TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE
SUELOS
ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO POR
SEDIMENTACIÓN
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos
Expositor: Miguel A. Díaz Pardavé
Es la parte de la Mecánica de Suelos que estudia lo
referente a las formas y distribución de tamaños de las
gravas o partículas que constituyen un suelo.
El análisis granulométrico de un suelo consiste en
separar y clasificar por tamaños los granos que lo
componen. Es de poca utilidad en los suelos finos, pero permite formarse una idea aproximada de algunas de las propiedades de los gruesos.
El análisis por mallas se concreta a segregar el suelo mediante una serie de mallas que definen el tamaño de la partícula.
El tamaño de los granos puede también obtenerse aplicando la ley de Stokes, que rige la caída libre de una esfera en un liquido. El método del hidrómetro (densímetro) es el que permite aplicar con mas exactitud este principio.
El análisis combinado o total consiste en aplicar el análisis por mallas y el método del hidrómetro, respectivamente, a las porciones gruesas y finas de un mismo material.
Generalmente, se recurre al análisis combinado si el material contiene mas del 25% en peso de granos retenidos en la malla No. 200. De ser posible, el análisis granulométrico de los suelos arcillosos debe realizarse sobre muestras que no hayan sido secadas al aire o la horno para evitar alterar las partículas finas.
El SUCS utiliza símbolos para clasificar un suelo, de acuerdo con su “tipo” y “característica” (granulometría en el caso de los granos gruesos o de posible compresibilidad en el caso de la fracción que pasa la malla Nº 40); los tipos son:
SIMBOLO SIGNIFICADO G Grava (Gravel) S Arena (Sand) M Limo (mo) C Arcilla (Clay) O Suelo Orgánico SUELOS GRUESOS
Las gravas y arenas se separan en la malla Nº 4, por lo que un suelo pertenecerá al grupo G (Gravel) si mas del 50% de su fracción gruesa retiene en la malla Nº 4, y si sucede lo contrario, el suelo formara parte del grupo S (Sand).
SIMBOLO SIGNIFICADO
W Bien graduado (Well graded) P Mal graduado (Poorly graded)
L Baja compresibilidad (Low compressibility) H Alta compresibilidad (High compressibility)
Los anteriores símbolos precedidos de la grava (G) o arena (S) dan lugar a los grupos que a continuación se mencionan, todos considerandos suelos gruesos:
SIMBOLO SIGNIFICADO
GW y SW Suelos bien graduados y con pocos finos, el contenido de finos sea menor del 5% .Para considerar una arena bien graduada, el Cu >6 y Cc 1-3, para una grava el Cu>4 y Cc 1-3
GP y SP Suelos mal graduados, son de apariencia uniforme o presenta predominio de un tamaño faltando algunos intermedios. No cumplen con los requisitos para GW y SW, referente a los índices de graduación necesarios.
GM y SM Suelos para porcentajes de finos superiores al 12%. La plasticidad de estos finos es nula o media situándose bajo la línea A de la carta de plasticidad o bien un índice de plasticidad <4
GC y SC Suelos con contenido de finos > del 12%, de media a alta plasticidad, localizandose sobre la línea A con un índice plástico > 7
Los suelos gruesos con contenidos de finos comprendidos entre el 5%-12%, así como a los suelos cuyo material no cae claramente dentro de un grupo, el SUCS les asigna un símbolo doble, por ejemplo GW-SW
SUELOS FINOS
SIMBOLO SIGNIFICADO
M Limo (de l sueco Mo y mjala) C Arcillas (Clay)
Pt Turba
Los suelos finos se clasifican según sus características de plasticidad
Si el LL <50%, se le añade al símbolo genérico la letra L (Low), si LL>50% se agrega la letra H (High)
Los suelos que contienen una gran cantidad de elementos orgánicos, suelos usualmente fibrosos tales como turbas y suelos pantanosos, que resultan ser altamente compresibles, se consideran dentro de un grupo independiente con símbolo Pt.
SIMBOLO SIGNIFICADO
CL y CH Pertenecen a las arcillas inorgánicas.
CL comprende a la zona sobre la línea A, definida por LL<50% e Ip>7% CH corresponde a la zona arriba de la línea A, definida por LL>50%
ML y MH Pertenecen a los limos inorgánicos, limos arcillosos y polvo de roca. ML comprende la zona bajo la línea A, definida por LL<50%, y la porción de la línea A con Ip<4
MH corresponde a la zona debajo de la línea A, definida por LL>50%
OL y OH Pertenecen a los suelos orgánicos, siempre se encuentran en lugares próximos a la línea A.
Pt El suelo fino se clasifica como altamente orgánico cuando se identifica por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa; se le denomina turba.
Se describe en forma detallada, haciendo uso de la Carta de Plasticidad
Cuando un material fino no se define claramente en uno de los grupos, se utilizaran para el símbolos dobles de frontera. Símbolo doble MH-CH representa un suelo fino con LL>50% e índice plástico tal que el material quede situado prácticamente sobre la línea A.
La granulometría de un suelo se
puede realizar mediante dos formas:
vía
seca y húmeda
, la primera
generalmente se realiza a gravas y la
húmeda se realiza a arenas o gravas
con alto contenido de finos
Granulometría vía seca
Material:
•regla de madera;
•horno de convección;
•báscula con aproximación a 0.01 gr; y
•juego de mallas con charola y tapa
Se efectúa un cuarteo; se revuelve el material y después se separa en cuatro partes con ayuda de una regla de madera . Se toman dos partes opuestas por el vértice
Se colocan las mallas en
forma ordenada: de la más
pequeña a la más grande,
de abajo hacia arriba. En la
parte inferior se coloca una
charola
y
en
la
parte
superior se coloca una
tapa.
Se vierte el suelo en la malla
ubicada en la parte superior (la
de mayor abertura),
Se agita vigorosamente en forma circular
durante un tiempo aproximado de 15 min
y se toma el retenido en cada malla
Granulometría vía húmeda
Material:
•mallas
•2 charolas metálicas;
•brocha;
•cubeta de plástico (20 lts);
•cápsulas de vidrio
•horno de convección;
•manguera de plástico
•agua
Se toma una muestra
representativa del suelo
Se deja saturando
durante 24 hrs
Se coloca más agua.
Se agita el suelo en el agua, con esto la parte fina queda en
suspensión en el agua
Se vierte el agua con los
finos en suspensión en
la cubeta
Se repiten los pasos 3, 4 y 5 hasta que el agua no contenga sólidos en
suspensión.
Se coloca una malla sobre una charola metálica con agua y se
vierte en la malla el suelo
Con la ayuda de la brocha se hace pasar el suelo a través de la malla, el suelo que pasa queda en la charola metálica el que se pasará posteriormente por una malla de menor abertura;
El suelo contenido en las cápsulas de vidrio se introduce al horno de convección para su secado.
El suelo contenido en la cubeta se deja reposar durante 3 días, para que se sedimente.
Con la ayuda de una manguera se efectúa un sifón para retirar el exceso de agua.
Se pasa el suelo a una charola metálica y se seca en el horno de convección.
DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y CURVATURAS
De acuerdo a la distribución de partículas de un suelo se puede inferir cierta información a nivel cualitativo para un suelo grueso. La distribución del tamaño de las partículas constitutivas de un suelo grueso se expresa gráficamente mediante una curva de distribución granulométrica.
A partir de la curva puede obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.
a).- El coeficiente de uniformidad (Cu):
Representa la extensión de la curva granulométrica, es decir, a mayor extensión de esta curva, se tendrá una mayor variedad de tamaños, lo que es propio de un suelo bien graduado; gralmente. Esto se cumple en arena para un Cu>4
10 60
D
D
C
u=
b).- El coeficiente de curvatura (Cc):
Trata de indicarnos una curva granulométrica constante, sin escalones; esto cumple tanto en arenas como gravas para cuando 1> Cc<3
Por lo tanto, ambos coeficientes de uniformidad y curvatura sirven para indicarnos de una manera practica y sencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra bien graduado o mal graduado
10 60 2 30
)
(
xD
D
D
C
c=
ANALISIS DE SEDIMENTACION (METODO CON HIDROMETRO)
Algunas veces puede ser necesario determinar la
granulometría de los suelos (menores de 0.074 mm). Puesto que no existen mallas menores que la Nº. 200 se usa el procedimiento denominado del hidrómetro, que consiste en establecer una mezcla homogénea de suelo-agua y que se basa principalmente en la hipótesis de Stokes, que nos dice que la velocidad de sedimentación de las partículas grandes es mayor que la de las pequeñas. Para obtener resultados aun mas exactos, se puede pasar una muestra por el hidrómetro varias veces.
