Universidad Tecnolgica de PanamSede Regional de ChiriquFacultad de Ingeniera CivilLic. en Ingeniera Civil

INFORME N5

ANLISIS GRANULOMTRICO DE SUELOS FINOSMTODO DEL HIDRMETROIntegrantes:Hernn PernDigna RoviraStefhanie Vega

Asignatura:Mecnica de Suelos

Grupo:2IC142

I Semestre

OBJETIVODeterminar la distribucin de tamaos de partculas de la fraccin de suelo cuyo tamao es menor de 75 m (No. 200) (fraccin fina de suelo).EQUIPO Hidrmetro Aparato de dispersin Envases adecuados para el manejo y secado de las muestras Cilindros de dispersin (probetas) de 1000 ml de capacidad Termmetro Cronmetro Agua destilada Balanzas de 0.1 g de aproximacinPRINCIPIO DEL MTODOEl Ensayo Hidromtrico es utilizado para determinar la distribucin de partculas de suelos finos. El proceso es descrito utilizando la Ley de Stokes (Stokes, 1891) el cual asume que las partculas de suelos, de diferentes formas y tamaos, dispersas en un medio se sedimentan en el agua como esferas que no chocan entre s. Por lo tanto, el tamao de la partcula se determina utilizando la distancia de sedimentacin la cual es medida utilizando un Hidrmetro. El porcentaje ms fino, de un tamao X, es determinado midiendo la densidad del fluido donde est el suelo suspendido.DESCRIPCIN DE LA MUESTRASe trabaj con una muestra que presentaba un color marrn claro, era una muestra bastantemente uniforme a simple vista con partculas muy pequeas. Haba material limoso en la muestra.

Descripcin de la muestra: Angulosidad: No puede determinarse a simple vista (arcilla) Forma: No puede determinarse a simple vista (arcilla) Color: Marrn Claro Olor: S Consistencia: Blanda Cementacin: Moderada

PREPARACIN DE LA MUESTRAEl ensayo se realiza tomando una muestra de material pasndola por el tamiz No. 10. El tamao de la muestra lo determina el tipo de material. Para suelos arcillosos, la muestra oscila entre 50 g a 80 g. Para suelos limosos, la muestra oscila entre 80 g y 100 g. La muestra se diluye por 16 horas en una solucin dispersante de 125 ml Hexametafosfato de Sodio disueltos en agua destilada (40 g disueltos en 1000 ml). La finalidad de este proceso es disgregar cualquier floculo de material presente en la muestra. PROCEDIMIENTO1. Tomar una muestra de la fraccin de suelo de 50 g (arcillas) 80 g (limos). La muestra debe pasarse por el tamiz No. 10 para evitar la presencia de cualquier tipo de partcula gruesa.2. Preparar una solucin dispersante de 40 g de hexametafosfato de sodio diluidos en 1000 ml de agua destilada.3. Determinar la gravedad especfica del suelo (Gs) o asumir su valor como 2.65.4. Colocar el suelo en un recipiente y agregar 125 ml. De la solucin dispersante. Dejar el suelo en contacto con la solucin por 16 horas aproximadamente para ayudar a disgregar las partculas de suelo. Despus de este periodo, mezclar la solucin acuosa en una mquina dispersora por espacio de 60 segundos. De no tener una mquina dispersora, mezcle el material manualmente con la ayuda de un policial o esptula por un tiempo de 5 min.5. Transferir la mezcla de suelo + solucin dispersante en un cilindro de sedimentacin. Agregar agua hasta alcanzar un volumen de 1000 ml. Asegurarse de no dejar restos de suelo en el recipiente de mezclado.6. En otra probeta agregar 125 ml del agente dispersante y luego agregar agua hasta un volumen de 1000 ml. Esta es la solucin de control que servir de referencia para corregir el cambio de densidad provocado por el hexametafosfato de sodio agregado.7. Agitar el cilindro de sedimentacin por espacio de 60 segundos. Luego, medir la densidad a 5, 15, 30, 60, 90 y 120 seg. Debido a la dificultad de realizar estas medidas, esta parte debe repetirse dos veces y tomar el promedio de los resultados.8. Medir la densidad y la temperatura de la solucin de control. Esto servir para realizar correcciones por densidad y temperatura.9. De acuerdo al procedimiento ASTM D422, lecturas adicionales se deben de tomar a 0.5, 1, 4 y 19 hrs. Sin embargo, se recomienda tomar medidas adicionales entre cada uno de estos intervalos.10. El tamao de la partcula se determina mediante la Ley de Stokes y se asume que todas las partculas son esfricas y que se sedimentan libremente sin chocar. Se obtienen resultados aproximados hasta 0.001 mm de dimetro.CALCULOS1. Se determina la gravedad especfica del material . Si no se puede determinar el del material, se asume como 2.65 para suelos limosos y 2.70 para suelos arcillosos.2. Se toman lecturas con un hidrmetro calibrado. Adems, para cada lectura se toma la fecha, hora, tiempo de ensayo (t) y la temperatura de la solucin. Los tiempos recomendados de lectura son 30, 60, 90 y 120 segundos, durante los dos primeros minutos y luego a 0.5, 4 y 19 horas.3. Se determina el factor de correccin por composicin, el cual consiste en sustraer de la lectura del hidrmetro de la solucin dispersante la lectura del hidrmetro en agua destilada (esta lectura se toma como 1.0). El objetivo de esta correccin es de reducir el efecto que el hexametafosfato de sodio tiene en la densidad de la solucin con suelo.

4. Se determina la lectura corregida del hidrmetro al sustraer de cada lectura tomada, el factor de correccin determinado en el paso anterior.

5. Se determina la profundidad efectiva del hidrmetro (L), la cual se toma como la distancia que hay del centro de gravedad del bulbo del hidrmetro al menisco donde se toma la lectura. Esta lectura se puede determinar utilizando las tablas, las cuales estn calibradas para los diferentes tipos de hidrmetros (tabla 1).

6. Se determina el valor de la constante K, utilizando la tabla 2, la cual depende de la , la viscosidad del agua y la densidad del agua en condiciones estndares de 1 atm de presin y 20C. Como los valores de viscosidad y densidad del agua dependen de la temperatura del agua, se debe corregir para cualquier valor que no sea 20C. Nota: Interpole linealmente de ser necesario.

7. Determine el dimetro terico de las esferas (tamao terico de las partculas de suelos) utilizando la siguiente expresin:

8. Determine el porcentaje de las partculas ms finas que el dimetro D en suspensin utilizando la siguiente expresin:

Donde: 9. Graficar el porcentaje ms fino que el dimetro D versus el dimetro de las partculas. Este procedimiento es igual que el realizado para la granulometra gruesa.NORMA DE REFERENCIAASTM D422

DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO Y CLCULOS

Modelo del hidrmetro: 152 H Gravedad especfica del material Se asume 2.70 por ser un suelo arcilloso.

1. Resultados de las lecturas hidromtricas : Primera medicinFechaHora de inicioTiempo del ensayoLectura del hidrmetro (Rh)FCTemperatura

15/512:5315 seg 32129

30 seg30129

1 min29129

1.5 min27129

2 min27129

3 min26129

4 min25129

10 min

15 min

30 min

60 min

Segunda medicinFechaHora de inicioTiempo del ensayoLectura del hidrmetro (Rh)FCTemperatura

15/512:5315 seg 33129

30 seg30129

1 min29129

1.5 min28129

2 min27129

3 min25.75129

4 min25129

10 min22.5129

15 min21129

30 min19129

60 min17129

2. Resultado del factor de correccin por composicin:

3. Aplicando el factor de correccin, y determinando un Rh promedio para los 4 primeros minutos, tenemos: FechaHora de inicioTiempo del ensayoLectura del hidrmetro (Rh)FCRh CORREGIDATemperatura

15/512:5315 seg 32.5131.529

30 seg3012929

1 min2912829

1.5 min27.5126.529

2 min2712629

3 min25.875124.87529

4 min2512429

10 min22.5121.529

15 min2112029

30 min1911829

60 min1711629

4. Determinando la profundidad efectiva de cada lectura del hidrmetro (mediante Tabla 1) : Rh CORREGIDATemperaturaProfundidad efectiva (L)- (cm)

31.52911.15

292911.5

282911.7

26.52911.95

262912

24.8752912.225

242912.4

21.52912.8

202913

182913.3

162913.7

5. Determinando el valor de la constante K, mediante la Tabla 2: K = 0.01212

6. Resultados del dimetro terico

Profundidad efectiva (L)- (cm) Dimetro terico (mm)

11.150.080941

11.50.058125

11.70.041457

11.950.034209

120.029688

12.2250.024466

12.40.021339

12.80.013712

130.011283

13.30.008070

13.70.005791

7. Porcentaje de partculas ms finas que el dimetro, en suspensin

Rh CORREGIDAPorcentaje en suspensin

31.596.8824

2988.9412

2885.7647

26.581.0000

2679.4118

24.87575.8382

2473.0588

21.565.1176

2060.3529

1854.0000

1647.6471

8. Resultados de la distribucin granulomtrica de la muestra

CONCLUSIONES

Cuando los suelos no son gruesos sino fino el anlisis granulomtrico no se puede realizar por mallas. Lo apropiado es utilizar el mtodo del hidrmetro basndose en que la velocidad de sedimentacin de las partculas se puede relacionar con el tamao de las partculas. La ASTM dice que al menos la ltima medicin del hidrmetro es 19 horas cuando la muestra es arcilla ya que puede demorar hasta semanas en sedimentarse. Cuando las partculas se sedimentan disminuye la densidad. En la grfica de la curva granulomtrica se puede observar que una gran cantidad de partculas finas en suspensin tiene un dimetro terico pequeo por lo que se considera que la muestra es arcilla ya que todos los dimetros tericos se encuentran en el rango menor a 0.002 mm. Comparando la curva granulomtrica por el mtodo del hidrmetro con la curva granulomtrica por tamiz realizado en laboratorios pasado se observa que la diferencia se encuentra en que la curva granulomtrica por tamiz est bien distribuida ya que constaba con materiales como grava, arena y finos en cambio por este mtodo del hidrmetro solo consta de arcilla y limo (materiales finos).Recomendaciones La probeta con el material de muestra debe de agitarse de manera fuerte, tratando de que no quede material sedimentado en el fondo, y procurando que el tiempo se tome desde el instante que se deja de agitar. Al realizar la experiencia, al momento de utilizar el equipo denominado hidrmetro se debe procurar manejarlo con sumo cuidado, ya que estos no deben de tocar las paredes de la probeta donde se haga la medicin ni se debe de soltar bruscamente, ya que es un instrumento bien frgil.. El hidrmetro aparte de que no debe de tocar las paredes, se debe de depositar en la muestra con el tiempo necesario para que este se estabilice y que la lectura no presente tanto error. El hidrmetro se debe de mantener de manera continua depositado en la muestra en las primeras mediciones (los primeros 4 min), debido a que las mediciones en este transcurso de tiempo se realizan de manera muy continua, en cambio para las mediciones posteriores al minuto 4, se debe sacar el hidrmetro de la muestra y volverlo a introducir segundos antes de tomar la medicin. La temperatura se debe de tomar a cada cierto lapso de tiempo solo como comprobacin de que se mantiene en el mismo rango.

Anexo

Batidora utilizada para el laboratorio

Al momento de transferir la muestra a la probeta, debemos percatarnos que no halla prdida de partculas, principalmente las que quedan en el fondo del recipiente donde se bati

Probeta utilizada para la experiencia. Se debe llenar hasta los 1000 ml

Solucin de Hexametafosfato de sodio (jabn en polvo)

Muestra de suelo utilizada. Se observa un material arcilloso, y al tacto; se confirma la leve presencia de limos.

Proceso de agitacin de la muestra. Se debe tener mucho cuidado para evitar las fugas de agua de la probeta.

BIBLIOGRAFA

http://suelosyestudio.blogspot.com/2010/06/ensayo-de-granulometria-por-hidrometro.html www.erosion.com.co/.../23-normas-de-ensayo-de-materiales ASTM D422