COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SUELOS

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FLNV- MVAG-07/08 VERSION 2

COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SUELOS

NOVIEM BRE 2003

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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 c onocer la gradación del agregado.

2 DURACIÓN

Con práctica se puede hacer el ensayo en el Labor atorio en 60 minutos después de tener el material secado a peso constante.

3 EQUIPOS Y MATERIALES REQUERIDOS

Figura 1 Equipo Requerido para agregado fino

? 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).

Figura 2 Equipos para agregado grueso

? 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.

? 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.

? Cuchara de albañil. ? Lona, ó bandeja, ó superficie plana y limpia para cuartear ó mezclar m aterial. ? Reloj, contador de minutos con alarma.

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? Cuarteadores: uno para finos y otro para gruesos.

Estas a su vez se clasifican en: Grava gruesa (Pasa 3” y retenido en ¾”) y

? Tamizador mecánico para tamices de 20 cm de diámetro. (véase figura 1 y 2)

grava fina (Pasa ¾” y retenido en #4). NOTA 1 Las partículas menores de 0.074 mm se conocen como partículas de grano fino

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.

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

Este procedimiento determina el tamaño de

(Pasa # 200) y mayores de 0.005 mm.

las partículas utilizando para tal fin tamices de abertura especificada.

Arcillas: Partículas menores de 0.005 mm y mayores de 0.002 mm.

5 TERMINOLOGIA

Coloides: Partículas menores de 0.002 mm.

En el análisis granulométrico los suelos o agregados se clasifican según el tamaño de 6 SIGNIFICADO Y USO

sus partículas en: Rocas: Todas las partículas mayores a

Una muestra de agregado seco de peso

3 pulgadas. 3

conocido se pasa a través de una serie de

pulgadas (Pasa 3”) y mayores de 4,75

tamices de aberturas progresivamente más

mm (Retenido en el tamiz # 4).

pequeñas para determinar la distribución de

Gravas:

Partículas

menores

de

tamaño de partículas.

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La

gradación

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de

un

suelo

indica

las

proporciones en peso para cada tamaño de

A. Mezcla de finos y gruesos B. Finos (menor del tamiz Nº 4 ) C. Gruesos (mayor del tamiz Nº 4)

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

experimentales

de

(para

los

resultados

juzgar

FIGURA 3 Recolección de muestra

la

compactibilidad, la trabazón, la permeabilidad

La granulometría debe hacerse siempre por

y las posibilidades de estabilización de los

lavado (lavar por el tamiz # 200) para separar

suelos).

las partículas finas adheridas a la muestra.

7 PREPARACION DE LA MUESTRA

NOTA 2 Las partículas menores a 0.074 mm (# 200) se determinan por Hidrometría (véase Manual

Las muestras deben ser preparadas

por

visualizado de Hidrometría FLNV- MVAG-09).

muestreo de pilas, bines o de un bache seco, (véase Manual FLNV -MVAG 33 Muestreo de

7.1 Mezcla de finos o gruesos

agregados), en el caso de agregados o de una calicata véase esquema figura 3; y por

Se debe traer al laboratorio suficiente material,

monolito o perforación en el caso de muestras

para la realización del ensayo, debiendo

de suelos.

guiarse por el máximo material a ensayar. En la tabla 1 se da las cantidades mínimas

Se tendrá uno de estos tres tipos de material:

requeridas por ensayo.

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Tabla 1 Peso de muestra requerida por ensayo Tamaño Máximo

Peso mínimo de la Muestra 6 Kg. 13 Kg. 26 Kg. 52 Kg. 78 Kg. 104 Kg.

3/8” (9,5 mm.) ½” (2,5 mm.) ¾” (19 mm.) 1” (25,4 mm.) 1 ½” (37,5 mm.) 2” (50,8 mm.)

8 PROCEDIMIENTO La muestra es obtenida por medio del método del cuarteo

(véase

Manual

FLNV -MVAG-032

Figura 4 Muestra ex traída del horno

“Método de cuarteo de muestras”). NOTA 3 Si el caso lo amerita, la muestra puede lavarse

húmeda,

tomando

representativa de la misma

una

muestra

para el ensayo de

8.1.3 Una vez estabilizado el peso se debe anotar este valor como peso total de la muestra (P.T.M.)

humedad y restándole la humedad usando la

8.1.4 Si se pesa la muestra seca directamente

siguiente formula:

en la balanza se anota este peso en la planilla Ws =

Wh (1 + (%W/100)

(1)

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.

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 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 Figura 5 Inmersión de la muestra

(0.074 mm). (véase figura 7).

8.2.2. Luego agitarla manualmente con mucho cuidado, evitando ocasionar perdidas del material (véase figura 6).

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 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 Figura 8 Vertiendo el agua sobre los tamices

de no dejar material adherido en el tamiz.

8.2. 5 Se añade agua limpia al envase que

Por ultimo, se decanta el agua del recipiente

contiene la muestra, se agita nuevamente la

(véase figura 10).

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 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 12 Muestra con tamices de diferentes diámetros

8.3 Tamizado de agregado grueso

Figura 11 Colocación de muestra en horno

8.3.1 Al usar un tamizador mecánico, se debe combinar el juego de tamices requeridos por

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.

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.

8.2.10

Luego se vierte en el juego de

tamices y se separa en una serie de fracciones en diferentes tamices (1 ½” (37,5

8.3.2 Se coloca la muestra en el tamiz superior y se cubre con la tapa.

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 .

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

8.4 Realización de la granulometría

análisis de cedazos deberán tener después de secadas, los pesos mínimos siguientes: Artículo I. TAMA ÑO MAXIMO NOMINAL DE LA PARTICULA *Pulg. 3/8” ½” ¾” 1” 1 ½” 2” 2 ½” 3” 3 ½” 4” 4 ½” 5” 6”

PESO MINIMO DE LA MUESTRA *Kg.

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

1. 2 5 10 15 20 35 60 100 150 200 300 500

misma posición (véase figura 13).

8.3 Tamizado de agregado fino Para los finos se debe utilizar el juego de

Figura 13 Movimiento estándar de tamizado

tamices requerido por las espec ificaciones. Se debe distribuir la muestra uniformemente en el

8.4.2 Se golpea así con un ritmo de aprox. 150

tamiz superior.

golpes por minuto (véase figura 14) después de cada 25 golpes se gira este conjunto 1/6

La duración para tamizar la muestra será

parte de una revolución.

aquel tiempo en que no más del 1% del residuo de un tamiz pase por su malla en un

A continuación se presenta de manera

minuto.

esquemática las posiciones y giros del tamiz.

Es preciso hacer periódicamente, a mano, el cernido de los finos y gruesos con un chequeo de los resultados del cernido mecánico.

1º 25 golpes

2º 25 golpes

3º 25 golpes

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8.4.4 Se debe separar el retenido en el tamiz para pesarlo.

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

Figura 16 Vaciado de la muestra

tamiz subsiguiente con otro fondo (véase figura 15 y 16).

NOTA 4 No se debe usar los dedos para pasar agregados que pueden ser admitidos por las

Se repiten los golpes y pasos para todo el

aberturas del tamiz. Se deben dejar en el tamiz

juego de tamices.

Figura 17 No se debe hacer esto Figura 15 Pesado del material retenido

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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.

Ejemplo 1: Peso muestra en el tamiz ¾” = 1.222,0 g. Peso muestra en el tamiz ½” = 1.078. 0 g

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

Si se pesa el material con un envase, se debe pesar y anotar el peso del envase también.

minuto. Cuando las especificaciones lo indiquen, las Se debe hacer pruebas con el material y los tamices para determinar este tiempo.

fracciones de la muestra retenidas en cada tamiz deberán ser lavados según el ensayo A.S.T.M. C 117 para poder determinar la

Cuando se usa el tamizador mecánico, se fija

cantidad total de finos menor al Nº 200.

el tiempo en el reloj, con alarma, que corresponda a aquel tamiz que necesite mas tiempo para cernir el m aterial.

Así se puede determinar el factor corrección que debe ser aplicado a la granulometría realizada en seco.

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).

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: Figura 13 Pesada y anotación de lectura

% que pasa Nº 200

7,3%

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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

resultados

de

de

agregados

ensayos

de

gruesos 74

a

y

222

laboratorios que ensayaron 17 pares de muestras de agregados finos, realizados para Figura 14 Tamizado mecánico de material

determinar eficiencia en los ensayos. (las muestras Nº 21 a 90).

9 CRITERIOS DE PRECISIÓN

Los valores de la tabla están dados para

Las estimaciones de precisión para este

diferentes rangos de porcentaje total de

método de ensayo están en la tabla 1 (véase

agregado que pasa cada tamiz.

ANEXO A). Las estimaciones están basadas en los resultados del “programa de muestreo

Los valores de precisión para agregados finos

de eficiencia de laboratorios de materiales, de

de la tabla 1 (véase ANEXO A) están basados

referencia de la A.A.S.H.T.O” con ensayos

en muestras de peso nominal de 500 g. La

realizados por el método de ensayo A.S.T.M.

revisión de este método en 1994 permite que

C136 y A.A.S.H.T.O. T 27.

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

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

muestras 99 y 100 (las muestras 99 y 100 fueron esencialmente idénticas) y produjeron los valores de precisión de la tabla 2 (véase

El % de retenido acumulado se obtiene sumando en forma acumulada los % de retenidos parciales.

ANEXO A), en la que indica solamente diferencias menores derivadas del tamaño de

Ejemplo 2:

% Retenido Acumulado:

En el tamiz de 3” En el tamiz de 2”

las muestras.

= 2.5 = 2.5 + 4.0 = 6.5

En el tamiz de 1 ½” = 2.5 + 4.0 + 4.0 = 10.5 NOTA 5 Los valores de agregados finos serán revisados para reflejar el tamaño de la muestra de

También puede ser:

300 g cuando se hayan realizado

un número

En el tamiz de 1 ½” = 6.5+ 4 = 10.5

suficiente de ensayos de eficiencia

usando el

tamaño de las muestras que proporciona datos

El % que pasa cada tamiz, se obtiene restando de 100 (% ) cada % retenido

confiables.

acumulado en cada tamiz, o también mediante la resta sucesiva de 100 menos cada % retenido parcial.

10 CALCULOS Ejemplo 3: % que pasa cada tamiz El % de retenido parcial, se calcula en función al peso total de la muestra (T). % Ret = Peso Ret x 100 T

Pasa 3” = 100 – 2.5 = 97.5 Pasa 2” = 100 - 6.5 = 93.5

(1)

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Donde:

11 CURVA GRANULOMETRICA La curva granulométrica es útil para el cálculo del coeficiente de uniformidad (Cu) y el de

D30 = Es el diámetro correspondiente al 30% pasante, obtenido de la curva granulométrica.

curvatura. El coeficiente de uniformidad se calcula por medio de la siguiente formula: Cu = D60 D10

(3)

10.1 Preparación granulométrica

de

la

curva

En un papel semi logarítmico colocar en el eje

D60 = Es el diámetro correspondiente al 60% pasante, obtenido de la curva granulométrica.

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° 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 D60 x D10

Cc =

(0.73)2 6 x 0.11

(3)

= 0.81

1.

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ANEXO A Tabla 1 Precisión Total porcentaje de Material pasante

Desviación estándar A (1s), %

Rango de aceptabilidad de dos resultados A (d2s), %

? 95 0.32 0.9 ? 85 0.81 2.3 ? 80 1.34 3.8 ? 60 2.25 6.4 1.32 3.7 ? 20 0.96 2.7 ? 15 1.00 2.8 ? 10 0.75 2.1 ?5 0.53 1.5 ?2 0.27 0.8 >0 Agregado ? 95

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