ENSAYO DE HIDROMETRIA, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica de suelos

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Universidad Santa María Sede Oriente Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Mecánica de los Suelos

ENSAYO DE HIDROMETRÍA

INDICE

• Introducción Pág.
• Objetivos
• Marco Conceptual
• Procedimiento Metodológico
• Resultados
• Tablas
• Conclusión
• Anexos
• Bibliografía

presenta movimientos fuertes; estas lecturas se tomarán aumentando el doble de

tiempo de la lectura anterior, hasta lograr obtener el tiempo y resultados

esperados.

OBJETIVOS

• Determinar la distribución de tamaños de las partículas de la muestra de un suelo que pase el tamiz N°200.
• 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 tabla de resultados para su fácil interpretación y futura construcción de la curva granulométrica.

Para este tipo de ensayos se tienen en cuenta las siguientes observaciones: -Se debe de trabajar con la cantidad de material fino que pasa tamiz 200.

• Se utilizara el densímetro. -Se toma una cantidad de 30 a 50 g, del material que pasa tamiz 200. -Se utilizara un defloculante el cual disgregara todos los grumos presentes en la muestra.

- DEFLOCULANTES

Este es un ensayo que depende de la sedimentación de las partículas de suelo, estas por ser tan finas al entrar en contacto con el agua forman grumos, esto se origina debido a las diferentes cargas eléctricas entre las partículas del mismo. Esta formación de grumos no es conveniente al momento de realizar el ensayo, ya que pueden causar grandes errores en el tamaño de las partículas. Para evitar lo expuesto anteriormente se utilizan los defloculantes, que son compuestos químicos que neutralizan las cargas eléctricas y dispensan los que tienden a formar entre si las partículas en suspensión. Existen dos defloculantes que se utilizan de manera genérica, estos son: “silicato de sodio o vidrio liquido”, “hexametafosfato de sodio”. El silicato de sodio forma una solución alcalina (torna rosado el papel que se utiliza para determinar la acidez), su utilización es recomendable en suelos ácidos. El hexametafosfato de sodio forma una solución acida (torna azul el papel que se utiliza para determinar la acidez), su utilización es recomendable en suelos alcalinos. Se debe tener en cuenta que la mayoría de las arcillas son alcalinas.

- HIDRÓMETRO

El principal objetivo del análisis del hidrómetro es obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje más fino que 0.002 mm) ya que la curva de distribución granulométrica cuando más del 12% del material pasa a través del tamiz No. no se utiliza como criterio dentro de ningún sistema de clasificación de suelos y no existe ningún tipo de conducta particular del material que dependa intrínsecamente de la forma de dicha curva. La conducta de la fracción de suelo cohesivo del suelo dado depende principalmente del tipo y porcentaje de arcilla de suelo presente, de su historia geológica y del contenido de humedad más que de la distribución misma de los tamaños de partícula. El análisis del hidrómetro utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en un fluido, el diámetro de las esferas, el peso específico tanto de la esfera como del fluido, y la viscosidad del fluido, en la forma expresada por el físico Ingles G. G. Stokes en la ecuación conocida como la ley de Stokes, escrita anteriormente:

Para el cálculo del diámetro:

Donde:

Dónde: Ct = Corrección por temperatura de la lectura efectuada (este valor puede ser positivo o negativo). T = Temperatura a la cual se realiza el ensayo (°C); para valores de °C variable entre 15°C a 28°C.

PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO

1. Tomar una muestra de 50 gr. de suelo procedente de la fracción que pasó el tamiz 200 granulométricamente y secada al horno.
2. Preparar la solución de defloculante (40 gr.) y agua (1 L.) para obtener la corrección por menisco.
3. Colocar la muestra de suelo en el vaso de precipitación con 125 mL. de defloculante durante 24 horas.
4. Transferir la muestra anterior con agua al vaso de dispersión y llevar al agitador mecánico durante un minuto.
5. Llevar toda la muestra a la probeta de ensayo completando con agua un volumen de 1 L. y agitar manualmente durante 1 minuto.
6. Poner en marcha el cronómetro para realizar lecturas en el hidrómetro en determinados momentos.
7. Introducir lentamente el hidrómetro en la suspensión sin perturbarla y leer los dos primeros datos en 30 s y 1 min.
8. Luego de registrar la lectura de hidrómetro se registra la temperatura por medio de un termómetro.
9. Extraer cuidadosamente el hidrómetro y colocar en un cilindro graduado con agua limpia.
10. Repetir los pasos 7,8 y 9 para obtener los datos de los tiempos indicados de medición.
11. A continuación se vacían los datos en la siguiente tabla:

RESULTADOS

Basándonos en la Norma ASTM D 422 y en el procedimiento previamente descrito, se obtuvieron los siguientes resultados:

Gs= 2, Wo= 50gr

Tiempo (min)

Hora Temp. (°C)

Lect. HI (R’)

Lect. HI (R)

Prof. Efectiva (L)

K Ct Cd %pasant e parcial

%pasante total

Diámetro (mm)

1 10:00 26 51 52 7.8 0.01276 2.00 - 6.2 47.8 95.6 0. 2 10:02 26 50 51 7.9 0.01276 2.00 - 6.2 46.8 93.6 0. 4 10:04 26 48 49 8 .3 0.01276 2.00 - 6.2 44.8 89.6 0. 15 10:15 26.5 44 45 8.9 0.01269 2.20 - 6.4 40.8 81.6 3.76x10-^3 30 10:30 26.5 43 44 9.1 0.01269 2.20 - 6.4 39.8 79.6 1.92x10-^3 60 11:00 26.5 41 42 9.4 0.01269 2.20 - 6.4 37.8 75.6 9.94x10-^4 120 12:00 28 38 39 9.9 0.01248 2.90 - 7.1 34.8 69.6 5.14x10-^4 240 14:00 28 37 38 10.1 0.01248 2.90 - 7.1 33.8 67.6 2.62x10-^4 1440 10:00 27 32 33 10.9 0.01262 2.40 - 6.6 28.8 57.6 4.77x10-^5

TABLAS

Tabla 2. Valores de Ct para la corrección por temperatura de las lecturas de hidrómetro.

Tabla 3. Valores de K para el cálculo del diámetro de partículas en el análisis hidrométrico.

Los valores tabulados fueron calculados por la expresión:

Donde:

μ= viscosidad dinámica del agua en poises.

G= peso específico de las partículas del suelo.

Tabla 4. Valores del coeficiente de corrección para distintos pesos específicos de las partículas del suelo.

ANEXOS

Figura 1. Determinación de la profundidad efectiva de la suspensión sobre el

centro del suelo del hidrómetro.

Figura 2. Hidrómetro 152 H

Figura 3. Nomograma para el cálculo del diámetro de las partículas.