granulometria por tamizado mecÁnico
TRANSCRIPT
GRANULOMETRIA POR TAMIZADO MECÁNICO, LÍMITES DE ATTEMBERG Y
EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS FINOS
KATIA MARTINEZ
JENNIFER PELUFFO
ALEJANDRO SALCEDO
GUSTAVO ZAFRA
PRESENTADO A:
INGENIERO. FERNANDO JOVE WILCHES
UNIVERSIDAD DE SUCRE
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
VIAS III
2011
INTRODUCCIÓN
Una vía y/o carretera es una estructura que tiene la función de comunicar y
permitir el acceso del comercio, el intercambio económico, turismo y desarrollo de
una sociedad, es muy importante entonces no solo proyectar su diseño
geométrico, su volumen de tránsito, y su estética si no también la calidad y
capacidad estructural de los materiales del PAVIMENTO o superficie de
rodamiento de esta estructura para que sea durable, resistente a las cargas del
tránsito, al intemperismo y que garantice seguridad a sus usuarios.
Los materiales disponibles en el sitio de construcción de una carretera son
determinantes para la selección de la estructura de pavimento más adecuada
técnica y económicamente ya que dependiendo de la calidad de éstos se puede
aprovechar el volumen disponible, sus facilidades de explotación y la distancia de
acarreo.
En la ingeniería de pavimentos es necesario conocer la calidad de los materiales
que hacen parte de las capas que comprenden el pavimento con el fin de verificar
si es apropiado o no para su funcionamiento por lo cual es importante clasificarlo
según la distribución de sus tamaños el cual tiene un efecto importante en el
comportamiento del mismo, y verificar la finura y carácter del material arcilloso
presente en la muestra para conocer las cantidades de polvo fino nocivo, o
material arcilloso y así según las solicitaciones aceptarlo, rechazarlo o mejorarlo.
El siguiente trabajo describe el procediendo para verificar según la distribución
granulométrica, los limites de Attemberg y el equivalente de arena, la calidad de
un suelo o material que sirva como capa de transición o subbase granular en una
estructura de pavimento.
2
VÍAS III
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar la calidad de un suelo (fino y grueso) para uso en pavimentos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Emplear uno de los métodos existentes para gradar un suelo
Clasificar un suelo según la AASHTO
Definir la proporción en que se encuentran los tamaños de granos dentro
una masa de suelo.
Determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o
material arcilloso, en un suelo fino.
Considerar los problemas de seguridad asociados con el uso de suelos
finos con material arcilloso.
Limitar la cantidad de finos arcillosos en un material fino según el valor
mínimo admisible de equivalente de arena.
Determinar si el suelo estudiado es acto según su granulometría y el
equivalente de arena para ser utilizado en la subbase granular de un
pavimento.
3
VÍAS III
MATERIALES Y EQUIPOS
Para la realización de los ensayos de laboratorio concernientes a clasificación del
suelo por tamizado mecánico y método de ensayo equivalente de arena se hizo
uso de los siguientes materiales y equipos:
Granulometría por tamizado
Juego de tamices Balanza Tasas
4
VÍAS III
Suelo Seco Brochas
Equivalente de arena
Solución floculante Probeta
Agregado gradado pasa tamiz 4.75 mm (No.4). Cronometro
PROCEDIMIENTO
Granulometría por tamizado:
Siguiendo los parámetros de la norma I.N.V. E – 123 – 07 para el análisis
granulométrico de suelos por tamizado se tomó una muestra del material a la cual
se le realizó un cuarteo permitiendo así la obtención de porciones representativas
del mismo, sin pérdida apreciable de finos, se obtuvieron entre 1500 y 2000
gramos de material, se trato de que en lo posible el material estuviera seco con 24
horas de anterioridad pero debido a las condiciones climáticas no se logro, el día
jueves 3 de marzo de 2011 en las horas de la mañana se procedió entonces a
5
VÍAS III
secar el material en una estufa con algunos recipientes que permitieran el fácil y
rápido secado de la masa de suelo, posteriormente a este se organizó la serie de
tamices con el cual se necesitaba realizar el ensayo ,la serie de estos tamices se
organizo de acuerdo con las exigencias del ingeniero Fernando Jove orientador de
la asignatura vías III y teniendo en cuenta la norma anteriormente especificada.
Se ubicaron entonces distribuidos de mayor a menor los tamices de 2”,1”,3/4”,3/8”,
N°4, N°10, N°40, N°200 y el fondo, se peso la muestra con su respectivo
recipiente obteniendo una masa de suelo de 1,526 kilogramos, luego se peso el
recipiente vacio el cual tiene un peso de 0,092 kilogramos, esta muestra de suelo
se sometió a la operación de tamizado manual sacudiendo los tamices con un
movimiento lateral y vertical acompañado de vibración y recorriendo
circunferencias de forma que la muestra se mantuviera en movimiento continuo
sobre la malla, se realizo el pesaje de cada uno de los mayas teniendo el peso
retenido en cada tamiz y en el fondo.
Equivalente de arena:
Siguiendo los parámetros de la norma I.N.V. E – 133 – 07 para la prueba de
equivalente de arena de suelos y agregados finos, el día 17 de marzo en las horas
de la mañana se tomo una muestra de 110 gr del material gradado que paso el
tamiz de 4.75 mm (No.4), Se vertió la solución de trabajo de cloruro de calcio de
100 cm³ en la probeta, se golpeo varias veces el fondo de la probeta con la palma
de la mano para liberar las burbujas de aire y remojar la muestra completamente,
luego se dejo en reposo durante deja en reposo durante 10 ± 1 minuto. Después
de este periodo se tapo la probeta y se aflojo el material del fondo invirtiendo
parcialmente la probeta agitándola simultáneamente, Posteriormente Se sostuvo
la probeta en una posición horizontal, y se agito vigorosamente con un
movimiento lineal horizontal de un extremo a otro. Después de la operación de
agitación, se coloco el cilindro verticalmente sobre la mesa de trabajo, se destapo
y se le agrego de nuevo la solución esta vez hasta llenar la probeta, para luego
esperar 20 min y posteriormente proceder a tomar las lecturas respectivas.
6
VÍAS III
Para límites de Attemberg:
Dado que en el suelo estudiado el porcentaje que pasa en el tamiz N°200 es
menor del el 12% el suelo no tiene límite liquido ni limite plástico según el sistema
unificado de clasificación de suelos por lo cual no se realizo ningún tipo de
procedimiento.
7
VÍAS III
CALCULOS Y RESULTADOS
Granulometría por tamizado mecánico
TAMIZ Tamaño
(mm)
Peso
tamices
(kg)
Peso
tamices +
suelo
2” 50,72 0,512 0.512
1" 26,36 0,648 0,744
3/4" 19,02 0,510 0,596
3/8" 9,51 0,654 0,750
N°4 4,75 0,480 0,570
N°10 2 0,452 0,542
N°40 0,425 0,346 0,814
N°200 0,075 0,464 0,936
FONDO 0,286 0,320
TAMI
Z
Tama
ño
(mm)
PESO
DE
TAMIZ(k
g)
PESO DE
RESIPIEN
TE +
SUELO
PESO
RETENI
DO
%RETENI
DO
%
RETENIDO
ACUMULA
DO
%
PAS
A
2 50,72 0,512 0,512 0,000 0,00 0,00
100,0
0
1" 26,36 0,648 0,744 0,096 6,70 6,70 93,30
3/4" 19,02 0,51 0,596 0,086 6,01 12,71 87,29
3/8" 9,51 0,654 0,75 0,096 6,70 19,41 80,59
N°4 4,75 0,48 0,57 0,090 6,28 25,70 74,30
N°10 2 0,452 0,542 0,090 6,28 31,98 68,02
N°40 0,425 0,346 0,814 0,468 32,68 64,66 35,34
N°200 0,075 0,464 0,936 0,472 32,96 97,63 2,37
0,286 0,32 0,034 2,37 100,00 0,00
8
VÍAS III
FOND
O
TOTAL 1,432
El peso retenido de suelo seco se calculo:
(Peso de tamices + suelo) – (Peso de tamices)
Para el tamiz de 2” dado a que paso todo el material el peso retenido fue:
¿
¿
El peso retenido total es igual a la sumatoria de todos los pesos retenidos en los
tamices:
0+0.096+0.086+0.096+0.090+0.090+0.468+0.472+0.034=1432kg
Se calcula el error comparando el peso inicial del material que se utilizo para el
ensayo con el valor del peso retenido total
pesoinicial de suelo=⌈ ( pesorecipiente+suelo )−(peso resipiente)⌉=1,526 kg−0,092kg=1,434 kg
e=¿ pesoinicial−pesoretenido total∨ ¿100
=1434−1432100
=0.02¿
El porcentaje retenido de suelo seco se calculo:
(Peso retenido en cada tamiz / Peso total retenido) *100
¿¿
¿¿
9
VÍAS III
El porcentaje retenido acumulado se calculo:
% retenido acumulado2 =¿
% retenido acumulado1=% retenido tamiz 1 +%retenido 2 =6.70+0
% retenido acum3/ 4 =% retenido tamiz 3/4 + % retenido acumulado de 1
¿6.01+6.70=12.71
% retenido acum3/8 =% retenido tamiz 3/8 + % retenido acumulado de 3/4
¿6.70+12.71=19.41
Después de obtener todos los % retenidos acumulados llegando al 100 % del
material que se retuvo se obtiene el % que pasa el cual se calcula:
100−%retenido tamiz
100−%retenido tamiz2=100 - 0=10 en este tamiz paso el 100 porciento del material
100−%retenido tamiz1=100 - 6.70=93.30
100−%retenido tamiz3/4 =100 - 12.71=87.29
Teniendo los valores de los tamaños de tamices en milímetros y el porcentaje
pasa se grafica:
10
VÍAS III
0.01 0.1 1 10 1000.00
10.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00
100.00110.00
CURVA GRANULOMETRICA
Cu=D 60D 10
= 1.40.12
=11.67
Cc= D302
D 60∗D 10= 0.332
1.4∗0.12=0.65
Equivalente de arena:
Peso de arena pasa tamiz N°4 =110 gr.
Solución de cloruro de calcio = 100 cm³
Equivalente de arena Probeta 1 Probeta 2
Lectura de arena 65 65
Lectura de arcilla 122 124
11
VÍAS III
equivalente de arenaEA= lectura dearenalecturade arcilla
∗100
equivalente de arenaEA probeta1= 65122
∗100=53.28 %
equivalente de arenaEA probeta2= 65124
∗100=52.42 %
Equivalente dearena promedio= EAprobeta1+EAprobeta 22
=53.28+52.422
=52.84 %
EA MIN SB = 25%
EA MIN BG = 32-35%
ANALISIS DE RESULTADOS
Con base en los resultados obtenidos concernientes a la clasificación de suelo, la
muestra ensayada por tamizado mecánico, de acuerdo al sistema unificado de
clasificación de suelos corresponde a una arena mal graduada con grava y con
pocos finos puesto que menos del 5% pasa la malla numero 200 y no cumple los
criterios de coeficiente de uniformidad mayor o igual a 6 y coeficiente de curvatura
mayor que 1 y menor que 3 parámetro que se observa en la grafica de abertura en
mm vs porcentaje pasa.
12
VÍAS III
Por otro lado, según la AASTHO el suelo es un A-3 que corresponde a una arena
fina dado que pasa más del 51% del material por el tamiz N° 40 y menos del 10%
por el N° 200.
Teniendo en cuenta los tipos de suelo obtenidos en ambas clasificaciones se
observa que el material estudiado es una arena lo cual coincide con las
características físicas observadas en el laboratorio, sin embargo existe cierta
diferencia en los porcentajes de finos razón que se atribuye a que cada sistema
clasifica bajo diferentes criterios.
El error encontrado es admisible y corresponde al porcentaje de perdidas en las
operaciones de vibrado y pesaje realizados a la muestra.
En cuanto a los limites de Attemberg debido a que el porcentaje que paso el tamiz
N°200 es menor del el 12% el suelo no presenta límite liquido ni plástico según el
sistema unificado de clasificación de suelos.
De acuerdo a los resultados obtenidos se puede anotar del ensayo equivalente de
arena que la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material
arcilloso en el suelo es admisible puesto que supera los valores mínimos
estipulados para un suelo de subbase granular el cual es del 25%.
Para finalizar, teniendo en cuenta las características de la muestra de suelo
ensayada en el laboratorio el suelo es considerado apropiado como capa de
transición en la estructura de un pavimento.
13
VÍAS III
CONCLUSIONES
De todo lo anterior se puede inferir lo siguiente:
Para que un suelo pueda ser utilizado como material de subbase se debe
limitar el porcentaje de finos con el fin de que la estructura de pavimento
no sufra efectos de erosión, afectando así su resistencia portante y
reduciendo su durabilidad.
La distribución de los tamaños de las partículas de suelo es un factor
determinante para las características de los estos puesto que tienen un
14
VÍAS III
efecto marcado en las condiciones mecánicas y generan al pavimento
beneficios o perjuicios según la gradación, el tamaño máximo nominal y la
finura del material.
Que se llevo a cabo satisfactoriamente los objetivos propuestos, como lo
son el de determinar la proporción de polvo fino que es nocivo, para el
suelo fino, en el cual se esta trabajando, entre otros.
El suelo ensayado, se puede decir que es un suelo acto para material
subbase debido a que cumple con los requerimientos mínimos que
especifica la norma, además que posee un porcentaje muy bajo de limos y
arcillas, que son los tipos de suelos que ocasionan daños y perjuicios a el
material de subbase que se usara.
Que es importante llevar a cabo el ensayo de equivalente a arenas en un
estudio de suelo, para materiales que se usaran como base y subbase,
debido a que este arroja el nivel de polvo nocivo que un suelo fino puede
llegar a tener y que debe tratarse con anterioridad de su uso, ya que si tiene
muchas partículas arcillosas, puede dañar la vía si no se detectan estas
partículas a tiempo, es decir antes de ejecutar la construcción de la vía.
15
VÍAS III
16
VÍAS III
17
VÍAS III