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Granulometría Granulometría Document Transcript

  • La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño. Granulometría o clasificación granulométrica es la gradación que de los materiales sedimentarios así como de los suelos, se lleva a cabo con fines de análisis tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas. Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de los tamices y que en suma deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices (Conservación de la Masa). Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. La curva granulométrica permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. Desde el punto de vista de la Sedimentología, un material heterogéneo se considera mal escogido o seleccionado, mientras que un material homogéneo se considera bien escogido. El grado de selección se expresa con el término escogimiento o sorting. Desde el punto de vista de la Mecánica de Suelos, un material heterogéneo se considera bien gradado, y sus propiedades mecánicas ofrecen mayor calidad. Un material homogéneo se considera mal gradado, sus propiedades mecánicas son deficientes (E.g. suelos de tipo Löss) La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las partículas mayores de separan por medio de tamices con aberturas de malla estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada tamiz. Las partículas menores se separan por el método hidrométrico. Se representa graficamente en un papel denominado "log-normal" por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.
  • ANALISIS DE ARIDOS 1 Análisis Granulométrico Este ensaye consiste en la determinación de la distribución por tamaño de las partículas de una muestra de suelo. El análisis granulométrico se efectúa a suelos predominantemente granulares (gravas y arenas), es decir, con partículas superiores a 0,080 mm. (#200) e inferior a 3. Para la distribución de tamaños de las partículas, en el análisis granulométrico se usa una serie de tamices normalizados de diferentes aberturas y numeradas según diferentes escalas. Una de las más usadas es la A.S.T.M. (América Society for Testing Materials), y cuyos tamices mas usados en suelos son: A.S.T.M. TAMIZ ABERTURA REAL MALLA N.CH. (mm) (mm) 3” 80 75 2” 50 50 1” 25 25 ¾“ 20 19 3/8” 10 9.5 #4 5 4.75 # 10 2 2 # 40 0.5 0.425 # 200 0.08 0.075 Tabla II.1 Tamices Normalizados por la A.S.T.M. La determinación de las dimensiones de las partículas de suelo y de las proporciones relativas en que ellas se encuentren, se representa gráficamente en la curva granulométrica. Su esquema se traza por puntos en un diagrama semilogaritmico (ver fig.2.13) en el cual sobre el eje de las ordenadas se indican los porcentajes en peso, de las partículas que pasan, y en el eje de las abscisas se representan los logaritmos de las dimensiones de las partículas. La forma de la curva granulométrica indica la relación entre los tamaños, debido a esto, una curva empinada corresponde a un suelo uniforme. Una curva suave indica un suelo bien compuesto de los suelos uniformes y una graduación incompleta o discontinua. a. Preparación de la Muestra La muestra de suelo se homogeneiza en estado húmedo, se procede a secar al sol o por medio de un aparato secador de modo que la temperatura no exceda los 60ºC. Esta muestra representa el peso total seco al aire. Inmediatamente después se deshacen los terrones existentes por medio de un mortero o manualmente, de manera que se evite reducir el tamaño natural de las partículas individuales del suelo. Fig. 2.13 Gráfico para bandas granulométricas, según NCh 165 Se reduce todo el material preparado hasta obtenerse por cuarteo una muestra representativa de acuerdo a la tabla II.2. TAMAÑO MAXIMO CANTIDAD MAXIMA (mm) (kg) 80 32 63 25 50 20 40 16 25 10 20 8 10 4 5 0.5 Tabla II.2 Cantidad de muestra según tamaño máximo del agregado
  • b. Cálculo de la Humedad Del material seco al aire se toman 50 gr que pasan por la malla N°4 (5 mm) y la humedad se determina mediante la expresión: Donde : W = % de humedad wt = Peso del material natural (húmedo) Ws = Peso del material seco en estufa a 110 -150°c hasta peso constante. c. Ensaye de Aridos Los ensayes a los áridos a efectuar están orientados hacia una determinación de sus características físicas, apuntando principalmente a la obtención de densidades reales y aparentes. Las características anteriores son claves respecto a la utilización que se le va a dar al árido. Por ejemplo para realizar un hormigón liviano se deberá usar áridos livianos, los cuales se obtienen, entre otros, en piedras porosas. c.1 Ensayos a Realizar
  • - Densidad Aparente Compactada (arena y ripio). - Densidad Aparente Suelta (arena y ripio) - Densidad Neta. - Densidad Real Seca (arena y ripio) - Densidad Real sss (arena y ripio) - porcentaje de absorción (arena y ripio). - Coeficiente volumétrico (ripio). - Determinación del material fino menor a 0,08 mm (arena). d. Equipos y materiales - Balanza normal, - Balanza hidrostática - Picnómetro. - Recipiente de volumen conocido (para arena y ripio) - Estufa (horno) - Secador - Cono (para determinar estado saturado de la arena). - Pie de metro. - Tamices 1,25 y 0,080 (nº16 y 200 respectivamente). - 4 kg. de ripio en estado natural. - 5 kg ripio sin partículas menores a 5 mm y saturado (24 hrs.) - 3 kg de arena en estado natural. - 2 kg. de arena sin partículas menores a 5 mm saturado. - 600 grs. de arena en estado natural secada a estufa. 2. Descripción de Ensayos 2.1 Densidad Aparente (Nch 1116 Of. 77) a) Compactada: Se tiene un recipiente de peso y volumen conocido, según el tamaño máximo nominal del árido se usará un recipiente de determinado volumen. La muestra debe estar seca en estufa a 110ºC ± 5ºC. Se aplica a áridos de tamaño menor o igual a 50 mm. Se usará la compactación por apisonado, en 3 capas con 25 golpes cada una, luego se pesa. b) Suelta: Se tiene un recipiente de peso y volumen conocido, se hecha el árido desde 5 cm. , en forma circular, se enrasa y se pesa. 2.2 Densidad Neta, Densidad Real y Porcentaje de Absorción (Nch 1117. eof 76) Se eliminan las partículas menores a 5 mm, se lava la muestra para secar el polvo superficial, se seca en estufa a 110°C y se enfría, luego se sumerge 24 hrs. (SSS). Se determina su peso sumergido por el método de la balanza hidrostática. (puede usarse el picnómetro). Se determina su peso saturado. En el caso de las arenas se emplea un secador y se vierte la arena en un molde de forma de cono y si ésta se desmorona se logra la condición SSS. Se seca la muestra en estufa a 110ºC y se pesa. Con estos tres pesos se puede determinar las densidades pedidas y el % de absorción. 2.3 Coeficiente Volumétrico (Nch 1511. of80) Indice cuantitativo, muestra la forma de los granos respecto a la esfera. Se determinan los gramos a ensayar de acuerdo al tamaño máximo absoluto. Se determina una cantidad que debe estar en estado SSS y se determina su volumen (balanza hidrostática o picnómetro). Se mide con el pie de metro la mayor dimensión de algunos granos, se determina la sumatoria de las medidas al cubo. Con el volumen y la sumatoria se determina el coeficiente volumétrico. 2.4 Cantidad de Fino Menor a 0.08 mm (Nch 1223. of77) Se seca una muestra en estufa y se pesa (Pa). Se lava la muestra, colocando dos tamices de 1,25 mm y 0,08 mm. Se agita la muestra y se lava hasta que el agua salga clara (se hace pasar por los tamices). Se reúne el material de los tamices y se seca en estufa, luego se pesa (Pd) y se determina el porcentaje de fino. 2.5 Observaciones Para determinar la densidad aparente (suelta y compactada) se usa el material (arena y ripio) con sus características originales. Para determinar la densidad Neta y real, además de la absorción se usarán aproximadamente 4 kg de ripio y 500 gr. de arena, en estado saturado y sin partículas menores a 5 mm. Para el coeficiente volumétrico la muestra debe estar SSS y para determinar el fino debe estar natural. Para la extracción de muestras ver Nch 164 E of 76.
  • 2.6 Fórmulas Dap = Densidad aparente MAP = Masa recipiente + árido Dn = Densidad neta Msec= Masa seca DRsec = Densidad real seca Msu = Masa sumergida DRsss = Densidad real saturada Msss= Masa saturada sup. seca %ABS = % de absorción Pa = Masa muestra seca C.V. = Coeficiente volumétrico Pd = Masa muestra sin finos F= cantidad de finos < a 0,08 mm. FORMULAS PARA ARENA FORMULAS PARA RIPIO Dap = Map Dap = Map VOL VOL Dn = Msec . Msec - Msu DRsec = Msec . DRsec = Msec . Msss - Msu Msss - Msu DRsss = Msss . DRsss = Msss . Msss - Msu Msss - Msu % ABS = Msss – Msec x 100 % ABS = Msss – Msec x 100 Msec Msec C.V. = 1.91 x VOL F = Pa – Pd x 100 Σ Ni3 Pa Tabla II.3 Formulas para determinación de análisis de áridos