Granulometría POR Tamizado Y POR Hidrómetro LAB PDF

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Esta práctica se realiza con el fin de conocer la distribución de los tamaños de granos un una masa de suelo dada...

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GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO Y POR HIDRÓMETRO Suelos Fecha: Agosto 30, 2018

Tabla de contenido:

Página

Introducción…......................................................................1 Equipos experimentales…....................................................2 Procedimiento….................................................................2-3 Datos, cálculos y resultados….............................................3-4-5 Discusión e interpretación….................................................5-6 Bibliografia….....................................................................7 Apéndices….........................................................................7-8-9-10-11 1.

Introducción:

Los experimentos realizados fueron la granulometría por medio de tamizado y granulometría por hidrómetro. Este tipo de ensayos se realizan con el fin de conocer la distribución de los tamaños de granos un una masa de suelo dada. La granulometría de los suelos con particular que no pasan por el tamiz 200 (mayores de 0.075mm), se realizan por medio de tamizado mientras que la de los suelos con tamaño de partículas menores de 0.075mm se realiza por sedimentación empleando un hidrómetro. El juego de tamices utilizado para el cálculo de la distribución de los tamaños de partículas de arena son los tamices No 4, 8 16, 30, 50, 100 y 200, recipiente de fondo y tapa. Por otro lado, el análisis hidrométrico se basa en la Ley de Stokes, la cual relaciona la velocidad de una esfera, cayendo libremente a través de un fluido, con el diámetro de la esfera; el hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo. Los experimentos fueron realizados en el laboratorio de Materiales y Geotecnia de la Universidad del Norte. Para la granulometría por tamizado se utilizó una muestra de arena de 300g proveniente de la cantera de Ingecost S.A en la ciudad de Barranquilla-Atlántico, y la muestra de suelo utilizada para la granulometria por hidrometro fue arcilla, proporcionada en el laboratorio

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de Materiales y geotecnia. Las normas seguidas para estos ensayos fueron INV E-123 y INV E-124.

2. Equipos experimentales: ❖ Horno: Controlado termostáticamente, que pueda mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5° C en toda la cámara de secado. ❖ Balanzas: Con una precisión de 0.01 g. ❖ Elementos misceláneos: Guantes resistentes al calor, espátulas, lonas para cuartear, brochas, etc. ❖ Tamices: Se usa una serie adecuada de tamices para recolectar los datos. ❖ Hidrómetro: Graduado para leer la gravedad especifica de la suspension o los gramos por litro de suspensión. ❖ Cilindro de vidrio para sedimentación: Marcado para un volumen de 1000 ml, con un diámetro interior de tal manera que la marca de 1000 ml se encuentre a 360 ± 20 mm del fondo. ❖ Termómetro: Para medir las temperaturas a las cuales se lleva a cabo la prueba, graduado con marcas de 0.1° C. ❖ Cronometro o reloj.

3. Procedimiento: Granulometria por tamizado: 1. Pesamos 399.17 g de arena previamente secada al horno. 2. Luego seleccionamos una serie de tamices (No.4, No.8, No.10, No.16, No.30, No.40, No.50, No.100, No.200) y los ordenamos en orden decreciente por tamaño de abertura. 3. Después se hizo un tamizado general de la serie de tamices. 4. Seguidamente procedimos a agitar de manera individual cada tamiz y a cuantificar el material retenido en cada uno de estos en una balanza. Granulometría por hidrómetro: 1. Pesamos 50 g de arcilla con su contenido de humedad natural, ya que al ser secada al horno puede cambiar el tamaño de sus granos aparentes. 2. se colocó la muestra en una cápsula de 250 ml, se agrega agua destilada hasta que la muestra quedó sumergida. 3. Luego se midió y se agregó 125 ml de solución de hexametafosfato de sodio (agente dispersante) en la muestra sumergida. 4. Se transfirió la suspensión a un cilindro de sedimentación de 1000 ml. 5. Un minuto antes de comenzar el ensayo se tomó el cilindro de sedimentación, se agitó la suspensión tapandolo con la mano durante 60 ciclos.

6. Luego se colocó el cilindro sobre un mesón, se introdujo cuidadosamente el hidrómetro se puso en marcha el cronómetro, anotando las dos primeras lecturas del hidrómetro al minuto y a 2 minutos después de ser introducido. 7. Luego se extrajo el hidrómetro y se lavó antes de realizar las siguientes lecturas que fueron a los 5, 15, 30, 60, 120, 250 y 1440 minutos del inicio de la sedimentación. 8. Después de cada lectura pasados de los dos minutos se midió la temperatura con ayuda del termómetro.

4. Datos, cálculos y resultados: La tabla 1 la determinamos por medio del peso retenido en gramos en cada tamiz y el peso total de arena que se utilizó en el procedimiento que fue de 400 g. P r acumuladoi = P r acumuladoi−1 + P ri P r acumuladoi : Peso retenido acumulado en el tamiz i. P r acumuladoi−1 : Peso retenido acumulado en el tamiz i-1. Peso retenido en el tamiz i. P ri : %P eso retenido acumuladoi %P eso retenido acumuladoi : P r acumuladoi :

=

P r acumuladoi P eso total

Porcentaje de peso retenido acumulado en el tamiz i. Peso retenido acumulado en el tamiz i.

%pasai = 100 − %P eso retenido acumuladoi %P asai : %P eso retenido acumuladoi :

(1) ×

(2)

Porcentaje que pasa el tamiz i. Porcentaje de peso retenido acumulado en el tamiz i.

A partir de la Tabla 1, construimos la curva granulométrica del material. Figura 1

Figura 1: Curva granulometrica Para calcular el error porcentual utilizamos la siguiente fórmula: Error (%) =

|V alor teórico− V alor experimental| V alor *

(3)

100

Reemplazando en la fórmula (3) obtenemos, | Error (%) = | 400−399,17 * 100 = 0, 25% 400

Con respecto a la granulometria por Hidrometro, se registraron los datos mostrados en la tabla 2, teniendo en cuenta las correcciones por menisco y temperatura estipulada por la Norma INV E-124. El Porcentaje pasante se calculó con la siguiente fórmula: %P = RW*a Donde: R= Lectura corregida a= Corrección por gravedad específica (Gs Caolinita = 2,6) W=Peso de la Muestra Por otro lado basándonos en la Ley de Stokes el diámetro de la partículas fueron calculadas mediante la siguiente fórmula: D=k*

√

L t

Donde: k = Constante - Temperatura solución / Gs del suelo L = : Profundidad Efectiva t = Tiempo transcurrido Cabe resaltar que los valores de L y k fueron obtenidos de las tablas 1 y 3 respectivamente de la Norma INV E-124. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 3: Figura 2

5. Discusión e interpretación: Para poder interpretar correctamente los datos recolectados en la experiencia, debemos tener en cuenta los posibles errores del experimento. Una de las posibles causas por la que el error porcentual fue de un 0,25% , es, que el material puede quedar atrapado entre los tamices. Además, es posible que alguno de los tamices tenga imperfecciones que pueden cambiar levemente la gradación entre tamiz y tamiz. Sin embargo, podemos considerarlo insignificante. Por otro lado, podemos analizar la gradación del suelo con ayuda de la curva granulométrica, observada en la figura 1. De esta forma, es posible observar que tratamos con un suelo bien gradado, pues tenemos el material distribuido a lo largo de cada tamiz y no hay un tamaño indiscutiblemente predominante.

Figura 3

Según INVIAS(2018), el suelo gradado no cumple con ninguno de los rangos establecidos en los tipos de gradación expuestos en la figura 3. Además, podemos observar que en el tamiz No. 40 hay un porcentaje de retenido relativamente mayor a los demás tamices. De la Granulometría por Hidrómetro, se puede decir que los posibles errores podrían estar sujetos a los tiempos de toma de lecturas, pues estos fueron ligeramente imprecisos. Adicionalmente. se puede concluir de la curva granulométrica que entre un 20% y 15% del material, es más fino que 0.002 mm, es decir, el porcentaje de arcillas está dentro de este rango.

Bibliografía:

6.

INV E-122 Normas INVIAS Sección 100 – Suelos. INV E-123 Normas INVIAS Sección 100 – Suelos. INVÍAS. Especificaciones generales de construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras [Internet]. Invias.gov.co. 2018. Disponible en https://www.invias.gov.co/index.php/139-documento-tecnicos/1988-especificaciones-gen erale Das, B. M. (2001). Fundamentos de ingeniería geotécnica (No. 624.13). Thomson Learning:. 7. Apéndices: Tabla 1: Datos recolectados granulometría por tamizado: Tamiz [No. ] 4

8.8

Peso retenido acumulado [g] 8.8

8

93.5

102.3

25.6

74.4

10

17.8

120.1

30.1

69.1

16

52.9

173

43.3

56.7

30

73.9

246.9

61.8

38.2

40

45.6

292.5

73.3

26.7

50

35.9

328.4

82.3

17.7

100

47.03

375.43

94.1

5.9

200

16.15

391.58

98.1

1.9

fondo

6.82

398.4

99.8

Peso

reteni do [g]

% Retenido acumula do 2.2

% Pasa

97.8

Tabla 2: Datos recolectados granulometría por Hidrómetro: Tiempo de la lectura (min)

Lectura del Hidróme tro (mm)

Lectura del Hidrómetro con agua (mm)

Temp er atura (°C)

Lectura corregida por menisco y temperatura (mm)

1

41

6

24

48,3

2

36

6

24

43,3

5

33

6

23

39,9

15

28

6

22

34,6

30

25

6

22

31,6

60

22

6

22

28,6

120

20

6

21

26,3

250

18

6

21

24,3

1440

14

6

21

20,3

Tabla 3: Datos Calculados de la granulometría por Hidrómetro %P

Diámetro de las partículas

39,02 64

0,040929688

34,98 64

0,030123435

32,23 92

0,019740568

27,95 68

0,011949372

25,53 28

0,008628138

23,10 88

0,00622478

21,25 04

0,004505931

19,63 44

0,003157616

16,40 24

0,001349852

Ilustración 1

Ilustración 2

Ilustración 3

Ilustración 4

Ilustración 5

Ilustración 6

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Ilustración 1- Se arman y ordenan los tamices, dados por la norma INV 213-214-123 Ilustración 2- Luego de introducir el material dentro de los tamices, se procede a agitar para que cada grano quede retenido en su respectivo tamiz Ilustración 3- Se toma el peso en la balanza de cada tamiz para determinar la curva granulométrica. Ilustración 4 - Medición de la cantidad de agua necesaria para hacer la solución disolvente. Ilustración 5 - Arcilla Caolinita y Disolvente. Ilustración 6 - Solución Arcilla - Agua lista para medir....