Definición
El Análisis granulométrico de suelos sirve para determinar los porcentajes de suelo que pasan por las distintas series de tamices; para el presente proyecto se utiliza la serie AASHTO, hasta el tamiz No 200.
Objetivo
Determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas del suelo.
Equipos
Balanzas. Con sensibilidad de 0.01 g para pesar el material que pase por el tamiz No 4; y
otra con sensibilidad de 0.1% del peso de la muestra, para pesar los materiales retenidos en el tamiz No 4.
Figura 3.3.6. Balanza electrónica BAMERSAC del Laboratorio de Mecánica de Suelos – FICSA – UNPRG. Fuente: Elaboración Propia.
Horno. Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes de 100 ± 5 °C.
Figura 3.3.7. Horno o Estufa del Laboratorio de Mecánica de Suelos – FICSA – UNPRG. Fuente: Elaboración Propia.
Materiales
Tamices ASTM de malla cuadrada. Tamices de 3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No 4, No
10, No 20, No 40, No 60, No 100 y No 200, de la serie ASTM. Tabla 3.3.13.
Tamices ASTM de malla cuadrada.
Tamices Abertura (mm) 3” 75.000 2” 50.800 1 ½” 38.100 1” 25.400 ¾” 19.000 ½” 12.700 3/8” 9.500 No 4 4.760 No 10 2.000 No 20 0.840 No 40 0.425 No 60 0.260 No 100 0.149 No 200 0.075
Fuente: Manual de Carreteras – Manual de Ensayos de Materiales.
Figura 3.3.8. Tamices de malla cuadrada ASTM del Laboratorio de Mecánica de Materiales – FICSA – UNPRG. Fuente: Elaboración Propia.
Envases y brocha.
Muestra
Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace bien con la muestra entera o bien con parte de ella después de separar los finos por lavado; para el presente proyecto en todas las muestras el separado de finos se realizó por lavado.
Para el ensayo de análisis granulométrico en suelos arenosos, la cantidad mínima de muestra requerida fue de 115 g de material que pase por el tamiz Nº 10 (2.000 mm), en suelos limosos o arcillosos, esta cantidad mínima fue de 65 g.
Se preparó cada muestra para realizar los ensayos como se describe en la preparación de muestras para análisis granulométrico (MTC E 106), la cual estuvo constituida por dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) y otra que pasa dicho tamiz.
Procedimiento
Análisis por medio de tamizado de la fracción retenida en el tamiz de 4.760 mm (No 4).
Se separó la porción de muestra retenida en el tamiz de 4.760 mm (No 4), en una serie de fracciones usando los tamices indicados en la tabla 3.3.14:
Tabla 3.3.14.
Tamices de la fracción retenida en el tamiz No 4.
Tamices Abertura (mm) 3” 75.000 2” 50.800 1 ½” 38.100 1” 25.400 ¾” 19.000 ½” 12.700 3/8” 9.500 No 4 4.760
En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices de un lado a otro y
recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento sobre la malla. Debe comprobarse al desmontar los tamices, que la operación está terminada cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz
individualmente. Si quedan partículas apresadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.
Figura 3.3.10. Separamiento de partículas apresadas en los tamices, haciendo uso de una brocha. Fuente: Elaboración Propia.
Análisis granulométrico de la fracción fina. El análisis granulométrico de la fracción que
pasa el tamiz de 4.760 mm (Nº 4), se hizo por tamizado para el presente proyecto.
Los materiales limo-arcillosos, en las que sus terrones en estado seco no se rompieron con facilidad, se procesaron por la vía húmeda.
Para todas las muestras la fracción de suelos, de tamaño mayor que el tamiz de 0.074 mm (No 200), se analizaron en seco, previo lavado de la muestra sobre el tamiz de 0.074 mm (No 200).
Procedimiento para el análisis granulométrico por lavado sobre el tamiz de 0.074 mm (No
200). Se separan mediante cuarteo, un mínimo de 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos
Figura 3.3.11. En la figura se muestra el procesamiento de la muestra C-34-E-1, por su naturaleza la muestra es un suelo limoso, por lo que el análisis granulométrico se realizó por lavado sobre el tamiz No 200. Fuente: Elaboración Propia.
Se coloca la muestra en un recipiente apropiado, cubriéndola con agua y se deja en remojo hasta que todos los terrones se ablanden, todo esto por un día.
Figura 3.3.12. Muestra cubierta de agua, para que se ablanden los terrones y realizar el análisis granulométrico por lavado. Fuente: Elaboración Propia.
Se lava a continuación la muestra sobre el tamiz de 0.074 mm (No 200), con abundante agua, evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pierda ninguna partícula de las retenidas en él.
Figura 3.3.13. Lavado de la muestra sobre el tamiz No 200. Fuente: Elaboración Propia.
Se recoge lo retenido en un recipiente, y la muestra húmeda se pone a secar en el horno a una temperatura de 110 ± 5 ºC y para luego posteriormente pesarla.
Figura 3.3.14. Muestra recién sacadas de la estufa listas para realizar el tamizado manual. Fuente: Elaboración Propia.
Se tamiza en seco siguiendo el procedimiento de tamizado manual.
Cálculos
Se calcula el porcentaje del material que pasa por el tamiz de 0.074 mm (No 200) de la siguiente forma:
% Que pasa el tamiz 0.074 mm =Peso total − ∑ De pesos retenidos hasta el tamiz de 0.074 Peso total × 100
Ecuación 3.3.3.
Posteriormente se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma:
% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × 100
Se calcula finalmente el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma: %𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100% − % 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜
Ecuación 3.3.5