

físicas de la muestra de suelo extraída en campo para determinar la

fracción granular gruesa y anotar los datos en el lugar indicado.

Paso 1. Sacar la muestra de suelo y quitar la basura o posibles restos de

plantas, luego pesar en la balanza toda la muestra para determinar el Peso

muestra total (T) y anótelo en la siguiente línea_________________

seguidamente buscar el mazo de goma para disgregar los terrones presentes

en el suelo.

Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela

LABORATORIO

MAZO DE GOMA


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Paso 2. Buscar entre los juego de tamiz el Nº4 para separar las gravas de la

arena y demás materiales finos encontrado en el suelo, lo cual se hará de

forma manual, es decir, que cada tamiz se moverá con la mano


JUEGO DE TAMIZ PARA GRAVAS O AGREGADO GRUESO

Tamiz 3”; 2”; 1 ½”; 1”; 3/4”; 3/8” ; 1/4"; Nº4

JUEGO DE TAMIZ PARA ARENA Y DEMÁS PARTÍCULAS FINAS

Tamiz Nº8; Nº10; Nº16; Nº20; Nº30; Nº40; Nº50; Nº60; Nº80; Nº100; Nº200

TAMIZ Nº4


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Seguidamente separada la muestra se colocará a la derecha el material

grueso que ha quedado en la malla del tamiz Nº4 y al lado izquierdo el

material que pasó por la malla del tamiz

Paso 3. Pesar el material que paso el tamiz Nº4, es decir, la arena y demás

material fino y anotarlo como Peso pasa tamiz N.4 (B.a) _______________

Paso 4. El material grueso que ha quedado retenido en el tamiz Nº4, se

separará, para ello es necesario buscar los siguientes tamices

JUEGO DE TAMIZ PARA GRAVAS O AGREGADO GRUESO

Tamiz 3”; 2”; 1 ½”; 1”; 3/4”; 3/8” ; 1/4"; Nº4

Material grueso que quedo en el

tamiz constituido por gravas

Material que paso por el tamiz

constituido por arena y material

fino Graterol (2015)

TAMIZ 3” TAMIZ 2”


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TAMIZ 1 ½” TAMIZ 1”

TAMIZ ¾” TAMIZ ⅜”

TAMIZ ¼” TAMIZ Nº4


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Al tener los tamices, colocar con el cucharón las gravas en el tamiz de 3”

(3 pulgadas), lo que quede retenido en la malla se colocará a un lado para

posteriormente pesarlo en la balanza. Cabe destacar, entre más pulgadas

tenga el tamiz mayor será la abertura de la cuadrícula de cada malla, por

tanto si la muestra no tiene grandes rocas que queden retenidas en la malla

por ejemplo del tamiz 3”, se considerará el peso como cero (0) y se

procederá con el siguientes tamiz el de 2” y así sucesivamente. Es

importante tener en cuenta el material que pase el tamiz por ejemplo del de

2” se pasará por el siguiente tamiz de 1 ½” y el material que pase por este

tamiz se pasara por el de 1” y así hasta llegar al Nº4, el material retenido en

cada tamiz se pesará y anotará en la respectiva fila de la tabla 2.


Material retenido en el tamiz

Balanza para pesar el

material retenido en el tamiz


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Tabla 2

Material grueso retenido en cada tamiz y posteriormente pesado

Paso 5: Al tener todos los pesos retenidos de cada tamiz se suma para

obtener el Peso acumulado tamiz N.4 (A) ___________________

ACTIVIDAD Nº 2 Describir en forma detallada las características

físicas de la muestra de suelo extraída en campo para determinar la

fracción granular fina y anotar los datos en el lugar indicado.

Paso 1. La arena y demás material fino que pasó el tamiz Nº4 se separarse,

para ello es necesario buscar los siguientes tamices

TAMIZ PESO RETENIDO (Gras.)

3”

2”

1 ½”

1”

3/4”

3/8”

1/4"

Nº4

Total

TAMIZ Nº8 TAMIZ Nº10


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Paso 2. Realizar el cuarteo con la muestra de arena y demás material fino, lo

primero hacer es mesclar todo el material con una pala y formar un cono con

la muestra de suelo


Pas 200 TAMIZ Nº200

Mezclar y formar un cono


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Seguidamente con una espátula aplana la parte superior del cono y divida

la muestra en cuatro partes iguales separándolas entre sí. Recoge con la

espátula las dos porciones situadas en cuadrantes opuestos (A + C, D + B)

para obtener dos fracciones de la muestra inicial. Mezcla bien cada una de

las dos fracciones, y si se aprecia que ambas muestras difieren mucho en el

tamaño de partícula, vuelve a mezclarlo todo y a repetir el cuarteo. Al hacer

de nuevo el cuarteo si la primera vez se tomaron las porciones A+C la

segunda vez se tomará las porciones D+B.

Fuente: Fundamentos de Materiales (s.f)

Paso 3. Realizado el cuarteo se colocará las porciones seleccionadas de

aproximadamente 1½ Kg en el tamiz Nº10 y se tapará. Dado que este

proceso se hará de forma mecánico y como en el agitador mecánico no

caben todos los tamices se seleccionarán los siguientes Nº10; Nº20; Nº40;

Nº60; Nº80; Nº100; Nº200 y por último el pasa 200

Aplanar cono y separar

en cuatro partes

A

B

C

D

Seleccionar dos montones

opuestos A+C o D+B

TAMIZ Nº10 TAPA


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Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de

construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela

AGITADOR MECÁNICO

AGITADOR

MECÁNICO

CON TAMICES

Nº10

Nº20

Nº40

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PAS200


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Paso 4. El material que ha quedado retenido en cada tamiz se pesará en la

balanza electrónica y anotará los resultados en la tabla. La suma de todos

los pesos retenidos darán un total que será el Peso Muestra Gr. (Bb)

Tabla 1

Fracción granular fina

FRACCIÓN

GRANULAR

FINA

TAMIZ PESO RET. Grs

Nº8

Nº10

Nº16

Nº20

Nº30

Nº40

Nº50

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PESO MUESTRA Gr. (Bb) PAS200

Balanza electrónica


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ACTIVIDAD Nº 3 Como ya se tienen todos los datos, ahora es

posible hallar los cálculos para determinar el porcentaje retenido parcial

de la fracción granular gruesa mediante una relación y se anotará en su

respectiva columna de la tabla 1.

% Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) en el tamiz 100%

Peso de la muestra total (T)

Ejemplo 1. Supóngase que en la fracción granular gruesa el tamiz de 3/8”

se obtuvo un Peso retenido (Grs.) de 1,45 Grs y que el Peso muestra total

(T) es 5410,61 quedaría así.

% Retenido parcial = 1.45 Grs 100% = 0,02%

5410,61 (T)

Este procedimiento se realizará con todos los pesos retenidos de la

fracción granular gruesa

Tabla 1

TAMIZ PESO RETENIDO

(Gras.)

% RETENIDO PARCIAL

3”

2”

1 ½”

1”

3/4”

3/8” 1.45 0,02

1/4"

Nº4


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ACTIVIDAD Nº 4 Como ya se tienen todos los datos, ahora es

posible hallar los cálculos para determinar el porcentaje retenido parcial

de la fracción granular fina mediante una relación y se anotará en su

respectiva columna de la tabla 1.

Dado que al momento de colocar la arena y demás material fino en el

agitador mecánico se extrajo mediante cuarteo solo una porción de la

muestra, es necesario realizar un cálculo previo mediante una relación antes

de hallar el porcentaje retenido parcial. Para tal efecto se utilizará la siguiente

fórmula.

Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) Peso pasa tamiz N.4(A)

Peso muestra Gr (Bb)

Ejemplo 1. Supóngase que en la fracción granular fina para el tamiz Nº10

se tiene un peso retenido de 49,48 Grs donde el peso del pasa tamiz Nº4 es

5375 y que el peso muestra Gr. (Bb) es 1079,55 quedaría así.

Retenido parcial =49,48Grs 5375 =246,35

1079,55Grs

FRACCIÓN

GRANULAR

FINA

TAMIZ PESO RET. Grs

Nº8

Nº10 49,48 246,35

Nº16

Nº20

Nº30

Nº40

Nº50

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PESO MUESTRA Gr. (Bb) 1079,55

PAS200


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Ahora si se aplica la misma fórmula utilizada para hallar el porcentaje

retenido parcial. Para tal efecto se utilizará la siguiente fórmula, no obstante

es bueno tener en cuenta que en peso retenido se utilizará el dato obtenido

en la formula anterior quedaría así.

% Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) 100%

Peso de la muestra total (T)

% Retenido parcial = 246,35 Grs 100% = 4,55%

5410,61 (T)

Tabla 1

FRACCIÓN

GRANULAR

FINA

TAMIZ PESO RET. Grs

% RETENIDO PARCIAL

Nº8

Nº10 49,48 246,35 4,55

Nº16

Nº20

Nº30

Nº40

Nº50

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PESO MUESTRA Gr. (Bb) 1079,55

PAS200


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ACTIVIDAD Nº 5 A partir de los datos obtenidos en el porcentaje

retenido parcial de la fracción granular gruesa y del porcentaje retenido

parcial de la fracción granular fina, se hallará el porcentaje retenido

acumulado y colocarlo en la respectiva columna de la tabla 1.

FRACCIÓN GRANULAR GRUESA

TAMIZ PESO RET. Grs

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO

ACUMULADO PESO MUESTRA TOTAL (T)

3”

PESO ACUMULADO TAMIZ N.4(A)

2”

PESO PASA TAMIZ N.4 (B.a)

1 ½”

Tabla 1

1”

3/4”

3/8” 0,02 0,02

1/4" 0,12 0,14

Nº4 0,50 0,64

FRACCIÓN

GRANULAR

FINA

TAMIZ PESO RET. Grs

4,55 5,19

Nº8 11,04 16,23

Nº10

Nº16

Nº20

Nº30

Nº40

Nº50

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PESO MUESTRA Gr. (Bb)

PAS200


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El procedimiento consiste en colocar el porcentaje retenido parcial en la

columna del porcentaje retenido acumulado y se suma, la fórmula es la

siguiente y el resultado se muestra en la tabla anterior (Tabla 1)

%Retenido acumulado=Acumulado anterior+%Retenido parcial

Ejemplo 1. En el supuesto que en el tamiz 3/8 el %RETENIDO PARCIAL

sea 0,02 se coloca en la columna del %RETENIDO ACUMULADO y este se

suma con el siguiente hasta terminar todos los tamices tanto los de la

fracción granular gruesa como los de la fracción granular fina, tal como se

muestra en la tabla anterior (Tabla 1).

ACTIVIDAD Nº 6 A partir de los datos obtenidos en el porcentaje

%RETENIDO ACUMULADO se hallará el porcentaje que pasa tanto para

la fracción granular gruesa como para la fracción granular fina y

colocará en la respectiva columna de la tabla 1 y la formula es la

siguiente.

%Que pasa=100-%Retenido Acumulado

Ejemplo 1. En el supuesto que para el %RETENIDO ACUMULADO sea

0,02 se restaría a 100-0,02=99,98 y así sucesivamente hasta terminar de

restar los datos de la fracción granular gruesa y de la fracción granular fina.

TABLA 1

ACTIVIDAD Nº 6 Dado que se ha explicado cómo se determinan

todos los datos, ya se puede llenar por completo la siguiente tabla y

graficar la curva granulométrica

TAMIZ PESO RET. Grs

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO

ACUMULADO

% QUE

PASA

3/8” 0.02 99,98

POST-LABORATORIO


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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO MÉTODO DEL TAMIZADO

FRACCIÓN GRANULAR

GRUESA

TAMIZ PESO RET. Grs

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO

ACUMULADO

% QUE

PASA

PESO MUESTRA TOTAL (T)

3”

PESO ACUMULADO TAMIZ N.4(A)

2”

PESO PASA TAMIZ N.4 (B.a)

1 ½”

Tabla 1

1”

3/4”

3/8”

1/4"

Nº4

FRACCIÓN

GRANULA

R

FINA

TAMIZ PESO RET. Grs

Nº8

Nº10

Nº16

Nº20

Nº30

Nº40

Nº50

Nº60

Nº80

Nº100

Nº200

PESO MUESTRA Gr. (Bb)

PAS200


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CURVA GRANULOMÉTRICA

ACTIVIDAD Nº 7 Con los datos obtenidos en la columna del

porcentaje que pasa se dibujará sobre un sistema de ejes coordenados

la curva granulométrica del material, marcando las aberturas de la

mallas en la escala logarítmica sobre el eje de las abscisas y los

porcentajes que pasa de cada tamiz en el eje de las ordenadas, luego se

unirán todos los puntos graficados formando un trazo continuo.

Es fundamental tener claro que los resultados son representados

gráficamente en un papel denominado "log-normal" pues en la horizontal se

encuentra una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural. La

información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de

curva y dependiendo de ésta es posible ver si el suelo tiene una buena

distribución de tamaños de granos, por tanto se puede considerar si el suelo

está bien gradado o no.


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En la siguiente sección de la práctica se proporcionarán un conjunto de

tips, cuyo fin será facilitar el trabajo en el ensayo

Tips 1: al momento de colocar toda la muestra de suelo que se pasará

primero por el tamiz Nº4 para separar las gravas de la arena y demás

partículas finas se recomienda no rebosar el tamiz.

Tips 2: el material que se pasará por el tamiz se hará de forma manual

significa que se moverá de izquierda a derecha con la mano hasta que pase

el material.

Tips 3: Cuando se habla que la fracción fina después del cuarteo se pasará

por el agitador mecánico significa que la separación de la muestra se hará de

forma mecánica.


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CONCLUSIONES GENERALES DE LA PRÁCTICA

En la siguiente sección especifique las conclusiones a las que ha llegado en la práctica _____________________________________________________________

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REFERENCIAS

Fundamentos de Materiales (s.f) Prácticas de Laboratorio. [Documento en

línea]. Disponible: http://www.ual.es/~mjgarcia/practica1.pdf [Consulta:

2012, diciembre 6]

Guzmán, R. y García, L. (2012). Análisis granulométrico. [Documento en

línea]. Disponible: http://cozumel.fi-a.unam.mx/~pinilla/Proyectos/2012-

2/PE/05.pdf [Consulta: 2012, diciembre 6]

Mecánica de los materiales [Documento en línea]. Disponible:

http://www.udc.es/dep/dtcon/estructuras/ETSAC/Profesores/valcarcel/Mat

erMRHE-0809/1a-Mecanica%20Suelo.pdf Consulta: 2012, diciembre 6]


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