MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
FLNV- MVAG-07/08
MANUAL VISUALIZADO VERSION 2
COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS
DE SUELOS
NOVIEMBRE 2003
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METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS
NORMA A.S.T.M. C 136- / A.A.S.H.T.O. T-27 /MVAG-07/08
1 OBJETO El objeto de este ensayo es conocer la gradación del agregado.
2 DURACIÓN Con práctica se puede hacer el ensayo en el Laboratorio en 60 minutos después de tener el material secado a peso constante.
3 EQUIPOS Y MATERIALES REQUERIDOS
Figura 1 Equipo Requerido para agregado fino Figura 2 Equipos para agregado grueso
? Balanza, capacidad 2 Kg. min. con sensibilidad de 0,1gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados finos).
? Balanza, capacidad 20 Kg. con
sensibilidad de 0,5 gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados gruesos).
? Horno con control para mantener
temperaturas uniformes hasta 110 ºC + 5 ºC. (230 ºF + 9 ºF).
? Tamices: Nº 200, Nº 100, Nº 50, Nº 30,
Nº 16, Nº 8, Nº 4, tapa y fondo, 1 ½” (37,5 mm.), 1” (25,4 mm.), ¾” (19 mm.), ½” (12,5 mm.), 3/8” (9,5 mm.).
? Tamiz, Nº 4 de de 45 cm de diámetro
con marco de madera.
? Bandejas 60 cm. x 60 cm. x 5 cm.
? Bandeja, 20 cm. x 12 cm. x 7 cm. para secar muestras.
? Brocha , cepillo metálico fino. ? Brocha , pelo fino. ? Par de guantes, de asbesto. ? Rociador de agua. ? Cuchara de albañil. ? Lona, ó bandeja, ó superficie plana y
limpia para cuartear ó mezclar material. ? Reloj, contador de minutos con alarma.
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? Cuarteadores: uno para finos y otro
para gruesos. ? Tamizador mecánico para tamices de
20 cm de diámetro.
(véase figura 1 y 2)
4 INTRODUCCION
El Principio básico del análisis
granulométrico por el método del tamizado
es un proceso mecánico mediante el cual se
separan las partículas de un suelo en sus
diferentes tamaños, denominando, a la
porción menor de 0.074 mm (tamiz N°200)
como limo, arcilla, y coloide.
Este procedimiento determina el tamaño de
las partículas utilizando para tal fin tamices
de abertura especificada.
5 TERMINOLOGIA En el análisis granulométrico los suelos o
agregados se clasifican según el tamaño de
sus partículas en:
Rocas: Todas las partículas mayores a
3 pulgadas.
Gravas: Partículas menores de 3
pulgadas (Pasa 3”) y mayores de 4,75
mm (Retenido en el tamiz # 4).
Estas a su vez se clasifican en: Grava
gruesa (Pasa 3” y retenido en ¾”) y
grava fina (Pasa ¾” y retenido en #4).
NOTA 1 Las partículas menores de 0.074 mm se
conocen como partículas de grano fino
Arenas: Partículas menores de 4,75 mm
(Pasa # 4) y mayores de 0.074 mm (Retenido
en el tamiz # 200). Estas a su vez se clasifican
en: Arena gruesa (Pasa # 4 y retenido en #
10), arena media (Pasa # 10 y retenido en #
40) y arena fina (pasa # 40 y retenido en #
200).
Limos: Partículas menores de 0.074 mm
(Pasa # 200) y mayores de 0.005 mm.
Arcillas: Partículas menores de 0.005 mm y
mayores de 0.002 mm.
Coloides: Partículas menores de 0.002 mm.
6 SIGNIFICADO Y USO
Una muestra de agregado seco de peso
conocido se pasa a través de una serie de
tamices de aberturas progresivamente más
pequeñas para determinar la distribución de
tamaño de partículas.
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La gradación de un suelo indica las
proporciones en peso para cada tamaño de
grano dentro de un conjunto dado de
partículas.
El análisis granulométrico tiene, por lo tanto,
por objeto determinar el tamaño de los granos
que componen el suelo y la proporción de una
determinada fracción de granos como
porcentaje de la masa tot al de la muestra.
El conocimiento de la gradación es importante
para juzgar en general y para clasificar el
suelo, aunque a veces se encuentran usos
directos y prácticos de los resultados
experimentales (para juzgar la
compactibilidad, la trabazón, la permeabilidad
y las posibilidades de estabilización de los
suelos).
7 PREPARACION DE LA MUESTRA
Las muestras deben ser preparadas por
muestreo de pilas, bines o de un bache seco,
(véase Manual FLNV -MVAG 33 Muestreo de
agregados), en el caso de agregados o de una
calicata véase esquema figura 3; y por
monolito o perforación en el caso de muestras
de suelos.
Se tendrá uno de estos tres tipos de material:
A. Mezcla de finos y gruesos B. Finos (menor del tamiz Nº 4 ) C. Gruesos (mayor del tamiz Nº 4)
FIGURA 3 Recolección de muestra
La granulometría debe hacerse siempre por
lavado (lavar por el tamiz # 200) para separar
las partículas finas adheridas a la muestra.
NOTA 2 Las partículas menores a 0.074 mm (#
200) se determinan por Hidrometría (véase Manual
visualizado de Hidrometría FLNV-MVAG-09).
7.1 Mezcla de finos o gruesos
Se debe traer al laboratorio suficiente material,
para la realización del ensayo, debiendo
guiarse por el máximo material a ensayar. En
la tabla 1 se da las cantidades mínimas
requeridas por ensayo.
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Tabla 1 Peso de muestra requerida por ensayo
Tamaño Máximo Peso mínimo de la Muestra
3/8” (9,5 mm.) 6 Kg. ½” (2,5 mm.) 13 Kg. ¾” (19 mm.) 26 Kg.
1” (25,4 mm.) 52 Kg. 1 ½” (37,5 mm.) 78 Kg.
2” (50,8 mm.) 104 Kg.
8 PROCEDIMIENTO
La muestra es obtenida por medio del método del
cuarteo (véase Manual FLNV-MVAG-032
“Método de cuarteo de muestras”).
NOTA 3 Si el caso lo amerita, la muestra puede
lavarse húmeda, tomando una muestra
representativa de la misma para el ensayo de
humedad y restándole la humedad usando la
siguiente formula:
Ws = Wh (1)
(1 + (%W/100)
8.1 Finos o Gruesos
8.1.1 La muestra de finos o gruesos, obtenida
por cuarteo, se debe secar en el horno a una
temperatura de 105°C ± 5°C. (véase figura 4)
hasta un peso constante.
8.1.2 Después que la muestra esta seca a
peso constante, se retira del horno y se pesa.
Figura 4 Muestra ex traída del horno
8.1.3 Una vez estabilizado el peso se debe
anotar este valor como peso total de la
muestra (P.T.M.)
8.1.4 Si se pesa la muestra seca directamente
en la balanza se anota este peso en la planilla
de ensayo, ejemplo:
Peso muestra seca = 3.117,0 g
Si se pesa la muestra en un envase encima de
la balanza, Se debe pesar previamente el
envase a utilizar, y anotar ambos pesos en la
planilla de ensayo, por ejemplo:
Peso muestra seca mas recipiente = 3.567,0 g
Peso del envase 450,0 g
Por diferencia Peso muestra seca = 3.117,0 g
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8.2 Agregado que lavado en el tamiz # 200
8.2.1 Se debe vaciar la muestra en un envase
lo suficientemente grande y agregar agua
hasta cubrir la muestra, para que las partículas
finas queden suspendidas en el agua (véase
figura 5).
Figura 5 Inmersión de la muestra 8.2.2. Luego agitarla manualmente con mucho
cuidado, evitando ocasionar perdidas del
material (véase figura 6).
Figura 6 Lavado de muestra
8.2.3 Se coloca un tamiz # 4 (4.75 mm)
sobre un tamiz # 200 (0.074 mm) para
separar los agregados gruesos y así
proteger la fina malla del tamiz # 200
(0.074 mm). (véase figura 7).
Figura 7 Tamiz # 4 sobre tamiz # 200
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8.2.4 Se debe agitar la muestra y remo verla
para que los finos queden en suspensión en el
agua y luego verterla sobre los tamices.
Evitando en lo posible la pérdida de material.
(véase figura 8)
Figura 8 Vertiendo el agua sobre los tamices
8.2.5 Se añade agua limpia al envase que
contiene la muestra, se agita nuevamente la
muestra y se repite el vaciado del agua sobre
los tamices.
8.2.6 Se repite este proceso añadiendo agua
limpia al envase con la muestra, hasta que el
agua salga limpia y clara al agitarla.
NOTA 3 El material pasa #4 puede lavarse
directamente en el tamiz #200 utilizando el flujo de
agua proveniente del grifo del lavado o utilizando el
frasco lavador. Como puede obs ervarse en la
figura 9.
Figura 9 Lavado de material en el tamiz #200
8.2.7 El material retenido sobre los tamices
será colocado en un recipiente adecuado,
junto con la muestra lavada utilizando para
esto un frasco lavador, teniendo la precaución
de no dejar material adherido en el tamiz.
Por ultimo, se decanta el agua del recipiente
(véase figura 10).
Figura 10 Decantado del agua de la muestra
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8.2.8 Se seca la muestra en el horno a una
temperatura de 105 ºC ± 5 º C, por un tiempo
mínimo de 18 horas (dependiendo del tipo de
agregado) y hasta peso constante, (véase
figura 11).
Figura 11 Colocación de muestra en horno
8.2.9 Una vez sec a la muestra se deja
enfriar, y se procede a pesarlo para obtener
el peso total de la muestra.
8.2.10 Luego se vierte en el juego de
tamices y se separa en una serie de
fracciones en diferentes tamices (1 ½” (37,5
mm.), 1” (25,4 mm.), ¾” (19 mm.), ½” (12,5
mm.), 3/8” (9,5 mm.), Nº 4, Nº 8, Nº 16, Nº
30, Nº 50, Nº 100, Nº 200. (véase figura
12), el % retenido se puede calcular con la
ecuación 1 indica en los cálculos .
Figura 12 Muestra con tamices de diferentes
diámetros 8.3 Tamizado de agregado grueso
8.3.1 Al usar un tamizador mecánico, se debe
combinar el juego de tamices requeridos por
las especificaciones. El tamiz con aberturas
mayores, es montado en el nivel superior, y en
orden progresivo se termina con el fondo
ensamblado en el nivel inferior.
8.3.2 Se coloca la muestra en el tamiz superior
y se cubre con la tapa.
Si la muestra pesa más de 5 Kg., se
recomienda tamizar la muestra por porciones,
es decir una a la vez, ó conseguir y utilizar
tamices de mayor tamaño.
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Las muestras de agregado grueso para
análisis de cedazos deberán tener después
de secadas, los pesos mínimos siguientes:
Artículo I. TAMA
ÑO MAXIMO NOMINAL DE LA PARTICULA
*Pulg.
PESO MINIMO DE LA MUESTRA
*Kg .
3/8” 1 . ½” 2 ¾” 5 1” 10
1 ½” 15 2” 20
2 ½” 35 3” 60
3 ½” 100 4” 150
4 ½” 200 5” 300 6” 500
8.3 Tamizado de agregado fino
Para los finos se debe utilizar el juego de
tamices requerido por las espec ificaciones. Se
debe distribuir la muestra uniformemente en el
tamiz superior.
La duración para tamizar la muestra será
aquel tiempo en que no más del 1% del
residuo de un tamiz pase por su malla en un
minuto.
Es preciso hacer periódicamente, a mano, el
cernido de los finos y gruesos con un chequeo
de los resultados del cernido mecánico.
8.4 Realización de la granulometría
8.4.1 Con el tamiz de mayor abertura colocado
entre la tapa y el fondo, se inclina un poco
este conjunto y se sube y golpea contra la otra
mano que se mantendrá siempre en una
misma posición (véase figura 13).
Figura 13 Movimiento estándar de tamizado
8.4.2 Se golpea así con un ritmo de aprox. 150
golpes por minuto (véase figura 14) después
de cada 25 golpes se gira este conjunto 1/6
parte de una revolución.
A continuación se presenta de manera
esquemática las posiciones y giros del tamiz.
1º 25 golpes 2º 25 golpes 3º 25 golpes
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Figura 14 Cernido del material 8.4.3 Se pesa el retenido en el tamiz, y se
coloca la muestra que está en el fondo en el
tamiz subsiguiente con otro fondo (véase
figura 15 y 16).
Se repiten los golpes y pasos para todo el
juego de tamices.
Figura 15 Pesado del material retenido
8.4.4 Se debe separar el retenido en el tamiz
para pesarlo.
Figura 16 Vaciado de la muestra
NOTA 4 No se debe usar los dedos para pasar
agregados que pueden ser admitidos por las
aberturas del tamiz. Se deben dejar en el tamiz
Figura 17 No se debe hacer esto
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Es natural que existan partículas, en ciertos
agregados, con algún lado menor que la
abertura del tamaño donde se han retenido.
El método estándar indica que se debe agitar
un tamiz con la muestra hasta llegar a menos
del 1% del residuo que pasa el tamiz en un
minuto.
Se debe hacer pruebas con el material y los
tamices para determinar este tiempo.
Cuando se usa el tamizador mecánico, se fija
el tiempo en el reloj, con alarma, que
corresponda a aquel tamiz que necesite mas
tiempo para cernir el material.
8.4.4 Las fracciones retenidas en cada tamiz,
se pesan en la balanza de 0.01gr de
sensibilidad y se anotan en la planilla de
ensayo (véase figura 13).
Figura 13 Pesada y anotación de lectura
Ejemplo 1:
Peso muestra en el tamiz ¾” = 1.222,0 g.
Peso muestra en el tamiz ½” = 1.078. 0 g
Si se pesa el material con un envase, se debe
pesar y anotar el peso del envase también.
Cuando las especificaciones lo indiquen, las
fracciones de la muestra retenidas en cada
tamiz deberán ser lavados según el ensayo
A.S.T.M. C 117 para poder determinar la
cantidad total de finos menor al Nº 200.
Así se puede determinar el factor corrección
que debe ser aplicado a la granulometría
realizada en seco.
8.4.5 Se debe calcular el “% que pasa” de
cada tamiz por el procedimiento indicado en
su formulario, y anotar el “%” en números
redondos.
Ejemplo 2:
% que pasa ½” 26,0 %
Se anota el “%” de cada tamiz en números
redondos menos el % del Nº 200, el cual se
indica próximo a 0,1 %
Ejemplo 3:
% que pasa Nº 200 7,3%
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Figura 14 Tamizado mecánico de material 9 CRITERIOS DE PRECISIÓN Las estimaciones de precisión para este
método de ensayo están en la tabla 1 (véase
ANEXO A). Las estimaciones están basadas
en los resultados del “programa de muestreo
de eficiencia de laboratorios de materiales, de
referencia de la A.A.S.H.T.O” con ensayos
realizados por el método de ensayo A.S.T.M.
C136 y A.A.S.H.T.O. T 27.
Las estimaciones de precisión están basadas
en el análisis de los resultados de 65 a 233
ensayos de laboratorio realizados a 18 pares
de muestras de agregados gruesos y
resultados de ensayos de 74 a 222
laboratorios que ensayaron 17 pares de
muestras de agregados finos, realizados para
determinar eficiencia en los ensayos. (las
muestras Nº 21 a 90).
Los valores de la tabla están dados para
diferentes rangos de porcentaje total de
agregado que pasa cada tamiz.
Los valores de precisión para agregados finos
de la tabla 1 (véase ANEXO A) están basados
en muestras de peso nominal de 500 g. La
revisión de este método en 1994 permite que
el tamaño de la muestra de agregado fino
sea de 300 g mínimo.
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Los análisis de resultados de ensayos de
muestras de 300 g y 500 g para medir
eficiencia de ensayos, se realizaron en las
muestras 99 y 100 (las muestras 99 y 100
fueron esencialmente idénticas) y produjeron
los valores de precisión de la tabla 2 (véase
ANEXO A), en la que indica solamente
diferencias menores derivadas del tamaño de
las muestras.
NOTA 5 Los valores de agregados finos serán
revisados para reflejar el tamaño de la muestra de
300 g cuando se hayan realizado un número
suficiente de ensayos de eficiencia usando el
tamaño de las muestras que proporciona datos
confiables.
10 CALCULOS
El % de retenido parcial, se calcula en función
al peso total de la muestra (T).
% Ret = Peso Ret x 100 (1) T
Ejemplo 1: % Retenido Parcial: % Ret. en el tamiz 3” = 157.5 x 100 = 2.5 6300 % Ret . en el tamiz 2” = 252 x 100 = 4.0 6300 El % de retenido acumulado se obtiene
sumando en forma acumulada los % de
retenidos parciales.
Ejemplo 2: % Retenido Acumulado: En el tamiz de 3” = 2.5 En el tamiz de 2” = 2.5 + 4.0 = 6.5 En el tamiz de 1 ½” = 2.5 + 4.0 + 4.0 = 10.5 También puede ser: En el tamiz de 1 ½” = 6.5+ 4 = 10.5 El % que pasa cada tamiz, se obtiene
restando de 100 (% ) cada % retenido
acumulado en cada tamiz, o también
mediante la resta sucesiva de 100 menos
cada % retenido parcial.
Ejemplo 3: % que pasa cada tamiz Pasa 3” = 100 – 2.5 = 97.5 Pasa 2” = 100 - 6.5 = 93.5
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11 CURVA GRANULOMETRICA
La curva granulométrica es útil para el cálculo
del coeficiente de uniformidad (Cu) y el de
curvatura. El coeficiente de uniformidad se
calcula por medio de la siguiente formula:
Cu = D60 (3)
D10
D60 = Es el diámetro correspondiente al 60% pasante, obtenido de la curva granulométrica.
D10 = Es diámetro correspondiente al 10 %
pasante, obtenido de la curva granulométrica y es denominado también tamaño efectivo.
Ejemplo 4: De la Curva Granulométrica se
obtiene:
Cu = 6 = 54.5 0.11
El coeficiente de curvatura (Cc) puede ser
calculado mediante la siguiente expresión:
Cc = (D 30)2
(3) D60 x D10
Cc = (0.73)2 = 0.81 6 x 0.11
Donde: D30 = Es el diámetro correspondiente al 30%
pasante, obtenido de la curva granulométrica.
10.1 Preparación de la curva granulométrica En un papel semi logarítmico colocar en el eje
de las abscisas (Y) los porcentajes pasantes y
el eje de las ordenadas (X) los diámetros
respectivos, tal como se ilustra en la grafica N°
1.
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ANEXO A
Tabla 1 Precisión
Total porcentaje de Material pasante
Desviación estándar (1s), %A
Rango de aceptabilidad de dos resultados
(d2s), %A Agregado GruesoB:
Precisión para un solo laboratorista
<100 <95 <85 <80 <60 <20 <15 <10 <5 <2
?95 ?85 ?80 ?60 ?20 ?15 ?10 ?5 ?2 >0
0.32 0.81 1.34 2.25 1.32 0.96 1.00 0.75 0.53 0.27
0.9 2.3 3.8 6.4 3.7 2.7 2.8 2.1 1.5 0.8
Agregado GruesoB:
Precisión para dos o más
laboratoristas
<100 <95 <85 <80 <60 <20 <15 <10 <5 <2
?95 ?85 ?80 ?60 ?20 ?15 ?10 ?5 ?2 >0
0.35 1.37 1.92 2.82 1.97 1.60 1.48 1.22 1.04 0.45
1.0 3.9 5.4 8.0 5.6 4.5 4.2 3.4 3.0 1.3
Agregado Fino: Precisión para un solo laboratorista
<100 <95 <60 <20 <15 <10 <2
?95 ?60 ?20 ?15 ?10 ?2 >0
0.26 0.55 0.83 0.54 0.36 0.37 0.14
0.7 1.6 2.4 1.5 1.0 1.1 0.4
Precisión para dos o más
laboratoristas
<100 <95 <60 <20 <15 <10 <2
?95 ?60 ?20 ?15 ?10 ?2 >0
0.23 0.77 1.41 1.10 0.73 0.65 0.31
0.6 2.2 4.0 3.1 2.1 1.8 0.9
A Estos Números representan, los limites (1s) y (d2s) respectivamente descritos en la practica C670 B Las precisiones estimadas están basadas en tamaño máximo nominal de 19.0mm (3/4”).
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Tabla 2 Datos de precisión de ensayos para 300 g y 500 g
Ensayo de eficiencia del agregado fino
En el laboratorio
Entre laboratorios
Resultado de ensayo
Tamaño de
muestra
Número de laboratorio
s
Promedio 1s d2s 1s d2s
Total de material pasante
Nº4(%)
500g 300g
285 276
99.992 99.990
0.027 0.021
0.066 0.060
0.037 0.042
0.104 0.117
Total de material pasante Nº8(%)
500g 300g
281 274
84.10 84.32
0.43 0.39
1.21 1.09
0.63 0.69
1.76 1.92
Total de material pasante
Nº16(%)
500g 300g
286 272
70.11 70.00
0.53 0.62
1.49 1.74
0.75 0.76
2.10 2.12
Total de material pasante
Nº30(%)
500g 300g
287 276
48.54 48.44
0.75 0.87
2.10 2.44
1.33 1.36
3.73 3.79
Total de material pasante
Nº50(%)
500g 300g
286 275
13.52 13.51
0.42 0.45
1.17 1.25
0.98 0.99
2.73 2.76
Total de material pasante
Nº100(%)
500g 300g
287 270
2.55 2.52
0.15 0.18
0.42 0.52
0.37 0.32
1.03 0.89
Total de material pasante
Nº200(%)
500g 300g
278 266
1.32 1.30
0.11 0.14
0.32 0.39
0.31 0.31
0.85 0.85
FLNV-MVAG-07/08
MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL Fecha: 28/11/2003
VERSION 2 MANUAL VISUALIZADO Pág. 16 de 16
METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS
ANEXO 2
Grafica N° 1 Curva granulométrica .
Curva granulometrica
0102030405060708090
100
0,000,010,101,0010,00100,00
ABERTURA EN (mm)
% P
AS
AN
TE
Serie1
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