granulometria

TITULO DE LA EXPERIENCIAANLISIS GRANULOMTRICORESUMEN ( se hace al ultimo )INTRODUCCINUna parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, diques y otro tipo de terraplenas es el anlisis granulomtrico.El anlisis granulomtrico es un intento de determinar las proporciones relativas de los diferentes tamaos de grano presentes en una masa de suelo dada. Obviamente para obtener un resultado significativo la muestra debe ser estadsticamente representativa de la masa del suelo.Como no es fsicamente posible determinar el tamao real de cada partcula independiente del suelo, la prctica solamente agrupa los materiales por rangos de tamao. Para lograr esto se obtiene la cantidad de material que pasa a travs de un tamiz con una malla dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tiene dimetros ligeramente menores a la anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pesada a travs de los tamices. Es evidente que el material retenido de esta forma en cualquier tamiz consiste en partculas de muchos tamaos todos los cuales son menores al tamao de la malla del tamiz en el cual el suelo fue retenido.El proceso de tamizado no provee informacin sobre la forma de los granos de suelo, si son angulares o redondeados. Solamente da informacin sobre los granos que pueden pasar, o qu orientacin adecuada pasa, a travs de una malla de abertura rectangular de un cierto tamao. Obviamente, en muestras de un cierto tamao no siempre es posible que todas las partculas pasen a travs del tamiz respectivo, ya que no es posible que no se puedan orientar adecuadamente para pasar a travs de su tamiz correspondiente, que las partculas ms pequeas podran no haber sido totalmente separados en el proceso de pulverizacin, e incluso las partculas ms finas, especialmente la fraccin menor que el tamiz 200 en tamao, pueden adherirse a las partculas mayores y no pasar a travs del tamiz adecuado.La informacin obtenida del anlisis granulomtrico se presenta en forma de curva. Para poder comparar suelos y visualizar ms fcilmente la distribucin de los tamaos de granos presentes, y como una masa de suelos tpica pueden tener partculas que varen entre tamaos de 2.00 mm y 0.075 mm las ms pequeas, por lo que es necesario recurrir a una escala muy grande para poder dar el mismo peso y precisin de lectura a todas las medidas, es necesario recurrir a una presentacin logartmica para los tamaos de partculas. Los procedimientos patrones utilizan el porcentaje que pasa como la ordenada en la escala natural de la curva de distribucin granulomtrica.Es evidente que una curva de distribucin granulomtrica solo pueda aproximar la situacin real. Esto se debe a varias razones consideradas hasta aqu, incluyendo las limitaciones fsicas para obtener muestras estadsticamente representativas, la presencia de grumos en el suelo, la limitacin prctica impuesta por la utilizacin de mallas de forma rectangular para medir partculas de suelo de forma irregular y el nmero limitado de tamices utilizables en el anlisis. La exactitud del anlisis es ms cuestionable an para los suelos de grano fino (ms fino que el tamiz No.4) que para los suelos gruesos, y la prctica comn y ampliamente seguida de utilizar suelos secados al horno puede influir el anlisis en otro tanto.2. FUNDAMENTO TEORICO2.1 GRANULOMETRA 2.1.1 Anlisis granulomtrico. Proceso para determinar la proporcin en que participan los granos del suelo, en funcin de sus tamaos. Esa proporcin se llama gradacin del suelo. La gradacin por tamaos es diferente al trmino geolgico en el cual se alude a los procesos de construccin (agradacin) y la destruccin (degradacin) del relieve, por fuerzas y procesos tales como tectonismo, vulcanismo, erosin, sedimentacin, etc. 2.1.2 Mtodos de anlisis granulomtrico. Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partculas grueso granulares (gravas, arenas) y el de sedimentacin para la fraccin fina del suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado. A. Mtodo del tamizado: La tamizacin o tamizado es un mtodo fsico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partculas de diferentes tamaos por un tamiz[footnoteRef:1] o cedazo. Las partculas de menor tamao pasan por los poros del tamiz atravesndolo y las grandes quedan retenidas por el mismo. [1: Los tamices y cedazos suelen utilizarse en trabajos de control y analticos. Estos aparatos se construyen con telas de malla de alambre cuyos dimetros de hilos y espaciado entre ellos estn cuidadosamente especificados. ]

Un ejemplo podra ser: si se saca tierra del suelo y se espolvorea sobre el tamiz, las partculas finas de tierra caern y las piedritas y partculas grandes de tierra quedarn retenidas en el tamiz.

Es un mtodo muy sencillo utilizado generalmente en mezclas de slidos heterogneos. Los orificios del tamiz suelen ser de diferentes tamaos y se utilizan de acuerdo al tamao de las partculas de una solucin homognea, que por lo general tiene un color amarillo el cual lo diferencia de lo que contenga la mezcla.

Para aplicar el mtodo de la tamizacin es necesario que las fases se presenten al estado slido. Se utilizan tamices de metal o plstico, que retienen las partculas de mayor tamao y dejan pasar las de menor dimetro. Por ejemplo, trozos de mrmol mezclados con arena; harina y corcho; sal fina y pedazos de roca, cantos rodados, etc.

Con la muestra primero se realiza un cuarteo de laboratorio. Para ello, se vierte sobre un trozo de papel haciendo un cono. Con ayuda de una esptula aplana la parte superior del cono y divide la muestra en cuatro partes haciendo dos lneas que la atraviesen perpendicularmente. Separa un poco las cuatro partes, recoge con la esptula las dos porciones situadas en cuadrantes opuestos 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 tamao de partcula, vuelve a mezclarlas y a repetir el cuarteo.

Al final se obtendrn dos fracciones representativas del sistema. Luego se hara el correspondiente anlisis granulomtrico con una de estas dos fracciones, comparndose finalmente los resultados de ambas granulometras.Se mezcla bien cada una de las fracciones, y se extrae una muestra de acuerdo a nuestra necesidad para realizar el tamizado y luego se anota la masa de la muestra a ensayar determinada en una balanza de sensibilidad 0.01 g.Juego de tamices en cascada

Ahora para realizar un anlisis por tamizado deber comenzarse por limpiar los tamices con una brocha o pincel fino y golpearlos ligeramente para librarles de cualquier partcula adherida; la serie completa de tamices[footnoteRef:2] comprender un grupo dirigido a analizar agregados gruesos y/o finos y con diferentes medidas (unos en pulgadas y otros por nmero) [2: Ver Anexo A ( Tabla de Tamices en Granulometra )]

Una vez teniendo la muestra , se hace pasar por una serie organizada de tamices, de agujeros con tamaos decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo. El primer tamiz, es el de mayor tamao y es donde inicia el tamizado. Se tapa con el fin de evitar prdidas de finos; el ltimo tamiz est abajo y descansa sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material ms fino no retenido por ningn tamiz. Con sacudidas horizontales y golpes verticales, mecnicos o manuales, se hace pasar el suelo por la serie de tamices, de arriba abajo, para luego pesar por separado el suelo retenido en cada malla.Es importante notar que la cantidad de material en un tamiz dado se debe limitar de tal forma que todas las partculas tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias veces durante la operacin de tamizado.

Ahora bien el producto a analizar o producto bruto, B, queda distribuido en diferentes fracciones segn el tamao de partcula denominndose:

RECHAZO: Producto que queda sobre el tamiz (R) CERNIDO: Producto que atraviesa el tamiz (C)

En una tamizacin en cascada (el nmero de tamices se define de acuerdo al anlisis de agregado q se hace) el cernido de un tamiz constituye la alimentacin del siguiente, por tanto se obtienen tantos rechazos como tamices constituyan la cascada y un solo cernido, constituido por el producto que atraviesa las mallas del ltimo tamiz o tamiz de abertura de malla ms pequea.Tericamente se debe cumplir que B = C + R, siendo B la cantidad a analizar o producto bruto, C el cernido y R la suma de todos los rechazos.Conociendo los datos de cada una de las fracciones retenidas en los diferentes tamices se pueden establecer una serie de ndices de gran inters en anlisis granulomtrico por tamizacin:

NDICE DE CERNIDO (IC), o porcentaje de B que representa la fraccin de finos C:IC = C / B . 100 NDICE DE RECHAZO (IR), o ndice de gruesos: IR = R / B . 100 Siendo IC + IR = 100

Adems se utiliza las siguientes expresiones en el anlisis :

% Ret. Acum. = . 100

Peso que pasa = Pt - peso Ret. Acum.

% Que pasa = . 100

Curva Granulometrica

Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentacin se llevan a un grfico llamado curva granulomtrica.

La curva se dibuja en papel semilogartmico. Con la escala aritmtica (ordenadas) los porcentajes en peso de partculas con < que cada uno de los lados de las abscisas. En escala logartmica (abscisas) los tamaos de los granos en milmetros. Esta escala, en razn de que los (dimetros) varan de cm a mm. Esta clasificacin es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la granulometra con el ensayo de Lmites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y consistencia de los finos en funcin del contenido de humedad.

Curva A: Suelo bien gradado y de grano grueso. Curva B: mal gradado, poco uniforme (curva parada sin extensin) Curva C: Suelo arcilloso o limoso (fino) T4 y T200 = Tamices o mallas

La forma de la curva de distribucin de tamaos de partculas, indica si los tamaos varan en un rango amplio (curva C) o estrecho (curva B); si el rango tiende a los tamaos mayores del suelo grueso (A) o a los menores del suelo fino (C). Si todos los tamaos tienen proporciones en peso relativamente iguales, el rango es amplio y la curva suave, el suelo as ser bien gradado (A y C). La mala gradacin puede ser por falta de extensin (B) o por discontinuidad.En suelos granulares la gradacin, expresada numricamente, la da el coeficiente de uniformidad Cu con el coeficiente de curvatura Cc.

Cu = ; Cc = bien gradado cuando Cu > 4 a 6 ; 1 < Cc < 3

Cuanto ms alto sea Cu, mayor ser el rango de tamaos del suelo. Los Di ; i = 10, 30, 60 son los tamaos de las partculas, para el cual el i% del material es ms fino que ese tamao es decir :

D10 = Tamao donde pasa el 10% del materialD30 = Tamao donde pasa el 30% del materialD60 = Tamao donde pasa el 60% del material

Adems al graficar una Tabla Granulomtrica en base a nuestros resultados obtenidos es ptimo hacer hincapi en la misma grfica, los limites superior e inferior de la clase de agregado que estamos utilizando en nuestra experiencia (esto se define con nuestros resultados en laboratorio) y as definir si est conforme a tabla nuestros resultados.

Ejemplo de Grafica Granulomtrica

Ahora para la experiencia la fraccin gruesa tendr denominaciones, segn el sistema:

BRITANICO (mm)AASHTO (mm)ASTM (mm)SUCS (mm)

Grava60 - 275 - 2> 275 4,75

Arena2 0,062 0,052 0,0754,75 0,075

Limo0,06 0,0020,05 0,0020,075 0,005< 0,075 Finos

Arcilla< 0,002< 0,002< 0,005

BRITANICO : B S 5930: 1981AASHTO : American Association of State Highway and Transportation OfficialASTM : American Society for Testing and MaterialsSUCS Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos

B. Mtodos de sedimentacin:

Son dos, el mtodo del hidrmetro y el mtodo de la pipeta. Ambos se basan en las caractersticas de la sedimentacin de las partculas del suelo en un medio acuoso. Se aplican, tales mtodos, al suelo fino, es decir, al que ha quedado en el fondo de los tamices y que se denomina pasa 200, material constituido por limos y arcillas.

B.1 Mtodo del hidrmetro. Se toma una probeta con agua, se mete suelo, se agita hasta que sea uniforme la suspensin; luego se deja en reposo para ir midiendo, con hidrmetro (para distintos tiempos transcurridos), la densidad de la suspensin, la que disminuye a medida que las partculas se asientan. La profundidad del densmetro, variable con la densidad de la suspensin (ARQUMEDES), es la base para calcular esa distribucin de tamaos de granos finos que pasa la malla o tamiz # 200, con = 0,074 mm. El sistema se calcula con La Ley de Stokes, donde:

v = velocidad en cm/seg = constante n = viscosidad en Poises = gr/cm sg g = gravedad en cm/seg2s , F = densidades de los slidos y la suspensin en gr/cm3D = dimetro de una esferita (dimetro equivalente) en cm.

B.2 Mtodo de la pipeta. A diferencia del anterior, aqu se deja constante el valor de H. Tambin se parte de una suspensin agua suelo, uniforme en el instante inicial, y que con el tiempo se modifica, dado que las partculas de mayor dimetro se precipitan a mayor velocidad, con fundamento en la Ley de Stokes. A distintos tiempos, desde el inicio, se toman muestras de la suspensin, a una misma profundidad predeterminada (H0).

De cada muestra obtenida, se determina el peso de los slidos, contenido por unidad de volumen de la suspensin, lo que constituye la base para el clculo de la distribucin (en proporcin) de los tamaos de las partculas finas.

3. DETALLES EXPERIMENTALES:3.1 Materiales y metodologa : Los materiales a emplearse en la experiencia son : Balanza sensible al 0,1% del peso de la muestra que se va a ensayar. Tamices: 2, 1 1/2, 1, 3/4, 1/2, 3/8, N4 Tela para cuartear material. Cucharones o badilejos. Bandejas. Estufa capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 C 5 C. Optimizaremos nuestro proceso en el laboratorio aplicando tcnicas del Diseo Estadstico de Experimentos.El Diseo Estadstico de Experimentos es una de las principales herramientas de que dispone el investigador para aumentar la eficacia de la investigacin, y hoy en da se aplica ampliamente a escala de laboratorio. Adems optaremos por el anlisis granulomtrico por tamizado que es ptimo con la muestra a tratar en el laboratorio.Ahora, cabe indicar que el anlisis granulomtrico solo tiene sentido llevarlo a cabo en suelos gruesos, es decir en suelos donde el rango del tamao vara entre 0,074 y 76,2 mm. Esto se debe a que en suelos finos el comportamiento depende ms de las formas de las partculas y su composicin mineralgica, y solamente en una mnima parte del tamao de los granos.Adems la curva granulomtrica nos indicara en general el tamao de los granos y la buena o mala graduacin de estos. A partir de la curva de distribucin granulomtrica pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.Por ende dicha curva se graficara con la herramienta de Microsoft Office - Excel 2010 para tener acceso a diferentes anlisis y comparaciones con las tablas y curvas granulomtricas existentes en tablas estandarizadas en el campo de Anlisis de Suelos.

3.2 Procedimiento de la obtencin de datosPara la experiencia utilizamos agregado grueso (grava)a) Seleccionamos el material y mezclamos bien, luego separamos en cuatro partes iguales, luego mezclamos dos de las partes opuestas y descartamos las otras dos. Luego de mezclar nuevamente repetimos el procedimiento anterior y utilizamos el sobrante, por ende esta debe ser una muestra ms que representativa del agregado o muestra.b) Luego pesamos la muestrac) Nos aseguramos que los tamices estn limpios y luego acomodamos los tamices en cascada en el siguiente orden decreciente 1-1/2 , 1, , , 3/8,#4 y la bandeja de fondo.d) Colocamos la cantidad de muestra en la parte superior de dicha torre de tamices (dentro del Tamiz de 1-1/2) y luego de taparlos procedemos a levantarlos con las manos y le damos movimientos horizontales y en forma circular( nunca en forma verticales como de azote), asi se procede al cernido apropiadamente.e) Ahora una vez terminado el proceso de cernido procedemos a pesar las muestras retenidas en cada tamiz y el que se qued en la bandeja de fondo y lo anotamos en nuestra hoja de datos. Ahora la suma de estas cantidades debe tener una diferencia no mayor al 1%, si es mayor el procedimiento se debe repetir.f) Ahora calculamos en la tabla de datos el porcentaje retenido de muestra en cada Tamiz, el porcentaje retenido acumulado y el porcentaje que pasa en cada tamiz.

4. RESULTADOS4.1 Recoleccion de datos :Obtenemos la siguiente tabla :TAMIZ% RETENIDO% QUE PASAESPECIFICACIONES

2

1

1552 gr

1354 gr

304 gr

3/848 gr

N421 gr

Fondo

W (peso) de la muestra = 2279 gr 4.2 Analisis de datos 4.3 Presentacion de datos5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Recomendaciones :Cuando se trate de elaborar muestras para ser ensayados en el laboratorio estas deben ser representativas y debemos de trabajar con las normas para que en base a estas tener un grado de seguridad.Los equipos deben estar calibrados y tener cuidado al momento de trabajar con las muestras.6. BIBLIOGRAFIACUESTIONARIO ( si lo hay )

TABLA DE TAMICES

DescripcinDiametroNLuz

Tamices Norma ASTM E - 11/958"2"50,00 mm

Tamices Norma ASTM E - 11/958"11/2"37,50 mm


Tamices Norma ASTM E - 11/958"1"25,00 mm


Tamices Norma ASTM E - 11/958"0,53"13,20 mm





Tamices Norma ASTM E - 11/958"3,505,60 mm

Tamices Norma ASTM E - 11/958"44,75 mm





























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