UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN LABORATORIO DE ING. DE MATERIALES CERAMICOS 1

PRACTICA N2

ENSAYO GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION

1. OBJETIVOS: 2. FUNDAMENTO TERICO:3. EQUIPO Y MATERIALES UTILIZADOS: 4. PARTE EXPERIMENTAL:5. DATOS OBTENIDOS Y CALCULOS REALIZADOS:6. CUESTIONARIO 7. CONCLUSIONES:8. BIBLIOGRAFIA:

1. OBJETIVOS: Complementar el anlisis granulomtrico de suelos con dimetros de partculas de, menores que la abertura del tamiz No. 200. Usar el anlisis propuesto por el MTC C 109 2000 (modo operativo basado en las normas ASTM D 422 Y AASTHO T 88).

2. FUNDAMENTO TERICO:

2.1. ANALISIS GRANULOMETRICO.

Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible tambin su clasificacin mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases o sub bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis.Para obtener la distribucin de tamaos, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente.Para suelos con tamao de partculas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se utiliza el mtodo de anlisis mecnico mediante tamices de abertura y numeracin indicado en la tabla Para suelos de tamao inferior, se utiliza el mtodo del hidrmetro, basado en la ley de Stokes.tabla de numeracin y abertura de tamices

a) METODO PARA ANALISIS MECANICO:Para su realizacin se utiliza una serie de tamices con diferentes dimetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor dimetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibracin y movimientos rotatorios intensos en una mquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se coloc en la columna de tamices (Conservacin de la Masa)

tabla de cantidad minima a ensayar segn tamao de partculas.

b) METODO ANALISIS HIDROMETRICO

DETALLE:Es un procedimiento complementario del ensayo de granulometra, que nos permite determinar el tamao de partculas con dimetros menores que las aberturas del tamiz No 200.El procedimiento se basa en la ley de Stokes, la cual establece una relacin entre el dimetro de las partculas y la velocidad de sedimentacin de estas, en un medio lquido de viscosidad y peso especfico conocido.

Velocidad de sedimentacin cm/seg.

Coeficiente de viscosidad del medio disperso (varia con la temperatura).

Dimetro equivalente de las partculas (esto es el dimetro de una esfera del mismo peso especfico que se sedimenta con la misma velocidad.

Peso especfico de las partculas de suelo

Peso especfico del medio disperso (agua).Que simplificando y tomando en cuenta las unidades respectivas, nos proporciona la siguiente expresin:

Altura de cada de las partculas de suelo en cm.

Tiempo de cada lectura en seg.Para determinar el porcentaje de partculas con dimetros menores que d, se utiliza la siguiente expresin:

Lc = lectura corregida del hidrmetro

Peso especfico de las partculas de suelomb = peso de suelo pretratado que pasa por el tamiz N 10 que es utilizado en el ensayo.

Este ensayo se realiza mediante la utilizacin de un hidrmetro el mismo que sirve para medir la densidad de la solucin viscosa (suelo + agua).

El valor de la lectura corregida es el siguiente:

En donde: Ls = lectura directa en el cuello del hidrmetro.Lc = lectura corregida.Ct = correccin por temperatura.Cm = correccin por menisco.CA = correccin por defloculante.

Este anlisis hidromtrico se usa para obtener un estimado de la distribucin e basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, partculas de varias formas y tamaos.El hidrmetro se usa para determinar el porcentaje de partculas de suelos dispersados, que permanecen en suspensin en un determinado tiempo.

METODOS DE ENSAYOS:METODO A:Se usa ms del 80% del material pasa por la malla N 200. Este mtodo se explicar en detalle y ms adelante se har alguna explicacin del otro mtodo.METODO B:Si menos del 80% de material es retenido por la malla N 200 y/o se encuentre material superior en tamao a la malla N 10.

3. EQUIPO Y MATERIALES UTILIZADOS: ANALISIS GRANULOMETRICO POR SEDIMENCION EQUIPOS E INSTRUMENTOS: Tamices N 100 y N 200 Balanza con sensibilidad 0.01gr Aparato agitador ( tipo mezclador) Hidrmetro 152H 02 Cilindros o probetas de sedimentacin de 1000ml o cm3 Agente dispersivo silicato de sodio Na2SiO3 Nota: por cada 1ml de Na2SiO3 se adiciona 125ml de agua destilada Termmetro Franelas, baldes.

Balanza con sensibilidad 0.01gr

Hidrmetro 152H0.01gr

Tamices N 100 y N 200

Aparato agitador (tipo mezclador)de 1000ml 0.01gr

Agente dispersivo silicato de sodio Na2SiO3de 1000ml 0.01gr

Termmetro0.01gr

probetas de sedimentacin de 1000ml 0.01gr

MATERIALES: 50 gr de arcilla, roja

4. PARTE EXPERIMENTALa) PREPARACIN DE LA MUESTRA:El tamao aproximado de la muestra que se debe usar para el anlisis por el hidrmetro vara con el tipo de suelo que va a ser ensayado. La cantidad requerida para suelo arenoso es de 75 a 100gr y para limos y arcillas de 50 a 60 gr (peso). El peso exacto de la muestra en suspensin puede ser determinado antes o despus del ensayo. Sin embargo el secado al horno el secado al horno de algunas arcillas antes del ensayo puede causar cambios permanentes en los tamaos de granos aparentes; las muestras de estos suelos deben ser conservadas con su contenido de humedad natural, y ensayadas sin ser secadas al horno.Luego de secar la muestra en el horno, tamizar por la malla N 100, de la pasante de esta se toma 50 gr de muestra.

b) PROCEDIMIENTO:FASES DEL ENSAYO:a. Preparar solucin agua ms defloculante.Caso N1 (medicin previa para la correccin cero).- Lectura del hidrmetro y T para cuando la probeta aun no contenga el floculante:hidrmetroT (C)

120.4

Medir 8 ml de Na2SiO3 (cantidad segn la relacin dada), para los 1000ml de agua destilada, mezclar ambos componentes teniendo mucho cuidado de que no se introduzca alguna sustancia ajena a la mezcla.Caso N2 (medicin previa para la correccin cero) Lectura del hidrmetro y T la probeta con el floculante:hidrmetroT (C)

920.3

b. Mezclar solucin con la muestra. Dejar reposar.Mezclar la solucin con la muestra, se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra, en arenas debera reposar de 2 a 4 hrs. En arcillas reposa 24 hrs. Pero por la premura del tiempo en nuestro caso procedimos con el siguiente paso. c. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimentacin.Colocar la mezcla en un balde, batir la mezcla, para arenas durante 3 a 4 minutos. Para arcillas durante 15 minutos.d. Colocar el hidrmetro e iniciar la toma de datos.Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentacin (probetas), se tapa con una tapa hermtica, se agita la probeta con la mano por 1:30 minuto, se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo aproximadamente, se coloca el hidrmetro e inicia la toma de datos, en cada lectura se lee la temperatura.e. Realizar la lectura hidrmetro en agua + defloculante para los siguientes tiempos mostrados en la tabla de toma de datos.

ESQUEMATIZACIN DEL PROCEDIMIENTO PRCTICO (flujograma):OBTENCIN DE LOS DATOS DEL ENSAYO GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION

CONTINUA SIG. PAG.PREPARACIN DE LA MUESTRA: 50 gr de arcilla seca .Muestra: 50 gr. arcilla seca Pasante de la malla N 100Tamizado del agregadoSecoMuestra: Arcilla seca rojaTamiz N 100IMPORTANTE: al usar un defloculante o solucin de Na2SiO3 la cantidad es: por cada 1ml de Na2SiO3 se adiciona 125 ml de agua destilada realizando la relacin se tiene que para 1000ml son 8ml de Na2SiO3Solucin agua ms floculante .8 ml de Na2SiO3 Probeta con 1000 ml de agua destilada 1 Preparacin solucin agua ms defloculantePROCEDIMIENTO: FASES DEL ENSAYO

PROCEDIMIENTO: FASES DEL ENSAYO

2 Mezclar solucin con la muestra. Dejar reposar

Solucin agua ms floculante + agregado

Muestra: 50 gr. arcilla seca

Solucin agua ms floculante

3 Batir la mezcla Colocar en la probeta de sedimentacin

Solucin agua ms floculante + muestra + agitado por 5 min.

Aparato agitador

Vertido y/o colocacin de la mezcal en la probeta de sedimentacin

4 Colocar el hidrmetro e iniciar la toma de datos

Luego de haber Vertido la mezcla en la probeta de sedimentacin

Luego de tener la mezcla se toma todos los datos: ya sea las lecturas del hidrmetro y del termmetro, para todos los tiempos propuestos en la tabla siguiente: apartado 5.2Toma de temperatura: temperatura en CLectura del hidrmetro5 Colocar el hidrmetro e iniciar la toma de datosSe tapa con una tapa hermtica, se agita la probeta con la mano por 1:30 minuto, se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo aproximadamente,

5. DATOS OBTENIDOS Y CALCULOS REALIZADOS:5.1. determinacin de la correccin del cero puede ser + o -)

hidrmetroT (C)

120.4

hidrmetroT (C)

920.3

TUBO N2 : CON FLOCULANTETUBO N1 : SIN FLOCULANTE

CORRECION DEL CERO PARA EL HIDROMETRO = 8

NOTA: CORRECION DEL CERO PARA EL HIDROMETRO = 4 por mejor aproximacin de datos

5.1. Lecturas del hidrmetro y del termmetro, para todos los tiempos.

fechahoratiempo (min)T (C)lectura real del hidrmetro

21/04/201515:15:00 p.m.120.927

21/04/201515:17:00 p.m.220.821

21/04/201515:18:00 p.m.320.520

21/04/201515:19:00 p.m.420.517

21/04/201515:20:00 p.m.520.816

21/04/201515:23:00 p.m.82115

21/04/201515:30:00 p.m.152115

21/04/201515:45:00 p.m.3021.313

21/04/201516:15:00 p.m.6021.412

22/04/201508:09:00 a.m.101421.810

23/04/201508:06:00 a.m.245121.97

23/04/201514:00:00 p.m.280522.17

23/04/201518:00:00 p.m.304521.47

24/04/201508:06:00 a.m.389120.56

24/04/201514:15:00 p.m.426021.57

24/04/201518:02:00 p.m.448721.27

27/04/201509:24:00 a.m.828922.87

27/04/201514:00:00 p.m.850522.67

27/04/201518:09:00 p.m.875422.46

28/04/201508:25:00 a.m.949021.46

28/04/201513:18:00 p.m.966322.86

Clculos: UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN LABORATORIO DE ING. DE MATERIALES CERAMICOS 1

2

USANDO EL SIGUIENTE FORMULARIO:1 lectura corregida del hidrmetro

Rc = lectura corregida del hidrmetro Ra = lectura Real Ct = factor de correccin de Temperatura2 hidrmetro corregido por menisco

3 Rc = lectura corregidaa = factor de correccinWs = peso del suelo (muestra)4 factor de correccin a:

a = factor de correccin Gs = peso especfico de la muestraNota: usando tambin la tabla 5 L = profundidad efectiva Valor que se obtiene de la tabla.6 V = velocidad de cada de particular

; t = tiempo en (min)7 dimetro de la partcula:

ANALISIS DE RESULTADOSfechahoratiempo (min)T (C)lectura real del hidrmetrofac. de correccin pot T = CtLectura corregida del hidro. = Rchidrom. Correg. X menisco (R=Rc+1)% ms fino (%)Profundidad efectiva (L)Velocidad de caida (cm/min) (L/t)Constante (K)Dimetro de esfera (D) (mm)Dimetro de esfera (D) (um)

21/04/201515:15:00 p.m.120.9270.1823.1824.1848.1216812.36412.36400000.014120.049649424.965E-05

21/04/201515:17:00 p.m.220.8210.1617.1618.1635.6241613.2846.64200000.014140.036441723.644E-05

21/04/201515:18:00 p.m.320.5200.116.117.1033.423613.484.49333330.01420.030100433.010E-05

21/04/201515:19:00 p.m.420.5170.113.114.1027.195613.983.49500000.01420.026546792.655E-05

21/04/201515:20:00 p.m.520.8160.1612.1613.1625.2441614.1682.83360000.014140.023802292.380E-05

21/04/201515:23:00 p.m.821150.211.212.2023.251214.281.78500000.01410.018838151.884E-05

21/04/201515:30:00 p.m.1521150.211.212.2023.251214.280.95200000.01410.013757441.376E-05

21/04/201515:45:00 p.m.3021.3130.269.2610.2619.2237616.8680.56226670.014070.010550311.055E-05

21/04/201516:15:00 p.m.6021.4120.288.289.2817.1892815.6120.26020000.014060.007171987.172E-06

22/04/201508:09:00 a.m.101421.8100.366.367.3613.2033615.1280.01491910.014020.001712461.712E-06

23/04/201508:06:00 a.m.245121.970.383.384.387.0168815.5620.00634920.014010.001116351.116E-06

23/04/201514:00:00 p.m.280522.170.433.434.437.1206815.5570.00554620.013980.001041131.041E-06

23/04/201518:00:00 p.m.304521.470.283.284.286.8092815.5720.00511400.014060.001005461.005E-06

24/04/201508:06:00 a.m.389120.570.13.14.106.435615.780.00405550.01420.000904309.043E-07

24/04/201514:15:00 p.m.426021.570.33.34.306.850815.570.00365490.014050.000849418.494E-07

24/04/201518:02:00 p.m.448721.270.243.244.246.7262415.5760.00347140.014080.000829578.296E-07

27/04/201509:24:00 a.m.828922.870.643.644.647.5566415.5360.00187430.013840.000599185.992E-07

27/04/201514:00:00 p.m.850522.670.583.584.587.4320815.5420.00182740.013880.000593345.933E-07

27/04/201518:09:00 p.m.875422.460.522.523.525.2315215.6960.00179300.013920.000589435.894E-07

28/04/201508:25:00 a.m.949021.460.282.283.284.7332815.7440.00165900.014060.000572685.727E-07

28/04/201513:18:00 p.m.966322.860.642.643.645.4806415.6720.00162190.013840.000557375.574E-07

28/04/2015

DATOS AUXILIARES

CORRECCION DEL CERO:4

factor de correccin1.038

GS =2.48

6. CUESTIONARIO:1. Porque precisa usar en el ensayo agua destilada?Cuando se realiza el ensayo se precisa que no se cuente con impurezas que involucren una perturbacin en la toma de datos o la modificacin de los mismo, es asi que se considera o es, realmente el agua destilada pura, por ello es mejor trabajar con ella, en cambio el agua de cao, agua potable contiene cloro y otros componentes que no permitira tomar con una mayor aproximacin los datos. Adems no presenta mayor variacin, por lo cambios de temperatura.

2. Por qu ley es que se rige este ensayo para la obtencin de la granulometra?, desarrolle.

Ley de Stokes, se refiere a la fuerza de friccin experimentada por objetos esfricos movindose en el seno de un fluido viscoso en un rgimen laminar de bajos nmeros de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es vlida en el movimiento de partculas esfricas pequeas movindose a velocidades bajas. La ley de Stokes puede escribirse como:

3. Qu es un floculadores?.Una solucin, o agente dispersante se usara con agua destilada para este tipo de ensayo, con la adicin de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantacin y posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilizacin de aguas de origen superficial y del tratamiento de aguas servidas domsticas, industriales y de la minera.

4. Porque se precisa agitar la mezcla de agregado con la solucin (floculador + agua destilada).Los intersticios en los agregados fino es minsculo, a diferencia de una tipo de grava o arena, es por ello para que el floculador con el agua destilada puedan introducirse en esto intersticios es preciso realizar una agitacin a los mismo.

5. Se puede medir en esta prctica, el volumen del hidrmetro de qu forma explique.Si: Colocar un volumen determinado de agua en la probeta (vi) Sumergir el hidrmetro en la probeta y determinar el nuevo volumen (Vf) Determinar el volumen del hidrmetro = Vf Vi Tambin se puede medir y considerar otros parmetros para la calibracin del hidrmetro:Medir su Longitud, la longitud entre el extremo superior del bulbo y las distancias graduaciones del vstago

6. Que otro tipo de anlisis granulomtrico existe por sedimentacin, aparte de los ya mostrado.Estos mtodos se basan en que la velocidad de sedimentacin de las partculas en un lquido es funcin de su tamao, anlisis granulomtrico por sifonaje y anlisis granulomtrico con densmetro.

Anlisis granulomtrico por sifonaje.- se utiliza cuando el material es fino (arcillo limoso). Con este mtodo se determina la cantidad de limo y la cantidad de arcilla que contiene una muestra de suelo.

7. Por qu debe ser calibrado un hidrmetro, y cul es su importancia?El hidrmetro debe ser calibrado para determinar su profundidad efectiva en trminos de lecturas de hidrmetro, si se dispone de un hidrmetro tipo 151 H o 152- H, la profundidad efectiva puede ser obtenida. Si el hidrmetro disponible es de otro tipo, procdase a su calibracin.

8. Que otros floculadores o agente dispersante se podra tener

9. Valores de factor de correccin, , para diferentes gravedades especficas de partculas de suelo.Valores de profundidad efectiva basados en hidrmetros y cilindros sedimentarios de tamaos especficos

7. CONCLUSIONES: Los resultados obtenidos en este ensayo de hidrmetro 152H confirman el carcter limo arcilloso de la muestra analizada. Se puede ver en la grafica que el fraccin de arcillas es considerable en este suelo. Este suelo debe ser tratado con especial cuidado ya que por su baja cohesin debida a la ausencia de arcillas, tiene la tendencia de deslizar gravitacionalmente con facilidad. Se debe tener cuidado al realizar la prctica, y la toma de datos, que es el principal error que se podra tener, por ejemplo para la obtencin de cero, nos dio un valor de 8, el cual no es ptimo por que segn la tabla y los dems datos tomados, con este valor nos dara valores negativos que son muy perjudiciales y no favorables.

8. BIBLIOGRAFIA: http://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_granulom%C3%A9trica http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometria.pdf https://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/EM-2000/seccion-01/mtc109.pdf http://www.sian.inia.gob.ve/repositorio/manuales_suelos/analisis_suelos_fertiidad/2.1.pdf