TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO POR SEDIMENTACIÓN

Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ingeniería CivilLaboratorio de Mecánica de Suelos

Expositor: Miguel A. Díaz PardavéMiguel.fic2005@gmail.com

Es la parte de la Mecánica de Suelos que estudia lo

referente a las formas y distribución de tamaños de las

gravas o partículas que constituyen un suelo.

El análisis granulométrico de un suelo consiste en

separar y clasificar por tamaños los granos que lo

componen. Es de poca utilidad en los suelos finos, pero

permite formarse una idea aproximada de algunas de las

propiedades de los gruesos.

El análisis por mallas se concreta a segregar el suelo

mediante una serie de mallas que definen el tamaño de la

partícula.

El tamaño de los granos puede también obtenerse

aplicando la ley de Stokes, que rige la caída libre de una

esfera en un liquido. El método del hidrómetro (densímetro)

es el que permite aplicar con mas exactitud este principio.

El análisis combinado o total consiste en aplicar el

análisis por mallas y el método del hidrómetro,

respectivamente, a las porciones gruesas y finas de un

mismo material.

Generalmente, se recurre al análisis combinado si el

material contiene mas del 25% en peso de granos

retenidos en la malla No. 200. De ser posible, el análisis

granulométrico de los suelos arcillosos debe realizarse

sobre muestras que no hayan sido secadas al aire o la

horno para evitar alterar las partículas finas.

Miguel A. Díaz Pardavé

Miguel A. Díaz Pardavé

El SUCS utiliza símbolos para clasificar un suelo, deacuerdo con su “tipo” y “característica” (granulometría en elcaso de los granos gruesos o de posible compresibilidad en elcaso de la fracción que pasa la malla Nº 40); los tipos son:

SIMBOLO SIGNIFICADO

G Grava (Gravel)

S Arena (Sand)

M Limo (mo)

C Arcilla (Clay)

O Suelo Orgánico

SUELOS GRUESOS

Las gravas y arenas se separan en la malla Nº 4, por loque un suelo pertenecerá al grupo G (Gravel) si mas del 50%de su fracción gruesa retiene en la malla Nº 4, y si sucede locontrario, el suelo formara parte del grupo S (Sand).

SIMBOLO SIGNIFICADO

W Bien graduado (Well graded)

P Mal graduado (Poorly graded)

L Baja compresibilidad (Low compressibility)

H Alta compresibilidad (High compressibility)

Los anteriores símbolos precedidos de la grava (G) o arena (S) dan

lugar a los grupos que a continuación se mencionan, todos considerandossuelos gruesos:

SIMBOLO SIGNIFICADO

GW y SW Suelos bien graduados y con pocos finos, el contenido de finos sea

menor del 5% .Para considerar una arena bien graduada, el Cu >6 y

Cc 1-3, para una grava el Cu>4 y Cc 1-3

GP y SP Suelos mal graduados, son de apariencia uniforme o presenta

predominio de un tamaño faltando algunos intermedios. No cumplen

con los requisitos para GW y SW, referente a los índices de

graduación necesarios.

GM y SM Suelos para porcentajes de finos superiores al 12%. La plasticidad

de estos finos es nula o media situándose bajo la línea A de la carta

de plasticidad o bien un índice de plasticidad <4

GC y SC Suelos con contenido de finos > del 12%, de media a alta

plasticidad, localizandose sobre la línea A con un índice plástico > 7

Los suelos gruesos con contenidos de finos comprendidos entre el

5%-12%, así como a los suelos cuyo material no cae claramente dentro deun grupo, el SUCS les asigna un símbolo doble, por ejemplo GW-SW

SUELOS FINOS

SIMBOLO SIGNIFICADO

M Limo (de l sueco Mo y mjala)

C Arcillas (Clay)

Pt Turba

Los suelos finos se clasifican según sus características deplasticidad

Si el LL <50%, se le añade al símbolo genérico la letra L (Low), si

LL>50% se agrega la letra H (High)

Los suelos que contienen una gran cantidad de elementos orgánicos,suelos usualmente fibrosos tales como turbas y suelos pantanosos, queresultan ser altamente compresibles, se consideran dentro de un grupoindependiente con símbolo Pt.

SIMBOLO SIGNIFICADO

CL y CH Pertenecen a las arcillas inorgánicas.

CL comprende a la zona sobre la línea A, definida por LL<50% e Ip>7%

CH corresponde a la zona arriba de la línea A, definida por LL>50%

ML y MH Pertenecen a los limos inorgánicos, limos arcillosos y polvo de roca.

ML comprende la zona bajo la línea A, definida por LL<50%, y la

porción de la línea A con Ip<4

MH corresponde a la zona debajo de la línea A, definida por LL>50%

OL y OH Pertenecen a los suelos orgánicos, siempre se encuentran en lugares

próximos a la línea A.

Pt El suelo fino se clasifica como altamente orgánico cuando se identifica

por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su textura

fibrosa; se le denomina turba.

Se describe en forma detallada, haciendo uso de la Carta de Plasticidad

Cuando un material fino no se define claramente en uno de los grupos, se

utilizaran para el símbolos dobles de frontera. Símbolo doble MH-CH representaun suelo fino con LL>50% e índice plástico tal que el material quede situadoprácticamente sobre la línea A.

Carta de plasticidad de los suelos

La granulometría de un suelo se puede realizar mediante dos formas: vía seca y húmeda, la primera generalmente se realiza a gravas y la húmeda se realiza a arenas o gravas con alto contenido de finos

Granulometría vía seca

Material:•regla de madera;

•horno de convección;

•báscula con aproximación a 0.01 gr; y

•juego de mallas con charola y tapa

Se toma una muestra representativa del suelo

Se efectúa un cuarteo; se revuelve el material y después se separa en cuatro partes con ayuda de una regla de madera . Se toman dos partes opuestas por el vértice

Se colocan las mallas enforma ordenada: de la máspequeña a la más grande,de abajo hacia arriba. En laparte inferior se coloca unacharola y en la partesuperior se coloca unatapa.

Se vierte el suelo en la mallaubicada en la parte superior (lade mayor abertura),

Se agita vigorosamente en forma circulardurante un tiempo aproximado de 15 miny se toma el retenido en cada malla

Se pesa cada retenido de cada malla

Granulometría vía húmeda

Material:

•mallas

•2 charolas metálicas;

•brocha;

•cubeta de plástico (20 lts);

•cápsulas de vidrio

•horno de convección;

•manguera de plástico

•agua

Se toma una muestra representativa del suelo

Se deja saturando durante 24 hrs

Se coloca más agua.

Se agita el suelo en el agua, con

esto la parte fina queda en

suspensión en el agua

Se vierte el agua con los finos en suspensión en la cubeta

Se repiten los pasos 3, 4 y 5 hasta

que el agua no contenga sólidos en

suspensión.

Se coloca una malla sobre una

charola metálica con agua y se

vierte en la malla el suelo

Con la ayuda de la brocha se hace

pasar el suelo a través de la malla,

el suelo que pasa queda en la

charola metálica el que se pasará

posteriormente por una malla de

menor abertura;

El suelo retenido en cada malla se coloca en una cápsula de vidrio

El suelo contenido en las cápsulas de vidrio se introduce al

horno de convección para su secado.

El suelo contenido en la cubeta se deja reposar durante 3 días,

para que se sedimente.

Con la ayuda de una manguera se efectúa un sifón para retirar el

exceso de agua.

Se pasa el suelo a una charola metálica y se seca en el horno de

convección.

Se pesan los retenidos en cada malla y el que pasó la No. 200.

DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y CURVATURAS

De acuerdo a la distribución de partículas de un suelose puede inferir cierta información a nivel cualitativo paraun suelo grueso. La distribución del tamaño de laspartículas constitutivas de un suelo grueso se expresagráficamente mediante una curva de distribucióngranulométrica.

A partir de la curva puede obtenerse dos importantesindicadores que caracterizan a un suelo.

a).- El coeficiente de uniformidad (Cu):

Representa la extensión de la curva granulométrica, esdecir, a mayor extensión de esta curva, se tendrá unamayor variedad de tamaños, lo que es propio de unsuelo bien graduado; gralmente. Esto se cumple enarena para un Cu>4

10

60

D

DCu

b).- El coeficiente de curvatura (Cc):

Trata de indicarnos una curva granulométrica constante,sin escalones; esto cumple tanto en arenas como gravas paracuando 1> Cc<3

Por lo tanto, ambos coeficientes de uniformidad ycurvatura sirven para indicarnos de una manera practica ysencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra biengraduado o mal graduado

1060

2

30 )(

xDD

DCc

ANALISIS DE SEDIMENTACION (METODO CON HIDROMETRO)

Algunas veces puede ser necesario determinar lagranulometría de los suelos (menores de 0.074 mm). Puesto que noexisten mallas menores que la Nº. 200 se usa el procedimientodenominado del hidrómetro, que consiste en establecer una mezclahomogénea de suelo-agua y que se basa principalmente en lahipótesis de Stokes, que nos dice que la velocidad de sedimentaciónde las partículas grandes es mayor que la de las pequeñas. Paraobtener resultados aun mas exactos, se puede pasar una muestrapor el hidrómetro varias veces.

Así como es importante la granulometría de suelosgruesos, en suelos finos no reviste tanto y esto sedebe principalmente a que en suelos finos elcomportamiento depende mas fundamentalmentede las formas de las partículas y su composiciónmineralógica, y solo en una mínima parte del tamañode los granos, de tal manera, que los suelos finos departículas laminares son mas compresibles y masplásticos que los suelos de partículasequidimencionales.