UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES

RENOVABLES

Conservación de suelos y aguas

INFORME

“GRANULOMETRIA”

CURSO : MECANICA DE SUELOS

PROFESOR : Ing. LEVANO CRISOSTOMO, José

ALUMNO : IBAÑEZ BOCANEGRA, Adler Jampier

SEMESTRE : 2012-I

TINGO MARIA – PERU

2013

I. INTRODUCCION

La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son

importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y

contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de

tamices, los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos

procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño

máximo nominal y absoluto para el agregado grueso.

Existen diferentes métodos, dependiendo de la mayor proporción

de tamaños que existen en la muestra que se va a analizar. Para las partículas

Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por

Tamizado. Pero para las partículas finas, por dificultarse más el tamizado se

utiliza el Método del Sifoneado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley

de Stokes

I.1. OBJETIVOS

- Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el

suelo en cuanto al total de la muestra utilizada, utilizando el método del

Tamizado

- Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas

presentes en una muestra de suelo. Así es posible su clasificación

mediante sistemas como AASHTO o USCS, el ensayo es importante, ya

que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser

utilizados en bases u sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques,

drenajes, etc., depende de este análisis.

- Hallar el Límite líquido, el Limite Plástico e índice de plasticidad y el de

gravosidad.

II. REVISION BIBLIOGRAFICA

II.1. Clasificación

El sistema que para la clasificación de los distintos estratos es el

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, que es el más empleado en el

mundo, y funciona dividiendo el suelo en dos grandes grupos. El primer grupo

es la fracción “gruesa”, que está conformada por las partículas mayores a la

malla #200 (0.074mm). Y el segundo es la parte “fina”, la cual está conformada

por todas aquellas partículas menores a la malla 200.

Se considera un suelo grueso, cuando el 50% del peso de una

muestra queda retenido en la malla 200. Los suelos gruesos se subdividen en:

a) Gravas de símbolo genérico G.

b) Arenas, de símbolo genérico S.

Las gravas y las arenas se separan con la malla #4 (4.76mm). Se

considera como grava a todo el material retenido en dicha malla, el material

que pasa la malla #4 y es retenido en la malla #200, es una arena.

Estos grupos G y S, se subdividen en cuatro grupos más, en

función de su gama de tamaños, de la presencia de finos y la plasticidad de los

mismos. De esta forma a cada grupo formado se le asigna un símbolo

conformado por dos letras mayúsculas.

Cuando el 50% del peso total de la muestra traspasa la malla #200,

se dice que el suelo es fino. De la misma forma que los suelos gruesos, los

finos se subdividen en tres grupos, en función de su índice plástico (IP). Estos

tres grupos son:

a) Limos inorgánicos, de símbolo genérico M.

b) Arcillas inorgánicos, de símbolo C.

c) Arcillas y limos orgánicos de símbolo genérico O.

Al igual que los suelos gruesos. El símbolo consta de dos letras,

esta segundo letra es asignada en función de su grado de comprensibilidad,

definida por el límite líquido (LL), esta segunda letra puede ser H, para una alta

comprensibilidad o L, para baja comprensibilidad.

Las divisiones entre grupos de suelos finos son claramente

definidas en la carta de plasticidad. (GARCIA et al., 2008)

II.2. Granulometría

La granulometría es muy importante en el proceso de clasificación

de suelos, ya que permite en primera instancia separar la fracción gruesa de la

fina. Además las características del tamaño de las partículas de un suelo,

tienen gran importancia en su comportamiento mecánico, e influyen

considerablemente en la compactación adecuada de los suelos. La estabilidad

de un suelo depende de su cantidad de vacíos, mientras esta sea menor mejor

será el comportamiento del mismo. Para lograr que los vacíos de un suelo sean

reducidos al mínimo es necesario que el material tengo una gama de tamaños

que permita que los huecos resultantes del acomodo de las partículas mayores,

sean ocupados por partículas más pequeñas.

La forma de medir el tamaño de las partículas del suelo grueso es

mediante el cribado, consiste en pasar el material a través de una sucesión de

mallas de aberturas distintas, y pesar el material retenido en cada malla,

expresándolo en forma de porcentaje respecto al peso total de la muestra.

Nosotros realizamos el análisis granulométrico simplificado, al cual

nos permite eliminar un serio de mallas, cuyo tamaño es apreciablemente

mayor al tamaño máximo del suelo. De esta forma utilizamos las mallas num.4,

8, 16, 30, 50, 100 y 200.

El procedimiento de cribado es aplicable solamente a las partículas

gruesas del suelo, es decir a las mayores a 0.075mm, representada por la

malla número 200. Debido a esta condición, primeramente separamos las

partículas gruesas de las finas a través de un lavado, el cual consiste en

mezclar el suelo con agua, permitiendo que las partículas finas queden

suspendidas en el líquido y se filtren a través de la malla Nº 200, el análisis

granulométrico para las partículas finas se determinó por medio de la prueba

del hidrómetro, el cual describiéremos más adelante. (GARCIA et al., 2008)

II.3. Método de ensayo estándar para análisis por malla de agregado

grueso y fino

Este método de ensayo es usado para determinar la graduación de

materiales propuestos para usarse como agregados o que están siendo usados

como agregados. Los resultados son utilizados para determinar el cumplimiento

de la distribución del tamaño de las partículas con los requerimientos aplicables

especificados y para proporcionar información necesaria para el control de la

producción de productos varios de agregados y de las mezclas que los

contienen. La información también puede ser usada en el desarrollo de

relaciones concernientes a la porosidad y el empaque.

El ensayo trata básicamente de separar una muestra de agregado

seco de masa conocida, a través de una serie de tamices de aberturas

progresivamente menores, con el objeto de determinar los tamaños de las

partículas.

II.4. Representación de la distribución granulométrica

La grafica granulométrica suele dibujarse con porcentajes como

ordenadas y tamaños de las partículas como abscisas. Las ordenadas se

refieren al porcentaje en peso de las partículas menores que el tamaño

correspondiente. La forma de la curva da inmediata idea de la distribución

granulométrica del suelo un suelo constituido por partículas de granulometría

uniforme que corresponde generalmente a la arenas está representado por una

línea casi vertical. Como una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen

Hazen propuso el coeficiente de uniformidad Cu = D60 / D10D60 diámetro de

las partículas correspondiente al 60% en peso que pasa el tamiz D10 diámetro

de las partículas correspondiente al 10% en peso que pasa el tamiz. En

realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad pues su valor numérico

decrece cuando la uniformidad amenita. Los suelos con Cu<3 se consideran

muy uniformes aun las arenas naturales muy uniformes rara vez presentan

Cu<2. Como dato complementario necesario para definir la uniformidad se

define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión: Cc = D30^2 / D60

* D10

II.5. Plasticidad

Es la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar

deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica aplicable y

sin desmoronarse o agrietarse.

Atterberg determinó que la plasticidad de las arcillas es una

propiedad circunstancial, que depende directamente de la cantidad de agua

presente en el suelo. Es decir, un mismo suelo puede pasar de un suelo sólido

con plasticidad nula, hasta un estado líquido donde el suelo se encuentre en

forma de suspensión. El comportamiento plástico del suelo se da entre estos

dos extremos. Atteberg determinó los siguientes estados de consistencia de un

suelo acuerdo al contenido decreciente de agua.

1. Estado liquido. Tiene las propiedades y apariencia de una

suspensión.

2. Estado semilíquido. Tiene las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado plástico. El suelo se comporta plásticamente.

4. Estado semisólido. Tiene la apariencia sólida pero presentan

disminuciones de temperatura durante el secado.

5. Estado Sólido. El volumen del suelo ya no varía durante el

secado.

La determinación de las fronteras entre estos estado se hace de

forma convencional mediante lo que Atteberg llamó límites de consistencia. El

límite líquido es el límite entre los estado semilíquido y plástico que es la

frontera entre los estados plástico y semisólido. A estos dos límites se le

conoce como los límites de plasticidad, y existe la siguiente relación entre ellos.

Ip = LL – LP

Dónde: Ip: es el Indice plástico

LL: es el límite líquido

LP: Límite plástico.

II.5.1. Pegajosidad y Plasticidad de Suelos Arcillosos.

La plasticidad es la capacidad de un material de experimentar las

deformaciones irreversibles sin romperse y se presenta en la mayor parte de

suelos arcillosos con humedad intermedia. Si se seca un bloque de arcilla

plástica, pierde su plasticidad y se convierte en un sólido frágil con una

resistencia considerable que resulta de la pegajosidad, entre partículas de

arcilla. Sin embargo, si el bloque se descompone en partículas que lo

constituyen, la pegajosidad se pierde y el material se convierte en polvo seco.

Al mezclar nuevamente el polvo que resulta con una cantidad de agua

adecuada, reaparecerán las propiedades de pegajosidad y plasticidad.

La plasticidad se atribuye a la deformación de las capas de agua

adsorbida. Aunque esta agua es fuertemente atraída por las partículas de

mineral de arcilla, las moléculas de agua adsorbida pueden moverse con

relativa facilidad a lo largo de la superficie de las partículas. Por lo tanto,

cuando las partículas de arcilla se comprimen, la capa de agua adsorbida

altamente viscosa se deforma con elasticidad en tanto que las partículas sufren

un desplazamiento relativo unas con respecto a las otras.

II.5.2. Límite Líquido

Es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto al peso

del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y plástico de un

suelo remoldeado o amasado.

Se define como el contenido de agua necesario para que la ranura

de un suelo ubicado en el equipo Casagrande, se cierre después de haberlo

dejado caer 25 veces desde una altura de 10 mm. También puede definirse

como el menor contenido de humedad de un suelo que puede fluir por

vibración.

El límite líquido como fue definido por Atterberg ha estado sujeto a

distintas variaciones en su determinación. Fue Terzaghi, quién sugirió a

Casagrande en 1927, que diseñara un dispositivo mecánico que pudiera

eliminar en lo posible los errores del operador en la determinación del mismo.

II.5.3. Límite Plástico

En el límite plástico, definido por Atterberg, como la humedad para

la cual se producen fisuras al enrollar cilindro de suelo, no se especificó el

espesor de los cilindros en el que debería detenerse el enrollado.

Terzaghi agrego la especificación que india que dicho espesor

debe ser de 1/8 de pulgada o 3mm. El enrollado debe hacerse en placas de

vidrio y no sobre papel, ya que este aceleraría el proceso de secado de la

muestra. En el caso de la determinación del límite plástico, todavía se utiliza el

método manual, debido a que el operador ajusta automáticamente la presión

necesaria de enrollado en función de la resistencia de cada suelo.

En general, las muestras comienzan a enrollarse lentamente,

disminuyendo el contenido de humedad hasta que se llegue a una cantida en la

que la tira de 3 mm de diámetro aproximado, comience a agrietarse. Esto

puede hacerse sobre un vidrio o cualquier superficie suave. Eventualmente

puede hacerse sobre una hoja de papel para acelerar la perdida de humedad

del material

II.5.4. Índice de Plasticidad IP

Atteberg definió el índice de plasticidad para describir el rango de

contenido de humedad natural sobre el cual el suelo era plástico. El índice de

plasticidad IP, es por tanto numéricamente igual a la diferencia entre el límite

líquido y el límite plástico.

El índice de plasticidad es útil en la clasificación ingenieril de suelos

de grano fino y muchas propiedades de ingeniería se han correlacionado de

forma empírica con este. Un suelo con un IP= 2 tiene una gama muy estrecha

de plasticidad, por el contrario, un suelo con IP= 30 tiene características muy

elevadas.

Bajos valores de IP son indiseables porque se considera que un

suelo cambia rápidamente (en términos de agua adicional) de un

comportamiento semisólido a uno líquido. Las arcillas varían mucho en sus

características físicas y químicas. Debido a las partículas extremadamente

finas, es difícil investigar a profundidad sus propiedades, pero algunas de estas

propiedades se pueden expresar en términos de plasticidad utilizando pruebas

estándar. Tanto LL como IP se ven afectados por la cantidad de arcilla, y el

tipo de minerales de arcilla presentes. Un Ll e IP indican un suelo hidrófilo y por

lo tanto más susceptible a los cambios en el contenido de humedad, que puede

conducir a agrietamientos.

PLASTICIDADDESCRIPCION DEL

SUELORANGO IP

NULA Limo 0 - 3

BAJALimo con trazas de arcilla

4 - 15

MEDIA

Limo arcilloso

16 - 30Arcilla limosaArcillas y limos orgánicos

ALTAArcilla limosa

> 31Arcilla

II.6. Sistema AASHTO

En EE.UU nace en 1929 uno de los primeros sistemas de

clasificación, el cual fue creado para evaluar los suelos sobre los cuales se

contraían las carreteras, es asi como nace en 1945 el sistema AASHO, el cual

a derivado en la actualidad como AASHTO. Este sistema describe un

procedimiento para clasificar a los suelos en un total de grupos, basándose en

los ensayos de laboratorio de granulometría, limite liquido e índice de

plasticidad.

- Grava: material que pasa por tamiz de abertura 80 mm. y es retenido en

tamiz de 2mm.

- Arena Gruesa: material comprendido entre los tamices de abertura 2 y

0.5 mm.

- Arena Fina: material comprendido entre los tamices de abertura 0.5 y

0.08 mm

- Limo arcilla: material que pasa por el tamiz de abertura 0.08mm.

- Material granular: el termino material limo arcilla se aplica a los suelos

que presentan una cantidad menor o igual a un 35% bajo el tamiz de

abertura de 0.08mm.

- Material limoso: Son materiales finos con un índice de plasticidad de 10

o menor.

- Material arcilloso: son materiales finos que tienen un índice de

plasticidad de 10 o mayor.

- Material Limo arcilla: El termino material limo arcilla se aplica a los

suelos que presentan una cantidad mayor a un 35% bajo el tamiz de

abertura 0.08mm

II.7. Sistema USCS

El sistema Unificado de Clasificación de Suelos deriva de un

sistema desarrollado por A. Casagrande para agrupar e identificar en forma

rápida en obras militares durante la guerra. Este sistema divide los suelos en

dos grandes grupos, uno de granos gruesos y otro de granos finos.

Los suelos de grano grueso son considerados como tal cuando el

50% de su peso es mayor a 0-08 mm., si dentro de este porcentaje el 50% de

su peso queda retenido en tamiz de 5mm. Se le asigna la letra G, y en sentido

opuesto, es decir que si el 50% del peso de las partículas pasa por el tamiz de

5mm. Se le asigna la letra S. A la letra G y S se les agrega una segunda letra

que nos indicara el tipo de graduación, las cuales corresponden a las

siguientes definiciones:

W: Buna graduación con poso o ningún fino

P: Graduación pobre, uniforme o discontinua con poco o ningún fino

M: Que contiene Limo o Limo y arcilla

C: Que contiene arcilla o arena y arcilla.

Los suelos finos son los que tienen un 50% de su peso menor a

0.08 mm. A la vez estos están representados en tres grandes grupos

representados por la letra de la siguiente manera: La letra C representa a las

arcillas; la letra M para los limos; y la letra O para los limos o arcillas

orgánicos. A las letras anteriores se les agrega una segunda letra que depende

de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa, estas letras

están representadas de la siguiente forma:

L: si el límite liquido es menor a 50

H: si el límite liquido es mayor a 50

III. MATERIALES Y METODOS

III.1. Ubicación

La práctica de Análisis Granulométrico se realizó en el Laboratorio

de Suelos del PEAH (Proyecto Especial del Alto Huallaga)

III.2. Materiales

III.2.1. Materiales - Granulometría

- Muestra de suelo (221.10gr)

- Tamices Nº 3’’, 2’’, 1 1/2'', 1'', 3/4'', 1/2'', 1/4'', Nº 4, Nº 8, Nº 10, Nº 16, Nº

20, Nº 30, Nº 40, Nº 50, Nº 80, Nº 100, Nº 200

- Escobilla

- Recipientes

- Balanza

- Tabla de resultados

III.2.2. Materiales – Límite Líquido

- Aparato de límite líquido (máquina Casagrande)

- Acanalador

- Plato de porcelana

- Espátula

- Horno de secado

- Balanza

- Agua destilada

- Recipientes

III.2.3. Materiales - Límite Plástico

- Plato de porcelana

- Espátula

- Superficie de amasado

- Balanza

- Recipientes

III.3. Metodología

III.3.1. Metodología - Granulometría

- Seque una muestra de suelo con una temperatura de 110 a 5ºC

- Pese una cantidad de muestra de suelo

- Superponer las mallas de mayor a menor diámetro de abertura.

- Verter la muestra en la malla.

- Mover los tamices para que la muestra pase hasta el último tamiz

- Colocar las porciones retenidas en cada malla en un recipiente y pesar

dichas cantidades retenidas.

- Registrar los datos en la tabla de resultados

III.3.2. Metodología – Límite Líquido

- Se pone la muestra en el plato de evaporación, agregándole suficiente

cantidad de agua destilada.

- Se mezcla con la espátula hasta lograr una pasta homogénea.

- Se coloca el aparato de límite líquido sobre una base firme (verificando

que esté limpia y seca) y se deposita en la taza unos 50 a 70 gr. del

material preparado previamente, para luego alisar la superficie con la

espátula, de moso que la altura obtenida en el centro sea de 10 mm.

- Una vez enrasado, se pasa el acanalador para dividir la pasta en dos

partes.

- Cuando se tiene el surco, se gira la manivela del aparato con una

frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes

necesario para que la ranura cierre en 10 mm. de longitud en el fondo de

ella.

III.3.3. Metodología – Límite Plástico

- Tomar una porción de la muestra de ensayo acondicionada de

aproximadamente 1 cm3

- Amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con la palma

de la mano o la base del pulgar sobre la superficie de amasado

conformando un cilindro.

- Cuando el cilindro alcance un diámetro aproximadamente 3 mm, doblar,

amasar nuevamente y volver a conformar el cilindro

- Repetir la operación hasta que el cilindro se disgregue al llegar a un

diámetro de aproximadamente 3mm y no pueda ser reamasado ni

reconstrituido.

IV. RESULTADOS

TamicesPeso

Retenido% Retenido

Parcial

% Retenido

Acumulado

% Que Pasa∅ (mm)

3'' 76.202'' 50.801 1/2'' 38.101'' 25.403/4'' 19.051/2'' 12.701/4'' 9.525

Nº 4 6.350 0.310.1402080

5 0.1402 99.8598

Nº 8 4.760 1.220.5517865

2 0.6920 99.3080Nº 10 2.380 0.52 0.2351877 0.9272 99.0728

Nº 16 2.000 1.630.7372229

8 1.6644 98.3356

Nº 20 1.190 1.850.8367254

6 2.5011 97.4989

Nº 30 0.840 3.361.5196743

6 4.0208 95.9792

Nº 40 0.590 9.054.0931705

1 8.1140 91.8860Nº 50 0.426 19.31 8.7336047 16.8476 83.1524

Nº 80 0.297 33.4615.133423

8 31.9810 68.0190

Nº 100 0.180 10.354.6811397

6 36.6621 63.3379Nº 200 0.149 37.27 16.856626 53.5188 46.4812Fondo 0.074 102.77TOTAL 221.10

76.20

38.10

19.05

9525.00

4760.00

2000.00 0.8

40.43

0.18

0

20

40

60

80

100

120

GRANULOMETRÍA

Series1

Tamices (mm)

% Q

ue p

asa

V. DISCUSION

Según FARIAS (2005), dice que los suelos son de Material arcilloso

cuando son materiales finos que tienen un índice de plasticidad de 10 o mayor

y de Material Limo arcilla cuando los suelos presentan una cantidad mayor a un

35% bajo el tamiz de abertura 0.08mm. En nuestra práctica se pudo comprobar

estos datos ya que el índice de plasticidad es mayor que 10 por lo tanto es de

material arcilloso y como más del 35% pasó bajo el tamiz de abertura 0.08mm

entonces en un suelo de material arcilloso que no solo contiene arcilla sino

también limo.

Según FARIAS (2005), Los suelos finos son los que tienen un

50% de su peso menor a 0.08 mm. A la vez estos están representados en tres

grandes grupos representados por la letra de la siguiente manera: La letra C

representa a las arcillas. A las letras anteriores se les agrega una segunda letra

que depende de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad

relativa, estas letras están representadas de la siguiente forma: L: si el límite

liquido es menor a 50. En la práctica realizada se pudo verificar que la letra C

es la que representa a la muestra juntamente con L porque el limite liquido en

nuestro caso es de 29 y es menor que 50 por lo tanto la clasificación según

SUCS es Cl.

VI. CONCLUSION

- El método del tamizado es relativamente fácil para clasificar las

muestras de suelos, en esta práctica se determinó que la

muestra analizada es arena, ya que más del 50% de la muestra

pasaron por el tamiz Nº 200.

- Con esta práctica nosotros podemos identificar si un suelo tiene

una fracción granular gruesa o una fracción granular fina.

- El limite plástico es 16.18 por lo tanto podemos decir que la

plasticidad está directamente relacionado con la cantidad de agua

contenido en la muestra de los suelos y la ventaja que ofrece para poder

moldear y utilizar el suelo convenientemente, para esto los ensayos nos

dan un parámetro plástico para tipo de suelo ya que no se pueden

exceder los niveles de agua ya que se perdería la consistencia

adecuada.

- El limite líquido es 29 y el índice de plasticidad es de 12.82 que

esto nos da que es un suelo limo arcilloso con plasticidad baja.

- La descripción de la muestra es que es un Suelo de Arcilla de

baja plasticidad con arena, color marrón rojizo, consistencia

compacta.

- La clasificación de suelos según AASHTO es A-6 y SUCS es

CL.

VII. RECOMENDACIONES

- Procurar no dejar después del lavado de la muestra material adherido en

el tamiz

- Antes de pesar los vasos y los recipientes metálicos debe estar

completamente secos y limpios.

- Se debe tener en cuenta de no mezclar las partículas ya tamizadas

- Tener en cuenta de retirar de la balanza todo residuo anterior para que

no altere las mediciones próximas

- Es importante poner atención a los ensayos y conocer muy bien las

propiedades de los distintos tipos de suelos que se emplean y con la

experiencia adquirida poder realizar las prácticas en el campo en la

realidad.

VIII. BIBLIOGRAFIA

CAÑAS S., J. 2000. Análisis de Tamaño de Partículas. Departamento de

Mecanica Estructural. Universidad Centroamericana.

COUSIÑO M., C. 1999. Mecanica de Suelos – Límites de consistencia. Instituto

Nacional de Normalizacion – INN. Santiago de Chile.

FARIAS B., D. 2005. Mecánica de Suelos. Edit. Limusa. Noriega Editores.

SALAGER J., J. 1991. Métodos de Análisis Granulométrico. Laboratorio de

Formulación, Interfases Reologia y procesos. Venezuela.

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