1. 5.1 Introducción
Anteriormente, se pensaba que era posible deducir las propiedades mecánicas de los suelos a partir de
la distribución granulométrica. Hoy en día, con la experiencia, se demuestra que no basta solamente
con ello.
Solo en el caso de suelos gruesos, la granulometría del suelo puede revelar algo de lo referente a sus
propiedades físicas.
Los suelos con
granulometría continua.
Tienen un mejor
comportamiento que los
suelos de granulometría
uniforme.
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
2. Cap. V.- GRANULOMETRÍA
El comportamiento mecánico e hidráulico de un suelo está principalmente definido por la compacidad
de los granos y su orientación.
3. 5.2 Sistemas de Clasificación de Suelos
Existen varios sistemas de clasificación de suelos, siendo el más utilizado en nuestro medio el sistema
que separa las fracciones del suelo (NTP-ASTM), en los siguientes tamaños:
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
Suelos
Grano grueso
Grava
4.76 mm a 75 mm
Arena
4.76 mm 0.074
mm
Grano fino
Limo
0.074 mm a 0.002
mm
Arcilla
0.002 mm a menos
4. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO
NTP 339.128 / ASTM D422
MATERIALES Y EQUIPO
Materiales
1. Muestra representativa de suelo:
a) Suelo fino … 200 gr
b) Suelo arenoso … 300 – 500 gr
c) Suelo gravoso … 1500 gr (mín)
1. Cuarteado
2. Pesado y puesta en saturación.
3. Lavado y secado.
4. Tamizado
5. Pesado de fracciones retenida por
tamiz
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
RESULTADO: Curva Granulométrica
Equipos:
Juego de Tamices
Balanza de precisión al
decimo de gramo
Tamizado de la
muestra
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
6. 5.3 Representación de la distribución granulométrica:
La forma de la curva da inmediata idea de la distribución granulométrica del suelo (Juárez Badillo).
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
7. La curva granulométrica, define la calidad de gradación cuando el suelo tenga como máximo 12% de finos.
a) Coeficiente de Uniformidad: Cu = D60/D10
Donde:
D10 … Tamaño de partícula, tal que, el 10% del suelo es mas fino. (Tamaño efectivo).
D60 … Tamaño de partícula, tal que, el 60% del suelo es mas fino.
Su valor numérico decrece cuando la uniformidad aumenta.
D60 D10
D10 = 0.035 mm
D60 = 0.40 mm
Cu = 11.4
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
8. El valor D10, definido como tamaño efectivo, indica un límite inferior razonable para indicar los tamaños de
partículas presentes en el suelo. Por ejemplo, si el D10 = 0.60 mm, entonces se sabe que muy pocos
granos del suelo estarán comprendidos en el rango de limo o arcilla, y que el suelo es una arena, una
grava o más grueso (Alva Hurtado).
D10 = 0.035 mm
D60 = 0.40 mm
Cu = 11.4
D10
Si el Coeficiente de Uniformidad (Cu) es grande, es probable que el suelo sea bien graduado, que significa
que el suelo es relativamente incompresible y resistente. En el Sistema Unificado de Clasificación, una
arena debe tener un coeficiente de uniformidad mayor que 6 para ser bien graduada, mientras que para
una grava el Cu debe ser mayor que 4. (Alva Hurtado).
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
9. b) Coeficiente de Curvatura : Cc = D30^2 /(D60*D10
Donde:
D10 … Tamaño de partícula, tal que, el 10% del suelo es mas fino.
D60 … Tamaño de partícula, tal que, el 60% del suelo es mas fino.
D30 … Tamaño de partícula, tal que, el 30% del suelo es mas fino.
D30
D10 = 0.035 mm
D60 = 0.40 mm
D30 = 0.20 mm
Cc = 2.90
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
10. La definición de dos puntos en la curva granulométrica proporciona alguna idea sobre el rango de los
tamaños de las partículas, pero no proporciona información acerca de la forma de la curva. El suelo podría
consistir de una mezcla de partículas gruesas y finas con pocas partículas intermedias, es decir, podría
tener una granulometría con vacíos. Para evitar una granulometría con vacíos se define el coeficiente de
curvatura, Cc. El coeficiente de curvatura debe estar entre 1 y 3 para evitar la granulometría con vacíos.
Por lo tanto, para que un suelo sea definido como bien graduado, debe tener un coeficiente de uniformidad
lo suficientemente alto y un coeficiente de curvatura entre 1 y 3. (Alva Hurtado).
D30
D10 = 0.035 mm
D60 = 0.45 mm
D30 = 0.20 mm
Cc = 2.90
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
11. D30
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
Limo arenoso, con arci
Arcilla limosa
Limo arcilloso, con are
Arena limosa
Arena limosa, con grav
12. GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO
Los tamaños de las partículas menores a 0.074 mm, son determinados mediante el método del hidrómetro.
Según Juárez y Rico, el método se basa en el hecho de que la velocidad de sedimentación de partículas
en un líquido es función de su tamaño. Este procedimiento fue propuesto independientemente por
Goldschmidt en Noruega (1926) y por Bouyoucos en Estados Unidos (1927).
Posteriormente, Casagrande, determinó el procedimiento que se utiliza hasta la fecha, el que se
fundamenta en la Ley de Stockes, quien obtuvo una relación aplicable a una esfera que caiga en un fluido
homogéneo de extensión infinita.
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
13. GRANULOMETRÍA POR HIDRÓMETRO
La ley de Stockes está dada por la expresión:
Donde:
v, velocidad de sedimentación de una esfera, en cm/seg
ϒs, peso específico de la esfera, en gr/cm3
ϒf, peso específico del fluido, en gr/cm3 (varía con la temperartura)
η, viscosidad del fluido, en gr.seg/cm2 (varía con la temperatura)
D, diámetro de la esfera, en cm
De la expresión anterior, si D se expresa en mm, resulta
𝐷 =
1800𝜂𝑣
𝛾𝑠 − 𝛾𝑓
𝑣 =
2
9
𝛾𝑠 − 𝛾𝑓
𝜂
𝐷
2
2
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
14. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO
NTP 339.128 / ASTM D422
MATERIALES Y EQUIPO
Materiales
1. 50 gr de suelo seco que pasa por el tamiz N°200.
2. Agente dispersante: 40 gr de hexametafosfato de sodio
por litro de solución.
3. Agua destilada.
CALIBRACIÓN DEL HIDRÓMETRO
1. Para un hidrómetro 152H, la profundidad efectiva se obtiene de la Tabla 6.5.
Equipos:
1. Hidrómetro graduado para medir pesos específicos
relativos, calibrado a 20°C, del tipo 152H.
2. Balanza de sensibilidad 0.01 gr.
3. Aparato agitador con vaso.
4. Una probeta de 1000 cm3.
5. Un termómetro, con aproximación de 0.1°C.
CORRECCIÓN POR MENISCO
1. Sumérjase el hidrómetro en agua destilada, limpia, y háganse dos lecturas, una en la base y otra en
el borde del menisco formado; su diferencia es la corrección por menisco, Cm.
CORRECCIÓN POR DEFLOCULANTE Y POR DESPLAZAMIENTO DEL
PUNTO CERO
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
15. PROCEDIMIENTO
1. Determínese el Peso Específico de los Sólidos (Ss).
2. Secar la muestra en la estufa, enfriar y pesar 50 gr.
3. Colocar la muestra en una cápsula de 250 ml, agréguese agua destilada
hasta que la muestra quede totalmente sumergida. Colóquese el agente
dispersante: 125 ml de solución de hexametafosfato de sodio (40 gr/l).
Dejar la muestra en remojo una noche.
4. Transferir la muestra con agua, a un vaso de dispersión; agregar agua hasta
que la superficie quede de 50 a 80 mm del borde. Colocar el vaso de
dispersión en el aparato agitador durante 1 minuto.
5. Transferir la suspensión a un cilindro de sedimentación de 1000 ml.
6. Un minuto antes de comenzar el ensayo, tómese el cilindro de
sedimentación y tapándolo con la mano o con un tapón adecuado, agítese
la suspensión en movimientos en todas direcciones, por el tiempo de un
minuto.
7. Al terminar la agitación, colocar el cilindro sobre una mesa y póngase en
marcha el cronómetro.
8. Obsérvense y anótense las dos primeras lecturas, al minuto y a los dos
minutos. Estas lecturas deben realizarse en la parte superior del menisco.
Luego de estas dos lecturas, extraer el hidrómetro y colocarlo en un cilindro
graduado con agua limpia.
9. Introducir nuevamente el hidrómetro en la suspensión y realícese lecturas a
los 5, 15, 30, 60, 120, 240 y 1440 minutos; inmediatamente, después de
cada lectura, el hidrómetro debe ser extraído y colocado en el cilindro con
agua limpia, para evitar la adherencia de las partículas de suelo en el bulbo,
que ocasionen errores en las lecturas.
10. Después de la lectura de los dos minutos y después de cada lectura
siguiente, mídase la temperatura y anótese en la planilla de datos.
CÁLCULOS
1. Para la corrección por temperatura, utilizar la Tabla 6.3
2. El valor de L, se toma de la Tabla 6.5.
3. El valor de K, se toma de la Tabla 6.4.
Cap. V.- GRANULOMETRÍA
ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDRÓMETRO
NTP 339.128 / ASTM D422
