ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO
(ASTM - D422 AASHTO - T88)
1.1 OBJETIVÓ
Este método
permite, mediante tamizado, determinar la distribución por tamaños de las
partículas mayores de 0.075 [mm], de una muestra de suelo.
Nota 1: para
determinar la distribución por tamaños de la fracción bajo tamiz 0.075[mm]
(TNº200), se puede utilizar el procedimiento de sedimentar esa fracción en un
líquido conocido, generalmente agua destilada, basándose en la ley de Stokes,
que se establece que en un fluido de densidad y viscosidad determinada, esferas
de un mismo material adquieren una misma velocidad de sedimentación
proporcional al cuadrado de sus diámetros. Este procedimiento se conoce como el
método del hidrómetro.
1.2 USO Y SIGNIFICADO
• Granulometría.
Granulometría: se
define como relación de porcentajes, en peso, de los distintos tamaños de grano
que se encuentran en un suelo, determinados por tamizado, sedimentación, u
otros medios. Los tamices son una serie de recipientes cilíndricos (a modo de
cacerolas metálicas, con bases de enrejado de alambre de distinto tupido), que
sirven para seleccionar los tamaños, por medio del entramado o rejilla o malla
de alambre de aberturas distintas y normalizadas. Existe una serie de
tamices normalizados por la ASTM (American Society of Testing
Materials).
El propósito del Análisis granulométrico, es determinar
el tamaño de las partículas o granos que constituyen un suelo y fijar en
porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños que el
suelo contiene.
La granulometría correcta es fundamental para muchos
elementos de la calidad del suelo, como ya se ha dicho en particular es
importante para la economía y la manejabilidad. Los efectos que la
granulometría puede tener sobre el suelo se han estudiado extensamente en la
materia de materiales de construcción y mecánica de suelos.
El método más directo para separar un suelo en fracciones
de distinto tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura de la
malla más fina que se fabrica corrientemente es de 0.07 mm. El uso de tamices
está restringido al Análisis de arenas limpias, de modo que si un suelo
contiene partículas menores de dicho tamaño debe ser separado en dos partes por
lavado sobre aquel tamiz.
La parte de suelo retenido por el tamiz es sometida al
tamizado y aquel demasiado fina para ser retenida por tamices y que ha sido
arrasada por el agua, es analizado por medio de métodos basados en la
sedimentación o en la levigación.
Los métodos para efectuar Análisis granulométricos por
vía humedad están basados en la ley Stokes, que fija la velocidad a que una
partícula esférica de diámetro dado sedimenta en liquido en reposo. En el
método que se utiliza comúnmente en mecánica de suelos, de 20 a 40 gr. de
suelos arcillosos o de 50 a 100 gr. de suelo arenoso, se mezclan con 1 lt. De
agua, se agitan y se vierten en un recipiente. A intervalos de tiempos dados se
mide la densidad de la suspensión por medio de un hidrómetro.
En el gráfico las abscisas representan el logaritmo del
diámetro de las partículas y las ordenadas al porcentaje P en peso de los
granos menores que le tamaño indicado por la abscisa. Cuanto más uniforme es el
tamaño de los granos, tanto más inclinada es la curva, una línea vertical
represente a un polvo perfectamente uniforme.
La ventaja más importante d la representación
semilogarítmica estriba en que, las curvas granulométricas de suelos de igual
uniformidad, tienen formas idénticas, cualquiera sea el tamaño medio de sus
partículas y que además la distancia horizontal entre dos curvas de la misma
forma, es igual al logaritmo de la relación entre los tamaños medios de los
granos de los suelos representados.
Como la granulometría es un fenómeno estadístico se ha
querido utilizar los términos y los conceptos de la estadística, para describir
los resultados de los análisis.
•
Clasificación de los suelos en función de sus características
granulométricas.
Desde el instante mismo en que las propiedades de los
suelos adquirieron importancia práctica, se ha querido, con frecuencia
correlacionar las características granulométricas con las constantes del suelo
necesarias para resolver los resultados satisfactorios. Por ejemplo los
intentos efectuados para determinar el coeficiente de permeabilidad de los
suelos fracasado debido a que la permeabilidad dependen en gran parte de la
forma de los granos. Así mismo se ha sostenido que la fricción interna de las
arenas bien graduadas compactadas, es mayor que la que corresponde a arenas
uniformes en la misma condición. Si bien hay evidencias prácticas, por
determinaciones efectuadas en sitios, que indican que esta aseveración quizás
sea correcta, hay que recordar que el ángulo de fricción interna de una arena,
depende no solo de las características granulométricas, sino también de la
forma de los granos, y de la rugosidad de sus superficies. Así por ejemplo los
ángulos de fricción interna de dos arenas de granulometrías idénticas pueden
ser muy diferentes.
Lo cierto es que hasta el presente no se ha obtenido
ninguna relación bien definida entre granulometría y ángulo de fricción
interna, esto es más evidente en el caso de los suelos finos, limos arcillas,
etc.
1.3 TAMAÑO DE LAS PARTICULAS DEL SUELO.
TABLA LÍMITES DE TAMAÑO DE SUELOS
SEPARADOS
NOMBRE DE LA ORGANIZACIÓN
|
Tamaño del grano [mm]
|
|||
Grava
|
Arena
|
Limo
|
Arcilla
|
|
Instituto
tecnológico de Massachusetts (MIT)
|
>2
|
2 a
0.06
|
0.06 a
0.002
|
<0.002
|
Departamento
de Agricultura de Estados Unidos (USDA)
|
>2
|
2 a
0.05
|
0.05 a
0.002
|
<0.002
|
Asociación
Americana de Funcionarios del transporte y Carreteras Estatales (AASHTO)-T88
|
76.2 a 2
|
2 a
0.075
|
0.075 a
0.002
|
<0.002
<2μ
|
Sistema unificado de clasificación de suelos (U.S.
Army Corps of Engineers; U.S. Bureau of Reclamatión; American Society for
Testing and Materials) ASTM- D422
|
76.2 a
4.75
|
4.75 a
0.075
|
Finos
(Es decir, limos y
arcillas)
<0.075
|
|
Fuente:
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica Braja M. Das
1.3.1 TAMAÑO DE TAMICES ESTÁNDAR.
TABLA: Serie ASTM de tamices (ASTM D422 y E100).
TAMICES SERIE ASTM
|
|||||||||
Nro.
|
Abertura
[mm]
|
Nro.
|
Abertura
[mm]
|
Nro.
|
Abertura
[mm]
|
Nro.
|
Abertura
[mm]
|
Nro.
|
Abertura
[mm]
|
5"
|
127.00
|
1.06"
|
26.92
|
Nº 4
|
4.75
|
Nº 30
|
0.60
|
Nº 230
|
0.065
|
4.24"
|
107.70
|
1"
|
25.40
|
Nº 5
|
4.00
|
Nº 35
|
0.50
|
Nº 270
|
0.053
|
4"
|
101.60
|
7/8"
|
22.23
|
Nº 6
|
3.35
|
Nº 40
|
0.43
|
Nº 325
|
0.041
|
3 1/2"
|
88.90
|
3/4"
|
19.05
|
Nº 7
|
2.80
|
Nº 50
|
0.36
|
Nº 400
|
0.035
|
13/4"
|
82.55
|
5/8"
|
15.88
|
Nº 8
|
2.36
|
Nº 60
|
0.25
|
Nº 450
|
0.031
|
3"
|
76.20
|
0.53"
|
13.46
|
Nº 10
|
2.00
|
Nº 70
|
0.212
|
Nº 500
|
0.028
|
2 1/2"
|
63.50
|
1/2"
|
12.70
|
Nº 12
|
1.70
|
Nº 80
|
0.18
|
Nº 635
|
0.021
|
2.12"
|
53.85
|
7/16"
|
11.11
|
Nº 14
|
1.40
|
Nº 100
|
0.15
|
||
2"
|
50.80
|
3/8"
|
9.53
|
Nº 16
|
1.18
|
Nº 120
|
0.125
|
||
1 3/4"
|
44.45
|
5/16"
|
7.94
|
Nº 18
|
1.00
|
Nº 140
|
0.106
|
||
1 1/2"
|
38.10
|
0.265"
|
6.73
|
Nº 20
|
0.85
|
Nº 170
|
0.09
|
||
1 1/4"
|
31.75
|
1/4"
|
6.35
|
Nº 25
|
0.71
|
Nº 200
|
0.075
|
||
Fuente:
Propiedades índices de los suelos
1.4 CURVA DE DISTRIBUCIÓN GRANULOMETRICA.
El tamizado consiste fundamentalmente en disponer una
serie de tamices normalizados, uno sobre otro y de mayor a menor abertura de
malla, y tamizar o cribar una determinada cantidad de suelo, del que se ha
consignado su peso inicial, por ejemplo 1 kg; tras someter al conjunto a
vibrado, ya sea manual o mecánico, se pesa la cantidad de suelo retenida en
cada uno de los tamices, y con esos datos se calculan - por diferencia del peso
total con el retenido- los porcentajes que pasan por cada uno de los tamices, o
sea el tanto por ciento de suelo con partículas menores que la abertura del
tamiz considerado. Con esos resultados se pueden grafiar curvas granulométricas
en la siguiente figura: se dispone en eje de abscisas el tamaño en mm de las
partículas y/o el Nº del tamiz (en escala logarítmica), y en el de ordenadas,
el % del peso de suelo que pasa.
Procedimiento de Cálculo del Análisis Granulométrico:
