1. CAP. V.- GRANULOMETRÍA.pdf

1. 5.1 Introducción Anteriormente, se pensaba que era posible deducir las propiedades mecánicas de los suelos a partir de la distribución granulométrica. Hoy en día, con la experiencia, se demuestra que no basta solamente con ello. Solo en el caso de suelos gruesos, la granulometría del suelo puede revelar algo de lo referente a sus propiedades físicas. Los suelos con granulometría continua. Tienen un mejor comportamiento que los suelos de granulometría uniforme. Cap. V.- GRANULOMETRÍA

2. Cap. V.- GRANULOMETRÍA El comportamiento mecánico e hidráulico de un suelo está principalmente definido por la compacidad de los granos y su orientación.

3. 5.2 Sistemas de Clasificación de Suelos Existen varios sistemas de clasificación de suelos, siendo el más utilizado en nuestro medio el sistema que separa las fracciones del suelo (NTP-ASTM), en los siguientes tamaños: Cap. V.- GRANULOMETRÍA Suelos Grano grueso Grava 4.76 mm a 75 mm Arena 4.76 mm 0.074 mm Grano fino Limo 0.074 mm a 0.002 mm Arcilla 0.002 mm a menos

4. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO NTP 339.128 / ASTM D422 MATERIALES Y EQUIPO Materiales 1. Muestra representativa de suelo: a) Suelo fino … 200 gr b) Suelo arenoso … 300 – 500 gr c) Suelo gravoso … 1500 gr (mín) 1. Cuarteado 2. Pesado y puesta en saturación. 3. Lavado y secado. 4. Tamizado 5. Pesado de fracciones retenida por tamiz PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO RESULTADO: Curva Granulométrica Equipos: Juego de Tamices Balanza de precisión al decimo de gramo Tamizado de la muestra Cap. V.- GRANULOMETRÍA

5. Cálculo de Análisis Granulométrico por Tamizado Cap. V.- GRANULOMETRÍA

6. 5.3 Representación de la distribución granulométrica: La forma de la curva da inmediata idea de la distribución granulométrica del suelo (Juárez Badillo). Cap. V.- GRANULOMETRÍA

7. La curva granulométrica, define la calidad de gradación cuando el suelo tenga como máximo 12% de finos. a) Coeficiente de Uniformidad: Cu = D60/D10 Donde: D10 … Tamaño de partícula, tal que, el 10% del suelo es mas fino. (Tamaño efectivo). D60 … Tamaño de partícula, tal que, el 60% del suelo es mas fino. Su valor numérico decrece cuando la uniformidad aumenta. D60 D10 D10 = 0.035 mm D60 = 0.40 mm Cu = 11.4 Cap. V.- GRANULOMETRÍA

8. El valor D10, definido como tamaño efectivo, indica un límite inferior razonable para indicar los tamaños de partículas presentes en el suelo. Por ejemplo, si el D10 = 0.60 mm, entonces se sabe que muy pocos granos del suelo estarán comprendidos en el rango de limo o arcilla, y que el suelo es una arena, una grava o más grueso (Alva Hurtado). D10 = 0.035 mm D60 = 0.40 mm Cu = 11.4 D10 Si el Coeficiente de Uniformidad (Cu) es grande, es probable que el suelo sea bien graduado, que significa que el suelo es relativamente incompresible y resistente. En el Sistema Unificado de Clasificación, una arena debe tener un coeficiente de uniformidad mayor que 6 para ser bien graduada, mientras que para una grava el Cu debe ser mayor que 4. (Alva Hurtado). Cap. V.- GRANULOMETRÍA

9. b) Coeficiente de Curvatura : Cc = D30^2 /(D60*D10 Donde: D10 … Tamaño de partícula, tal que, el 10% del suelo es mas fino. D60 … Tamaño de partícula, tal que, el 60% del suelo es mas fino. D30 … Tamaño de partícula, tal que, el 30% del suelo es mas fino. D30 D10 = 0.035 mm D60 = 0.40 mm D30 = 0.20 mm Cc = 2.90 Cap. V.- GRANULOMETRÍA

10. La definición de dos puntos en la curva granulométrica proporciona alguna idea sobre el rango de los tamaños de las partículas, pero no proporciona información acerca de la forma de la curva. El suelo podría consistir de una mezcla de partículas gruesas y finas con pocas partículas intermedias, es decir, podría tener una granulometría con vacíos. Para evitar una granulometría con vacíos se define el coeficiente de curvatura, Cc. El coeficiente de curvatura debe estar entre 1 y 3 para evitar la granulometría con vacíos. Por lo tanto, para que un suelo sea definido como bien graduado, debe tener un coeficiente de uniformidad lo suficientemente alto y un coeficiente de curvatura entre 1 y 3. (Alva Hurtado). D30 D10 = 0.035 mm D60 = 0.45 mm D30 = 0.20 mm Cc = 2.90 Cap. V.- GRANULOMETRÍA

11. D30 Cap. V.- GRANULOMETRÍA Limo arenoso, con arci Arcilla limosa Limo arcilloso, con are Arena limosa Arena limosa, con grav

12. GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO Los tamaños de las partículas menores a 0.074 mm, son determinados mediante el método del hidrómetro. Según Juárez y Rico, el método se basa en el hecho de que la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido es función de su tamaño. Este procedimiento fue propuesto independientemente por Goldschmidt en Noruega (1926) y por Bouyoucos en Estados Unidos (1927). Posteriormente, Casagrande, determinó el procedimiento que se utiliza hasta la fecha, el que se fundamenta en la Ley de Stockes, quien obtuvo una relación aplicable a una esfera que caiga en un fluido homogéneo de extensión infinita. Cap. V.- GRANULOMETRÍA

13. GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO La ley de Stockes está dada por la expresión: Donde: v, velocidad de sedimentación de una esfera, en cm/seg ϒs, peso específico de la esfera, en gr/cm3 ϒf, peso específico del fluido, en gr/cm3 (varía con la temperartura) η, viscosidad del fluido, en gr.seg/cm2 (varía con la temperatura) D, diámetro de la esfera, en cm De la expresión anterior, si D se expresa en mm, resulta 𝐷 = 1800𝜂𝑣 𝛾𝑠 − 𝛾𝑓 𝑣 = 2 9 𝛾𝑠 − 𝛾𝑓 𝜂 𝐷 2 2 Cap. V.- GRANULOMETRÍA

14. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO NTP 339.128 / ASTM D422 MATERIALES Y EQUIPO Materiales 1. 50 gr de suelo seco que pasa por el tamiz N°200. 2. Agente dispersante: 40 gr de hexametafosfato de sodio por litro de solución. 3. Agua destilada. CALIBRACIÓN DEL HIDRÓMETRO 1. Para un hidrómetro 152H, la profundidad efectiva se obtiene de la Tabla 6.5. Equipos: 1. Hidrómetro graduado para medir pesos específicos relativos, calibrado a 20°C, del tipo 152H. 2. Balanza de sensibilidad 0.01 gr. 3. Aparato agitador con vaso. 4. Una probeta de 1000 cm3. 5. Un termómetro, con aproximación de 0.1°C. CORRECCIÓN POR MENISCO 1. Sumérjase el hidrómetro en agua destilada, limpia, y háganse dos lecturas, una en la base y otra en el borde del menisco formado; su diferencia es la corrección por menisco, Cm. CORRECCIÓN POR DEFLOCULANTE Y POR DESPLAZAMIENTO DEL PUNTO CERO Cap. V.- GRANULOMETRÍA

15. PROCEDIMIENTO 1. Determínese el Peso Específico de los Sólidos (Ss). 2. Secar la muestra en la estufa, enfriar y pesar 50 gr. 3. Colocar la muestra en una cápsula de 250 ml, agréguese agua destilada hasta que la muestra quede totalmente sumergida. Colóquese el agente dispersante: 125 ml de solución de hexametafosfato de sodio (40 gr/l). Dejar la muestra en remojo una noche. 4. Transferir la muestra con agua, a un vaso de dispersión; agregar agua hasta que la superficie quede de 50 a 80 mm del borde. Colocar el vaso de dispersión en el aparato agitador durante 1 minuto. 5. Transferir la suspensión a un cilindro de sedimentación de 1000 ml. 6. Un minuto antes de comenzar el ensayo, tómese el cilindro de sedimentación y tapándolo con la mano o con un tapón adecuado, agítese la suspensión en movimientos en todas direcciones, por el tiempo de un minuto. 7. Al terminar la agitación, colocar el cilindro sobre una mesa y póngase en marcha el cronómetro. 8. Obsérvense y anótense las dos primeras lecturas, al minuto y a los dos minutos. Estas lecturas deben realizarse en la parte superior del menisco. Luego de estas dos lecturas, extraer el hidrómetro y colocarlo en un cilindro graduado con agua limpia. 9. Introducir nuevamente el hidrómetro en la suspensión y realícese lecturas a los 5, 15, 30, 60, 120, 240 y 1440 minutos; inmediatamente, después de cada lectura, el hidrómetro debe ser extraído y colocado en el cilindro con agua limpia, para evitar la adherencia de las partículas de suelo en el bulbo, que ocasionen errores en las lecturas. 10. Después de la lectura de los dos minutos y después de cada lectura siguiente, mídase la temperatura y anótese en la planilla de datos. CÁLCULOS 1. Para la corrección por temperatura, utilizar la Tabla 6.3 2. El valor de L, se toma de la Tabla 6.5. 3. El valor de K, se toma de la Tabla 6.4. Cap. V.- GRANULOMETRÍA ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO NTP 339.128 / ASTM D422

16. Cap. V.- GRANULOMETRÍA ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO NTP 339.128 / ASTM D422

21. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO NTP 339.128 / ASTM D422 DATOS DEL ENSAYO: M-1 50.0 2.75 5.00 0.98 1.00 a=(Ss*1.65)/(Ss-1)*2.65 Muestra Peso de suelo, en gr (W s ) : Ss: Corrección de cero (C 0 ): Corrección de menisco (C m ): Fecha Hora de la lectura Incrementos de tiempo Tiempo transcurrido (t) Temperatur a (T) Lectura real del hidrómetro Corrección por Temperatur aCT Lectura corregida del hidrómetro %mas fino Hidrómetro corregido pormenisco L,tomado de la Tabla 6-5,en función de R L/t Ktomado de la Tabla 6-4,en función de T y Ss D=K√L/t (min) (min) (ºC) Ra (Tabla 6.3) Rc=Ra-C0+CT (Rc*a /Ws)*100 R=Ra+Cm L K (mm) 15-ene-18 09:48 09:49 1 1 25.8 34.0 1.58 30.58 59.84 35.0 8.1 8.100 0.0125 0.0355 09:51 2 3 25.8 32.0 1.58 28.58 55.93 33.0 8.4 2.800 0.0125 0.0209 09:55 4 7 25.6 30.0 1.51 26.51 51.88 31.0 9.6 1.371 0.0125 0.0146 10:03 8 15 25.4 28.0 1.44 24.44 47.83 29.0 11.4 0.760 0.0124 0.0108 10:18 15 30 25.6 25.0 1.51 21.51 42.09 26.0 12.0 0.400 0.0125 0.0079 10:48 30 60 25.8 23.0 1.58 19.58 38.32 24.0 12.4 0.207 0.0125 0.0057 11:48 60 120 26 20.0 1.65 16.65 32.58 21.0 12.9 0.108 0.0124 0.0041 13:48 120 240 26.2 18.5 1.72 15.22 29.78 19.5 13.1 0.055 0.0123 0.0029 17:48 240 480 25.8 17.0 1.58 13.58 26.57 18.0 13.3 0.028 0.0125 0.0021 16-ene-18 09:48 960 1440 25.6 15.5 1.51 12.01 23.50 16.5 13.6 0.009 0.0125 0.0012 INFORMACIÓN DEL ENSAYO Cap. V.- GRANULOMETRÍA

22. 0.0000 10.0000 20.0000 30.0000 40.0000 50.0000 60.0000 70.0000 80.0000 90.0000 100.0000 0.0010 0.0100 0.1000 1.0000 10.0000 100.0000 Porcentaje que pasa Abertura de malla (mm) CURVA GRANULOMÉTRICA MUESTRA M-1 ABERTURA (mm.) (%) 75.0000 100.0000 50.0000 100.0000 38.1000 100.0000 25.0000 100.0000 19.0000 100.0000 12.5000 100.0000 9.5000 100.0000 4.7500 98.4650 2.0000 94.7150 0.8500 88.9400 0.4250 84.0350 0.3000 78.7350 0.1500 70.8550 0.0740 64.2650 0.0355 59.8412 0.0209 55.9274 0.0146 51.8767 0.0108 47.8260 0.0079 42.0923 0.0057 38.3156 0.0041 32.5819 0.0029 29.7836 0.0021 26.5743 0.0012 23.5020 % QUE PASA ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO NTP 339.128 / ASTM D422 Cap. V.- GRANULOMETRÍA

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