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MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
FLNV- MVAG-07/08
MANUAL VISUALIZADO VERSION 2
COMPOSICIN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS
DE SUELOS
NOVIEMBRE 2003
FLNV-MVAG-07/08
MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL Fecha: 28/11/2003
VERSION 2 MANUAL VISUALIZADO Pg. 1 de 16
METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS
NORMA A.S.T.M. C 136- / A.A.S.H.T.O. T-27 /MVAG-07/08
1 OBJETO El objeto de este ensayo es conocer la gradacin del agregado.
2 DURACIN Con prctica se puede hacer el ensayo en el Laboratorio en 60 minutos despus de tener el material secado a peso constante.
3 EQUIPOS Y MATERIALES REQUERIDOS
Figura 1 Equipo Requerido para agregado fino Figura 2 Equipos para agregado grueso
? Balanza, capacidad 2 Kg. min. con sensibilidad de 0,1gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados finos).
? Balanza, capacidad 20 Kg. con
sensibilidad de 0,5 gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados gruesos).
? Horno con control para mantener
temperaturas uniformes hasta 110 C + 5 C. (230 F + 9 F).
? Tamices: N 200, N 100, N 50, N 30,
N 16, N 8, N 4, tapa y fondo, 1 (37,5 mm.), 1 (25,4 mm.), (19 mm.), (12,5 mm.), 3/8 (9,5 mm.).
? Tamiz, N 4 de de 45 cm de dimetro
con marco de madera.
? Bandejas 60 cm. x 60 cm. x 5 cm.
? Bandeja, 20 cm. x 12 cm. x 7 cm. para secar muestras.
? Brocha , cepillo metlico fino. ? Brocha , pelo fino. ? Par de guantes, de asbesto. ? Rociador de agua. ? Cuchara de albail. ? Lona, bandeja, superficie plana y
limpia para cuartear mezclar material. ? Reloj, contador de minutos con alarma.
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? Cuarteadores: uno para finos y otro
para gruesos. ? Tamizador mecnico para tamices de
20 cm de dimetro.
(vase figura 1 y 2)
4 INTRODUCCION
El Principio bsico del anlisis
granulomtrico por el mtodo del tamizado
es un proceso mecnico mediante el cual se
separan las partculas de un suelo en sus
diferentes tamaos, denominando, a la
porcin menor de 0.074 mm (tamiz N200)
como limo, arcilla, y coloide.
Este procedimiento determina el tamao de
las partculas utilizando para tal fin tamices
de abertura especificada.
5 TERMINOLOGIA En el anlisis granulomtrico los suelos o
agregados se clasifican segn el tamao de
sus partculas en:
Rocas: Todas las partculas mayores a
3 pulgadas.
Gravas: Partculas menores de 3
pulgadas (Pasa 3) y mayores de 4,75
mm (Retenido en el tamiz # 4).
Estas a su vez se clasifican en: Grava
gruesa (Pasa 3 y retenido en ) y
grava fina (Pasa y retenido en #4).
NOTA 1 Las partculas menores de 0.074 mm se
conocen como partculas de grano fino
Arenas: Partculas menores de 4,75 mm
(Pasa # 4) y mayores de 0.074 mm (Retenido
en el tamiz # 200). Estas a su vez se clasifican
en: Arena gruesa (Pasa # 4 y retenido en #
10), arena media (Pasa # 10 y retenido en #
40) y arena fina (pasa # 40 y retenido en #
200).
Limos: Partculas menores de 0.074 mm
(Pasa # 200) y mayores de 0.005 mm.
Arcillas: Partculas menores de 0.005 mm y
mayores de 0.002 mm.
Coloides: Partculas menores de 0.002 mm.
6 SIGNIFICADO Y USO
Una muestra de agregado seco de peso
conocido se pasa a travs de una serie de
tamices de aberturas progresivamente ms
pequeas para determinar la distribucin de
tamao de partculas.
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La gradacin de un suelo indica las
proporciones en peso para cada tamao de
grano dentro de un conjunto dado de
partculas.
El anlisis granulomtrico tiene, por lo tanto,
por objeto determinar el tamao de los granos
que componen el suelo y la proporcin de una
determinada fraccin de granos como
porcentaje de la masa tot al de la muestra.
El conocimiento de la gradacin es importante
para juzgar en general y para clasificar el
suelo, aunque a veces se encuentran usos
directos y prcticos de los resultados
experimentales (para juzgar la
compactibilidad, la trabazn, la permeabilidad
y las posibilidades de estabilizacin de los
suelos).
7 PREPARACION DE LA MUESTRA
Las muestras deben ser preparadas por
muestreo de pilas, bines o de un bache seco,
(vase Manual FLNV -MVAG 33 Muestreo de
agregados), en el caso de agregados o de una
calicata vase esquema figura 3; y por
monolito o perforacin en el caso de muestras
de suelos.
Se tendr uno de estos tres tipos de material:
A. Mezcla de finos y gruesos B. Finos (menor del tamiz N 4 ) C. Gruesos (mayor del tamiz N 4)
FIGURA 3 Recoleccin de muestra
La granulometra debe hacerse siempre por
lavado (lavar por el tamiz # 200) para separar
las partculas finas adheridas a la muestra.
NOTA 2 Las partculas menores a 0.074 mm (#
200) se determinan por Hidrometra (vase Manual
visualizado de Hidrometra FLNV-MVAG-09).
7.1 Mezcla de finos o gruesos
Se debe traer al laboratorio suficiente material,
para la realizacin del ensayo, debiendo
guiarse por el mximo material a ensayar. En
la tabla 1 se da las cantidades mnimas
requeridas por ensayo.
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Tabla 1 Peso de muestra requerida por ensayo
Tamao Mximo Peso mnimo de la Muestra
3/8 (9,5 mm.) 6 Kg. (2,5 mm.) 13 Kg. (19 mm.) 26 Kg.
1 (25,4 mm.) 52 Kg. 1 (37,5 mm.) 78 Kg.
2 (50,8 mm.) 104 Kg.
8 PROCEDIMIENTO
La muestra es obtenida por medio del mtodo del
cuarteo (vase Manual FLNV-MVAG-032
Mtodo de cuarteo de muestras).
NOTA 3 Si el caso lo amerita, la muestra puede
lavarse hmeda, tomando una muestra
representativa de la misma para el ensayo de
humedad y restndole la humedad usando la
siguiente formula:
Ws = Wh (1)
(1 + (%W/100)
8.1 Finos o Gruesos
8.1.1 La muestra de finos o gruesos, obtenida
por cuarteo, se debe secar en el horno a una
temperatura de 105C 5C. (vase figura 4)
hasta un peso constante.
8.1.2 Despus que la muestra esta seca a
peso constante, se retira del horno y se pesa.
Figura 4 Muestra ex trada del horno
8.1.3 Una vez estabilizado el peso se debe
anotar este valor como peso total de la
muestra (P.T.M.)
8.1.4 Si se pesa la muestra seca directamente
en la balanza se anota este peso en la planilla
de ensayo, ejemplo:
Peso muestra seca = 3.117,0 g
Si se pesa la muestra en un envase encima de
la balanza, Se debe pesar previamente el
envase a utilizar, y anotar ambos pesos en la
planilla de ensayo, por ejemplo:
Peso muestra seca mas recipiente = 3.567,0 g
Peso del envase 450,0 g
Por diferencia Peso muestra seca = 3.117,0 g
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8.2 Agregado que lavado en el tamiz # 200
8.2.1 Se debe vaciar la muestra en un envase
lo suficientemente grande y agregar agua
hasta cubrir la muestra, para que las partculas
finas queden suspendidas en el agua (vase
figura 5).
Figura 5 Inmersin de la muestra 8.2.2. Luego agitarla manualmente con mucho
cuidado, evitando ocasionar perdidas del
material (vase figura 6).
Figura 6 Lavado de muestra
8.2.3 Se coloca un tamiz # 4 (4.75 mm)
sobre un tamiz # 200 (0.074 mm) para
separar los agregados gruesos y as
proteger la fina malla del tamiz # 200
(0.074 mm). (vase figura 7).
Figura 7 Tamiz # 4 sobre tamiz # 200
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8.2.4 Se debe agitar la muestra y remo verla
para que los finos queden en suspensin en el
agua y luego verterla sobre los tamices.
Evitando en lo posible la prdida de material.
(vase figura 8)
Figura 8 Vertiendo el agua sobre los tamices
8.2.5 Se aade agua limpia al envase que
contiene la muestra, se agita nuevamente la
muestra y se repite el vaciado del agua sobre
los tamices.
8.2.6 Se repite este proceso aadiendo agua
limpia al envase con la muestra, hasta que el
agua salga limpia y clara al agitarla.
NOTA 3 El material pasa #4 puede lavarse
directamente en el tamiz #200 utilizando el flujo de
agua proveniente del grifo del lavado o utilizando el
frasco lavador. Como puede obs ervarse en la
figura 9.
Figura 9 Lavado de material en el tamiz #200
8.2.7 El material retenido sobre los tamices
ser colocado en un recipiente adecuado,
junto con la muestra lavada utilizando para
esto un frasco lavador, teniendo la precaucin
de no dejar material adherido en el tamiz.
Por ultimo, se decanta el agua del recipiente
(vase figura 10).
Figura 10 Decantado del agua de la muestra
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8.2.8 Se seca la muestra en el horno a una
temperatura de 105 C 5 C, por un tiempo
mnimo de 18 horas (dependiendo del tipo de
agregado) y hasta peso constante, (vase
figura 11).
Figura 11 Colocacin de muestra en horno
8.2.9 Una vez sec a la muestra se deja
enfriar, y se procede a pesarlo para obtener
el peso total de la muestra.
8.2.10 Luego se vierte en el juego de
tamices y se separa en una serie de
fracciones en diferentes tamices (1 (37,5
mm.), 1 (25,4 mm.), (19 mm.), (12,5
mm.), 3/8 (9,5 mm.), N 4, N 8, N 16, N
30, N 50, N 100, N 200. (vase figura
12), el % retenido se puede calcular con la
ecuacin 1 indica en los clculos .
Figura 12 Muestra con tamices de diferentes
dimetros 8.3 Tamizado de agregado grueso
8.3.1 Al usar un tamizador mecnico, se debe
combinar el juego de tamices requeridos por
las especificaciones. El tamiz con aberturas
mayores, es montado en el nivel superior, y en
orden progresivo se termina con el fondo
ensamblado en el nivel inferior.
8.3.2 Se coloca la muestra en el tamiz superior
y se cubre con la tapa.
Si la muestra pesa ms de 5 Kg., se
recomienda tamizar la muestra por porciones,
es decir una a la vez, conseguir y utilizar
tamices de mayor tamao.
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Las muestras de agregado grueso para
anlisis de cedazos debern tener despus
de secadas, los pesos mnimos siguientes:
Artculo I. TAMA
O MAXIMO NOMINAL DE LA PARTICULA
*Pulg.
PESO MINIMO DE LA MUESTRA
*Kg .
3/8 1 . 2 5 1 10
1 15 2 20
2 35 3 60
3 100 4 150
4 200 5 300 6 500
8.3 Tamizado de agregado fino
Para los finos se debe utilizar el juego de
tamices requerido por las espec ificaciones. Se
debe distribuir la muestra uniformemente en el
tamiz superior.
La duracin para tamizar la muestra ser
aquel tiempo en que no ms del 1% del
residuo de un tamiz pase por su malla en un
minuto.
Es preciso hacer peridicamente, a mano, el
cernido de los finos y gruesos con un chequeo
de los resultados del cernido mecnico.
8.4 Realizacin de la granulometra
8.4.1 Con el tamiz de mayor abertura colocado
entre la tapa y el fondo, se inclina un poco
este conjunto y se sube y golpea contra la otra
mano que se mantendr siempre en una
misma posicin (vase figura 13).
Figura 13 Movimiento estndar de tamizado
8.4.2 Se golpea as con un ritmo de aprox. 150
golpes por minuto (vase figura 14) despus
de cada 25 golpes se gira este conjunto 1/6
parte de una revolucin.
A continuacin se presenta de manera
esquemtica las posiciones y giros del tamiz.
1 25 golpes 2 25 golpes 3 25 golpes
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Figura 14 Cernido del material 8.4.3 Se pesa el retenido en el tamiz, y se
coloca la muestra que est en el fondo en el
tamiz subsiguiente con otro fondo (vase
figura 15 y 16).
Se repiten los golpes y pasos para todo el
juego de tamices.
Figura 15 Pesado del material retenido
8.4.4 Se debe separar el retenido en el tamiz
para pesarlo.
Figura 16 Vaciado de la muestra
NOTA 4 No se debe usar los dedos para pasar
agregados que pueden ser admitidos por las
aberturas del tamiz. Se deben dejar en el tamiz
Figura 17 No se debe hacer esto
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Es natural que existan partculas, en ciertos
agregados, con algn lado menor que la
abertura del tamao donde se han retenido.
El mtodo estndar indica que se debe agitar
un tamiz con la muestra hasta llegar a menos
del 1% del residuo que pasa el tamiz en un
minuto.
Se debe hacer pruebas con el material y los
tamices para determinar este tiempo.
Cuando se usa el tamizador mecnico, se fija
el tiempo en el reloj, con alarma, que
corresponda a aquel tamiz que necesite mas
tiempo para cernir el material.
8.4.4 Las fracciones retenidas en cada tamiz,
se pesan en la balanza de 0.01gr de
sensibilidad y se anotan en la planilla de
ensayo (vase figura 13).
Figura 13 Pesada y anotacin de lectura
Ejemplo 1:
Peso muestra en el tamiz = 1.222,0 g.
Peso muestra en el tamiz = 1.078. 0 g
Si se pesa el material con un envase, se debe
pesar y anotar el peso del envase tambin.
Cuando las especificaciones lo indiquen, las
fracciones de la muestra retenidas en cada
tamiz debern ser lavados segn el ensayo
A.S.T.M. C 117 para poder determinar la
cantidad total de finos menor al N 200.
As se puede determinar el factor correccin
que debe ser aplicado a la granulometra
realizada en seco.
8.4.5 Se debe calcular el % que pasa de
cada tamiz por el procedimiento indicado en
su formulario, y anotar el % en nmeros
redondos.
Ejemplo 2:
% que pasa 26,0 %
Se anota el % de cada tamiz en nmeros
redondos menos el % del N 200, el cual se
indica prximo a 0,1 %
Ejemplo 3:
% que pasa N 200 7,3%
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Figura 14 Tamizado mecnico de material 9 CRITERIOS DE PRECISIN Las estimaciones de precisin para este
mtodo de ensayo estn en la tabla 1 (vase
ANEXO A). Las estimaciones estn basadas
en los resultados del programa de muestreo
de eficiencia de laboratorios de materiales, de
referencia de la A.A.S.H.T.O con ensayos
realizados por el mtodo de ensayo A.S.T.M.
C136 y A.A.S.H.T.O. T 27.
Las estimaciones de precisin estn basadas
en el anlisis de los resultados de 65 a 233
ensayos de laboratorio realizados a 18 pares
de muestras de agregados gruesos y
resultados de ensayos de 74 a 222
laboratorios que ensayaron 17 pares de
muestras de agregados finos, realizados para
determinar eficiencia en los ensayos. (las
muestras N 21 a 90).
Los valores de la tabla estn dados para
diferentes rangos de porcentaje total de
agregado que pasa cada tamiz.
Los valores de precisin para agregados finos
de la tabla 1 (vase ANEXO A) estn basados
en muestras de peso nominal de 500 g. La
revisin de este mtodo en 1994 permite que
el tamao de la muestra de agregado fino
sea de 300 g mnimo.
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Los anlisis de resultados de ensayos de
muestras de 300 g y 500 g para medir
eficiencia de ensayos, se realizaron en las
muestras 99 y 100 (las muestras 99 y 100
fueron esencialmente idnticas) y produjeron
los valores de precisin de la tabla 2 (vase
ANEXO A), en la que indica solamente
diferencias menores derivadas del tamao de
las muestras.
NOTA 5 Los valores de agregados finos sern
revisados para reflejar el tamao de la muestra de
300 g cuando se hayan realizado un nmero
suficiente de ensayos de eficiencia usando el
tamao de las muestras que proporciona datos
confiables.
10 CALCULOS
El % de retenido parcial, se calcula en funcin
al peso total de la muestra (T).
% Ret = Peso Ret x 100 (1) T
Ejemplo 1: % Retenido Parcial: % Ret. en el tamiz 3 = 157.5 x 100 = 2.5 6300 % Ret . en el tamiz 2 = 252 x 100 = 4.0 6300 El % de retenido acumulado se obtiene
sumando en forma acumulada los % de
retenidos parciales.
Ejemplo 2: % Retenido Acumulado: En el tamiz de 3 = 2.5 En el tamiz de 2 = 2.5 + 4.0 = 6.5 En el tamiz de 1 = 2.5 + 4.0 + 4.0 = 10.5 Tambin puede ser: En el tamiz de 1 = 6.5+ 4 = 10.5 El % que pasa cada tamiz, se obtiene
restando de 100 (% ) cada % retenido
acumulado en cada tamiz, o tambin
mediante la resta sucesiva de 100 menos
cada % retenido parcial.
Ejemplo 3: % que pasa cada tamiz Pasa 3 = 100 2.5 = 97.5 Pasa 2 = 100 - 6.5 = 93.5
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11 CURVA GRANULOMETRICA
La curva granulomtrica es til para el clculo
del coeficiente de uniformidad (Cu) y el de
curvatura. El coeficiente de uniformidad se
calcula por medio de la siguiente formula:
Cu = D60 (3)
D10
D60 = Es el dimetro correspondiente al 60% pasante, obtenido de la curva granulomtrica.
D10 = Es dimetro correspondiente al 10 %
pasante, obtenido de la curva granulomtrica y es denominado tambin tamao efectivo.
Ejemplo 4: De la Curva Granulomtrica se
obtiene:
Cu = 6 = 54.5 0.11
El coeficiente de curvatura (Cc) puede ser
calculado mediante la siguiente expresin:
Cc = (D 30)2 (3) D60 x D10
Cc = (0.73)2 = 0.81 6 x 0.11
Donde: D30 = Es el dimetro correspondiente al 30%
pasante, obtenido de la curva granulomtrica.
10.1 Preparacin de la curva granulomtrica En un papel semi logartmico colocar en el eje
de las abscisas (Y) los porcentajes pasantes y
el eje de las ordenadas (X) los dimetros
respectivos, tal como se ilustra en la grafica N
1.
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ANEXO A
Tabla 1 Precisin
Total porcentaje de Material pasante
Desviacin estndar (1s), %A
Rango de aceptabilidad de dos resultados
(d2s), %A Agregado GruesoB:
Precisin para un solo laboratorista
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Tabla 2 Datos de precisin de ensayos para 300 g y 500 g
Ensayo de eficiencia del agregado fino
En el laboratorio
Entre laboratorios
Resultado de ensayo
Tamao de
muestra
Nmero de laboratorio
s
Promedio 1s d2s 1s d2s
Total de material pasante
N4(%)
500g 300g
285 276
99.992 99.990
0.027 0.021
0.066 0.060
0.037 0.042
0.104 0.117
Total de material pasante N8(%)
500g 300g
281 274
84.10 84.32
0.43 0.39
1.21 1.09
0.63 0.69
1.76 1.92
Total de material pasante
N16(%)
500g 300g
286 272
70.11 70.00
0.53 0.62
1.49 1.74
0.75 0.76
2.10 2.12
Total de material pasante
N30(%)
500g 300g
287 276
48.54 48.44
0.75 0.87
2.10 2.44
1.33 1.36
3.73 3.79
Total de material pasante
N50(%)
500g 300g
286 275
13.52 13.51
0.42 0.45
1.17 1.25
0.98 0.99
2.73 2.76
Total de material pasante
N100(%)
500g 300g
287 270
2.55 2.52
0.15 0.18
0.42 0.52
0.37 0.32
1.03 0.89
Total de material pasante
N200(%)
500g 300g
278 266
1.32 1.30
0.11 0.14
0.32 0.39
0.31 0.31
0.85 0.85
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AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS
ANEXO 2
Grafica N 1 Curva granulomtrica .
Curva granulometrica
0102030405060708090
100
0,000,010,101,0010,00100,00
ABERTURA EN (mm)
% P
AS
AN
TE
Serie1