En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos se creyó que las propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículas constituyentes según sus tamaños; por ello era preocupación especial de los ingenieros la búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Con suficiente experiencia, es posible deducir las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica o descripción por tamaños.
Solamente en suelos gruesos, cuya granulometría puede determinarse por mallas, la distribución por tamaños puede revelar algo de lo referente a las propiedades físicas del material, los suelos gruesos bien gradados, o sea con amplia gama de tamaños, tienen comportamiento ingenieril más favorable, en lo que atañe a algunas propiedades importantes, que los suelos de granulometría muy uniforme.
Más aún en los suelos gruesos, el comportamiento mecánico e hidráulico está principalmente definido por la compacidad de los granos y su orientación, las cuales son destruidos al momento de hacer la pruebo debido al modo de realizarse, de modo que todas esas propiedades decisivas se pierden.
Existen diversos métodos para la caracterización granulométrica de una muestra de suelos, sin embargo en el curso estudiamos únicamente el método de tamizado para gruesos y el de hidrómetro para finos. Ensayo por tamizado
ENSAYO DE HIDRÓMETRO
OBJETIVO
El objetivo de este ensayo es el de terminar el porcentaje de limos y arcillas, contenidos en una muestra de suelo que previamente ha pasado el tamiz Nº 200.
FUNDAMENTO TERICO
Al mezclar una cantidad de suelo con agua y un pequeño porcentaje de un agente dispersante para formar una solución de 1000 ml se obtiene una solución con cierta gravedad especifica. El agente dispersante o defloculante se añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las partículas más pequeñas del suelo, que a menudo tienen carga negativa evitando así la formación de grumos.
El hidrómetro determina la gravedad especifica de la suspensión AGUA - SUELO en el centro del bulbo. Todas las partículas de mayor tamaño que aquellas que se encuentran aun en suspensión en la zona mostrada como L (la distancia entre el centro del bulbo y la superficie del agua), abran caído por debajo de la profundidad del centro de volumen, y esto hace decrecer permanentemente la gravedad especifica de la suspensión en el centro del volumen del hidrómetro. Además es obvio que como el hidrómetro tiene un peso constante a medida que disminuye la gravedad especifica de la suspensión aumenta la distancia L. Es preciso recordar también, que la gravedad especifica del agua varia con la temperatura, esto ocasiona un hundimiento mayor del hidrómetro dentro de la suspensión.
El principal objetivo del análisis del hidrómetro es obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje más fino que 0.002 mm) ya que la curva de distribución granulométrica cuando más del 12% del material pasa a través del tamiz No.200 no se utiliza como criterio dentro de ningún sistema de clasificación de suelos y no existe ningún tipo de conducta particular del material que dependa intrínsecamente de la forma de dicha curva. La conducta de la fracción de suelo cohesivo del suelo dado depende principalmente del tipo y porcentaje de arcilla de suelo presente, de su historia geológica y del contenido de humedad más que de la distribución misma de los tamaños de partícula.
El análisis del hidrómetro utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en un fluido, el diámetro de las esferas, el peso específico tanto de la esfera como del fluido, y la viscosidad del fluido lo cual es conocido como la ley de Stokes.
PROCEDIMIENTO
1. Tomar una muestra de 50 gr. de suelo procedente de la fracción que pasó el tamiz 200 granulométricamente y secada al horno.
2. Preparar la solución de defloculante (40 gr.) y agua (1 L.) para obtener la corrección por menisco.
3. Colocar la muestra de suelo en el vaso de precipitación con 125 mL. de defloculante durante 24 horas.
4. Transferir la muestra anterior con agua al vaso de dispersión y llevar al agitador mecánico durante un minuto.
5. Llevar toda la muestra a la probeta de ensayo completando con agua un volumen de 1 L. y agitar manualmente durante 1 minuto.
6. Poner en marcha el cronómetro para realizar lecturas en el hidrómetro en determinados momentos.
7. Introducir lentamente el hidrómetro en la suspensión sin perturbarla y leer los dos primeros datos en 30 s y 1 min.
8. Luego de registrar la lectura de hidrómetro se registra la temperatura por medio de un termómetro.
9. Extraer cuidadosamente el hidrómetro y colocar en un cilindro graduado con agua limpia.
10. Repetir los pasos 7,8 y 9 para obtener los datos de los tiempos indicados de medición.
1. Tomar una muestra de 50 gr. de suelo procedente de la fracción que pasó el tamiz 200 granulométricamente y secada al horno.
2. Preparar la solución de defloculante (40 gr.) y agua (1 L.) para obtener la corrección por menisco.
3. Colocar la muestra de suelo en el vaso de precipitación con 125 mL. de defloculante durante 24 horas.
4. Transferir la muestra anterior con agua al vaso de dispersión y llevar al agitador mecánico durante un minuto.
5. Llevar toda la muestra a la probeta de ensayo completando con agua un volumen de 1 L. y agitar manualmente durante 1 minuto.
6. Poner en marcha el cronómetro para realizar lecturas en el hidrómetro en determinados momentos.
7. Introducir lentamente el hidrómetro en la suspensión sin perturbarla y leer los dos primeros datos en 30 s y 1 min.
8. Luego de registrar la lectura de hidrómetro se registra la temperatura por medio de un termómetro.
9. Extraer cuidadosamente el hidrómetro y colocar en un cilindro graduado con agua limpia.
10. Repetir los pasos 7,8 y 9 para obtener los datos de los tiempos indicados de medición.
RC= lectura de hidrómetro calculada(R+CT-CC).
L= profundidad efectiva de hidrómetro (obtenida de tabla calibración para ensayo de hidrómetro 152H).
K= constante de corrección (obtenida de tabla calibración para ensayo de hidrómetro 152H).
Φ= diámetro de partículas (kx(L/t)^0.5).
a= factor de corrección (obtenida de tabla calibración para ensayo de hidrómetro 152H).
% pasa= porcentaje de tamaño de partículas de la muestra para hidrómetro.
N. C= porcentaje que pasa con respecto a la muestra total.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos en este ensayo de hidrómetro 152H confirman el carácter limo arenoso de la muestra analizada. Se puede ver en la grafica que el fracción de arcillas no es considerable en este suelo, mientras que el contenido de limos en la muestra que pasa tamiz 200 corresponde aproximadamente al diez porciento de la muestra total de suelo.
Este suelo debe ser tratado con especial cuidado ya que por su baja cohesión debida a la ausencia de arcillas, tiene la tendencia de deslizar gravitacionalmente con facilidad.
