2 Informe- Analisis Granulometria 673u4s

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE DOMICILIARIO: “Granulometría”

➢ ASIGNATURA: ○

Mecánica de Suelos I

○

MSc. Ingº Lucio Sifuentes Inostroza

➢ DOCENTE:

➢ INTEGRANTES:

➢ CICLO:

Cajamarca,

INTRODUCCION Se denomina distribución granulométrica de un suelo a la división del mismo en diferentes fracciones, seleccionadas por el tamaño de sus partículas componentes; las partículas de cada fracción se caracteriza porque su tamaño se encuentra comprendido entre un valor máximo y un valor mínimo, en forma correlativa para las distintas fracciones de tal modo que el máximo de una fracción es el mínimo de la que le sigue correlativamente. En suelos gruesos (gravas, arenas y limos no plásticos), de estructura simple, la característica más importante para definir su resistencia es la compacidad; la angulidad de los granos y la orientación de las partículas juegan también un papel importante, aunque menor. Los suelos gruesos con amplia gama de tamaños (bien graduado) se compactan mejor, para una misma energía de compactación, que los suelos muy uniformes (mal graduado). Esto sin duda es cierto, pues sobre todo con vibrador, las partículas más chicas pueden acomodarse en los huecos entre las partículas más grandes, adquiriendo el contenido una mayor compacidad. Una de las razones que han contribuido a la difusión de las técnicas granulométricas es que, en cierto sentido, la distribución granulométrica proporciona un criterio de clasificación. Los conocidos términos arcilla, limo, arena y grava tiene tal origen y un suelo se clasificaba como arcilla o como arena según tuviera tal o cual tamaño máximo. La necesidad de un sistema de clasificación de suelos no es discutible, pero el ingeniero ha de buscar uno en que el criterio de clasificación le sea útil. La gráfica de la distribución granulométrica suele dibujarse con porcentajes como ordenadas y tamaños de las partículas como abscisas. Las ordenadas se refieren a porcentaje, en peso, de las partículas menores que el tamaño correspondiente. La representación en escala semilogaritmica resulta preferible a la simple presentación natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaños finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos. La forma de la curva da idea inmediata de la distribución granulométrica del suelo; un suelo constituido por partículas de un solo tamaño estará representado por una línea vertical, una curva muy tendida indica gran variedad en tamaños (suelo bien graduado)

PRACTICA DE GRANULOMETRIA I.OBJETIVOS •

Determinar en forma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. Determinar las gráficas granulométricas, realizando un correcto análisis de las mismas.

•

I.JUSTIFICACION Determinar la granulometría de los suelos es importante para un ingeniero civil porque le permitirá evaluar el suelo y determinar si es apto para la construcción o en su defecto tratarlo para tal fin II.ALCANCES Las normas a las que se ha tenido referencia para la siguiente práctica son: –

Tamizado en seco: ASTM D421, AASHTO T88, MTC E107-1999

–

Tamizado por lavado: ASTM D421

–

Tamizado por sifonaje: ASTM D421

–

Tamizado con densimetro: ASTM D421, AASHTO T88, MTC E109-1999

I.DESARROLLO Emplearemos cuatro métodos para el análisis granulométrico de los suelos A. Tamizado en seco B. Tamizado por lavado

C. Tamizado por sifonaje

D. Tamizado con densimetro

A. ANÁLISIS GRANULOMETRICO MEDIANTE TAMIZADO EN SECO I.MARCO TEORICO Un análisis cuantitativo del gráfico granulométrico semilogaritmico acumulativo exige el uso de parámetros, tales como: – D10: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 10% más fina del suelo. Recibe el nombre particular de diámetro efectivo. – D30: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 30% más fina del suelo. – D60: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 60% más fina del suelo. Estos dos últimos parámetros no tienen nombres literales y el de diámetro efectivo fue ideado por Allen Hazen. Su obtención es muy sencilla: consiste en trazar abcisas por los porcentajes 10,30 y 60 de material pasante hasta intersecar la curva granulométrica semilogarítmica acumulativa. Los diámetros correspondientes a los puntos de intersección serán, respectivamente, D10, D30 y D60. Estos parámetros servirán para la obtención de los coeficientes de uniformidad y curvatura que definen cuantitativamente la graduación de los materiales granulares. El coeficiente de uniformidad (Cu) es la razón por cociente entre D60 y D10. No tiene valores límites. Cu = D60/D10 Esta idea fue producto de Allen Hazen para clasificar arenas de filtro rápido de acueductos. A medida que D60 se aleja más de D10, aumenta el coeficiente de uniformidad, lo que significa que mejora la graduación del material. Si, por el contrario, son muy parecidas, tenemos un material mal graduado cuya gráfica tiende a una línea vertical. De modo que Cu mide la mejor representación de tamaños. En arenas graduadas: Cu >6, mientras que las gravas bien graduadas son aquellas en las que Cu > 4. Podría ser que entre los puntos D60 y D10 el gráfico tuviera algunas sinuosidades, por lo que conviene tener una medida intermedia que es lo que persigue el coeficiente de curvatura (Cc), denominado así porque se está controlando la curvatura o rectitud del gráfico en ese intervalo.

Cc=(D30^2)/(D10 x D60) La experiencia indica que materiales bien graduados poseen un coeficiente de curvatura fluctuante entre 1 y 3.

I.MATERIALES Y EQUIPOS Material • Muestras seca aproximadamente 500 g si es el suelo arenoso y 1000 g si el suelo es gravoso. Equipos • Juego de tamices 2 1/2 “,2”,1”,1/2”, 1/4”, Nº 4, Nº 20, Nº40, Nº 60, Nº100, Nº 200 con tapa y base. • Balanza con aproximación de 0.1 gr. I.PROCEDIMIENTO – – –

Secar la muestra. Pesar la muestra seca (Ws). Pasar la muestra por el juego de tamices, agitando en forma manual. – Pesar el material retenido en cada tamiz y en la base (PRP). – Sumar todos lo pesos retenidos parciales ∑PRP, determinar la siguiente diferencia (Ws - ∑PRR), si el resultado es menor del 3% del (Ws) el error es aceptable y se corregirá tal error repartiendo a todos los PRP, de lo contrario se repetirá el ensayo. – Calcular lo s porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz (% RP), mediante la siguiente expresión

% RP =

PRP Ws

× 100

–

Determinar los porcentajes retenidos acumulados en cada tamiz (% RA), para lo cual se sumarán en forma progresiva los % RP. Es decir: % RA1 = % RP1 % RA2 = % RP1 +% RP2 % RA3 = % RP1 + % RP2+% RP3, etc.

–

Determinar los porcentajes acumulados que pasan en cada tamiz. % que pasa = 100% - % RA Dibujamos la curva granulométrica en escala semi-logarítmica, en el eje de las abscisas en escala logarítmica se registrará la abertura de los tamices en milímetros, y en eje de ordenadas en

–

–

escala natural se registrará los porcentajes acumulados que pasan por los tamices que se utilizan. Determinamos los coeficientes de uniformidad de curvatura.

Cu =

D60 D10

D 2 30 Cc = D10 ∗ D 60

I.PRESENTACION DE TABLAS Y RESULTADOS Ws: 905 g Malla 1" 1/2" 1/4" Nº 4 Nº 10 Nº 20 Nº 40 Nº 60 Nº 100 Nº 200 < Nº 200

Malla (mm) 25.4 12.7 6.35 4.76 2 0.84 0.42 0.25 0.15 0.074

PRP 295 185 105 20 40 40 70 70 65 10 5

%RP 32.60 20.44 11.60 2.21 4.42 4.42 7.73 7.73 7.18 1.10 0.55

%RA 32.60 53.04 64.64 66.85 71.27 75.69 83.43 91.16 98.34 99.45 100.00

%PASA 67.40 46.96 35.36 33.15 28.73 24.31 16.57 8.84 1.66 0.55 0.00

D10: 0.27 D30: 2.5 D60: 11 Cu: 40.7 Cc: 2.10

A. ANÁLISIS GRANULOMETRICO MEDIANTE TAMIZADO POR LAVADO Este método se utiliza cuando el material es fino es decir contiene gran cantidad de limos y arcillas o cuando el material granular tiene contenido de finos.

I.PROCEDIMIENTO – Secar la muestra. – Pesar la muestra seca (Ws). – Colocar la muestra en un recipiente, cubrir con agua y dejar durante algunas horas dependiendo del tipo de material. – Tamizar la muestra por la malla Nº 200 mediante chorro de agua. – La muestra retenida en la malla Nº 200 se retira en un recipiente y se deja secar. – Pasar la muestra seca por el juego de tamices, agitando en forma manual o mediante tamizador. – Determinar los porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz (% RP) –

Pasar la muestra por el juego de tamices, agitando en forma manual.

% RP =

PRP Ws

× 100

–

Determinar los porcentajes retenidos acumulados en cada tamiz (% RA), para lo cual se sumarán en forma progresiva los % RP. Es decir: % RA1 = % RP1 % RA2 = % RP1 +% RP2 % RA3 = % RP1 + % RP2+% RP3, etc.

–

Determinar los porcentajes acumulados que pasan en cada tamiz. % que pasa = 100% - % RA Dibujamos la curva granulométrica en escala semi-logarítmica, en el eje de las abscisas en escala logarítmica se registrará la abertura de los tamices en milímetros, y en eje de ordenadas en escala natural se registrará los porcentajes acumulados que pasan por los tamices que se utilizan.

–

I.PRESENTACION DE TABLAS Y RESULTADOS

1/4" Nº 4 Nº 10

Malla (mm) 19.05 12.7 6.35 4.76 2

Nº 20 Nº 30

0.84 0.59

Nº 40 Nº 60 Nº 100

0.42 0.25 0.15 0.074

Malla 3/4" 1/2"

Nº 200 < Nº 200

PRP 40.8 6.3 19.7 4 15.3 7.7 8.2 10.8 26.7 119.2 43.2 198.1

%RP 8.16 1.26 3.94 0.80 3.06 1.54 1.64 2.16 5.34 23.84 8.64 39.62

%RA 8.16 9.42 13.36 14.16 17.22 18.76 20.40 22.56 27.90 51.74 60.38 100.00

%PASA 91.84 90.58 86.64 85.84 82.78 81.24 79.60 77.44 72.10 48.26 39.62 0.00

A. ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR SIFONAJE PROCEDIMIENTO: a Pesar la muestra seca aproximadamente 80 gr. (Pi). b Tamizar la muestra por la malla #10. (Lo que queda en la malla #10 es grava y lo que pasa es arena.) c Se coloca la muestra en la probeta y se agrega agua hasta que cubra la muestra (que paso la malla #10). d Se coloca 5 ml. De defloculante (Silicato de Sódio o Goma Arábica. ) e Vaciar la muestra con el agua y el defloculante en el vaso homogenizador por un tiempo de 15 min. f Nuevamente se vacía en la probeta y se agrega agua hasta los 20 cm. g Se agita la probeta por 1 min. h Se deja reposar la muestra durante 15 min. i Colocar el disco dentro de la probeta hasta donde se encuentre la muestra sedimentada. j Mediante una manguera retirar el agua con arcilla de la probeta. k El material que queda es limo y arena, se vacía este material en una tara. l Se lleva al horno y se seca durante 24 hrs. a 105º C. m Se saca la muestra del horno y se pesa. n Se tamiza la muestra en la malla # 40 y # 200, se pesa el material retenido en cada malla y el material que pasa esta última. ✔ Material retenido en la malla # 40 ARENA GRUESA. ✔ Material que pasa la malla # 40 y es retenida en la malla # 200 ARENA FINA. ✔ Material que pasa la malla # 200 LIMO. o Determinar la cantidad de arcilla: Peso que pasa la malla # 10 menos Peso seco. a Determinar los valores de P.R.P., % R.A., %R.P., % que pasa en un cuadro. DATOS: P10 = 70,2 PSECO = 35,6 Peso retenido en malla # 40 = 0,00 Peso retenido en malla # 200 = 25,8 Peso en la cazoleta = 9,8 CALCULOS:

P10 − Psec o = 70,2 − 35,6 = 34.6 Cantidad de arcilla.

CUADRO DE RESULTADOS Ps=35.6 mallas Nº mm. 40 0.42 200 0.074 CAZUALE TA sumatori a

SEDIMETACION POR SIFONAJE análisis mecánico en seco P.R.P. %R.P. %R.A. %que pasa 0 25.8

0 72.472

0 72.472

100 27.528

9.8

27.528

100.000

0.000

35.6

100.000

A. ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION CON DENSIMETRO PROCEDIMIENTO: 1º PARTE: a b c d

Calibrar el densímetro. Determinar la escala para el densímetro. Encontrar el área del densímetro. Determinar el volumen del bulbo del densímetro y la longitud ( h ).

✔ Para determinar el volumen: Colocar agua en la probeta y determinar su volumen Vi colocar el densímetro y determinar el volumen final Vf, Calcular el volumen de la forma: Vf - Vi e Determinar las alturas Hi para cada graduación. a Determinar las alturas H para la escala del densímetro mediante la fórmula :

1 V H = H1 + (h − ) 2 A Donde: h : Longitud del bulbo. H1: Altura para cada graduación. V: Volumen del bulbo. A: Área de la probeta. 2º PARTE:

✔ Corrección por defloculante y menisco. a Por defloculante :

a.1. Colocar agua hasta la marca de 1000 ml. y determinar la densidad d1. a.2. Se mide 5 ml. de defloculante en la probeta pequeña, y se coloca en la probeta grande y agregar agua hasta la marca de 1000 ml. a.3. Se determina la densidad d2. a.4. Se hace la corrección por defloculante mediante la fórmula:

Cd = (d1 − d 2 ).10 3 b Por menisco : b.1. Colocar agua en la probeta. b.2. Realizar la lectura en la parte inferior del menisco Li y en la parte superior Ls del mismo. b.3. Calcular la corrección por menisco con la siguiente fórmula.

Cm = ( Li − Ls ).10

3º PARTE: a.1. Pesar la muestra seca que pasa la malla # 200 aproximadamente entre 50gr. y 80gr. a.2. Colocar la muestra en la probeta y agregar agua con el defloculante (5ml.). a.3. Vaciar la muestra mezclada en el vaso homogenizador y dejarlo 15 min. a.4. Devolver la muestra a la probeta y agitar por un tiempo de 1 min. a.5. Se deja en reposo la muestra y se empieza a realizar las mediciones de densidad y temperatura. ✔ Las mediciones se harán con un intervalo de tiempo como se indica a continuación : A los 15’’, 30’’, 1’, 2’, 4’, 8’, 15’, 30’, 1h,2h, 4h, 8h, 16h, 24h.Hasta los 4 min. Se colocara el densímetro sin quitarlo. DATOS:

✔ Área de la probeta = 27,39 cm2 ✔ Altura de la probeta = 14,00 cm ✔ Volumen del densímetro: Vi = 800 mml. Vf = 840 mml.

Vf − Vi = 840 − 800 = 40mml 1 V H = H 1 + (h − ) 2 A

CUADRO DE ALTURAS DEL DENSIMETRO GRADUACION DEL DENSIMETRO H1 H 1.000 12.40 18.67 1.010 11.20 17.47 1.020 10.00 16.27 1.030 8.80 15.07 1.040 7.60 13.87 1.050 6.50 12.77 1.060 5.35 11.62 1.070 4.20 10.47 1.080 3.10 9.37 1.090 2.00 8.27 1.100 0.95 7.22 CORRECIÓN POR DEFLOCULANTE.

Cd = (d1 − d 2 ) * 103 Cd = (1,0005 − 1,001) * 103 Cd = −0,5 CORRECCIÓN POR MENISCO.

Cm = ( Li − Ls ) *10 Cm = (1,0002 − 1,00) *103 Cm = 0,2 PESO ESPÉCIFICO DEL SUELO.

✔ Peso de la muestra seca Ps = 51.2 gr. ✔ Peso de fiola + agua Pfa = 666 gr. ✔ Peso de la fiola + agua + muestra Pfam

✔ γ

s

=  muestra seca =

Ps Ps + Pfa − Pfas

= γ

73,2 gr 73,2 gr + 676,9 gr − 723,5gr = 2.752

✔ TABLAS Y GRAFICOS

TIEM PO 15'' 30'' 1' 2'

g

R

1.02 4 24 2 1.02 3. 35 5 2 1.02 3. 32 2 2 1.02 3. 31 1

8'

1.02 3 23 2 1.02 0. 05 5

15'

1.01 9 19

4'

1h

1.01 9 19 1 1.01 1. 15 5

2h

1.00 5

4h

1.00 1. 15 5

30'

8h 16h 24h

1.00 1

5

1

SEDIMENTACIÓN CON DENSÍMETRO % C C R+CtDiáme QUE % DEL d m Tº Ct Cm-Cd tro PASA TOTAL - 0 1 0. . 7. 0.4 51.19 5 2 5 45 23.855 0.115 0 45.260 - 0 1 0. . 7. 0.4 50.11 5 2 5 45 23.355 0.077 7 44.312 - 0 1 0. . 7. 0.4 49.47 5 2 5 45 23.055 0.045 3 43.743 - 0 1 0. . 7. 0.4 49.25 5 2 5 45 22.955 0.039 8 43.553 - 0 1 0. . 7. 0.4 49.04 5 2 5 45 22.855 0.027 4 43.363 - 0 1 0. . 7. 0.4 43.67 5 2 5 45 20.355 0.021 9 38.620 - 0 1 0. . 7. 0.4 40.46 5 2 5 45 18.855 0.014 0 35.774 - 0 1 0. . 7. 0.4 40.46 5 2 5 45 18.855 0.010 0 35.774 - 0 1 0. . 7. 0.4 24.36 5 2 5 45 11.355 0.007 6 21.544 - 0 1 0. . 7. 0.4 10.41 5 2 5 45 4.855 0.005 8 9.211 - 0 1 0. . 9. 0.0 5 2 5 95 1.705 0.004 3.659 3.235 - 0 0. . 5 2 20 0 1.300 0.003 2.790 2.467

- 0 1.00 0. 0. . 05 5 5 2 19

0.1 9

0.610

0.002 1.309

1.157

CURVA GRANULOMETRICA POR SEDIMENTACION 60.000 %QUE PASA

50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.001

0.010

0.100 ABERTURA(mm)

0.000 1.000

%