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atqv65@yahoo.es
aquinones@uni.edu.pe
aquinonesv@hotmail.com
TALLER BÁSICO DE
MECÁNICA DE SUELOS
Análisis Granulométrico por Sedimentación
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION
Análisis Granulométrico Por Sedimentación
ASTM D422
El análisis hidrométrico se usa para obtener un
estimado de la distribución e basa en la ley de
Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser
aplicada a una masa de suelo dispersado, con
partículas de varias formas y tamaños.
El hidrómetro se usa para determinar el
porcentaje de partículas de suelos dispersados,
que permanecen en suspensión en un
determinado tiempo.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION
METODOS DE ENSAYOS:
METODO A:
Se usa si más del 80% del material pasa por la
malla Nº 200. Este método se explicará en detalle
y más adelante se hará alguna explicación del
otro método.
METODO B:
Si menos del 80% de material es retenido por la
malla Nº 200 y/o se encuentre material superior
en tamaño a la malla Nº 10.
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Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• Tamices Nº 10 y Nº 200.
• Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo.
• Aparato agitador.
• Hidrómetro 152H.
• Cilindro de Sedimentación de 1000 cm3.
• Agente dispersivo (hexametafosfato sodio, NaPO3).
• Termómetro.
• Muestra representativa del suelo.
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Balanza digital
Tamiz Nº 10
Cilindro de
Sedimentación
de 1000 cm3.
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Agente dispersivo
Aparato agitador.
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Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Hidrómetro 152H y
termómetro
Frasco volumétrico
para preparar la
mezcla.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos PROCEDIMIENTO
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
FASES DEL ENSAYO:
1. Preparar la muestra.
2. Preparar solución agua mas defloculante.
3. Mezclar solución con la muestra. Dejar reposar.
4. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimentación.
5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos.
6. Calcular Gs de la muestra.
7. Realizar la lectura hidrómetro en agua + defloculante.
8. Realizar la lectura hidrómetro en agua.
9. Correcciones y cálculos.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 1. Preparación de la Muestra
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• Secar la
muestra en el
horno.
• Tamizar por la
malla Nº 10.
• Se toma 50 gr
de muestra.
Cernido por la malla
Nº 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 2. Preparación de la Solución
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• Pesar 5.0 gr de
defloculante.
• Medir 125 ml de
agua destilada.
• Mezclar ambos
componentes.
Componentes de la solución.
Agitado de la solución.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 3. Mezcla de solución con la muestra
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• Mezclar la solución con
la muestra.
• Se deja reposar para el
defloculante penetre en
la muestra.
• En arenas reposa de 2 a
4 horas. En arcillas
reposa 24 horas.
Dejar reposar la mezcla.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 4. Batir la mezcla.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• Luego de reposar, se coloca la mezcla
en el cilindro de la batidora.
• Añadir 125 ml de agua destilada.
• Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a
4 minutos. Para arcillas, durante 15
minutos.
Se coloca la mezcla en el
cilindro de la batidora.
Batir la mezcla.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• Se vierte la mezcla en el
cilindro de
sedimentación.
• Se añade agua destilada
hasta completar los
1000 ml.
• Se agita el cilindro con
la mano por un minuto.
Se debe hacer 90 ciclos
en ese tiempo.
• Se coloca el hidrómetro
y inicia la toma de
datos.
• En cada lectura se lee la
temperatura.
Se añade agua hasta
completar los 1000 ml.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Se coloca el hidrómetro.
Se agita el cilindro de
sedimentación.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Detalle: hidrómetro y
termómetro
Detalle: Separación de
partículas durante el
ensayo.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 6. Calcular Gs.
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Hallar Gs.
• Hacer el ensayo del peso especifico relativo de
sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla
Nº 10.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos 7 y 8. Realizar lecturas
Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
• También se
requieren como
datos la lectura del
hidrómetro con:
a) Sólo con agua.
b) Con agua y con
defloculante.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
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Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Hora de Inicio : Peso especifico relativo de sólidos (Ss) :
Peso Suelo Seco (gr) : % que pasa la malla N°200 :
% que pasa la malla N°10 : Lectura Hidrómetro en agua (Cm) : 0.5
Coeficiente "a" : Lectura Hidrómetro en agua + defloculante (Cd) : 5.0
13:03:00 p.m. 2.746
25.00
25.00
60.00
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
Constante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
Diámetro
(mm)
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
R
39.30
36.40
25.00
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00
52.00
43.60
29.00
22.2026.50
25.00 14.50
50.0
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
CORRECCION POR TEMPERATURA (Ct):
(Temp °C) Ct (Temp °C) Ct
15 -1.1 23 0.70
16 -0.9 24 1.00
17 -0.7 25 1.30
18 -0.5 26 1.65
19 -0.3 27 2.00
20 0.00 28 2.50
21 0.20 29 3.05
22 0.40 30 3.80
Se debe corregir por temperatura con la siguiente
Tabla. Note que en 20 ºC, la corrección es cero.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora se presenta la columna Nº 3, ya llenada.
(1) (2) (3) (4)
25.00
25.00
60.00
1.00
5.00
25.30
Ct Rd
240.00
1440.00
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
1.300
1.300
1.405
39.30
36.40
25.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
43.601.300
29.00
22.20
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00 14.50
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 5
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Lectura del hidrómetro corregido (Rc):
Rc = Rd – Cd + Ct
Donde:
Rc = Lectura del hidrómetro corregido.
Rd = Lectura del hidrómetro
Cd = Lectura del hidrómetro en agua mas defloculante.
Ct = Corrección por temperatura
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Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora se presenta la columna Nº 5, ya llenada.
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20 19.0250
10.8000
43.60
48.300025.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
1.300
1.300
1.405
39.9000
39.30
36.40
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
(1) (2) (3) (4) (5)
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Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Cálculo del Porcentaje más fino, P(%):
Donde:
Rc = Lectura del hidrómetro corregido.
a = Corrección por gravedad especifica.
Ws = Peso seco de la muestra.
Gs = Peso especifico de sólidos.
Ws
aRc
P
100**
(%) =
65.2)1(
)65.1(
−
=
Gs
Gs
a
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Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora se presenta la columna Nº 6, ya llenada.
a = 0.9793
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20 19.0250
49.756
10.8000
64.043
43.60
48.300025.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
1.300
1.300
1.405
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
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Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco (R) :
Donde:
R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco.
Rd = Lectura del hidrómetro.
Cm= Lectura del hidrómetro en agua.
R = Rd + Cm
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Ahora se presenta la columna Nº 7, ya llenada.
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
19.0250
49.756
10.8000
29.50
64.043 36.90
43.60
48.3000 52.50
44.10
25.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
1.300
1.405
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723 39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
49.80
22.70
15.00
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
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Cálculo de longitud de hidrómetro (L) :
En función del valor de R, se puede calcular el valor de L (cm)
con la siguiente Tabla:
R L (cm) R L (cm) R L (cm)
0 16.3 21 12.9 42 9.4
1 16.1 22 12.7 43 9.2
2 16.0 23 12.5 44 9.1
3 15.8 24 12.4 45 8.9
4 15.6 25 12.2 46 8.8
5 15.5 26 12.0 47 8.6
6 15.3 27 11.9 48 8.4
7 15.2 28 11.7 49 8.3
8 15.0 29 11.5 50 8.1
9 14.8 30 11.4 51 7.9
10 14.7 31 11.2 52 7.8
11 14.5 32 11.1 53 7.6
12 14.3 33 10.9 54 7.4
13 14.2 34 10.7 55 7.3
14 14.0 35 10.5 56 7.1
15 13.8 36 10.4 57 7.0
16 13.7 37 10.2 58 6.8
17 13.5 38 10.1 59 6.6
18 13.3 39 9.9 60 6.5
19 13.2 40 9.7
20 13.0 41 9.6
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Ahora se presenta la columna 8 ya llenada:
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000
10.220
29.50
64.043 36.90
7.700
43.60
48.3000 52.50
44.10 9.080
25.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
1.300
1.405
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
L
(cm)
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
8.140
11.450
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
49.80
22.70
15.00 13.800
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
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Cálculo del valor L/t:
La columna 9 es la división de la Columna 8 / Columna 1:
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000
0.0523
0.0096
10.220 0.6813
29.50
64.043 36.90
7.700
4.0700
7.7000
0.3613
0.1908
43.60 1.8160
48.3000 52.50
44.10 9.080
25.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
1.300
1.405
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
8.140
11.450
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000 0.9740
49.80
22.70
15.00 13.800
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
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El valor de K puede hallarse de la siguiente Tabla, en
función de la temperatura y el peso especifico de
sólidos.
Temperatura
T (ºC) 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85
16 0.0151 0.0148 0.0146 0.0144 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136
17 0.0149 0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134
18 0.0148 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132
19 0.0145 0.0143 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131
20 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0131 0.0129
21 0.0141 0.0139 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127
22 0.0140 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126
23 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124
24 0.0137 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123
25 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0122
26 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0124 0.0122 0.0120
27 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0119
28 0.0130 0.0128 0.0126 0.0126 0.0123 0.0121 0.0119 0.0117
29 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0121 0.0120 0.0118 0.0116
30 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0118 0.0117 0.0115
Gravedad Especifica de Sólidos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 10
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora se presenta la columna 10 ya llenada:
37.261
21.152
0.012312
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000 0.012516
0.0523
0.0096
10.220 0.6813
29.50
64.043 36.90
7.700 0.012516
4.0700
7.7000
0.012516
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0.012516
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44.10 0.0125169.080
25.00 1.300
49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
1.300
1.405
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39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
Constante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
8.140
11.450
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000 0.012516
0.012484
0.012484
0.9740
49.80
22.70
15.00 13.800
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente:
t
L
KD =
En nuestra Tabla, es el producto de la columna 10 por
la raíz cuadrada de la columna 9.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Ahora se presenta la columna 11 ya llenada:
37.261
21.152
0.012312
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
0.0124
29.00
22.20
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7.700 0.012516
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7.7000
0.012516
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0.0012
0.012516
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49.30
Tiempo
ºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
1.300
1.405
94.596
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39.9000 78.144
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30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
Constante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
Diámetro
(mm)
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd Rc
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
8.140
11.450
45.6000
25.4050
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32.7000
35.6000 0.012516
0.012484
0.0103
0.0055
0.0075
0.012484
0.9740
49.80
22.70
15.00 13.800
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos GRAFICO P(%) vs D (mm)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
Con la columna 6 y la columna 11 se puede preparar una
gráfica de P(%) vs. Diámetro (mm), el cual vendría a ser
la curva granulométrica del material que pasa por la
malla Nº 200.
Curva Granulometrica
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
0.00100.01000.10001.0000
Diámetro (mm)
Porcentajequepasa(%)

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Granulometria por Sedimentación

  • 1. Expositor: Antioco Quiñones Villanueva atqv65@yahoo.es aquinones@uni.edu.pe aquinonesv@hotmail.com TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Análisis Granulométrico por Sedimentación UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos
  • 2. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION Análisis Granulométrico Por Sedimentación ASTM D422 El análisis hidrométrico se usa para obtener un estimado de la distribución e basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias formas y tamaños. El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo.
  • 3. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION METODOS DE ENSAYOS: METODO A: Se usa si más del 80% del material pasa por la malla Nº 200. Este método se explicará en detalle y más adelante se hará alguna explicación del otro método. METODO B: Si menos del 80% de material es retenido por la malla Nº 200 y/o se encuentre material superior en tamaño a la malla Nº 10.
  • 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Tamices Nº 10 y Nº 200. • Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo. • Aparato agitador. • Hidrómetro 152H. • Cilindro de Sedimentación de 1000 cm3. • Agente dispersivo (hexametafosfato sodio, NaPO3). • Termómetro. • Muestra representativa del suelo.
  • 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Balanza digital Tamiz Nº 10 Cilindro de Sedimentación de 1000 cm3.
  • 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Agente dispersivo Aparato agitador.
  • 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Hidrómetro 152H y termómetro Frasco volumétrico para preparar la mezcla.
  • 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos PROCEDIMIENTO Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI FASES DEL ENSAYO: 1. Preparar la muestra. 2. Preparar solución agua mas defloculante. 3. Mezclar solución con la muestra. Dejar reposar. 4. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimentación. 5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos. 6. Calcular Gs de la muestra. 7. Realizar la lectura hidrómetro en agua + defloculante. 8. Realizar la lectura hidrómetro en agua. 9. Correcciones y cálculos.
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 1. Preparación de la Muestra Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Secar la muestra en el horno. • Tamizar por la malla Nº 10. • Se toma 50 gr de muestra. Cernido por la malla Nº 10
  • 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 2. Preparación de la Solución Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Pesar 5.0 gr de defloculante. • Medir 125 ml de agua destilada. • Mezclar ambos componentes. Componentes de la solución. Agitado de la solución.
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 3. Mezcla de solución con la muestra Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Mezclar la solución con la muestra. • Se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra. • En arenas reposa de 2 a 4 horas. En arcillas reposa 24 horas. Dejar reposar la mezcla.
  • 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 4. Batir la mezcla. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Luego de reposar, se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora. • Añadir 125 ml de agua destilada. • Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a 4 minutos. Para arcillas, durante 15 minutos. Se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora. Batir la mezcla.
  • 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentación. • Se añade agua destilada hasta completar los 1000 ml. • Se agita el cilindro con la mano por un minuto. Se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo. • Se coloca el hidrómetro y inicia la toma de datos. • En cada lectura se lee la temperatura. Se añade agua hasta completar los 1000 ml.
  • 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Se coloca el hidrómetro. Se agita el cilindro de sedimentación.
  • 15. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Detalle: hidrómetro y termómetro Detalle: Separación de partículas durante el ensayo.
  • 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 6. Calcular Gs. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Hallar Gs. • Hacer el ensayo del peso especifico relativo de sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla Nº 10.
  • 17. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos 7 y 8. Realizar lecturas Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI • También se requieren como datos la lectura del hidrómetro con: a) Sólo con agua. b) Con agua y con defloculante.
  • 18. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
  • 19. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Hora de Inicio : Peso especifico relativo de sólidos (Ss) : Peso Suelo Seco (gr) : % que pasa la malla N°200 : % que pasa la malla N°10 : Lectura Hidrómetro en agua (Cm) : 0.5 Coeficiente "a" : Lectura Hidrómetro en agua + defloculante (Cd) : 5.0 13:03:00 p.m. 2.746 25.00 25.00 60.00 P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 Constante K L (cm) L/tiempo (cm/min) Diámetro (mm) 30.00 25.30 32.80 25.00 10.00 15.00 R 39.30 36.40 25.00 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 52.00 43.60 29.00 22.2026.50 25.00 14.50 50.0 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
  • 20. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI CORRECCION POR TEMPERATURA (Ct): (Temp °C) Ct (Temp °C) Ct 15 -1.1 23 0.70 16 -0.9 24 1.00 17 -0.7 25 1.30 18 -0.5 26 1.65 19 -0.3 27 2.00 20 0.00 28 2.50 21 0.20 29 3.05 22 0.40 30 3.80 Se debe corregir por temperatura con la siguiente Tabla. Note que en 20 ºC, la corrección es cero.
  • 21. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna Nº 3, ya llenada. (1) (2) (3) (4) 25.00 25.00 60.00 1.00 5.00 25.30 Ct Rd 240.00 1440.00 30.00 25.30 32.80 25.00 10.00 15.00 1.300 1.300 1.405 39.30 36.40 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 43.601.300 29.00 22.20 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 14.50
  • 22. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 5 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Lectura del hidrómetro corregido (Rc): Rc = Rd – Cd + Ct Donde: Rc = Lectura del hidrómetro corregido. Rd = Lectura del hidrómetro Cd = Lectura del hidrómetro en agua mas defloculante. Ct = Corrección por temperatura
  • 23. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 5 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna Nº 5, ya llenada. 14.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 19.0250 10.8000 43.60 48.300025.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 1.300 1.300 1.405 39.9000 39.30 36.40 30.00 25.30 32.80 25.00 10.00 15.00 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 (1) (2) (3) (4) (5)
  • 24. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 6 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Cálculo del Porcentaje más fino, P(%): Donde: Rc = Lectura del hidrómetro corregido. a = Corrección por gravedad especifica. Ws = Peso seco de la muestra. Gs = Peso especifico de sólidos. Ws aRc P 100** (%) = 65.2)1( )65.1( − = Gs Gs a
  • 25. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 6 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna Nº 6, ya llenada. a = 0.9793 37.261 21.15214.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 19.0250 49.756 10.8000 64.043 43.60 48.300025.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 (1) (2) (3) (4) (5) (6)
  • 26. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 7 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco (R) : Donde: R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco. Rd = Lectura del hidrómetro. Cm= Lectura del hidrómetro en agua. R = Rd + Cm
  • 27. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 7 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna Nº 7, ya llenada. 37.261 21.15214.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 33.30 19.0250 49.756 10.8000 29.50 64.043 36.90 43.60 48.3000 52.50 44.10 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 R 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 39.80 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 49.80 22.70 15.00 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
  • 28. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 8 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Cálculo de longitud de hidrómetro (L) : En función del valor de R, se puede calcular el valor de L (cm) con la siguiente Tabla: R L (cm) R L (cm) R L (cm) 0 16.3 21 12.9 42 9.4 1 16.1 22 12.7 43 9.2 2 16.0 23 12.5 44 9.1 3 15.8 24 12.4 45 8.9 4 15.6 25 12.2 46 8.8 5 15.5 26 12.0 47 8.6 6 15.3 27 11.9 48 8.4 7 15.2 28 11.7 49 8.3 8 15.0 29 11.5 50 8.1 9 14.8 30 11.4 51 7.9 10 14.7 31 11.2 52 7.8 11 14.5 32 11.1 53 7.6 12 14.3 33 10.9 54 7.4 13 14.2 34 10.7 55 7.3 14 14.0 35 10.5 56 7.1 15 13.8 36 10.4 57 7.0 16 13.7 37 10.2 58 6.8 17 13.5 38 10.1 59 6.6 18 13.3 39 9.9 60 6.5 19 13.2 40 9.7 20 13.0 41 9.6
  • 29. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 8 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna 8 ya llenada: 37.261 21.15214.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 33.30 12.56019.0250 49.756 10.8000 10.220 29.50 64.043 36.90 7.700 43.60 48.3000 52.50 44.10 9.080 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 R 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 10.840 39.80 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 L (cm) P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 8.140 11.450 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 49.80 22.70 15.00 13.800 9.740 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
  • 30. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 9 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Cálculo del valor L/t: La columna 9 es la división de la Columna 8 / Columna 1: 37.261 21.15214.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 33.30 12.56019.0250 49.756 10.8000 0.0523 0.0096 10.220 0.6813 29.50 64.043 36.90 7.700 4.0700 7.7000 0.3613 0.1908 43.60 1.8160 48.3000 52.50 44.10 9.080 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 R 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 10.840 39.80 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 L (cm) L/tiempo (cm/min) P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 8.140 11.450 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 0.9740 49.80 22.70 15.00 13.800 9.740 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
  • 31. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 10 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI El valor de K puede hallarse de la siguiente Tabla, en función de la temperatura y el peso especifico de sólidos. Temperatura T (ºC) 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 16 0.0151 0.0148 0.0146 0.0144 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136 17 0.0149 0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 18 0.0148 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 19 0.0145 0.0143 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 20 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0131 0.0129 21 0.0141 0.0139 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 22 0.0140 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 23 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 24 0.0137 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123 25 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0122 26 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0124 0.0122 0.0120 27 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0119 28 0.0130 0.0128 0.0126 0.0126 0.0123 0.0121 0.0119 0.0117 29 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0121 0.0120 0.0118 0.0116 30 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0118 0.0117 0.0115 Gravedad Especifica de Sólidos
  • 32. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 10 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna 10 ya llenada: 37.261 21.152 0.012312 14.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 29.00 22.20 33.30 12.56019.0250 49.756 10.8000 0.012516 0.0523 0.0096 10.220 0.6813 29.50 64.043 36.90 7.700 0.012516 4.0700 7.7000 0.012516 0.3613 0.1908 0.012516 43.60 1.8160 48.3000 52.50 44.10 0.0125169.080 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 R 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 10.840 39.80 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 Constante K L (cm) L/tiempo (cm/min) P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 8.140 11.450 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 0.012516 0.012484 0.012484 0.9740 49.80 22.70 15.00 13.800 9.740 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
  • 33. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente: t L KD = En nuestra Tabla, es el producto de la columna 10 por la raíz cuadrada de la columna 9.
  • 34. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11 Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Ahora se presenta la columna 11 ya llenada: 37.261 21.152 0.012312 14.50 1.405 1.825 1.300 26.50 25.00 1.300 0.0124 29.00 22.20 33.30 12.56019.0250 49.756 10.8000 0.012516 0.0523 0.0096 10.220 0.6813 29.50 64.043 36.90 7.700 0.012516 4.0700 7.7000 0.012516 0.3613 0.1908 0.0028 0.0012 0.012516 43.60 1.8160 48.3000 0.0253 0.0169 0.034752.50 44.10 0.0125169.080 25.00 1.300 49.30 Tiempo ºC (min) 2.00 25.00 1.300 52.00 R 1.300 1.300 1.405 94.596 89.308 39.9000 78.144 39.30 36.40 30.00 25.30 69.723 10.840 39.80 32.80 57.198 25.00 10.00 15.00 Constante K L (cm) L/tiempo (cm/min) Diámetro (mm) P(%) 1.00 5.00 25.30 Ct Rd Rc 240.00 1440.00 25.00 25.00 60.00 8.140 11.450 45.6000 25.4050 29.2050 32.7000 35.6000 0.012516 0.012484 0.0103 0.0055 0.0075 0.012484 0.9740 49.80 22.70 15.00 13.800 9.740 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
  • 35. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos GRAFICO P(%) vs D (mm) Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI Con la columna 6 y la columna 11 se puede preparar una gráfica de P(%) vs. Diámetro (mm), el cual vendría a ser la curva granulométrica del material que pasa por la malla Nº 200. Curva Granulometrica 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.00100.01000.10001.0000 Diámetro (mm) Porcentajequepasa(%)