METODO PARA DETERMINAR LA GRANULOMETRIA 

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¿Que es la Granulometria?

La granulometría es la distribución del tamaño de las partículas de un agregado, que se determina a través del análisis de los tamices (cedazos, cribas) (ASTM C 136, AASHTO T 27, COVENIN 0255, IRAM 1505, NCh165, NMX-C-077, NTC 77, NTE 0696, NTP400.012 y UNIT 48).

El tamaño de un grano o partícula, no siempre es fácil de determinar cuando son irregulares, se suele definir como el diámetro de una esfera de su mismo volumen, y se expresa en milímetros.

En los granos de mayor tamaño se suele hacer la media de las tres medidas ortogonales máximas, aunque no se corten en el mismo punto. El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos, denominados comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño. 

Metodo Granulometrico

La interpretación granulométrica se realiza mediante el tamizado de la muestra. Esta permite saber el grosor de las diferentes partículas que componen el sedimento a analizar. La interpretación por tamizado es parte de los métodos mecánicos para entender la granulometría.

Gradacion y Curva Granulometrica

La gradación se refiere a las partículas de diferentesdimensiones en un agregado total . Para calcular las proporciones de las mezclas delos agregados, se usan las curvas granulométricas, estas son representaciones gráficasdel tamaño de áridos según el tamaño de las partículas que lo forman.

Ventajas de la Gradacion

• Ocupa menos es]pacio entre partículas.
• Más agregado por unidad cúbica, esto se convierte en un aumento correspondiente en la durabilidad.
• Crea una mezcla de uniformidad, que mejora el endurecimiento y pérdida de plasticidad del hormigón.

La gradación afecta directamente tanto a la calidad como a los costos del hormigón y la mezcla asfáltica, porque, para unir los agregados en una unidad sólida se requiere que cada partícula esté completamente cubierta por la pasta de cementación y, además, esta llene todo el espacio entre las partículas. El espacio excesivo afecta la uniformidad de la mezcla , y requiere material adicional para llenar vacíos inútiles, originando un aumento de costos y una mala calidad del hormigón.

Granulometria MC.V8.102.1

1.- Alcances y Campo de Aplicacion

Este método permite, mediante tamizado, determinar la distribución por tamaños de las partículas mayores que 0,08 mm, de una muestra de suelo.

Nota 1: Para determinar la distribución por tamaños de la fracción bajo tamiz 0,08 mm, se puede utilizar el procedimiento de sedimentar esa fracción en un líquido conocido, generalmente agua destilada, basándose en la Ley de Stokes.

Ley que establece que en un fluido de densidad y viscosidad determinada, esferas de un mismo material adquieren una velocidad de sedimentación proporcional al cuadrado de sus diámetros. Este procedimiento se conoce como método Boyoucos o del hidrómetro.

2.- Referencias

• Método 8.102.2 Suelos: método para determinar el contenido de humedad.
• Método 8.202.2 Agregados Pétreos: método para el cuarteo de muestras.
• Método 8.202.3 Agregados Pétreos : método para tamizar y determinar la granulometría.

3.- Aparatos para realizar la  Granulometría

• Balanza  Debe tener una capacidad superior a la masa de la muestra más el recipiente donde se va a pesar; la resolución debe ser de 0,1 g para muestras menores que 1.000 g y de 1 g  para  muestras mayores que 1.000 g.
• Tamices

a. Tejidos. De alambre, abertura cuadrada, tensados y que cumplan la norma NCh 1022. Los tamaños nominales de las aberturas pertenecen a la serie que se indica en Tabla 8.102.1.A.

TABLA 8.102.1.A SERIE DE TAMICES ELEGIDOS

Nota 2: Cuando no se cuente con tamices de aberturas nominales en mm, los tamaños nominales de los tamices pueden ser los correspondientes a ASTM.

b. Metálicos y suficientemente rígidos y firmes para fijar y ajustar las telas de alambre, a fin de evitar pérdidas de material durante el tamizado y alteraciones en la abertura de las mallas. Serán circulares, con diámetros de 200 mm y preferentemente de 300 mm para suelos gruesos.

c. Depósito Receptor. Cada juego de tamices estará provisto de un depósito que ajuste perfectamente para la recepción del residuo más fino.

d. Cada juego de tamices estará provisto de una tapa que ajuste perfectamente para evitar pérdidas de material y marcada con tres diámetros que formen ángulos de 60° entre sí.

• Horno. Tendrá circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensaye.
• Mortero. Con triturador de caucho para disgregar las partículas aglomeradas, sin reducir el tamaño de los granos individuales.
• Herramientas y Accesorios. Espátulas, brochas, recipientes para secado de muestras, recipientes para pesaje.

4.- Acondicionamiento de la Muestra de Ensaye para determinar la Granulometria

Homogeneice cuidadosamente el total de la  muestra de terreno en estado húmedo; luego reduzca por cuarteo, según Método 8.202.2, para obtener, cuando esté seca, una cantidad de material ligeramente superior a la estipulada en Tabla 8.102.1.B, de acuerdo al tamaño máximo absoluto. Luego suelte el fino adherido a la grava y arena, si es necesario con agua, y deshaga los terrones con los dedos. Seque la muestra obtenida hasta masa constante a una temperatura de 110 ± 5°C; si detecta la presencia de trumaos o materia orgánica, seque la muestra en el horno a 60 ± 5°C.

TABLA 8.102.1.B CANTIDAD MINIMA DE MUESTRA PARA GRANULOMETRIA SEGUN TAMAÑO MAXIMO ABSOLUTO DEL SUELO

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5.- Procedimiento de Determinar la Granulometria

• Pese toda la muestra con aproximación a 1 g y registre como A.
• Corte todo el material en el tamiz correspondiente al Tamaño Máximo Absoluto especificado; determine la masa de las fracciones sobre y bajo dicho tamaño con aproximación a 1 g y regístrelas como B y Z, respectivamente.

Nota 3:     Para efectos de Clasificación de Suelos se debe considerar un corte simple del material en tamiz 80 mm a la curva granulométrica obtenida con el presente método.

• Mida y  registre  el  Tamaño  Máximo  Absoluto  del  material  de  la  fracción B.
• Corte todo el material registrado como Z en tamiz 5 mm y determine las masas, con aproximación a 1 g, de la fracción que pasó y de la que quedó retenida en dicho tamiz. Regístrelas como C y D respectivamente (Ver Nota 4).

Nota 4: Se debe tomar la precaución de proteger el tamiz 5 mm con uno mayor ( 20 mm ).

• Coloque el material retenido en 5 mm (D) en un recipiente de lavado y agregue agua potable en cantidad suficiente para cubrir la muestra. Proceda a lavar el material siguiendo los pasos que se indican a continuación:

a. Agite la muestra con el agua de modo de separar el material fino, dejándolo en suspensión o en disolución.

b. Vacíe inmediatamente el agua con el material fino (en suspensión o en disolución) en los tamices N° 4 (5 mm) y N° 200 (0,08 mm), dispuestos en forma decreciente.

c. Agregue nuevas cargas de agua y repita la operación hasta que el agua agitada con la muestra permanezca limpia y clara.

d. Reúna el material retenido en los tamices con el material decantado en el recipiente de lavado.

e. Seque el material reunido hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5°C.

f. Pese y registre la masa lavada y seca como D’.

• Tamice el material registrado como D’ a través de la serie de tamices 150, 100, 80, 50, 40, 25, 20, 10 y 5 mm. Efectúe este tamizado en dos etapas; un tamizado inicial, que podrá ser manual o  mecánico, y un tamizado final que deberá ser manual.

a. Tamizado Inicial

Vacíe el material registrado como D’ sobre el tamiz superior de la serie de tamices y cúbralo con la tapa y fondo.

Agite el conjunto de tamices durante un lapso mínimo de 5 min.

b. Tamizado Final

Retire el primer tamiz provisto de depósito y tapa.

Sosténgalo con las manos, manteniéndolo ligeramente inclinado.

Agítelo con movimientos horizontales y verticales en forma combinada, girando el tamiz en forma intermitente. Esta operación durará al menos 1 min.

Pese y registre el material retenido sobre el tamiz.

Traslade el material contenido en el depósito al tamiz siguiente.

Repita las operaciones descritas en los pasos anteriores hasta completar todos los tamices.

Pese y registre la masa final del residuo contenido en el depósito.

• Del material bajo 5 mm tome por cuarteo una muestra de 500 a 1.000 g, y registre su masa  como C’. Lave cuidadosamente con agua potable el material sobre tamiz 0,08 mm; vacíe a un bol el material retenido en tamiz 0,08 mm y seque hasta masa constante a 110 ± 5°C.
• Pese y registre el material lavado y seco como C”, aproximando a 0,1 g.
• Tamice el material preparado de acuerdo a 5.7, según procedimiento descrito en 5.6 a) y b), a través de la serie de tamices: 2, 0,5 y 0,08 mm.
• Determine la masa final del material retenido en cada tamiz y del material que pasa por el tamiz 0,08 mm, recogido en el depósito. Registre como M_i con aproximación a 0,1g.
• La suma de todas las masas no debe diferir en más de 3% para el material bajo 5 mm, ni en más de 0,5% para el material sobre 5 mm, respecto de las masas registradas como C’’ y D’, respectivamente. En caso contrario, repita el ensayo.

6.- Expresion de Resultados.

• Calcule el porcentaje de sobretamaño, de acuerdo a la expresión:

donde:

B : Masa de material sobre el Tamaño Máximo Absoluto especificado.

A : Masa de muestra total.

• Calcule el porcentaje retenido en el tamiz i del material sobre 5 mm, de acuerdo a la expresión:

donde:

M_i : Masa retenida en el tamiz i del material sobre 5 mm.

C : Masa de la fracción bajo 5 mm.

D : Masa de la fracción sobre 5 mm.

• Calcule el porcentaje retenido en el tamiz i del material bajo 5 mm, de acuerdo a la expresión:

donde:

C : Masa de la fracción bajo 5 mm.

M_i : Masa retenida en el tamiz i del material bajo 5 mm.

C’ : Masa de muestra reducida por cuarteo de la fracción bajo 5 mm.

D : Masa de la fracción sobre 5 mm.

• Exprese la granulometría como porcentaje acumulado que pasa por cada tamiz, indicando como primer resultado el del menor tamiz en que pasa el 100% y expresando el resultado para los siguientes tamices como la diferencia entre el porcentaje que pasa en el tamiz inmediatamente anterior al de cálculo y el retenido en el tamiz de cálculo. Aproxime los porcentajes que pasan al entero más cercanos.
• Los resultados de la granulometría pueden expresarse en forma gráfica en un sistema de coordenadas ortogonales; en las abscisas, a escala logarítmica, se indican las aberturas de los tamices y en las ordenadas, a escala lineal, los valores de los porcentajes que pasan en cada tamiz.