analisis granulometrico por tamizado - mec. de suelos i

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA CIVIL DEPARTAMENTO ACADMICO DE MECNICA DE SUELOS

INDICE

Laboratorio de Mecnica de Suelos I

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INTRODUCCIONLos granos que conforman en suelo y tienen diferente tamao, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fcilmente con las manos, hasta los granos pequeos, los que no se pueden ver con un microscopio. El anlisis granulomtrico al cul se somete un suelo es de mucha ayuda para la construccin de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesin del suelo. Tambin el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los Anlisis Granulomtricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferente enumeracin, dependiendo de la separacin de los cuadros de la maya. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus caractersticas ya determinadas. Para el ensayo o el anlisis de granos gruesos ser muy recomendado el mtodo del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es ms difcil a la muestra pasar por una maya tan fina; Debido a esto el Anlisis granulomtrico de Granos finos ser bueno utilizar otro mtodo.


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OBJETIVOS Los objetivos principales para el ensayo del anlisis granulomtrico de suelos por tamizado es determinar la distribucin de tamaos de las partculas del suelo y determinar los porcentajes de suelo (% retenido) que pasan por los distintos tamices hasta la malla 200 (74mm). Para el ensayo del anlisis granulomtrico por medio del hidrmetro el anlisis hidromtrico se basa en la ley de Stokes. Esta ley se puede aplicar a una masa de suelo dispersada con granos de diversos tamaos. El hidrmetro nos ayuda a calcular el porcentaje de partculas de suelo dispersado, las cules permanecen en suspensin un determinado tiempo.


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FUNDAMENTO TEORICO ANLISIS GRANULOMTRICOS DE SUELOS POR TAMIZADO Consiste en determinar los diferentes tamaos de partculas que tiene un suelo en funcin de su peso total expresado en porcentaje(%). Peso de Particula1 100 Peso Total Seco

% Particula =

ANALISIS HIDROMTRICO El anlisis hidromtrico se basa en el principio de la sedimentacin de granos de suelo en agua. Cuando un espcimen de suelo se dispersa en agua, las partculas se asientan a diferentes velocidades, dependiendo de sus formas, tamaos y pesos. Por simplicidad se supone que todas las partculas de suelos son esferas y que la velocidad de las partculas se expresa por la ley de Stokes. Los resultados del anlisis mecnico (anlisis por tamizado e hidrmetra) se representan generalmente en graficas semilogartmicas como curvas de distribucin granulomtrica ( o de tamao de grano). Los dimetros de las partculas se grafican en escala logartmica y el porcentaje correspondiente de finos en escala aritmtica.


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ANLISIS GRANULOMTRICOS DE SUELOS POR TAMIZADOEquipos utilizados Balanza Tamices de malla cuadrada: 3 (75mm) 2 (50.8mm) 11/2 (38.1mm) 1 (25.4mm) (19mm) 3/8 (9.5mm) N 4 (4.76mm) Cepillo para limpiar los tamices N 10 (2mm) N 20 (0.84mm) N 40 (0.425mm) N 60 (0.25mm) N 140 (0.106mm) N 200 (0.075mm)

Procedimiento o o o Se escoge una muestra de suelo, y se procede hacer el cuarteo. Luego se pone en el horno para tener un suelo seco, pasado las Luego la muestra seca se lava con la malla numero 200 para de

24h procedemos a pesarlo. este modo en el fondo de los tamiz tener un peso cero de limos y arcillas. o Lo ponemos a secar en la intemperie y luego lo metemos en el horno y de esta manera tendramos un peso de suelo seco lavado.


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o

Se limpian correctamente las mallas a utilizar (fijndose que no

haya partculas de suelo).

o

Se vierte la muestra en los tamices y se zarandea tapando la

parte superior para no perder peso.

o

Sacamos cuidadosamente el suelo retenido en cada tamiz y

procedemos a pesarlo, no sin antes observar que no haya partculas de suelo atrapado en el tamiz.

o

Finalmente calculamos los % retenidos y % pasa en cada malla.


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DATOS Y CLCULOS Alumna : Lizbeth Muoz Valdivia Proyecto: Investigacin Geotcnica de Infraestructura: Mina La Estrella. Ubicacin: Pataz La Libertad Fecha: Agosto, 2005 Sondaje: Botadero Muestra: M-2 Profundidad (m): 2.70-2.90 1) 2) 3) 4) 5) N de Tara: 4 Peso de tara: 237.17g Peso de tara +peso de suelo hmedo: 3431.37g Peso de tara+ peso de suelo seco:3270.27g Peso de tara+suelo seco lavado: 1614.44g

Peso de suelo seco= (4)-(1)=3270.27- 237.17=3033.1g Peso suelo seco lavado= (5)-(1)= 1614.44- 237.17= 1377.27gTAMIZ ABETURA(mm) PESO RETENIDO(g) PESO RETENIDO COMPENSADO

3'' 2'' 1 1/2 1'' 3/4'' 3/8'' N 4 N 10 N 20 N 40 N 60 N 100 N 200 PLATILLO

76.200 50.300 38.100 25.400 19.050 9.525 4.760 2.000 0.840 0.426 0.250 0.149 0.074

0.000 0.000 0.000 199.010 66.600 71.450 197.200 333.900 271.620 113.400 54.240 56.880 12.250 0.220

0.000 0.000 0.000 199.060 66.650 71.500 197.250 333.950 271.670 113.450 54.290 56.930 12.300 0.220

p.retenidos = 1376.77Error = 1377.270 1376.77 = 0.5 g.


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Calculamos la compensacin:Compensaci n = 0.5 x100 = 0.05 g 10

Calculamos los porcentajes retenidos, pasa y porcentajes acumulados en cada malla: % P.retenido = P.malla x100 3033 .1

% P. pasa = 100% % P.retenido % Acum.retenido = (% P.retenido) % Acum. pasa = (% P. pasa ) Llenamos la tabla granulomtrica

TAMIZ 3'' 2'' 1 1/2 1'' 3/4'' 3/8'' N 4 N 10 N 20 N 40 N 60 N 100 N 200 PLATILLO

ABETURA(mm) 76.200 50.300 38.100 25.400 19.050 9.525 4.760 2.000 0.840 0.426 0.250 0.149 0.074

PESO RETENIDO(g) 0.000 0.000 0.000 199.060 66.650 71.500 197.250 333.950 271.670 113.450 54.290 56.930 12.300 0.220

% PARCIAL RETENIDO 0 0 0 6.563 2.197 2.357 6.503 11.010 8.957 3.740 1.790 1.877 0.406

% ACUMULADO RETENIDO PASADO 0 100 0 100 0 100 6.563 93.437 8.760 91.240 11.118 88.882 17.621 82.379 28.631 71.369 37.588 62.412 41.328 58.672 43.118 56.882 44.995 55.005 45.401 54.599

Calculamos el % gravas, arena y limos y arcillas:Laboratorio de Mecnica de Suelos I 8


%Gvs ra a

= rt % e

.a m c u

. N 4 = .6 1 7 2 1

%

% An ra e

= P.rt % e

. N 4 P.rt % e

.N 2 0 0

= .7 % 2 7 8

%P#200=[(Pseco-Pseco lavado)+ Pplatillo]/Pseco

% Ail s r la c

o L s i m

= P.rt % e

.N 2 0 0

= .6 % 5 4 1

Curva Granulometrica120 100 80 Malla 60 40 20 03' ' 2' ' 1' ' 3/ 4' ' 3/ 8' ' N 4 N 10 N 20 N 40 N 6 N 0 10 N 0 20 0 1 1/ 2

Serie1

% Acumulado Pasado


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OBSERVACIONES DEL ENSAYO El ensayo granulomtrico por tamizado en el laboratorio debe tener un error menor a 1% (hasta un mximo de 5%), de lo contrario el ensayo debe volver a realizarse. Para minimizar los errores debemos tener cuidado con la limpieza de los tamices, as como que la muestra no se quede atrapada en el cepillo de limpiado y evitar que se caigan las partculas de la muestra. El mtodo del Tamizado fue el elegido para clasificar las muestras, debido a la facilidad y sencillez con que se realiza.


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ANLISIS GRANULOMTRICO POR MEDIO DEL HIDRMETROEquipos utilizados Balanza Tamiz N 10 Aparato agitador Hidrmetro 152H Probeta de 1000 ml. Agente dispersivo( Hexa Metafosfato de Sodio NaPO3 Termmetro Cronmetro Procedimiento o Se toma una muestra sacada del horno y se hace pasar por la malla N 10, de lo que pasa de toma 50g. o Luego se combina 5 g del floculante mas 125ml de agua destilada y se deja reposar hasta el da siguiente para su mejor combinacin. o Luego a esta solucin se le agrega los 50 g de muestra de suelo( si es arena se deja de 2 a 4 horas y si es arcilla se deja 24 horas). o Luego se le agrega 125ml ms de agua y se mete a la batidora (de 2 a 4 si es arena y 15 si es arcilla). o Luego de batirlo se coloca en el cilindro de sedimentacin y se completa hasta los 1000ml y se coloca el hidrmetra y se toman las lecturas del hidrmetro segn el tiempo.


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DATOS Y CLCULOS Alumna: Lizbeth Muoz Valdivia Hidrmetro usado= 152H Gravedad especifica Gs = 2.75 Peso suelo seco = 50gr. Lectura hidrmetro en agua = 0 (terico) Lectura del hidrmetro en agua ms defloculante = Cd = 2.5 Correccin por temperatura Se debe corregir por temperatura con la siguiente tabla.

TEMPERATURA (c) 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Ct -1.100 -0.900 -0.700 -0.500 -0.300 0.000 0.200 0.400 0.700

11.300 1.65 2 2.500 3.050 3.800


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Dato obtenidos en el laboratorio y la correccin por temperatura con ayuda de la tabla.

TIEMPO (min) 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00

C 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0

Ct -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3

Rd 30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

Lectura del Hidrmetro corregido (Rc) Rc = Rd Cd + Ct Donde: Rc: Lectura del hidrmetro corregido. Rd: Lectura del hidrmetro. Cd: Lectura del hidrmetro en agua mas defloculante. Ct: Correccin por temperatura.

TIEMPO (min)

c

Ct

Rd

Rc


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0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00

19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0

-0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3

30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7

Calculo del Porcentaje mas fino, P(%) Rc a 100 Ws Rc = Lectura del hidrometro corregido. a = Correccin por gravedad especifica Ws = Peso sec o de la muestra Gs = Peso especifico de solidos. Gs(1.65) a= = 0.978 (Gs 1) 2.65 P (%) =TIEMPO (min) 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00 c 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 Ct -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 Rd 30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5 Rc 27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7 P(%) 53.203 49.291 47.335 41.467 35.599 32.665 30.709 24.841 16.039 13.399 12.127 6.259 6.259 5.281 5.575 5.281 5.281

Lectura del hidrmetro corregido solo por menisco R:


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R = Rd + Cm Donde : R = Lectura del hidrmetro corregido por menisco. Rd = Lectura del hidrmetro. Cm = Lectura del hidrometro en agua.. = 0TIEMPO (min) 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00 C 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 Ct -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 Rd 30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5 Rc 27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7 P(%) 53.203 49.291 47.335 41.467 35.599 32.665 30.709 24.841 16.039 13.399 12.127 6.259 6.259 5.281 5.575 5.281 5.281 R 30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

Calculo de longitud de hidrmetro (L), en funcin del valor R, se puede calcular el valor de L(cm) con la siguiente tabla.R L(cm) R L(cm) R L(cm) R L(cm) 0 16.3 16 13.7 31 11.2 46 8.8 1 16.1 17 13.5 32 11.1 47 8.6 2 16 18 13.3 33 10.9 48 8.4 3 15.8 19 13.2 34 10.7 49 8.3 4 15.6 20 13 35 10.5 50 8.1 5 15.5 21 12.9 36 1.4 51 7.9 6 15.3 22 12.7 37 10.2 52 7.8 7 15.2 23 12.5 38 10.1 53 7.6 8 15 24 12.4 39 9.9 54 7.4 9 14.8 25 12.2 40 9.7 55 7.3 10 14.7 26 12 41 9.6 56 7.1 11 14.5 27 11.9 42 9.4 57 7 12 14.3 28 11.7 43 9.2 58 6.8 13 14.2 29 11.5 44 9.1 59 6.6 14 14 30 11.4 45 8.9 60 6.5 15 13.8

TIEMPO (min)

c

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

L(cm)


15


0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00

19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0

-0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3

30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7

53.203 49.291 47.335 41.467 35.599 32.665 30.709 24.841 16.039 13.399 12.127 6.259 6.259 5.281 5.575 5.281 5.281

30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

1.4 11.7 11.9 12.4 12.9 13.1 13.25 13.75 14.5 14.75 14.8 15.3 15.3 15.4 15.4 15.4 15.4

Calculo del valor L/t:TIEMPO (min) 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00 c 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 19.0 19.0 19.5 19.0 19.0 Ct -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.15 -0.3 -0.3 Rd 30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5 Rc 27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7 P(%) R 53.203 30 49.291 28 47.335 27 41.467 24 35.599 21 32.665 19.5 30.709 18.5 24.841 15.5 16.039 11 13.399 12.127 6.259 6.259 5.281 5.575 5.281 5.281 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5 L(cm) 1.4 11.7 11.9 12.4 12.9 13.1 13.25 13.75 14.5 14.75 14.8 15.3 15.3 15.4 15.4 15.4 15.4 L/tiempo 5.6000 23.4000 11.9000 6.2000 3.2250 1.6375 0.8833 0.4583 0.1933 0.0738 0.0411 0.0085 0.0059 0.0054 0.0041 0.0027 0.0023

El valor de K se puede hallar de una tabla en funcin de la temperatura y el peso especifico de slidos.TIEMPO (min) c Ct Rd Rc P(%) R L(cm) L/tiempo K


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0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00

19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0

-0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3

30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

27.2 25.2 24.2 21.2 18.2 16.7 15.7 12.7 8.2 6.85 6.2 3.2 3.2 2.7 2.85 2.7 2.7

53.203 49.291 47.335 41.467 35.599 32.665 30.709 24.841 16.039 13.399 12.127 6.259 6.259 5.281 5.575 5.281 5.281

30 28 27 24 21 19.5 18.5 15.5 11 9.5 9 6 6 5.5 5.5 5.5 5.5

1.4 11.7 11.9 12.4 12.9 13.1 13.25 13.75 14.5 14.75 14.8 15.3 15.3 15.4 15.4 15.4 15.4

5.6000 23.4000 11.9000 6.2000 3.2250 1.6375 0.8833 0.4583 0.1933 0.0738 0.0411 0.0085 0.0059 0.0054 0.0041 0.0027 0.0023

0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.01335 0.0134 0.0134 0.0134 0.0134 0.01335 0.0134 0.0134

19.5 -0.15 19.0 -0.3 19.0 -0.3 19.0 -0.3 19.0 -0.3 19.5 -0.15 19.0 -0.3 19.0 -0.3

Ahora ya podemos encontrar el dimetro equivalente D=k L t

TIEMPO (min) 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 75.00 200.00 360.00 1810.00 2574.00 2834.00 3785.00 5714.00 6682.00

c Ct Rd Rc P(%) R L(cm) L/tiempo K D 19.0 -0.3 30 27.2 53.203 30 1.4 5.6000 0.0134 0.0317 19.0 -0.3 28 25.2 49.291 28 11.7 23.4000 0.0134 0.0648 19.0 -0.3 27 24.2 47.335 27 11.9 11.9000 0.0134 0.0462 19.0 -0.3 24 21.2 41.467 24 12.4 6.2000 0.0134 0.0334 19.0 -0.3 21 18.2 35.599 21 12.9 3.2250 0.0134 0.0241 19.0 -0.3 19.5 16.7 32.665 19.5 13.1 1.6375 0.0134 0.0171 19.0 -0.3 18.5 15.7 30.709 18.5 13.25 0.8833 0.0134 0.0126 19.0 -0.3 15.5 12.7 24.841 15.5 13.75 0.4583 0.0134 0.0091 19.0 -0.3 11 8.2 16.039 11 14.5 0.1933 0.0134 0.0059 19.5 -0.15 9.5 6.85 13.399 9.5 14.75 0.0738 0.01335 0.0036 19.0 -0.3 9 6.2 12.127 9 14.8 0.0411 0.0134 0.0027 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0085 0.0134 0.0012 19.0 -0.3 6 3.2 6.259 6 15.3 0.0059 0.0134 0.0010 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0054 0.0134 0.0010 19.5 -0.15 5.5 2.85 5.575 5.5 15.4 0.0041 0.01335 0.0009 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0027 0.0134 0.0007 19.0 -0.3 5.5 2.7 5.281 5.5 15.4 0.0023 0.0134 0.0006

Graficaremos P(%) Vs. Dimetro (mm) en cual vendra ser la curva granulomtrica del material que pasa por la malla N200.


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CURVA GRANULOMETRICA60.000 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.0007 0. 04 62 0. 02 41 27 26 59 0. 00 10 0. 00 09 0. 03 1 0. 01 0. 00 0. 00 0. 00 06

PORCENTAJE QUE PASA(%)

Serie1

DIAMETRO(mm)

OBSERVACIONDE DEL ENSAYO Mediante los experimentos realizados dentro del laboratorio, pudimos observar que el suelo se divide en Fraccin Granular Gruesa y Fraccin Granular Fina.


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Al realizar un estudio profundo de estos, nos dimos cuenta de caractersticas importantes como son: La Permeabilidad y Cohesin que poseen, las cuales nos permitirn verificar que tan apto puede ser para la realizacin de proyectos de construccin. Para minimizar el error en este ensayo debemos utilizar agua destilada ms no agua de cao, ya que pudimos observar que la lectura del hidrmetro en esta no es cero sino fue 3 cm. Debemos evitar que el hidrmetro choque con las paredes de la probeta ya que se desestabiliza y produce una lectura con cierto error.


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analisis granulometrico por tamizado - mec. de suelos i

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