1. FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
“Análisis granulométrico por tamizado y límites de consistencia”
AUTOR:
Vargas Elías, Jorge Martín
ASESOR:
ING. Quevedo Haro, Elena Charo
CURSO:
Mecánica de Suelos
PIURA, PERÚ
2020
2. I. INTRODUCCIÓN
En el presente informe se presentará el procedimiento y cálculos para análisis
granulométrico mecánico por tamizado y también conocer los límites de
consistencia que se lleva a cabo en una muestra de suelo en el laboratorio y así
clasificarlo.
El análisis de suelo que trata de la separación del suelo para determinar sus
tamaños por una serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura, y luego
al expresaremos de dos maneras analíticamente o gráfica, analíticamente a través
de tablas, calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada
tamiz, y gráficamente mediante una curva dibujada en papel log-normal.
El análisis granulométrico al cual se somete un suelo es de mucha ayuda para la
construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se
puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.
Siguiendo los pasos que nos brinda la Norma Técnica Peruana NTP 339.128
Método de ensayo para determinar el análisis granulométrico y NTP 339.129
Método de ensayo para determinar el límite líquido, límite plástico e índice de
elasticidad.
II. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GENERALES
• Conocer y adquirir conocimientos del método de análisis
granulométrico mecánico para poder determinar de manera adecuada la
distribución de las partículas de un suelo.
-Este procedimiento se aplica para la preparación de muestras de suelo
con la humedad con que son recibidas del campo, para el análisis
granulométrico y para la determinación de las constantes físicas del suelo.
2.2. OBEJTIVOS ESPECÍFICOS
• Dibujar e interpretar la curva granulométrica.
• Aplicar el método de análisis granulométrico mecánico para una
muestra de suelo.
• Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.
• Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de
proyectos.
• Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio
de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los
suelos:
- Coeficiente de uniformidad
3. - Coeficiente de curvatura
- Porcentaje de gravas
- Porcentaje de arenas
- Porcentaje de finos
- Curva granulométrica
III. MARCO TEÓRICO
3.1. DEFINICIONES
3.1.1 Análisis granulométrico
La determinación de los tamaños de las partículas de una cantidad de muestra
de suelo, y aunque no es de utilidad por sí solo, se emplea junto con otras
propiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realización
de otros ensayos. En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y
en general de su comportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este
comportamiento depende más de la historia geológica del suelo.
El análisis granulométrico puede expresarse de dos formas:
Analítica.
Mediante tablas que muestran el tamaño de la partícula contra el porcentaje
de suelo menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total).
Gráfica.
Mediante una curva dibujada en papel log-normal a partir de puntos cuya
abscisa en escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala
natural es el porcentaje del suelo menor que ese tamaño (Porcentaje respecto al
peso total). A esta gráfica se le denomina CURVA GRANULOMETRICA.
3.1.2 Análisis granulométrico mecánico por tamizado
Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la separación en
tamaños de las partículas del suelo. Debido a las limitaciones del método su uso se
ha restringido a partículas mayores que 0.074 mm. Al material menor que ese se le
aplica el método del hidrómetro.
3.1.3 Tamiz
Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está
formado por un marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando
aberturas cuadradas. Los tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas
y números. Por ejemplo, un tamiz 2" es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por
4. lado; un tamiz No. 4 es aquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por
pulgada lineal.
3.1.4 Límite Líquido (wL o LL):
Contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado semilíquido y plástico.
3.1.5 Limite Plástico (wp o LP):
Es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los estados semisólido y
plástico.
3.1.6 Limite Plástico (wp o LP):
Es la diferencia entre los límites líquido y plástico, es decir, el rango de humedad
dentro del cual el suelo se mantiene plástico:
IP = LL – LP
5. IV. MÉTODOS
4.1 MUESTRA
-Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con
tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de
separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por
examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y
luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede
romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos,
entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.
4.2 PESO DE MUESTRA:
Ensayo de análisis granulométrico. - En suelos arenosos, la cantidad mínima de
muestra requerida debe ser de 115 g de material que pase o no por el tamiz N.º 10
(2,000 mm), en suelos limosos o arcillosos, esta cantidad mínima debe ser 65 g.
Prepárese una muestra para el ensayo como se describe en la preparación de
muestras para análisis granulométrico (MTC E 106), la cual estará constituida por
dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (N° 4) y otra que pasa
dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayarán por separado.
Determinación de las constantes de los suelos. - Las cantidades requeridas para
estos ensayos debe pasar el tamiz Nº 40 (425 mm) y debe ser igual a 210 g
distribuidos de la siguiente forma:
6. V. PROCEDIMIENTO
5.1 PREPARACION DE LA MUESTRA
Se pesa la porción de muestra secada al aire y se anota este valor
como el peso de la muestra total
no corregido por humedad higroscópica.
La muestra se pasa luego a través de un tamiz Nº 10 (2,00 mm).
La porción retenida se desmenuza utilizando el mortero con su mazo
recubierto de caucho hasta lograr la separación de las partículas
procediéndose luego a tamizar esta porción a través del tamiz Nº 10
(2,00 mm).
La porción retenida en este segundo tamizado, se lava para eliminar
el material fino, se seca y se pesa anotándose este valor como el peso
del material grueso. Esta porción de material grueso se pasa a través
del tamiz Nº 4 (4,75 mm), y se anota el peso retenido.
Muestra de ensayo para el análisis granulométrico. - Las fracciones de
material que pasan el tamiz Nº 10 (12,00 mm) en las operaciones descritas en 6.1.2
y 6.1.3 se mezclan completamente y por el método del cuarteo, manual o mecánico,
según el método de ensayo MTC E 105 – 2013, se separan aproximadamente 115
g para suelos arenosos y 65 g para suelos limosos o arcillosos.
Muestras de ensayo para determinar las constantes del suelo.- La
porción remanente de material que pasa el tamiz Nº 10 (2,00 mm) se separa en dos
partes utilizando el tamiz Nº 40 (425mm). El material, retenido se descarta y la
fracción que pasa se usa para las determinaciones de las constantes de los suelos.
Durante el ensayo debe mantenerse la temperatura de la muestra a 25 ± 0,2 ºC.
5.2 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO
APARATOS. –
• Dos balanzas. Una con sensibilidad de 0.01 g para pesar material que pase
el tamiz de 4,760 mm (N° 4). Otra con sensibilidad 0.1 % del peso de la muestra,
para pesar los materiales retenidos en el tamiz de 4,760 mm (N° 4).
• Tamices de malla cuadrada 75 mm (3"), 50,8 mm (2"), 38,1 mm (1½"), 25,4
mm (1"), 19,0 mm (¾"), 9,5 mm ( 3/8"), 4,76 mm (N° 4), 2,00 mm (N° 10), 0,840 mm
(N° 20), 0,425 mm (N° 40), 0,250 mm (N° 60), 0,106 mm (N° 140) y 0,075 mm (N°
200).
• Estufa, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F). 2.4 Envases, adecuados para el manejo y secado de las
muestras.
7. • 2.5 Cepillo y brocha, para limpiar las mallas de los tamices.
MATERIALES. –
Utilizaremos tamices con los siguientes mm de abertura:
PROCEDIMIENTO. –
En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices de un lado a otro
y recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento
sobre la malla. Deben comprobarse al desmontar los tamices que la operación está
terminada; esto se sabe cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar
durante un minuto, operando cada tamiz individualmente. Si quedan partículas
apresadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo
retenido en el tamiz. Cuando se utilice una tamizadora mecánica, se pondrá a
funcionar por diez minutos aproximadamente, el resultado se puede verificar usando
el método manual.
ANALISIS GRANULOMETRICO DE LA FRACCION FINA
El análisis granulométrico de la fracción que pasa el tamiz de 4,760 mm (Nº 4), se
hará por tamizado y/o sedimentación según las características de la muestra y
según la información requerida.
Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla, cuyos terrones en
estado seco se desintegren con facilidad, se podrán tamizar en seco.
Los materiales limo-arcillosos, cuyos terrones en estado seco no rompan con
facilidad, se procesarán por la vía húmeda.
3.3. CÁLCULO:
Se calcula el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 0,074 mm (Nº
200) de la siguiente forma:
8. Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma:
Se calcula el porcentaje más fino. Restando en forma acumulativa de 100%
los porcentajes retenidos sobre cada tamiz.
Porcentaje de humedad higroscópica. La humedad higroscópica como la pérdida
de peso de una muestra secada al aire cuando se seca posteriormente al horno,
expresada como un porcentaje del peso de la muestra secada al horno. Se
determina de la manera siguiente:
3.4. CÁLCULO DE DATOS (basado en la tabla propuesta por la profesora)
TAMIZ
ABERTURA
(mm)
PESO RETENIDO
(Kgrm)
%PARCIAL RETENIDO
%ACUMULADO
%
RETENIDO
% PASA
3" 75 0 0.00% 0.00% 100.00%
2 1/2" 50 0 0.00% 0.00% 100.00%
1 1/2" 37.5 0 0.00% 0.00% 100.00%
1" 25 0 0.00% 0.00% 100.00%
1/2" 12.5 0 0.00% 0.00% 100.00%
3/8" 9.5 0 0.00% 0.00% 100.00%
1/4" 6.3 0 0.00% 0.00% 100.00%
N°4 4.8 0.445 13.00% 13.00% 87.00%
10. 3.5 Forma de determinar límites de consistencia
. LÍMITE LÍQUIDO: Es el contenido de humedad en el cual el suelo fluirá
suficientemente como para cerrar una ranura de ancho determinado hecha en la
muestra del suelo cuando un recipiente especificado es golpeado en número fijado
de veces.
El límite líquido es un contenido de humedad específico que divide la
consistencia plástica de la líquida del suelo. Casagrande (1932) desarrolló
un método en laboratorio para determinar el límite líquido del suelo, con un
aparato similar al que se muestra en la Figura, conocido como la cuchara de
Casagrande.
3.5.1 Calculo de datos (tabla que brindo la profesora)
Número de golpes 18 24 32
% Contenido de humedad 15.14 30.60 22.85
Peso de agua 17.4 33.9 17.8
Peso de lata 22.3 22.3 22.3
Peso de suelo seco 114.9 110.8 77.9
Peso suelo húmedo + lata 154.6 167 118
Peso suelo seco + lata 137.2 133.1 100.2
DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO
LATA Nº A B C
11. IV. CONCLUSIONES:
Se realizó el estudio granulométrico correcto, obteniendo resultados que nos
dieron resultados de la cantidad de agregado fino y grueso.
Con este informe de ensayos granulometría y límites de Atterberg nos
permite clasificar el suelo por estudiar, Nos servirá de mucha ayuda para con
que tipo de suelos contamos y si es apto para la construcción de obras civiles.
Nosotros como estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil debemos tener
conocimientos de estos métodos y ensayos, así como aprender las
terminologías y símbolos que nos brindas las Normas técnicas peruana.
V. BIBLIOGRAFÍA
OBANDO,María. Método del ensayoestándar para la densidady el peso unitario[enlínea].
Trujillo, UPN, Mayo del 2015. Disponible en:
http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/SUELO/clasif1.htm
MARTINEZ, Luis. Granulometría [en línea]; 25 de noviembre 2013. Disponible en:
http://civilgeeks.com/2013/11/25/granulometria-suelos-ing-nestor-luis-sanchez/
VI. NORMATIVA
Reglamento nacional de edificaciones E. 050
Ministerio de transportes y comunicaciones. Manual De Ensayo De
Materiales.
NTP 339.128 Método de ensayo de análisis granulométrico
y = 0.6952ln(x) + 20.824
15%
17%
19%
21%
23%
25%
27%
29%
31%
33%
35%
1 10 100
Contenidodehumedad%
Número de golpes
LIMITELIQUIDO
12. NTP 339.129 Método de ensayo para determinar el límite líquido, limite
plástico e índice de elasticidad
