TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Análisis Granulométrico por Sedimentación
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- Santiago Villanueva Pereyra
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1 TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Análisis Granulométrico por Sedimentación Expositor: Antioco Quiñones Villanueva
2 GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION Análisis Granulométrico Por Sedimentación ASTM D422 El análisis hidrométrico se usa para obtener un estimado de la distribución e basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias formas y tamaños. El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
3 GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION METODOS DE ENSAYOS: METODO A: Se usa si más del 80% del material pasa por la malla Nº 200. Este método se explicará en detalle y más adelante se hará alguna explicación del otro método. METODO B: Si menos del 80% de material es retenido por la malla Nº 200 y/o se encuentre material superior en tamaño a la malla Nº 10. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
4 EQUIPO Tamices Nº 10 y Nº 200. Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo. Aparato agitador. Hidrómetro 152H. Cilindro de Sedimentación de 1000 cm 3. Agente dispersivo (hexametafosfato sodio, NaPO 3 ). Termómetro. Muestra representativa del suelo. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
5 EQUIPO Balanza digital Cilindro de Sedimentación de 1000 cm 3. Tamiz Nº 10 Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
6 EQUIPO Aparato agitador. Agente dispersivo
7 EQUIPO Frasco volumétrico para preparar la mezcla. Hidrómetro 152H y termómetro Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
8 PROCEDIMIENTO FASES DEL ENSAYO: 1. Preparar la muestra. 2. Preparar solución agua mas defloculante. 3. Mezclar solución con la muestra. Dejar reposar. 4. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimentación. 5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos. 6. Calcular Gs de la muestra. 7. Realizar la lectura hidrómetro en agua + defloculante. 8. Realizar la lectura hidrómetro en agua. 9. Correcciones y cálculos. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
9 1. Preparación de la Muestra Secar la muestra en el horno. Tamizar por la malla Nº 10. Se toma 50 gr de muestra. Cernido por la malla Nº 10 Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
10 2. Preparación de la Solución Pesar 5.0 gr de defloculante. Medir 125 ml de agua destilada. Mezclar ambos componentes. Componentes de la solución. Agitado de la solución. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
11 3. Mezcla de solución con la muestra Mezclar la solución con la muestra. Se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra. En arenas reposa de 2 a 4 horas. En arcillas reposa 24 horas. Dejar reposar la mezcla. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
12 4. Batir la mezcla. Luego de reposar, se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora. Añadir 125 ml de agua destilada. Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a 4 minutos. Para arcillas, durante 15 minutos. Se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora. Batir la mezcla. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
13 5. Colocar el hidrómetro. Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentación. Se añade agua destilada hasta completar los 1000 ml. Se agita el cilindro con la mano por un minuto. Se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo. Se coloca el hidrómetro y inicia la toma de datos. En cada lectura se lee la temperatura. Se añade agua hasta completar los 1000 ml. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
14 5. Colocar el hidrómetro. Se agita el cilindro de sedimentación. Se coloca el hidrómetro. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
15 5. Colocar el hidrómetro. Detalle: hidrómetro y termómetro Detalle: Separación de partículas durante el ensayo. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
16 6. Calcular Gs. Hacer el ensayo del peso especifico relativo de sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla Nº 10. Hallar Gs. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
17 7 y 8. Realizar lecturas También se requieren como datos la lectura del hidrómetro con: a) Sólo con agua. b) Con agua y con defloculante. Marzo 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
18 DATOS QUE SE OBTIENEN
19 DATOS QUE SE OBTIENEN Tiempo L L/tiempo Constante Diámetro ºC C t Rd Rc P(%) R (min) (cm) (cm/min) K (mm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) Hora de Inicio : 13:03:00 p Peso especifico relativo de sólidos (Ss) : Peso Suelo Seco (gr) : 50.0 % que pasa la malla N 200 : % que pasa la malla N 10 : Lectura Hidrómetro en agu a (Cm) : 0.5 Coeficiente "a" : Lectura Hidrómetro en agua + defloculante (Cd) : 5.0
20 CALCULO COLUMNA 3 CORRECCION POR TEMPERATURA (Ct): Se debe corregir por temperatura con la siguiente Tabla. Note que en 20 ºC, la corrección es cero. (Temp C) Ct (Temp C) Ct
21 CALCULO COLUMNA 3 Ahora se presenta la columna Nº 3, ya llenada. Tiempo ºC (min) C t Rd (1) (2) (3) (4)
22 CALCULO COLUMNA 5 Lectura del hidrómetro corregido (Rc): Rc = Rd Cd + Ct Donde: Rc = Lectura del hidrómetro corregido. Rd = Lectura del hidrómetro Cd = Lectura del hidrómetro en agua mas defloculante. Ct = Corrección por temperatura
23 CALCULO COLUMNA 5 Ahora se presenta la columna Nº 5, ya llenada. Tiempo (min) ºC C t Rd Rc (1) (2) (3) (4) (5)
24 CALCULO COLUMNA 6 Cálculo del Porcentaje más fino, P(%): Donde: Rc* a*100 P(%) = Ws Rc = Lectura del hidrómetro corregido. a = Corrección por gravedad especifica. Ws = Peso seco de la muestra. Gs = Peso especifico de sólidos. a = Gs(1.65) ( Gs 1)2.65
25 CALCULO COLUMNA 6 Ahora se presenta la columna Nº 6, ya llenada. a = Tiempo (min) ºC C t Rd Rc P(%) (1) (2) (3) (4) (5) (6)
26 CALCULO COLUMNA 7 Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco (R) : R = Rd + Cm Donde: R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco. Rd = Lectura del hidrómetro. Cm= Lectura del hidrómetro en agua.
27 CALCULO COLUMNA 7 Ahora se presenta la columna Nº 7, ya llenada. Tiempo (min) ºC C t Rd Rc P(%) R (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
28 CALCULO COLUMNA 8 Cálculo de longitud de hidrómetro (L) : En función del valor de R, se puede calcular el valor de L (cm) con la siguiente Tabla: R L (cm) R L (cm) R L (cm)
29 CALCULO COLUMNA 8 Ahora se presenta la columna 8 ya llenada: Tiempo L ºC C t Rd Rc P(%) R (min) (cm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
30 CALCULO COLUMNA 9 Cálculo del valor L/t: La columna 9 es la división de la Columna 8 / Columna 1: Tiempo (min) 1.00 ºC C t Rd Rc P(%) R L (cm) L/tiempo (cm/min) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
31 CALCULO COLUMNA 10 El valor de K puede hallarse de la siguiente Tabla, en función de la temperatura y el peso especifico de sólidos. Temperatura Gravedad Especifica de Sólidos T (ºC)
32 CALCULO COLUMNA 10 Ahora se presenta la columna 10 ya llenada: Tiempo L L/tiempo Constante ºC C t Rd Rc P(%) R (min) (cm) (cm/min) K (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
33 CALCULO COLUMNA 11 Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente: D = K L t En nuestra Tabla, es el producto de la columna 10 por la raíz cuadrada de la columna 9.
34 CALCULO COLUMNA 11 Ahora se presenta la columna 11 ya llenada: Tiempo L L/tiempo Constante Diámetro ºC C t Rd Rc P(%) R (min) (cm) (cm/min) K (mm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
35 GRAFICO P(%) vs D (mm) Con la columna 6 y la columna 11 se puede preparar una gráfica de P(%) vs. Diámetro (mm), el cual vendría a ser la curva granulométrica del material que pasa por la malla Nº Curva Granulometrica Diámetro (mm) Porcentaje que pasa (% %)
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