1. GRANULOMETRIA DE SUELOS
1- Definiciones
Roca: Agregado natural de granos minerales unidos por grandes y
permanentes fuerzas de cohesión
Suelo: Agregado natural de granos minerales, con o sin componentes
orgánicos, que pueden separarse por medios mecánicos comunes, tales como
la agitación en el agua.
En la práctica, no existe diferencia tan simple entre roca y suelo. Aun las rocas
más rígidas y fuertes pueden debilitarse al sufrir el proceso de meteorización, y
algunos suelos muy endurecidos pueden presentar resistencias comparables a
las de la roca meteorizada.
Agregado: Se emplea para designar una masa de suelo. Los agregados de
suelo pueden definir textura, estructura, compacidad, consistencia y humedad.
Bolones: Fragmentos de roca entre 80 y 300 mm.
Grava: Agregados sin cohesión de fragmentos granulares, poco o no alterados,
de rocas y minerales, cuyos tamaños varían entre 5 y 80 mm.
Arena: Agregados sin cohesión, cuyos tamaños varían entre 0.08 y 5 mm.
Limos: Suelos de grano fino con poca o ninguna plasticidad y de tamaño
comprendido entre 0.005 y 0.08 mm.
Arcillas: Son agregados de partículas pequeñísimas derivadas de la
descomposición química de las rocas, son plásticas y el tamaño de sus
partículas es menor a 0.005 mm
Granulometría: Distribución porcentual en masa de los distintos tamaños de
partículas que constituyen una muestra de suelo
Curva granulométrica: Representación grafica del ensayo granulométrico. A
partir de ella es posible observar la graduación de un suelo
Tamiz: Elemento metálico formado por marcos, tejido, deposito receptor y tapa.
El marco es un elemento circular metálico, con diámetro de 200 o 300 mm,
suficientemente rígido y firme como para fijar el tejido. El tejido es una malla de
alambre con aberturas cuadradas, que se fija en los bordes del marco. Para la
realización del ensayo granulométrico se utiliza un juego de tamices, cuyos
tamaños de abertura de los tejidos deben pertenecer a una serie normalizada.
Cada juego de tamices debe estar provisto de un depósito que ajuste
perfectamente para la recepción del residuo más fino y una tapa que evite la
perdida de material
El numero del tamiz, por ejemplo ASTM numero 4, expresa él numero de
mallas por pulgada de tejido, es decir, existen 4 mallas o cuadrados de 5 mm
por pulgada.
2. Porcentaje parcial retenido en un tamiz: Corresponde al porcentaje en masa
del suelo directamente retenido en ese tamiz.
% retenido parcial = peso retenido en tamiz x 100
peso muestra total
Porcentaje acumulado retenido en un tamiz: Corresponde al porcentaje en
masa de todas las partículas de mayor tamaño que la abertura de un
determinado tamiz. Se calcula como la suma de todos los porcentajes parciales
retenidos en los tamices de abertura de mayor tamaño mas el porcentaje
parcial de lo retenido en ese tamiz.
Ejemplo:
% retenido acumulado en tamiz 2” = % retenido parcial tamiz 3” + retenido parcial tamiz 2½”
% retenido parcial tamiz 2”
Porcentaje acumulado que pasa por un tamiz: Corresponde al porcentaje en
masa de todas las partículas de menor tamaño que la abertura de un
determinado tamiz. Se calcula como la diferencia entre el 100% y el porcentaje
acumulado retenido en ese tamiz.
Ejemplo:
% acumulado que pasa por tamiz 2” = 100 – ( % retenido acumulado en tamiz 2” )
2- INTRODUCCIÓN TEORICA
Los términos principales usados para describir los suelos son: grava, arena,
limo y arcilla. La mayor parte de los suelos naturales se componen de una
mezcla de dos o mas de estos elementos, y pueden contener por añadidura,
material orgánico parcial o completamente descompuesto. A la mezcla se le da
el nombre del elemento que parezca tener mayor influencia en su
comportamiento, y los otros componentes se usan como adjetivos. Así una
arcilla limosa tiene predominantemente las propiedades de la arcilla, pero
contiene una cantidad significante de limo, y un limo orgánico esta compuesto
principalmente de minerales cuyas partículas tienen el tamaño de las del limo,
pero que contienen una cantidad importante de material orgánico
A las gravas y a las arenas se les llama suelos de grano grueso, y a los limos y
a las arcillas se les llama suelo de grano fino. La distinción radica en que
pueden diferenciarse las partículas a simple vista. Los métodos para describir
los suelos de grano grueso difieren de los que son apropiados para los de
grano fino; por lo tanto, los procedimientos se explican bajo encabezados
diferentes.
3. Los materiales de los suelos de grano grueso son fragmentos minerales que
pueden identificarse principalmente tomando como base el tamaño de las
partículas
Las partículas que tienen un tamaño mayor que aproximadamente 5 mm se
clasifican como grava. Sin embargo, si el diámetro excede de
aproximadamente 80 mm, se aplica usualmente el nombre de bolones. Si los
granos son visibles a simple vista, pero tienen un tamaño menor de
aproximadamente 5 mm el suelo se describe como arena. Este nombre se
modifica todavía mas dividiéndolo en gruesa, media o fina. En los Estados
Unidos se ha adoptado la clasificación de la ASTM, cuyos limites dados en la
tabla 1.1 se utilizan como normas para fines técnicos.
Tabla 1.1
Limites de los tamaños de los componentes del suelo
Según la clasificación de la ASTM ( en milímetros )
- Bloques mayor a 300 mm
- Bolones de 80 a 300 mm
- Grava de 5 a 80 mm
-Arenas de 0.08 a 5 mm
- Limos de 0.005 a 0.08 mm
- Arcillas menores a 0.005mm
Una descripción verbal completa de un suelo de grano grueso incluye la
estimación de la cantidad de material de cada orden de tamaño, la graduación,
la forma de las partículas, y la composición minerologica.
La graduación o análisis granulométrico permite conocer la distribución por
tamaño de la fracción de una muestra de suelo menor a 80 mm y en base a ella
se pueden definir a los suelos como bien graduados, uniformes y de
granulometría discontinua. Los suelos bien graduados contienen una buena
proporción de partículas de todos los tamaños, variando de gruesas a finas; En
este tipo de suelos las partículas finas tienden a encajar entre las partículas
gruesas, con lo que se reduce a un mínimo la cantidad de huecos. En los
suelos uniformes todas las partículas son de aproximadamente del mismo
tamaño. Los suelos de granulometría discontinua son mezclas de partículas de
tamaño grueso uniforme y partículas finas también de tamaño uniforme,
faltando partículas de tamaño intermedio entre las gruesas y las finas. Todos
los suelos que no están bien graduados, se denominan genéricamente mal
graduados.
El propósito del análisis granulométrico es determinar el tamaño de las
partículas que constituyen un suelo y fijar, en porcentaje de su peso total, la
cantidad de granos de distintos tamaños que el mismo contiene. El método
mas usado y más directo para separar un suelo en fracciones de distinto
tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura de la malla más
fina que se fabrica corrientemente es de 0.08 mm, el análisis granulométrico se
restringe a partículas de suelo mayores de dicho tamaño
4. Para agregados menores a 0.08 mm, puede ser analizada la distribución por
tamaño mediante la sedimentación de dicha fracción en agua destilada. Este
método se conoce como método de Boyoucous o del hidrómetro
Para el ensayo se utiliza una serie de tamices normalizados y numerados
según diferentes escalas. Una de las mas utilizadas es la ASTM y cuyos
tamaños de tamices son:
TABLA 1.2
ASTM Nch ( mm ) Real ( mm )
3” 80 75
2½” 63 63
2” 50 50
1½ 40 38
1” 25 25
¾ 20 19
3/8 10 9.5
N4 5 4.75
N 10 2 2
N 40 0.5 0.425
N 200 0.08 0.075
Los resultados de este ensaye pueden ser representados gráficamente en
forma de una curva granulométrica semilogaritmica, en la que las abscisas
representan el logaritmo del diámetro de las partículas, y las ordenadas el
porcentaje en peso que pasa por un tamiz determinado, contenido en los
materiales de suelo que se trate
3- DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRIA
OBJETIVO DEL ENSAYO
Determinar la distribución por tamaño de las partículas mayores que 0.08 mm
de una muestra de suelo mediante tamizado
NORMAS A UTILIZAR
El ensayo se basa en la norma LNV 105 86
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA A REALIZAR
5. Homogeneizar cuidadosamente la muestra en estado húmedo y reducirla por
cuarteo según LNV 1. Secar la muestra obtenida hasta masa constante a una
temperatura de 110 +/- 5 grados Celsius
Si hay presencia de material orgánico, la muestra se debe secar a una
temperatura controlada de 60 grados Celsius
La cantidad de material obtenido debe ser ligeramente superior al estipulado en
2.1, según el tamaño máximo del agregado.
2.1 – Cantidad mínima recomendada de muestra
TAMAÑO MÁXIMO CANTIDAD MINIMA
Mm Kg
5 0.5
25 10
50 20
80 32
PROCEDIMIENTO
1- Pesar la muestra y registrar el valor con la letra A
2- Cortar la muestra en 80 mm, utilizando el tamiz de 3”. Pesar el
material sobre y bajo el tamiz y registrar los valores como B y
Z respectivamente.
3- Anotar el tamaño máximo de la muestra de la fracción
denominada con la letra B
4- Cortar en 5 mm todo el material de la fracción registrada con
la letra Z, haciéndolo pasar por el tamiz numero 4. Determinar
la masa que paso y quedo retenida en dicho tamiz, y registrar
con la letra C y D respectivamente.
5- La fracción retenida en el tamiz numero 4 y registrada como D
se lava, se seca a masa constante y luego se pesa. Se
registra como D
6- El material registrado como D , se hace pasar por una serie de
tamices, dispuestos según el tamaño de abertura decreciente
80 mm ( 3”)
63 mm (2½”)
50 mm ( 2”)
40 mm (1½”)
6. 25 mm ( 1”)
20 mm (3/4 )
10 mm ( 3/8 )
5 mm ( numero 4 )
7- Realizar tamizado mecánico o manual
8- Registrar la masa final retenida en cada tamiz
9- Del material menor a 5 mm registrado con la letra C, tomar por
cuarteo una cantidad entre 500 a 1000 gr y registrar su masa
como C . Proteger el tamiz de 0.08 mm ( numero 200 ) con un
tamiz numero 10, vaciar cuidadosamente el material sobre el y
lavar con agua corriente, según LNV 71. Vaciar en un
recipiente y secar a masa constante el material retenido en el
tamiz de 0.08 mm a 110 +/- 5 grados Celsius y registrar como
+ C”
10- Se tamiza todo el material registrado como C” según la
siguiente serie de tamices:
2 mm ( numero 10 )
0.5 mm ( numero 40 )
0.08 mm ( numero 200 )
11-Determinar la masa final del material retenido en cada tamiz y
del material que pasa por el tamiz 0.08 mm, recogido en el
deposito
nota: La elección de la serie de tamices a utilizar, depende del material a ensayar. Un
material para súbase, base o carpeta de rodado tiene diferentes especificaciones de
bandas granulométricas a cumplir ( ver tabla numero 2 LNV 102 – 85 )
EXPRESIÓN DE RESULTADOS
1- Calcular el porcentaje de sobre tamaño de acuerdo a la
expresión:
% sobre tamaño = B/A x 100
2- Calcular el porcentaje parcial retenido en cada tamiz del
Material bajo 5 mm, de acuerdo a la expresión:
% retenido parcial = peso retenido tamiz x 100
C + D
3- Calcular el porcentaje retenido en cada tamiz del material
Bajo 5 mm, de acuerdo a la expresión:
% retenido parcial = peso retenido tamiz x C x 100
C x(C+D)
4- Expresar la granulometría como porcentaje acumulado que
Pasa por cada tamiz.
5- Expresar los resultados en forma grafica, mediante la curva
Granulométrica.
