GRANULOMETRIA DE SUELOS

1.- ANTECEDENTES.

Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y gradación que

se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales

sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus

propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de

los tamaños previstos por una escala granulométrica.

Durante las investigaciones primeras de las propiedades mecánicas de los suelos se creyó

que las mismas dependían de la distribución de sus partículas constituyentes según sus

tamaños. Dentro de dichos análisis se encuentra el de granulometría, que no es más que

obtener la distribución porcentual de los tamaños de partículas que conforman un suelo.

Para ello se emplean juegos de mallas bajo normas AASTHO y ASTM, o sea que utilizan

tamaños graduados para obtener los pesos retenidos. Seguidamente se realizan los cálculos

y la curva granulométrica. La forma de los granos es independiente de la distribución de

tamaños lo cual se puede observar.

En la ingeniería se practica un método común para mostrar gráficamente las características

textuales de un suelo, es por medio de una curva de distribución del tamaño de partículas.

Para determinar el tamaño y distribución de las partículas del suelo, se tiene dos métodos:

Método Mecánico

Método del Hidrómetro

En este caso estudiaremos el método mecánico el cual consiste en separar las partículas por

medio de los tamices. Este método es muy aconsejable utilizarlo para muestras de suelo

como gravas y arenas.

2.- OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.- Obtener el porcentaje de material que pasa en cada tamiz, para

luego graficar una curva granulométrica y así tener una visión de la distribución de tamaño

de los granos presentes en una muestra de suelo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.-

Determinación de los porcentajes retenidos en cada tamiz, como así también lo

que pasa en el mismo.

Una observación del comportamiento y la distribución de las partículas

presentes en la muestra representativa.

Identificación, conocimiento y aplicación de los métodos para la determinación

de la granulometría de suelos coluviales.

Obtención de los pesos retenidos en los tamices normalizados y observación de

los granos, en cuanto a su tamaño y forma.

Cálculo de los porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz pero referidos al

total de la muestra representativa.

3.- MARCO TEORICO.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:

En la clasificación de los suelos para el uso de los ingenieros e universitarios acostumbrado

utilizar algún tipo de análisis granulométrico. Una parte importante de los criterios de

aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, dique y otro tipo de

terraplenes es el análisis granulométrico. La información obtenida del análisis

granulométrico puede en ocasiones utilizarse para poder predecir movimientos de agua a

través del suelo, aun cuando los ensayos de permeabilidad se utilizan más comúnmente. La

susceptibilidad de sufrir la acción de las heladas en suelo, una consideración de gran

importancia en climas muy fríos, puede predecirse a partir de análisis granulométricos del

suelo.

Los suelos muy finos son fácilmente arrastrados en suspensión por el agua que circula a

través del suelo y los sistemas de subdrenaje usualmente se colman con sedimentos

rápidamente a menos que sean protegidos adecuadamente por filtros de materia granular

debidamente granular debidamente gradado.

El Análisis Granulométrico en la ingeniería práctica un método común para mostrar

gráficamente las característica textuales de un suelo es por medio de una curva de

distribución del tamaño de partículas. Para determinar el tamaño y distribución de las

partículas del suelo, se tienen dos métodos:

Método Mecánico o Tamiz para gravar y arenas.

Método Húmedo o Método del Hidrómetro utilizando la Ley de Estokes para

materiales finos, como linos y arcillas.

La forma de la curva muestra con una mirada la composición general del suelo. Una

descripción mas detallada puede ser obtenida de cada curva determinando los diámetros

característicos y el coeficiente de uniformidad.

Los diámetros característicos son D10, D15, D50 y D85 que significa el 10, 15, 50 y 85%

del material que pasa. El coeficiente de uniformidad es dado por la relación D60 a D10,

CU = D60 / D10, un alto coeficiente de uniformidad indica un suelo bien gradado. Un

coeficiente de uniformidad de la unidad indica que todas las partículas del suelo son dl

mismo tamaño.

Clasificación de Suelos

a) Sistema Internacional:

b) Sistema M.I.T.:

c) Sistema AASTHO:

Las piedras y las gravas no son incluidas en el análisis mecánico de los suelos, siendo

considerados como un modificador textural.

La textura es una característica básica del suelo, permanentemente, que no pueden ser

alteradas, y cuya determinación tipifica un suelo. Es de hacer notar que la forma de la arena

y lino generalmente son esféricas o cúbicas mientras que las arcillas tienen forma de

platelas nunca esféricas ni cúbicas.

Después de familiarizarnos con el concepto del Análisis Granulométrico es el estudio de la

textura de los suelos y sus diferentes tamaños de partículas que tiene la cual nos ayuda a

clasificar el tipo de suelo. La Granulometría se divide en dos métodos, pero en esta practica

estudiaremos el método mecánico el cual explicaremos a continuación.

MÉTODO MECÁNICO:

Este método llamado Método Mecánico o Tamiz para gravar y arenas, es más utilizado

para muestra de suelos mas grueso ya que el equipo que se utiliza son los tamices.

Se puede hacer fácilmente un análisis mecánico para la determinación de la distribución de

los tamaños de los gránulos de los materiales gruesos, pasando una muestra a través de un

juego de cernidores y pesando las cantidades retenidas en cada tamiz o cernidor. Se ha

puesto considerable atención para obtener una escala satisfactoria de tamices y para

corregir los errores derivados del uso de este sistema. Sin embargo, esto último es de poca

importancia en esta discusión, toda vez que es innecesario un alto grado de exactitud.

Tamaño Patrón de Tamices.- Todos los tamices de tipo U. S. pueden conseguirse en un

diámetro de 20cm. la mayoría en 30.5 cm. Los tamices son hechos de malla de alambre

forjado con aberturas rectangulares que varían en tamaños desde 101.6mm (4”) en la serie

mas gruesa hasta el numero 400 (0.038 mm) en la serie correspondiente al suelo fino.

Los tamices se clasifican por su diferente diámetro de las mallas que se encuentran en los

tamice para poder familiarizarnos con los tamices y para su mejor funcionamiento de los

tamices se utiliza el vibrador este instrumento es un instrumento mecánico que ayuda por

medio de vibraciones a facilitar el trabajo de separa las partículas del suelo según su

tamaño.

La malla mas fina que es practicable es la conocida como la Nº , 200, con agujeros de 0.08

mm. Si la muestra que se va analizar contiene una proporción grande de gránulos menores

de este diámetro, el material es mas fino deberá estar estudiado por otros métodos.

Ya que las partículas de suelo no pasan a través de la malla del número 200 con la misma

facilidad con que pasan a través de mallas de mayor diámetro, una determinación exacta del

porcentaje de material que si puede ser pasado por la malla de número 200 en algunas

ocasiones se requiere lavar el material a través del matiz. A continuación daremos una

pequeña clasificación del diámetro de las mallas de los tamices.

CLASIFICACIÓN DE LOS TAMICES

4.- APLICACIÓN METODOLIGICA.

En primer lugar la muestra debe ser representativa, por lo que se tiene que cuartear

dividiendo la muestra en cuatro partes y usar la diagonal de muestras que sea mas

homogéneas entre si.

Las cantidades ensayadas dependerán del tipo de suelo que se tiene, así por ejemplo: para

suelos granulares se estima un aproximado de 5000 gr. Al tener un suelo coluvial se usara

una cantidad cercana a los 7000 gr.

MÉTODO GENERAL

Se procede a secar el material, hasta que los granos no se encuentren pegados o

formando grumos, en caso de existir grumos hay que encontrar la forma de

desintegrarlos pero sin triturar las partículas verdaderas del suelo, para ello se

pueden ayudar con rodillos de madera, u otro objeto parecido.

Los tamices para disponer para la parte gruesa del material son: 2 ½”, 2”,1½”, 1”,

¾”, 3/8”, N° 4, N° 10.

Los tamices para la parte fina son: N° 40 y N° 200.

TAMIZ TAMAÑO TAMIZ (mm)3´´ 75,72 1/2´´ 632´´ 50,81 1/2´´ 38,11´´ 25,43/4´´ 19,051/2´´ 12,73/8´´ 9,5Nº4 4,8Nº10 2Nº40 0,43Nº200 0,075< Nº200 0,01

Se hace pasar el material a través de los tamices correspondientes y con lapsos de

duración de tamizado de 15 minutos.

Dicho tamizado puede ser manual o mecánico (Rop-Tap), y luego realizar una

revisión para ver que no siga pasando material.

Luego depositarlos en platos o bandejas con su debida identificación.

Por último se pesarán los retenidos en cada malla como así también lo que queda en

la base o sea lo que pasa el tamiz N° 200.

PARTIENDO DEL TAMIZ N° 10

Una vez concluida la granulometría del material grueso, se tiene un sobrante que

pasa el tamiz N°10. En caso de ser una cantidad considerable, hay que usar una

fracción pequeña de 500gr que representara el total.

De este material que pasa el tamiz N°10 se pesarán solamente 500 gr, siempre

referidos al total de material empleado en la práctica.

Se lo tamiza con las mallas N° 40 y N° 200.

Pesar el retenido incluido el de la base.

Esta parte del trabajo se tiene corregir con la siguiente regla de tres simple:

%Tci = (Ti * T10) / 100

Donde:

% Tci = Porcentaje que pasa corregido en cada malla del fino.

Ti = Porcentaje que pasa para cada tamiz en el fino

T10 = Porcentaje que pasa el tamiz N° 10 (Dato nexo al peso total)

En caso de que la parte fina de la muestra presente todavía grumos pequeños que no

se hayan podido triturar hasta llegar al tamaño de sus partículas se empleará el

método de lavado.

METODO DEL LAVADO

Utilizado para el material que pasa el tamiz N° 10, y en el cual también se puede

tomar una muestra menor representativa del total, aproximadamente 500 gr.

La muestra hay que saturarla con agua completamente, cuya consistencia se

asemeje al barro. Aproximadamente durante 24 horas, si se desea un tiempo más

corto utilizar unas cinco horas.

Con mucho cuidado de no perder material se introduce la muestra en la malla

N°200, con una manguera y agua se lava el suelo hasta que el agua que escurre

tome un color más claro.

El material retenido en la malla N° 200 colocar en un recipiente para secarlo en el

horno, y nuevamente proceder a re tamizar con las mallas N° 40 y N° 200.

Pesar los retenidos y corregir con la regla de tres simple anteriormente mencionada.

5.- DATOS Y RESULTADOS.

TAMIZ TAMAÑO TAMIZ (mm) PESO RETENIDO (gr) % RETENIDO%

ACUMULADO % QUE PASA3´´ 75,7 0 0 0 1002 1/2´´ 63 0 0 0 1002´´ 50,8 0 0 0 1001 1/2´´ 38,1 336,5 4,67 4,67 95,331´´ 25,4 1104,1 15,33 20,01 79,993/4´´ 19,05 718,3 9,98 29,98 70,021/2´´ 12,7 848,9 11,79 41,78 58,233/8´´ 9,5 555 7,71 49,48 50,52Nº4 4,8 862,8 11,98 61,47 38,53Nº10 2 701,7 9,75 71,21 28,79Nº40 0,43 898,04 12,47 83,69 16,31Nº200 0,075 1017,53 14,13 97,82 2,18<Nº200 152,57 2,12 99,94 0,06

PESO TOTAL QUE PASA TAMIZ Nº10 = 2067,3gr CANTIDAD DE MUESTRA A SER ANALIZADA = 500gr

TAMIZ TAMAÑO DE TAMIZ PESO RETENIDO (gr) % RETENIDO Nº40 0,43 217,2 43,44 Nº200 0,075 246,1 49,22 < Nº200 36,9 7,38

6.- CONCLUSIONES.

La presente practica fue del todo satisfactoria por que cumplió con todos los

objetivos propuestos al inicio de la practica y por lo que pudimos obtener la curva

granulométrica de un suelo coluvial.

El estudio del análisis Granulométrico es de mucha importancia para los estudiantes

ya que gracias a este análisis podemos conocer la distribución porcentual de los

tamaños de las partículas que conforman un suelo determinado o de base de estudio.

En esta practica estudiamos un método del análisis granulométrico el cual se

denomina Método Mecánico con este método podemos determinar el tamaño de las

diferentes partículas y de esta manera podemos realizar un gráfico el cual no ayuda

a clasificar el tipo de suelo estudiado.

7.- RECOMENDACIONES.

Para poder obtener una práctica es necesario tener en cuenta algunas recomendaciones:

Para obtener los pesos exactos es necesario calibrar la balanza.

No hay que desperdiciar ni perder material para que el resultado a obtener sea el

exacto y de esta manera tener datos solidos.