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Taller de Investigacin, Mecnica de Suelos
Granulometra
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Carrera: Construccin Civil - Continuidad Pgina 1
MECANICA DE SUELOS
GRANULOMETRIA
Preparado por:
Lauro Maldonado M.
Roberto Cortes A.
Alex Alarcn V.
Profesor: Sr VICTOR HUGO BARRA
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Granulometra
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INDICE
1 Introduccin.pg. 3
2 Granulometra (definicin y conceptos)..pg. 4
3 Ensaye granulomtrico..pg. 6
3.1 Muestras de ridos para el ensaye....pg.6
3.2 Tabla cantidad mnima de muestras..pg. 7
3.3 Cuarteopg. 08
3.4 Serie de Tamices...pg. 09
3.5 Procedimiento ensaye...pg. 13
3.6 Finos por lavado.pg. 15
4 Clculos y resultados.....pg. 19
5 Bibliografa...pg. 26
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INTRODUCCION
A grandes rasgos debemos tener en cuenta ciertos conceptos bsicos de
geotecnia con el afn de entender el tema de nuestra exposicin. Tales conceptos
son los mismos que manejan tanto laboratoristas viales, constructores civiles e
ingenieros.
En el desarrollo de nuestro trabajo como profesionales nos encontraremos
siempre vinculados al suelo como material de fundacin y material de
construccin.
El trabajo que presentaremos esta orientado a definir y reforzar el procedimiento
de la Granulometra y sus ensayes normalizados, basndonos en una bibliografa
tcnica y actualizada. En este desarrollo hemos contado con el apoyo de
especialistas de laboratorio.
Esperando sea una herramienta ms de refuerzo a nuestra futura labor de
profesionales.
Castro Mayo del 2012
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GRANULOMETRIA
La Granulometra se define como la distribucin de los diferentes tamaos de las
partculas de un suelo, expresado como un porcentaje en relacin con el peso total
de la muestra seca. Sirve para determinar la distribucin de las partculas de una
muestra. La proporcin de los distintos tamaos se llama tambin composicin
granulomtrica y su estudio y determinacin anlisis granulomtrico.
Tiene gran importancia en la confeccin de morteros, hormigones, bases,
terraplenes, etc. Pues de ellos depende la compacidad, impermeabilidad y
resistencia mecnica.
Se llama granulometra continua, aquella en que la gradacin de la proporcin en
que figura cada tamao de granos aumenta constantemente con este: La
discontinua es la que carece de uno o varios tamaos intermedios de granos, que
figuran en proporcin no nula, pero menor que otros no finos; y la granulometra
intermedia que tiene uno o varios tamaos de granos intermedios de granos que
figuran en proporcin parecida o mayor que los ms gruesos.
Dentro de esta gran definicin es importante volver a tener en cuenta los
conceptos que clasifican los ridos:
Segn su origen geolgico, son gneos, sedimentarios y metamrficos.
Segn su tamao en base al grano, tenemos los ridos gruesos >5mm y los
finos
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Segn proporcin de los granos, encontramos los ridos combinados y
rido integral
Segn su granulometra, la cual como indicamos ms arriba puede ser
continua, discontinua e irregular
Segn su forma en, chancados y rodados
Como ya sabemos, los ridos ocupan entre el 65 y 75% del volumen total del
hormign. Debe darse gran atencin a su eleccin y control, ya que de sus
caractersticas dependern la docilidad del hormign fresco, la resistencia del
hormign endurecido, durabilidad de las estructuras y no menos importante al
momento de proyectar la economa en las mezclas.
La funcin de los ridos en la confeccin del Hormign: Dentro de este tema el
rido tiene la fundamental responsabilidad de disminuir la cantidad de cemento de
la mezcla de hormign, pero teniendo cuidado de no afectar la resistencia del
hormign; La forma de lograr esto es con una buena granulometra del rido
grueso.
Otra es formar un esqueleto rgido, reduciendo variaciones de volumen, lo ideal es
un esqueleto bien graduado, con buenas proporciones de los ridos.
Teniendo en cuenta los trminos y descripciones bsicas indicadas ms arriba
podemos entrar a explicar el desarrollo del ensaye en cuestin.
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ENSAYE GRANULOMETRICO
El ensaye de la granulometra est definido por la NCH 165 of77 distribucin
porcentual de la masa de los distintos tamaos de partculas (granos) que
constituyen un rido.
Complementan esta norma otras ms, entre las cuales encontramos la NCH 163,
NCH 164, NCH 1021, NCH 1022 y su principal funcin es dar a conocer la
uniformidad de procedimientos de ensayo destinados a verificar las propiedades
de los ridos para morteros y hormigones.
El procedimiento del ensaye comienza con el muestreo de los ridos para lo cual
debemos considerar los siguientes conceptos:
LOTE DE PETREOS conjunto de material ptreo existente en un lugar y
que presenta a simple vista caractersticas homogneas
MUESTRA SIMPLE muestra representativa del lote
MUETSRA COMPUESTA muestra homognea de dos o ms muestras
simples entre materiales similares de distintos lotes
MUESTRA GEMELA conjunto de dos o ms fracciones de una muestra
simple o compuesta separada por cuarteo.
MUESTRA COMPAERA conjunto de dos o ms muestras simples que se
obtienen del mismo lote
MUESTRA DE YACIMIENTO muestra representativa del ptreo en su sitio
de depsito natural, no sometido a tratamiento alguno.
MUESTRA DE PRODUCCION muestra representativa de un ptreo
removido de su depsito natural y sometido a cualquier tratamiento
(trituracin, lavado o clasificacin)
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MUESTRA DE OBRA muestra representativa de un rido que se encuentra
en una obra ya sea sobre vehculos o almacenado
Ya conociendo las diferentes terminologas del muestreo debemos considerar que
la manipulacin de la muestra debe ser homognea y acompaada de la mnima
informacin tal como procedencia, clase de material, tamao y cualquier
informacin especfica relativa a las caractersticas del ptreo.
El tamao de la muestra, sea esta simple o compuesta debe ser superior a dos
veces la muestra para el laboratorio.
La muestra tomada para el laboratorio sea esta simple o compuesta debe ser
reducida para los ensayes bsicos
Para ptreos finos 30 kg
Para el ptreo grueso una cantidad en kg equivalente a 2 veces el tamao
nominal del ptreo grueso.
TABLA DE CANTIDAD MINIMA DE MUESTRA PARA GRANULOMETRIA SEGN TAMAO
ABSOLUTO
Tamao Mximo Absoluto
(mm)
Cantidad mnima de muestra a
extraer en terreno
(kg)
Cantidad mnima de muestra
para el ensaye
(kg)
5 2 0,5
10 8 2
20 20 5
25 40 10
50 60 15
80 80 20
100 120 30
150 160 40
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Para seleccionar una muestra representativa que nos permita realizar el ensaye
en laboratorio, utilizaremos el mtodo de Cuarteo indicado por el Manual de
Carreteras Volumen 8 el que se expone a continuacin.
METODO DEL CUARTEO
FUENTE MANUAL DE CARRETRES VOL 8
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La utilidad que presta la granulometra, nos indicara la comparacin de ridos
entre si, a si como la variacin del mismo y lo ms importante, en el caso de los
hormigones; si este cumple o no con una banda determinada que asegure la
mxima compacidad y por consiguiente un hormign de buena calidad.
SERIE DE TAMICES
Fuente: Manual de Carreteras vol. 8 tabla 8.102. 1
TAMAOS NOMINALES DE ABERTURA
(mm) ASTM
80 (3)
63 (2)
50 (2)
40 (1)
25 (1)
20 (3/4)
10 (3/8)
5 N4
2 N10
0,5 N40
0,008 N200
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TAMICES
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La granulometra de los ridos se determina haciendo pasar una muestra
representativa del acopio por una serie de tamices ordenado por abertura de
mayor a menor, los pesos de retenidos de cada tamiz se expresan en porcentaje
del peso total de la muestra y, finalmente, la granulometra del rido se indica en
porcentajes que pasan, acumulados. De esto se desprende lo siguiente
% retenido parcial, el cual corresponde al %en masa del rido directamente
retenido en ese tamiz
%retenido acumulado, corresponde al % en masa de las partculas de
mayor tamao que la abertura de un determinado tamiz
%acumulado que pasa, corresponde al % en masa de todas las partculas
de menor tamao que la abertura de un determinado tamiz
La correspondencia de Tamices para ridos estn normalizados segn su
abertura, estos son los siguientes:
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PROCEDIMIENTO DE ENSAYE GRANULOMETRICO
1.- Se debe pesar toda la muestra con precisin de 1gr registrando su valor.
2.- Separar la muestra de acuerdo al tamao mximo absoluto especificado,
determinando la masa de las resultantes que estn sobre y bajo el tamao
mximo y registrando sus valores como B y Z.
3.- Se deber medir y registrar el tamao absoluto de la muestra B (punto 1).
4.- Cortar el material clasificado como Z en el tamiz #4 registrando las masas a la
precisin de 1gr de la fraccin que pas y de la que qued retenida. Regstrelas
como C y D respectivamente.
5.- Al material retenido en el tamiz #4 (D) se le deber extraer el fino adherido
sumergiendo en agua potable todo el material y agitndolo para su remocin.
6.- Se deber vaciar el agua con el material fino sobre el tamiz #4 y #200
dispuesto en forma decreciente. Seguir agregando agua al material grueso y
repetir el vaciado hasta que el agua agitada con la muestra quede limpia y clara.
7.- Se deber reunir el material retenido con el decantado y secar a horno a
temperatura de 110 5 C.
8.- Pesar la masa seca y registrar como D.
9.- Tamizar el material registrado como D en una serie de tamices sobre 5mm
(3/8, , , 1, 1,etc.) y registrar los diferentes pesos de las masas
retenidas en cada tamiz.
10.- Del material bajo 5mm (#4) tome por cuarteo una muestra de entre 500 a
1.000gr y registre su masa como C
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11.- Esta etapa de la granulometra se le llama tamizado hmedo que registra el
porcentaje de arena retenido sobre la malla #200. El material que pasa se tipifica
como material fino que corresponde a limos y/o arcillas.
12.- Todos los valores registrados se llevan a una tabla ordenada de acuerdo a las
diferentes aberturas de los tamices. Estos valores son expresados como
porcentaje que pasa en cada tamiz, indicando como primer valor el del menor
tamiz en que pasa el 100%.
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FINOS POR LAVADO (LNV 70)
Procedimiento mediante tamizado hmedo para determinar el contenido de material fino
que pasa el tamiz 0,08 mm (N 200).
MALLA #200
Caractersticas que producen los finos en los Hormigones
Requiere ms agua lo que produce bajas resistencias
Puede contener materia orgnica en finos (arcillas o limos) , lo que produce
problemas de fraguado y por lo tanto baja resistencia a temprana edad
Mala adherencia entre pasta de cemento y el rido
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Procedimiento
La muestra de ensayo (previamente cuarteada) se pesa inicialmente en estado seco, y
luego se lava sobre el tamiz 0.08 mm. El residuo se seca y se pesa. Se determina la
cantidad de finos por diferencia de peso y se lleva a porcentaje.
Masas Mnimas de las Muestras, de acuerdo al Dn:
grava (40 mm) 5.000 g
gravilla (20 mm) 2.500 g
arena (5 mm) 500 g
Expresin de resultados
Calcular el contenido de material fino menor que 0,08 mm, segn:
A = B - C (%)
B
donde:
A = contenido de material fino menor que 0,08 mm
B = masa inicial de la muestra de ensaye seca
C = masa de la muestra de ensaye lavada y seca
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BALANZA DIGITAL
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HORNO
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CALCULOS Y RESULTADOS
Los valores obtenidos y los anlisis pueden representarse grficamente en tablas
y grficos donde se registran los resultados, como en la tabla siguiente obtenida
del MC volumen 8.
Las comparaciones de los resultados deben realizarse en relacin a tablas
granulomtricas definidas (ver tablas) para determinar el grado de cumplimiento
del rido analizado respecto a las especificaciones tcnicas para dicho material,
dependiendo del uso final dado, que puede ser como material de fundaciones
(arenas, sub bases y bases granulares, carpetas de rodaduras, mezclas asflticas,
hormigones, etc.
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BANDA GRANULOMTRICA PARA LA GRAVA
BANDA GRANULOMTRICA PARA LA ARENA
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CURVA GRANULOMETRICA:
Para poder comparar y visualizar ms fcilmente la distribucin de los tamaos, la
informacin obtenida del anlisis granulomtrico se presenta en forma de curva,
graficando las aberturas de los tamices en las abscisas (x) y los porcentajes
correspondientes a cada tamao en las ordenadas (y). La forma de la curva nos
indica la relacin entre los tamaos. Una curva empinada corresponde a una
graduacin uniforme (todas las partculas son aproximadamente del mismo
tamao).
DETERMINACIN DEL TAMAO MXIMO
La determinacin del tamao mximo de los ridos en el hormign importa para obtener
uniformidad en las mezclas, impermeabilidad y calidad en la textura superficial (evitar
porosidades, nidos de piedra, etc.)
Tamao Mximo Absoluto de un rido (Da). Corresponde a la abertura del menor
tamiz que deja pasar el 100% de la masa del rido.
Tamao Mximo Nominal de un rido (Dn). Corresponde a la abertura del tamiz
inmediatamente menor al Da, cuando por dicho tamiz pasa el 90% o ms de la masa del
rido. Cuando pasa menos del 90% el Dn se considera igual al Da.
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Ejemplo clculo de granulometra
1. Cuarteo.
TMA especificado (mm.) : TMA muestra de ensaye (mm) :
Peso muestra total (g) (A) :
Peso sobre tamao (g) (A) : Sobre tamao (%) ST= (B/A*100) :
2. Granulometria.
Peso muestra total seca a tamizar (Z) : 14976 (g)
2.1 Fraccin sobre malla 5 mm.
Peso seco inicial retenido en 5 mm. (D) : 7951 (g)
Peso seco lavado retenido en 5 mm. (D') : 7900 (g)
Peso (g)MI
(%)RI
(6")
(4")
(3")
(2 1/2")
(2") - - 100
(1 1/2") 92 0,6 99,4
(1") 735 4,9 94
(3/4") 1102 7,4 87,1
(1/2") - - -
(3/8") 4182 27,9 59,2
(N4") 1803 12 47,2
35 0,2 -% DE PERDIDA : = ((D' - SUMATORIA PESOS RETENIDOS + RESIDUOS)/D*100 =
MANUAL
DE
CARRETERASFORMULARIO TIPO DE GRANULOMETRIA DE SUELOS.
8.102.1.A
Jun-09VOL. N 8
Fecha:
Fecha de ensaye:
12,5
10
5
20
Certificado de ensaye N: 0001
Fecha de muestreo: 16-05-2012
Faja: derecha
Horizonte:
Camino: Camino perimetral
Muestra:
Cota:
Pasa
(%)
Abertura
mm.
RetenidoTamiz
Residuos
150
100
80
63
50
40
25
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Resultados
Para los porcentajes retenidos del material sobre 5mm (#4)
Ri = Mi x 100(%)
C + D
Para los porcentajes retenidos del material bajo 5mm (#4)
Ri = C x Mi x 100(%)
C (C + D)
Donde:
C : Masa de la fraccin bajo 5mm
C : Masa de muestra reducida por cuarteo de la fraccin bajo 5mm
Mi : Masa retenida en el tamiz i bajo 5mm
D : Masa de la fraccin sobre 5mm
2.2 Fraccion bajo malla mm.
Peso seco inicial pasa 5 mm (C):
Peso seco cuarteo pasa 5 mm (C'):
Peso seco cuarteo lavado pasa 5 mm (C''):
Peso (g)MI
(%)RI
(N 10) 79 6,4 40,8
(N 40) 231 18,7 22,1
(N 200) 177 14,3 7,8
8 0,6 7,2
Responsable ensaye :
VB Jefe Laboratorio:
MOP - DGOP - DIRECCION DE VIALIDAD - CHILE
Pasa
(%)
2
0,5
0,08
Retenido
Residuo% DE PERDIDA : = ((C' - SUMATORIA PESOS RETENIDOS + RESIDUOS)/C*100 =
7028
577
494
Lauro Maldonado
Abertura
mm.
Tamiz
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50; 100,00% 40; 99,39%
25; 94,48%
20; 87,12%
10; 59,20%
5; 47,16%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
110
Po
rce
nta
je q
ue
pas
a
Diametro partculas (mm)
Curva Granulomtrica
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BIBLIOGRAFIA:
- Manual de carretera Vol. 8
- Gua de Laboratorio de materiales Depto. de Ingeniera de Obras Civiles Universidad de
Santiago de Chile. Autor Lientur Guzmn Meza, Ao 2008.
- Norma Chilena NCh 165.
- Norma Chilena NCh 1223.
- Curso de Laboralista Vial clase B, del LNV.
AGRADECIEMIETOS:
- Marcos Olgun Vera, Laboratorista Vial clase A.
- Laboratorio Asesora Ingelog.