TPL 06 Análisis granulométrico

TRABAJO PRCTICO N 6

CARPETA DE PRCTICA GEOTCNIA 2011

Anlisis granulomtrico e hidromtrico

APUNTES DE PRCTICA GEOTECNIA 2011Ministerio de Cultura y Educacin Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional San Rafael Ing. MsC. Juan Guillermo Daz Ing. en Const. Antonio Salleme

CONTENIDODETERMINACIN DE LA GRANULOMETRA DE LOS SUELOS ...................................... 26 PROPSITO: ......................................................................................................................... 26 NORMAS DE REFERENCIA: ............................................................................................... 26 IMPORTANCIA DE SU DETERMINACIN: ...................................................................... 26 EQUIPAMIENTO .................................................................................................................. 26 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO: ........................................................................................ 27 ANLISIS DE DATOS:......................................................................................................... 28 EJEMPLO DE HOJA DE DATOS ......................................................................................... 31 TRABAJO EXTRA .................................................................................................................... 33

TABLASTabla 1 Valores de profundidad efectiva basados en el Hidrmetro y el cilindro de sedimentacin para tamaos especficos. .................................................................................... 29 Tabla 2 Valores de K para utilizar en el cmputo del dimetro de partcula en el anlisis Hidromtrico .............................................................................................................................. 30 Tabla 3 Tabla de correccin por temperatura ........................................................................... 31 Tabla 4 Factor de correccin a por la gravedad especfica de los slidos............................... 31

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DETERMINACIN DE LA GRANULOMETRA DE LOS SUELOSPROPSITO: Este ensayo de laboratorio se realiza para determinar el porcentaje de los distintos tamaos de granos que se encuentran contenidos en un suelo. El anlisis por tamizado o mecnico se realiza para determinar la distribucin de las partculas grandes de grano grueso y el mtodo del hidrmetro se utiliza para determinar la distribucin de las partculas ms finas. NORMAS DE REFERENCIA: ASTM D 422 - Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. IMPORTANCIA DE SU DETERMINACIN: La distribucin del tamao de grano en el suelo afecta sus propiedades resistentes. El anlisis granulomtrico muestra esta distribucin, y es necesario para clasificar el suelo. EQUIPAMIENTO: Balanza, conjunto de tamices, cepillo de limpieza, sacudidor de tamices (Rot-Up), mezcladora (licuadora), Hidrmetro 152H, cilindro de sedimentacin, cilindro de control, termmetro, vaso de precipitacin, cronmetro.

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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO: Anlisis por Tamizado: (1) Registre los pesos de cada tamiz como del fondo de tamiz utilizado en el ensayo. (2) Registre el peso de la muestra de suelo seco. (3) Asegrese que todos los tamices estn limpios, y ensamble los mismos en orden descendente (tamiz de abertura mayor al tamao mximo de partculas hasta el #200 como ltimo. Coloque el fondo de tamiz debajo del #200. Con cuidado vierta la muestra de suelo por la parte superior del tamiz superior y tape. (4) Coloque los tamices en el sacudidor elctrico por al menos 10 minutos. (5) Retire del sacudidor y pese y registre cada tamiz con el suelo retenido. Adems, recuerde de pesar y registrar el suelo fino retenido en el fondo de tamiz. Anlisis Hidromtrico: (1) Tome el suelo fino que qued en el fondo de tamiz, colquelo en la licuadora, y agregue una solucin de 125 ml de agente dispersante (hexametafosfato de sodio [40 mg]). Revuelva la mezcla hasta que el suelo se encuentre completamente hmedo. Deje reposar por al menos 10 minutos.

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(2) Mientras el suelo est reposando agregue 125 ml de agente dispersante dentro del cilindro de control y llene con agua destilada hasta la marca de lectura en la parte superior del menisco formado por las paredes del hidrmetro y la solucin de control. Una lectura por debajo de cero se tomar como una correccin negativa (-) y las lecturas entre cero y sesenta se tomarn como correcciones positivas (+). Esta lectura se denomina correccin cero. La correccin del menisco es la diferencia entre la parte superior del menisco y el nivel de la solucin de control dentro de la jarra (usualmente +1). Agite el cilindro de control de modo que su contenido se mezcle totalmente. Introduzca el hidrmetro y el termmetro en el jarro de control y tome la correccin cero y la temperatura respectivamente. (3) Transfiera el barro dentro de la batidora adicionando ms agua destilada si es necesario, hasta lograr un nivel superior a la mitad de la taza de la licuadora. Mezcle por un periodo no inferior a dos minutos. (4) Inmediatamente pase el suelo barroso dentro de un cilindro de sedimentacin vaco. Agregue agua destilada hasta llegar a la marca. (5) Cubra el borde abierto del cilindro con un tapn y asegure el mismo con la palma de la mano. Luego gire el cilindro hacia abajo y arriba por un periodo de un minuto (el cilindro deber invertirse en ese tiempo aproximadamente 30 veces). (6) Coloque el cilindro parado y registre el inicio del tiempo. Retire el tapn del cilindro. Deje pasar un minuto y cuarenta segundos y muy despacio y cuidadosamente coloque el hidrmetro para realizar la primera lectura (Nota: puede llevar cerca de 10 segundos la insercin y retiro cuidadoso del hidrmetro de modo de minimizar las perturbaciones, la liberacin del hidrmetro debe realizarse tan cerca de la profundidad de lectura como sea posible para evitar excesivo cabeceos). (7) La lectura se tomar observando la parte superior del menisco formado por la suspensin y el pie del hidrmetro. El hidrmetro se retirar lentamente y se colocar nuevamente en el cilindro de control. Con mucho cuidado, grelo en el cilindro de control de modo de remover cualquier partcula que pudiera haberse adherido. (8) Tome lecturas del hidrmetro a los 2, 5, 8, 15, 30, 60 minutos y 24 horas. ANLISIS DE DATOS: Anlisis por tamizado: (1) Obtenga la masa de suelo retenida en cada tamiz, sustrayendo el peso del tamiz vaco a la masa de tamiz ms suelo retenido, registre esta masa como el peso retenido en la hoja de anlisis. La suma de estas masas retenidas deber ser aproximadamente igual a la masa unitaria de la muestra de suelo. Se considerar insatisfactoria una prdida superior al 2 %. (2) Calcule el porcentaje retenido en cada tamiz dividiendo el peso retenido en cada uno por la masa original de la muestra. (3) Calcule el porcentaje pasante (o porcentaje ms fino) comenzando con 100% y sustrayendo el porcentaje retenido en cada tamiz como un procedimiento acumulativo. Por ejemplo: Masa total = 500 g Masa retenida em tamiz N 4 = 9,7 g Masa retenida en El tamiz N 10 = 39,5 g Para el tamiz N 4: Cantidad pasante = Masa total Masa retenida = 500 9,7 = 490,3 g El porcentaje retenido se calcula como: % retenido = Masa retenida / Masas total = (9,7 / 500) x 100 = 1,9 % Segn esto, el porcentaje pasante ser: 100 1,9 = 98,1 %

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Para el tamiz N 10: Cantidad pasante = Masa que llega Masa retenida = 490,3 39,5 = 450,8 g El porcentaje retenido se calcula como: % retenido = Masa retenida / Masas total = (39,5 / 500) x 100 = 7,9 % % pasante = 100 1,9 7,9 = 90,2 % (De modo alternativo, puede usar % que pasa - % que llega. Para el tamiz N 10 = 98,1 7,9 = 90,2) (4) Realice un grfico semilogartmico de tamao de grano versus porcentaje de pasante ms fino. (5) Realice los clculos de Cc y Cu para el suelo. Anlisis hidromtrico: (1) Aplique la correccin del menisco a las lecturas reales del hidrmetro. (2) De la Tabla 1, obtenga la profundidad efectiva del hidrmetro L, en cm (para las lecturas de menisco corregidas). (3) Para un Gs conocido del suelo (si no se conoce, asuma 2,65 para este prctico de laboratorio), obtenga los valores de K de la Tabla 2. (4) Calcule el dimetro de partcula equivalente utilizando la siguiente frmula: D K x Lt

(5) (6) (7) (8)

donde t se expresa en minutos y D se encuentra en mm. Determine la correccin por temperatura CT de la Tabla 3. Determine el factor de correccin a de la Tabla 4, utilizando G s. Calcule la lectura del hidrmetro corregida como: R c = Ractual Correccin cero + CT. Calcule el porcentaje de finos como: P RC x a x 100ws

Donde W s es el peso en gramos de la muestra de suelo. (9) Realice el ajuste del porcentaje de finos como: PA Donde F200 es el porcentaje de pasante sobre este tamiz. (10) Grafique la curva granulomtrica D versus el porcentaje ajustado de finos en una hoja semilogarrmica.Tabla 1 Valores de profundidad efectiva basados en el Hidrmetro y el cilindro de sedimentacin para tamaos especficos.

P x F200 100

Hidrmetro 151 HLectura Actual del Hidrmetro 1,000 1,001 1,002 1,003 1,004 1,005 1,006 1,007 1,008 1,009 1,010 1,011 Profundidad efectiva, L (cm) 16,3 16,0 15,8 15,5 15,2 15,0 14,7 14,4 14,2 13,9 13,7 13,4 Lectura Actual del Hidrmetro 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Hidrmetro 152 HProfundidad efectiva, L (cm) 16,3 16,1 16,0 15,8 15,6 15,5 15,3 15,2 15,0 14,8 14,7 14,5 Lectura Actual del Hidrmetro 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Profundidad efectiva, L (cm) 11,2 11,1 10,9 10,7 10,6 10,4 10,2 10,1 9,9 9,7 9,6 9,4

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Hidrmetro 151 HLectura Actual del Hidrmetro 1,012 1,013 1,014 1,015 1,016 1,017 1,018 1,019 1,020 1,021 1,022 1,023 1,024 1,025 1,026 1,027 1,028 1,029 1,030 1,031 1,032 1,033 1,034 1,035 1,036 1,037 1,038 1,039 Profundidad efectiva, L (cm) 13,1 12,9 12,6 12,3 12,1 11,8 11,5 11,3 11,0 10,7 10,5 10,2 10,0 9,7 9,4 9,2 8,9 8,6 8,4 8,1 7,8 7,6 7,3 7,0 6,8 6,5 6,2 5,9 Lectura Actual del Hidrmetro 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Hidrmetro 152 HProfundidad efectiva, L (cm) 14,3 14,2 14,0 13,8 13,7 13,5 13,3 13,2 13,0 12,9 12,7 12,5 12,4 12,2 12,0 11,9 11,7 11,5 11,4 Lectura Actual del Hidrmetro 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Profundidad efectiva, L (cm) 9,2 9,1 8,9 8,8 8,6 8,4 8,3 8,1 7,9 7,8 7,6 7,4 7,3 7,1 7,0 6,8 6,6 6,5

Tabla 2 Valores de K para utilizar en el cmputo del dimetro de partcula en el anlisis Hidromtrico

Temperatura C16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Gravedad especfica de las partculas de suelo2,45 0,01510 0,01511 0,01492 0,01474 0,01456 0,01438 0,01421 0,01404 0,01388 0,01372 0,01357 0,01342 0,01327 0,01312 0,01298 2,50 0,01505 0,01486 0,01467 0,01449 0,01431 0,01414 0,01397 0,01381 0,01365 0,01349 0,01334 0,01319 0,01304 0,01290 0,01276 2,55 0,01481 0,01462 0,01443 0,01425 0,01408 0,01391 0,01374 0,01358 0,01342 0,01327 0,01312 0,01297 0,01283 0,01269 0,01256 2,60 0,01457 0,01439 0,01421 0,01403 0,01386 0,01369 0,01353 0,01337 0,01321 0,01306 0,01291 0,01277 0,01264 0,01249 0,01236 2,65 0,01435 0,01417 0,01399 0,01382 0,01365 0,01348 0,01332 0,01317 0,01301 0,01286 0,01272 0,01258 0,01244 0,01230 0,01217 2,70 0,01414 0,01396 0,01378 0,01361 0,01344 0,01328 0,01312 0,01297 0,01282 0,01267 0,01253 0,01239 0,01255 0,01212 0,01199 2,75 0,01394 0,01376 0,01359 0,01342 0,01325 0,01309 0,01294 0,01279 0,01264 0,01249 0,01235 0,01221 0,01208 0,01195 0,01182 2,80 0,01374 0,01356 0,01339 0,01323 0,01307 0,01291 0,01276 0,01261 0,01246 0,01232 0,01218 0,01204 0,01191 0,01178 0,01165 2,85 0,01356 0,01338 0,01321 0,01305 0,01289 0,01273 0,01258 0,01243 0,01229 0,01215 0,01201 0,01188 0,01175 0,01162 0,01149

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Tabla 3 Tabla de correccin por temperatura Temperatura C 15 16 17 18 19 20 21 22 Factor CT -1,10 -0,9 -0,7 -,05 -0,3 0,0 + 0,2 +0,4 Temperatura C 23 24 25 26 27 28 29 30 Factor CT + 0,7 + 1,0 + 1,3 + 1,65 + 2,0 + 2,50 + 3,05 + 3,80

Tabla 4 Factor de correccin a por la gravedad especfica de los slidos Peso unitario de los 3 slidos del suelo (g/cm ) 2,95 2,90 2,85 2,80 2,75 2,70 2,65 2,60 2,55 2,50 2,45 Factor de correccin a 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00 1,01 1,02 1,03 1,05

EJEMPLO DE HOJA DE DATOS ANLISIS POR TAMIZADO Fecha del ensayo: 30 de marzo de 2011. Ensayado por: Grupo de trabajo n 3 Nombre del proyecto: Ensayo de laboratorio n 4 Nmero de muestra: B-1,AU-1, 0-2 Descripcin visual de la muestra de suelo: Arcilla marrn a arena limosa, con partculas de grava fina. Peso del contenedor: 198,5 g Peso del contenedor ms suelo seco: 722,3 g Peso de la muestra seca: 523,8 gTamiz N Dimetro (mm) Masa del Tamiz Vaco (g) 4,75 116,23 2,00 99,27 0,84 97,58 0,425 98,96 0,25 91,46 0,106 93,15 0,075 90,92 70,19 Peso total = Masa de tamiz + suelo retenido (g) 166,13 135,77 139,68 138,96 114,46 184,15 101,12 301,19 Suelo retenido (g) 49,9 36,5 42,1 40,0 23,0 91,0 10,2 231,0 523,7 Porcentaje retenido 9,5 7,0 8,0 7,6 4,4 17,4 1,9 44,1 Porcentaje Pasante 90,5 83,5 75,5 67,8 63,4 46,1 44,1 0,0

4 10 20 40 60 140 200 Fondo

* Porcentaje pasante = 100 porcentaje retenido acumulado

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De la curva granulomtrica: % Grava % Arena % Finos 9,5 46,4 44,1 D10 = D30 = D60 = 0,002 mm 0,017 mm 0,25 mm

cu

0,25 125 , cc 0,002

(0,017) 2 0,25 x 0,002

0,58

Clasificacin Sistema Unificado de Suelos: SC-SM

ANLISIS HIDROMTRICO Fecha del ensayo: 30 de marzo de 2011. Ensayado por: Grupo de trabajo n 3 Nmero de Hidrmetro (si se conoce): 152 H Gravedad especfica de los slidos: 2,56 Agente dispersante: Hexametafosfato de Sodio Peso de la nuestra de suelo: 50,0 g Coreeccin de cero: +6 Correccin de menisco: +1

Fecha

Hora

Tiempo (min)

Tem. (C)

Lectura Hidrom. Ra 55 47 42 40 37 32 28 22 15

Lectura Corregida por menisco 56 48 43 41 38 33 29 23 16

L de tabla 1 7,1 8,6 9,2 9,6 10,1 10,9 11,5 12,5 13,7

K de tabla 2

D (mm)

CT de tabla 3 + 1,3 + 1,3 + 1,3 + 1,3 + 1,3 + 1,3 + 1,3 + 0,7 + 0,4

A de tabla 4 1,018 1,018 1,018 1,018 1,018 1,018 1,018 1,018 1,018

Lectura del hidrom. Corregida Rc 42,3 37,3 35,3 32,3 27,3 23,3 16,7 9,4

% de finos P 86,1 75,9 71,9 65,8 55,6 47,4 34, 19,1

% de finos ajustado PA 37,8 33,3 31,6 28,6 24,1 20,8 14,9 8,4

30/03

31/03

16:06 16:07 16:08 16:10 16:14 16:22 16:40 18:22 17:24

0 1 2 4 8 16 34 136 1518

25 25 25 25 25 25 25 23 22

0,01326 0,01326 0,01326 0,01326 0,01326 0,01326 0,01326 0,01356 0,01366

0 0,3029 0,02844 0,02054 0,01490 0,01094 0,00771 0,00411 0,00130

Clasificacin de suelo: SC-SM

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CURVA GRANULOMTRICA

Porcentaje de finos

Tamao de Grano (mm)

TRABAJO EXTRARealice la lectura de las normas que se citan al pie y determine las diferencias y similitudes, entre las mismas.

ASTM D 422 IRAM 10.507 IRAM 10.512 VN-E 1-65 VN-E 7-65

Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. Mtodo de determinacin de la granulometra mediante tamizado por va hmeda. Mtodos de anlisis granulomtrico Tamizado de suelos por va hmeda Anlisis mecnico de materiales granulares

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TPL 06 Análisis granulométrico