TEMA DE GRANULOMETRÍA, Apuntes de Ingeniería de Materiales

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CIV- 2219 - A

TEMA 5

6 .- ENSAYO GRANULOMÉTRICO

6. 1 .- GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS

La granulometría del suelo es una propiedad muy importante, los suelos según su tamaño se pueden distinguir en: grava, arena, limo, arcilla, coloides. Las partículas de cada fracción se caracterizan por su tamaño que se encuentran comprendidos entre un valor máximo y un mínimo. La separación en fracciones se realiza a través de mallas cuando es posible, para suelos de grano más fino se debe adoptar el método de ensayo pertinente. Aplicación de la granulometría: todo sistema de clasificación de suelos, hace uso del análisis granulométrico; para aceptar o rechazar el suelo en cuestión como material de construcción; para predecir el movimiento del agua a través del suelo; el comportamiento del suelo a las variaciones de temperatura, hielo y deshielo; diseño de filtros. Un suelo a diferencia de otros, en lo que concierne a la granulometría no solo por el tamaño característico, sino también la proporción de cada tamaño que existe en él. Por la inspección de la curva granulométrica se puede inferir el probable origen del suelo. Además, las otras propiedades que dependen de la granulometría serian, la porosidad, la permeabilidad, la resistencia al esfuerzo cortante.

6.1.1.- Métodos para la obtención de la granulometría del suelo.

• Método por vía seca, mecánico, o tamizado.
• Método por vía húmeda, o lavado.
• Se incluye al Método por vía húmeda al ensayo del hidrómetro. 6.1.2.- Análisis granulométrico, Normas que rigen el ensayo: AASHTO T87- 86 ASTM D421- 85 - Preparación de la muestra AASHTO T88- 93 ASTM D422- 98 - Procedimiento del ensayo 6.1.3.- Equipo para el ensayo:
• Horno
• Cuarteador
• Balanza (al 0.1 o 0.01 de gr.)
• Mortero y mano de mortero
• Juego de tamices
• Tamizador mecánico (o manual)
• Cepillo de: acero, bronce
• Brochas de cerdas de caballo o de bronce.
• Accesorios.

6. 1. 4 .- Procedimiento del ensayo, Método por vía seca, mecánico o tamizado. La serie de tamices más usada es la que está normada por la ASTM. Los tamices de abertura gruesa se designan de acuerdo a la distancia de alambre a alambre en pulgadas, los tamices de abertura fina se designan con el Nº de divisiones en una pulgada ( así el tamiz Nº 4 , indica 16 mallas por pulgada cuadrada) La razón de aberturas entre dos tamices consecutivos es: 4 2 = 1. 1892 aproximadamente ( tamiz Nº 8 = 2. 36 , T # 10 = 2. 36 / 1. 1892 = 1. 98 = 2. 00 [mm]) Juegos de tamices: Tamiz Nº Tamiz Nº Tamiz Nº Tamiz Nº 4 4 4 4 10 10 8 10 20 20 16 30 40 40 40 50 100 60 80 100 200 100 160 200 BASE 140 200 BASE 200 BASE BASE Para suelos granulares se debe incluir los tamices de control de acuerdo a las granulometrías que indica la ASTM D 1241 o las correspondientes a cualquier norma, por Ejemplo, de la ABC, y otros tamices intermedios sin perjuicio de obtener una mejor información.

6. 1. 6 .- Error admisible en el análisis granulométrico en el proceso de tamizado. La suma total de los pesos retenidos en cada tamiz incluido la base debe coincidir con el peso con el cual se ensayó, caso contrario se tiene un error sea por exceso o defecto, se debe corregir sea restando o sumando, respectivamente, a la cantidad mayor retenido en el tamiz que corresponde. Los errores admisibles están de acuerdo donde se realiza y el equipo empleado, algunos manuales señalan: E 1 ≤ ± 3 %; E 2 ≤± 2 %; E ≤± 1 %. Aplicar uno de ellos, si esta fuera de los rangos indicados, el ensayo se debe realizar de nuevo. 6. 1. 7 .- Interpretación de la curva granulométrica. La forma de la curva da una idea acerca de la distribución granulométrica del suelo, si la curva se aproxima a una línea vertical, (o una parte de la curva), indica que en el suelo predomina partículas de un solo tamaño, suelo uniforme; una curva muy tendida indica la presencia de una variedad de tamaños, suelo bien gradada. Existen dos indicadores que utiliza la variable Dx, que indica al tamaño del grano, o diámetro aparente, definida como el tamaño del tamiz por el que pasa el X por ciento de la muestra.

Coeficiente de uniformidad, propuesto por Allen Hazen, definido como: CU = D 60 /D 10 ., está relacionado con el origen del suelo. Cu indica una variación, (o rango), del tamaño de los granos presentes, un valor alto de Cu indica una amplia gama de tamaños de los granos, entre D 60 y D 10 , no indica que no exista un vacío de gradación. Los suelos que tienen valores bajos de Cu, características de las arenas eólicas o de playa que tienen valores menores de 3 , suelos uniformes, (Cu < 3 ; CU ≤ 2 arena uniforme), en el lado opuesto están los que tienen CU mayor a 200 como son los suelos de origen glaciar. Coeficiente de concavidad (coeficiente de curvatura) definido como: CC = (D 30 )^2 /(D 10 .D 60 ) es el índice de la forma de la curva granulométrica entre los D 60 y D 10. Si el CC ≠ 1 , indica que falta una serie de diámetros entre los tamaños D 10 y D 60 , si los valores del CC están entre 1 ≤ CC ≤ 3 significa que el suelo está bien gradada, con amplio margen de tamaños y cantidades apreciables de diámetros intermedios. Si el CC ~ 1 , indica casi una variación lineal de la curva granulométrica entre D 60 y D 10. Los coeficientes CU, CC; pierden su significado cuando el porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 es mayor al 10 %, (pQP ˃ 10 %)

6. 2. 1 .- Procedimiento del ensayo, Método por húmeda, o por lavado. Según Joseph E. Bowles, el método más confiable, y reproducible mejor que el método mecánico de un suelo de grano fino con el 4 ó 5 % más fino que el Tamiz Nª 200 , es el método del lavado; la muestra secada al horno, molida, pesada, remojada un t= 24 [hr.], lavada por porciones con presión de agua, tomando como base el Tamiz Nº 200 , recibir el suelo y agua que pasa a través del tamiz en un bañador, la solución suelo-agua hacer decantar y desalojar el agua clara con un sifón, la fracción de suelo que es retenido en el tamiz Nº 200 y la que pasó se hace secar, la muestra retenida se tamiza a través de la serie de tamices pertinente, el suelo que paso el tamiz Nº 200 sirve para realizar el ensayo del hidrómetro. Otras sugestiones para aplicar el método del lavado son; cuando menos del 10 a 15 % pasa a través del Tamiz Nº 10 no es deseable el lavado, es indeseable aplicar el método del lavado cuando solo pasa a través del tamiz Nª 100 de 5 a 10 %. La recomendación del autor del presente, seria aplicar el método del lavado en el análisis granulométrico para todo suelo fino que pase el Tamiz Nª 4 con el tamaño de muestra de 150 a 200 [gr]. El análisis granulométrico se tiene que complementar con el ensayo del hidrómetro si pasa el Tamiz Nº 200 ≥ 10 a 12 %.