MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
MANUAL VISUALIZADO
FLNV- MVAG-07/08 VERSION 2
COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS GRUESOS Y MUESTRAS DE SUELOS
NOVIEMBRE 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
?
Bandejas 60 cm. x 60 cm. x 5 cm.
sensibilidad de 0,1gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados finos).
?
Bandeja, 20 cm. x 12 cm. x 7 cm. para secar muestras.
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
?
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
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.).
limpia para cuartear ó mezclar material. ?
Tamiz , Nº 4 de de 45 cm de diámetro con marco de madera.
?
Reloj, contador de minutos con alarma.
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?
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Cuarteadores: uno para finos y otro
Estas a su vez se clasifican en: Grava
para gruesos. ?
gruesa (Pasa 3” y retenido en ¾”) y
Tamizador mecánico para tamices de
grava fina (Pasa ¾” y retenido en #4).
20 cm de diámetro. (véase figura 1 y 2)
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 sus partículas en:
6 SIGNIFICADO Y USO
Rocas: Todas las partículas mayores a 3 pulgadas.
Una muestra de agregado seco de peso
Gravas: Partículas menores de 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 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 grano
dentro
de
un
conjunto
dado
A. B. C.
Mezcla de finos y gruesos Finos (menor del tamiz Nº 4 ) Gruesos (mayor del tamiz Nº 4)
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- MV AG-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
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.)
6 Kg. 13 Kg. 26 Kg. 52 Kg. 78 Kg. 104 Kg.
8 PROCEDIMIENTO La muestra es obtenida por medio del método del cuarteo
(véase
Manual
FLNV-MVAG-032
Figura 4 Muestra extraída del horno
“Método de cuarteo de muestras”). NOTA 3 Si el caso lo amerita, la muestra puede lavarse
húmeda,
tomando
repres entati va 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 par tículas 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 utili zando 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 hast a 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 seca 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 PESO MINIMO ÑO MAXIMO NOMINAL DE LA MUESTRA DE LA PARTICULA *Kg . *Pulg. 3/8” ½” ¾” 1” 1 ½” 2” 2 ½” 3” 3 ½” 4” 4 ½” 5” 6”
1. 2 5 10 15 20 35 60 100 150 200 300 500
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).
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 material.
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, realiz ados 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:
% Ret enido 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 eficienci a
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
(3)
D10
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) 6 x 0.11
2
(3)
= 0.81
1.
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ANEXO A Tabla 1 Precisión Total porcentaje de Material pasante
Agregado B Grueso : Precisión para un solo laboratorista
Agregado B Grueso : Precisión para dos o más laboratoristas
Agregado Fino : Precisión para un solo laboratorista
Precisión para dos o más laboratoristas
A B
Desviación estándar A (1s), %
<100 <95 <85 <80 <60 <20 <15 <10 <5 <2
? 95
<100 <95 <85 <80 <60 <20 <15 <10 <5 <2
? 95
<100 <95 <60 <20 <15 <10 <2
? 95
<100 <95 <60 <20 <15 <10 <2
? 95
? 85 ? 80 ? 60 ? 20 ? 15 ? 10 ?5 ?2
>0 ? 85 ? 80 ? 60 ? 20 ? 15 ? 10 ?5 ?2
>0 ? 60 ? 20 ? 15 ? 10 ?2
>0 ? 60 ? 20 ? 15 ? 10 ?2
>0
Rango de aceptabilidad de dos resultados A (d2s), %
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
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
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
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
Estos Números representan, los limites (1s) y (d2s) respectivamente descritos en la practica C670 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
Promedi o
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
MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL
FLNV-MVAG-07/08 Fecha: 28/11/2003
Pág. 16 de 16 METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SUELOS VERSION 2
MANUAL VISUALIZADO
ANEXO 2 Grafica N° 1 Curva granulométrica .
Curva granulometrica 10 0 90 80 E 70 T 60 N A S 50 A P 40 %30
20 10 0 100,00
10,00
1,00
0,10
ABERTURA EN (mm)
Serie1
0,01
0,00
