UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
INFORME DE LABORATORIO: Determinación e !"# tama$"# e !a# %art&c'!a# e #'e!"
Pr"(e#"r: Octa)i" C"r"na" Garc&a
Inte*rante#: PABLO ALE+ANDER BURGOS C,IDOANDRES FABIAN FABIAN CASTILLO C ASTILLO POVEDA LUIS FELIPE GU.MAN PULIDO /OSE DANIEL VILLA ALEMAN NEISDAN IVAN SERRANO
B"*"t0 D1C1 Mar2" e 34561
INTRODUCCIÓN1 El conocimiento de las propiedades de los materiales es imprescindible para todas las etapas que componen el desarrollo de una obra civil, esto permite realizar un uso apropiado del suelo, para un mejoramiento o adaptación del mismo a las diferentes necesidades en campo. La caracterización del material pétreo, se usa en para obtener información sobre la distribución del tamaño de partículas de un suelo permeabilidad, cohesión y para determinar si un suelo puede ser utilizado en mezclas de asfalto o concreto. dem!s "esulta muy importante porque, entre otras razones, con esta se puede catalo#ar el material se#$n distintas normas y así poder ver que tan apto es para uno uso específico.
RESUMEN1 %e realiza una prueba de laboratorio para la determinación cuantitativa de la distribución de los tamaños de las partículas de un suelo, dividiéndose la muestra en dos partes, &amaños de partícula retenidos en el tamiz 'o. () y &amaños de partícula retenidos en el tamiz 'o.*)). Este ensayo corresponde $nicamente a los tamaños de partículas superiores a + um -&amiz 'o. *)). /ara los finos, la distribución de los tamaños de partícula se determinó posteriormente por un proceso de sedimentación empleando el ensayo de hidrometría.
MARCO TEÓRICO1 /ara La pr!ctica de laboratorio se tuvo como referente la norma, 0E%1"2/123' E 20E'&2421123' 0E %5EL3% -/"31E0262E'&3 72%5L 8 6'5L -2'79()*9 (: . La cual establece las si#uientes clasificaciones para suelos o materiales que se presentan de manera natural;
•
➢ ➢
•
➢
.+ mm-'o.>. .+ mm -'o. >. rena.9 partículas de roca que pasan el tamiz de >.+ mm -'o.> y quedan retenidas en el tamiz de + μm -'o.*)). .+ mm -'o.> y queda retenida sobre el tamiz de *.)) mm -'o.().
➢
➢
•
•
•
•
•
6edia9 pasa el tamiz *.)) mm -'o.() y queda retenida sobre el tamiz de >* μm -'o.>). 4ina9 pasa el tamiz >* μm -'o.>) y queda retenida sobre el tamiz de + μm -'o.*)). rcilla9 clasificada como suelo fino, que pasa el tamiz de + μm -'o.*)), puede presentar consistencia de plasticidad dentro de un cierto intervalo de humedad y presenta resistencia considerable cuando se seca al aire y con un índice de plasticidad i#ual o mayor a >. rcilla or#!nica9 clasificada como arcilla, eAcepto que el valor de su límite líquido es menor al +B sobre el valor antes de secarlo. Limo 9 suelo que pasa el tamiz de + μm -'o. *)) , suelo de #rano fino li#eramente pl!stico o no pl!stico que puede presentar poca o nin#una resistencia cuando se seca al aire y con un índice pl!stico inferior que >. Limo or#!nico9clasificado como limo, eAcepto que su límite líquido después de secado en el horno es inferior al +B sobre el valor antes de secarlo. &urba9 suelo de estructura ve#etal en diferentes estados de descomposición de restos ve#etales de consistencia esponjosa, y cuya teAtura varía desde fibrosa hasta amorfa. /ara hacer la clasificación de la muestra por tamaño de #rano se usó la norma 0E&E"62'12C' 0E L3% &6D3% 0E L% /"&15L% 0E L3% %5EL3% -2'7 E9 (*:9(:F la cual especifica en #ran medida el procedimiento para clasificar la muestra elaborando una curva #ranulométrica, para ello se usan las si#uientes ecuaciones. 1on el fin de obtener la masa de la porción pasante por el tamiz de *.)mm -'o. (), se resta de la masa ori#inal, la masa retenida en dicho tamiz. Masatotal Masa retenida Masaque pasa . −
=
Ec'ación 5 para los c!lculos de porcentaje que pasa el tamiz 'o () se emplea la si#uiente fórmula.; Peso material que pasa × 100 Peso materialtotal
Ec'ación 3
sí mismo para hacer la determinación del tamaño de #rano del material que pasa el tamiz 'o.*)), la norma contempla las si#uientes ecuaciones usando el método del hidrómetro.
MATERIALES - E7UIPO1 Ba!an2a# e %reci#ión1 %e usa la balanza di#ital con dos cifras decimales de aproAimación.
Tamice# e ma!!a c'araa1 &amices malla cuadrada para #rano #rueso, tamaños de #ranos mayores a * mm. 5n jue#o completo de tamices que va desde el tamiz := hasta el tamiz 'o. >
Tamice# e *ran" (in"1 &amices de malla cuadrada para #rano fino maños mayores a +um
,irómetr"1 1on forme a los requisitos para los hidrómetros (( G o (*G de la norma %&6 E()), #raduado para leer, de acuerdo con la escala #rabada, la #ravedad especifica de la suspensión o los #ramos por litro de suspensión .
Ci!inr" e )iri" %ara #eimentación1
1ilindro con capacidad de ())) ml para realizar la sedimentación de material fino.
Termómetr" e inmer#ión1 1on una apreciación de ). H1
A*ita"r %ara !a8"rat"ri" #itador vertical para homo#eneizar mezclas de material fino.
METODOLOGÍA1 /ara las distintas pruebas que se desarrollan en este ensayo, es necesario tomar una muestra de material que sea representativa y en una proporción adecuada. La correcta esco#encia de la muestra se consi#ue eAtrayendo material de distintas partes de la zona de interés, después en el laboratorio se hace el cuarteo, que radica b!sicamente en revolver un poco el material con una pala y después disponer el material en una capa homo#énea y cuadrada, dividir este en cuatro cuadrados i#uales, eAtraer dos cuadros opuestos y revolver los otros dos restantes, haciendo esto hasta conse#uir la cantidad mínima de material necesaria se#$n lo estipula la norma. El material descrito en la parte anterior de cuarteo, %e determina por medio de la prueba de tamiz 'o. () -* mm. En fracción #ruesa -retenido en este, y fracción fina -que pasa por él. %e or#anizan los tamices en orden ascendente hacia arriba desde el tamiz 'o.() y se tamiza la fracción #ruesa de material, se procede a
pesar el material retenido en cada tamiz en una balanza di#ital de precisión debidamente calibrada, para la precisión en la cuantificación y an!lisis de datos. El ensayo de hidrometría es el procedimiento #eneralmente usado para determinar la distribución del tamaño de las partículas que pasan por el tamiz *)). En este procedimiento la muestra del suelo se dispersa en a#ua destilada y se deposita en una probeta de ())) ml, se completa el nivel con a#ua destilada, a continuación se procede con la a#itación manual durante un minuto. se deja la probeta en reposo y a partir del primer minuto se toma la lectura del hidrómetro y temperatura, se toman las lecturas consecutivas en dos, cinco, diez, quince, treinta, sesenta, doscientos cincuenta y mil cuatrocientos cuarenta minutos. La finalidad de estos ensayos es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. sí es posible también su clasificación mediante sistemas como %G&3 o 5%1%. El ensayo es importante, ya que #ran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub9 bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc.
RESULTADOS - AN9LISIS1 •
7alores del an!lisis de tamizado para la porción de masa retenida en los tamices de la fracción del material de #rano fino obtenido en el laboratorio.
M'e#tra A (in"#; Tami2 Ma#a retenia *r; 'o. *) (,*> 'o.>) ((,:+ 'o.I) ((,J: 'o.()) (>,> 'o.*)) *(,(> Pam ),:+ Ma#a t"ta! +>,>? Ma#a inicia! *r; Ma#a (ina! *r; Peria *r;: < e %eria
•
+I,( +>,>? (,II *,*
7alores del an!lisis de tamizado para la porción de masa retenida en los tamices de la fracción del material de #rano #rueso obtenido en el laboratorio.
M'e#tra B Gr'e#a; Tami2 Ma#a retenia *r; :K*= (I,* (= (::,(> @= (>+,)( = ((,)J :KJ= (*J,:> 'o.> *>),+) 'o.() (J),? Pam :,:* Ma#a t"ta! (>I,)I Ma#a inicia! *r; Ma#a (ina! *r; Peria *r;: < e %eria
(>II,>J (>I,)I (,>* ),(
/osteriormente se calcula el porcentaje de material que pasa en cada tamiz para el an!lisis #ranulométrico y poder determinar de una manera adecuada la distribución de partículas de suelo.
An0!i#i# *ran'!"m=tric" %ara materia! e *ran" (in" Tami2 'o. *) 'o.>) 'o.I) 'o.()) 'o.*)) Pam Ma#a t"ta!
M'e#tra A (in"#; Ma#a retenia Ma#a %a#a *r; *r; (,*> ?,* ((,:+ >+,JJ ((,J: :I,) (>,> *(,( *(,(> ),:+ ),:+ +>,>?
< %a#a +?, I>,: >J,> *J,J ),>
An0!i#i# *ran'!"m=tric" %ara materia! e *ran" *r'e#" Tami2 :K*= (= @= = :KJ= 'o.> 'o.() Pam Ma#a t"ta!
M'e#tra B *r'e#"#; Ma#a retenia Ma#a %a#a *r; *r; (I,* ?>J,> (::,(> J(,>) (>+,)( IIJ,:? ((,)J :,:( (*J,:> >*>,?+ *>),+) (J>,*+ (J),? :,:* :,:* (>I,)I
< %a#a I>,+ ,I >,I :+,J *?,) (*,I ),*
El método de tamizado para el an!lisis #ranulométrico permite determinar de manera adecuada una distribución de las partículas en los suelos. continuación de muestra las curvas #ranulométricas del material fino y #rueso, cada punto de la #r!fica indica el porcentaje con un tamaño inferior al que indica el punto -es decir, que Mpasan= por un tamiz con dicha obertura de malla.
CONCLUSIONES1 N En las #r!ficas obtenidas a partir de los ensayos -tanto el de #ranulometría como el de hidrometría se puede observar que eAiste una #ran variedad de tamaños de #rano en un amplio mar#en, lo cual implica una buena #raduación del material y por ende, un buen comportamiento en compactación. N %e#$n la información del ensayo de hidrometría, es posible deducir que para las partículas con di!metros m!s pequeños su velocidad de caída es m!s baja y viceversa, a tal punto que partículas coloidales pueden permanecer en suspensión incluso para tiempos de reposo muy lar#os. N El di!metro equivalente mayor de la muestra fina es de ).)(mm, menor al de ).)+ mm que divide el tamiz 'H*)), lo cual nos da fiabilidad de los resueltos obtenidos mediante los c!lculos respectivos. N La permeabilidad y cohesión que poseen, las cuales nos permiten verificar que tan apto puede ser para la realización de proyectos de construcción. N El método de &amizado fue ele#ido para clasificar las muestras, debido a la facilidad y sencillez con que se realiza. N El material analizado en el laboratorio no posee características suficientes para ser usado como base o sub9base #ranular, mas sin embar#o puede ser usado como material afirmado o recebo, principalmente en carreteras o caminos de bajo volumen transito. .
> N N N
BIBLIOGRAFÍA 0E%1"2/123' E 20E'&2421123' 0E %5EL3% -/"31E0262E'&3 72%5L 8 6'5L -2.'.7. E9()*9(: 'OL2%2% <"'5L36P&"213 /3" 6E023 0EL G20"C6E&"3 -2.'.7. E9(*> 9)+ 0E&E"62'12C' 0E L3% &6D3% 0E L% /"&15L% 0E L3% %5EL3% -2.'.7. E9 (*:9(: http;KKsuelosudea.blo#spot.com.coKpKanalisis9#ranulometrico.html
