2. MECÁNICA DE SUELOS I
El método más usado para hacer la determinación indirecta de los
porcentajes de partículas que pasan el tamiz No. 200, es el del hidrómetro, basado
en la sedimentación de un material en suspensión en un líquido. El hidrómetro sirve
para determinar la variación de la densidad de la suspensión con el transcurso del
tiempo y medir la altura de caída del grano de tamaño más grande correspondiente
a la densidad media.
Si se distribuye un gran número de granos de suelo en un líquido y se
sumerge un hidrómetro, el empuje hidrostático en el bulbo, es igual al peso de la
suspensión desalojada por el bulbo.
El hidrómetro mide el promedio de la densidad de la suspensión desalojada
por el bulbo. De la lectura del hidrómetro puede determinarse directamente el
porcentaje de granos de suelo por peso con relación a la concentración original,
calibrando la escala del hidrómetro en granos por litro.
El tamaño de los granos obtenidos con el hidrómetro es el equivalente de
una esfera cuya velocidad de caída sea igual a la del grano del suelo. El diámetro
equivalente de los granos para una lectura dada se obtiene por medio de la ley de
Stokes, considerando como altura de caída la distancia entre la superficie del
líquido y el centro de flotación del bulbo.
El centro de flotación es variable y no se comete un error grave si en el lugar
de la distancia al centro de flotación se usa la distancia al centro del volumen del
bulbo. La obtención de los diámetros equivalentes se facilita grandemente usando
el monograma calculado por A. Casagrande.
INTRODUCCIÓN
3. MECÁNICA DE SUELOS I
II. OBJETIVOS
Objetivo General:
El objetivo de este ensayo es el determinar el porcentaje de limos y arcillas,
en suelos que pasan el tamiz Nº 200.
Objetivos secundarios:
Reconocer el funcionamiento básico de un hidrómetro y su aplicación en la
granulometría para fracciones finas, así como analizar el principio de la Ley
de Stokes.
Representar la distribución de los tamaños de la fracción en una curva
granulométrica para su fácil interpretación.
Representar la distribución de los tamaños de la fracción en una curva
granulométrica para su fácil interpretación
4. MECÁNICA DE SUELOS I
III. MARCO TEÓRICO
NORMA: ASTM D422- 63
Este método cubre la determinación cuantitativa de la
distribución del tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. La
distribución de las partículas mayores que 0.075mm (retenido tamiz Nº 200) es
determinada por tamizado, y la más fina es determinada por procesos de
sedimentación usando un hidrómetro. La muestra es separada por un proceso de
cuarteo o por cualquier otro método que permita una adecuada selección de la
fracción representativa de la muestra a estudiar. La fracción seleccionada se divide
en dos porciones: una contiene sólo las partículas retenidas en el tamiz Nº 10y la
otra porción contiene las que pasan el tamiz Nº 10, la cantidad seleccionada debe
ser tal que compense el peso de las fracciones más finas o más gruesas de la
muestra a estudiar. A continuación se dan unos valores que pueden servir de
orientación de la cantidad de muestra a tomar en función del tamaño máximo de la
partícula de suelo para el material retenido en la malla No, 10: Diámetro nominal de
la partícula más grande Cantidad mínima demuestra que debe quedar retenida en
el tamiz Nº10.
El tamaño de la fracción que pasa la malla No.10 debe ser de aproximadamente
115g para arenas y 65 g. para limos y arcillas. La muestra seleccionada debe estar
seca o someterla a proceso de secado al horno por 110+/- 5°C por 24 horas o
hasta lograr peso constante.
NORMA AASHTO T- 88
Este método describe un procedimiento para la determinación cuantitativa de la
distribución de tamaños de partículas en los suelos. Lo siguiente se aplica a todos
los límites especificados en esta norma: A los efectos de determinarla conformidad
5. MECÁNICA DE SUELOS I
con estas especificaciones, un valor observado o un valor calculado se redondeará
"a la unidad más cercana" en el último lugar de la derecha de las cifras utilizadas
en la expresión del valor límite, de acuerdo con ASTME29.
NORMA: ASTM D422- 63
Esta norma nos explica que es y cómo es el proceso para calcular El límite plástico
de un suelo, es el contenido más bajo de agua, determinado por este
procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de
plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado
como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el material está en
un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia numérica entre el límite
líquido y el límite plástico del suelo. Es de anotar el equipo y material que es
necesario para realizar la evaluación son:
-Espátula: De hoja flexible, de unos 76.2 mm (3") de longitud por 20 mm (3/4") de
ancho,
-Cápsula para evaporación: De porcelana, o similar, de 115 mm (4 1/2”) de
diámetro,
-Balanza: De 100 g de capacidad con aproximación a 0.01 gr y
-Aparato de enrollamiento: Para determinar el límite plástico, (opcional).
Conceptos
Cuando los suelos no son grueso granulares, sino que los suelos tienen tamaños
de grano pequeños no se podrá hacer análisis granulométrico por mallas (tamices),
para determinar el porcentaje de peso de los diferentes tamaños de los granos de
suelo. Lo apropiado es aplicar el método del hidrómetro (densímetro), hoy en día
para suelos finos quizá es el ensayo de mayor uso, el hecho se basa en que las
partículas tienen una velocidad de sedimentación que se relaciona con el tamaño
de las partículas.
La ley fundamental para realizar análisis granulométrico por hidrómetro es
formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae
6. MECÁNICA DE SUELOS I
dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro
de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua.
Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y
suelo, porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la
formación de flóculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas en
las partículas del suelo. Se utiliza un agente defloculante que neutralice las cargas
eléctricas, permitiendo que las partículas se precipiten de forma individual.
TIPOS DE DISPERSANTES USADOS COMÚNMENTE:
Silicato de Sodio (vidrio líquido). Es una solución de silicato de sodio. Una vez
preparada la solución se toman 20 cm3.
Hexametafosfato de sodio (NaPO3). Comercialmente se conoce como Calgon. Ya
que la solución es ácida se puede considerar mayor eficacia como agente
defloculante en suelos alcalinos.
Para el ensayo de hidrómetro existe corrección dependiendo del tipo de hidrómetro
empleado, la corrección se hará con la diferencia de la lectura del hidrómetro y un
coeficiente que depende del tipo de hidrómetro.
Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido. Al
formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse,
ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer
donde termina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco. Esta
corrección se hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo dos
lecturas en la escala; una en la parte superior del menisco (para que el menisco se
forme completo, el cuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la grasa) y otra
siguiendo la superficie horizontal del agua. La diferencia de las dos lecturas nos da
la corrección que debe sumarse a las lecturas hechas al estar operando.
7. MECÁNICA DE SUELOS I
2. CALCULOS Y METODO OPERATIVO
2.1 Materiales
Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como
COHESIVIDAD DEL CONCRETO
8. MECÁNICA DE SUELOS I
CONCLUSIONES
Las arcillas son agregados de partículas pequeñísimas derivadas de la
descomposición química de las rocas, son plásticas y el tamaño de sus
partículas es menor a 0.005mm.
Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del
líquido. Al formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no
puede hacerse, ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo
que se necesita leer donde termina el menisco y corregir la lectura sumando
la altura del menisco.
El ensayo de Hidrómetro se basa en la sedimentación de un material en
suspensión en un líquido; sirve para la determinación de la variación de la
densidad de la suspensión con el transcurso del tiempo y medir la altura de
caída del gramo de tamaño más grande correspondiente a la densidad
media.
El método del hidrómetro nos permite obtener el diámetro promedio de los
gránulos finos de un material como el arcilloso en el que su curva de
distribución es consecuente a su porcentaje de finidez.
El método del hidrómetro nos permite determinar en un material fino el
coeficiente de uniformidad que no son posibles hallar mediante el método
mecánico.
9. MECÁNICA DE SUELOS I
RECOMENDACIONES
Para evitar la segregación en la mezclas se debe realizar un adecuado diseño de
mezclas.
Se recomienda que los procesos de mezclado, transporte, colocación y vibrado del
concreto se reducirá la segregación de la mezcla de concreto, se desarrollen
correctamente.
10. MECÁNICA DE SUELOS I
BIBLIOGRAFÍA
LIBROS Y FOLLETOS:
TERZAGHI & PECK. “Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica”.Ed. “El
Ateneo”. Bs.As. Segunda Edición 1978.
Guías de laboratorio
Normas ASTM D422-63
PAGINAS WEB:
http://www.slideshare.net
http://apuntesingenierocivil.blogspot.pe/2011/03/i-ensayo-del-hidrometro-
determinacion.html
