Informe De Granulometría Por Hidrometro.docx

GRANULOMETRÍA POR HIDROMETRO

AUTORES: LAURA INES SANCHEZ CÓD. 171771 LUIS ANGEL VALERO CÓD. 172256 JAIDER CORONEL ROJAS CÓD. 171773 JULIAN ANDRES CONTRERAS CÓD. 171769 JHONY ASCANIO CÓD. 171772 JHOVIN ALEXON CAÑIZARES CÓD. 171759 YAIR PÉREZ CÓD. 171825

Profesor: ROMER JESUS GALLARDO AMAYA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA CIVIL OCAÑA – NORTE DE SANTANDER 2017

Contenido INTRODUCCION .................................................................................................... 3 OBJETIVOS ............................................................................................................ 4 Objetivo general................................................................................................... 4 Objetivo especifico ............................................................................................... 4 MARCO CONCEPTUAL.......................................................................................... 5 EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS ............................................................... 7 PREPARACION DE LA MUESTRA ...................................................................... 11 PROCEDIMIENTO ................................................................................................ 14 DATOS DE LABORATORIO Y CALCULOS.......................................................... 15 ANALISIS DE RESULTADOS ............................................................................... 17 CONCLUSIONES.................................................................................................. 18 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 18 REFERENCIAS ..................................................................................................... 19 ANEXOS ............................................................................................................... 20

INTRODUCCION Cuando los suelos no son gruesos, sino que tienen partículas más finas, la granulometría no se hace por tamizado, pues los tamices tienen un diámetro mucho mayor a las partículas, por tanto, la granulometría para suelos finos se realiza a través del ensayo por Hidrómetro, que utiliza la densidad de las partículas para conocer el porcentaje más fino que desciende con el paso de tiempo, sabiendo que las partículas más gruesas descenderán primero. Para realizar la clasificación de un suelo es necesario conocer la distribución del tamaño de los granos que lo componen, haciendo uso de la granulometría, en este caso, granulometría por hidrómetro, se puede conocer la distribución de las partículas más finas del suelo, los limos, las arcillas y los coloides. Con los datos obtenidos con la granulometría por hidrómetro, se completa la curva granulométrica, para conocer datos como el diámetro efectivo (D10). La información suministrada por el ensayo de Hidrómetro, en conjunto con los datos de granulometría por tamizado y límites de consistencia, sirven para hacer la clasificación de un suelo.

OBJETIVOS Objetivo general Conocer el porcentaje de las partículas más finas que posee la muestra de suelo haciendo uso del ensayo por Hidrómetro. Objetivo especifico -

Determinar los porcentajes de arcillas y limos de la muestra. Saber cómo a través de la densidad de las partículas se clasifican.

MARCO CONCEPTUAL Hidrómetro Un hidrómetro es un instrumento de medición. El prefijo hidro quiere decir agua, por lo que ya sabemos que este artilugio mide algo relacionado con el agua o con algún otro líquido. Exactamente, el hidrómetro sirve para conocer el nivel de densidad de un líquido, en este caso de un suelo, en relación con el nivel de densidad del agua, sin determinar antes su masa y volumen. Posee un lastre de mercurio en la parte inferior, lo que le permite sumergirse parcialmente en el líquido, la parte superior esta graduada en unidades de densidad. El nivel del líquido marca valores de densidad. Hidrómetro de suelo o Densímetro de Bouyouco de vidrio borosilicato para cuantificar y determinar la distribución de partículas de suelo de tamaño que atraviesan el tamiz Nº 200 (-5+60ºC. 0995-1038) según ASTM 152H es apto para ser usado con las Probetas Bouyoucos norma ASTM D-422 [3] Características: Material en contacto con el líquido

vidrio borosilicato

Construcción Según Norma

ASTM 152H

Rango de medición mínimo

0 Gramos x litro

Rango de medición máximo, escala Bouyoucos

60 Gramos x litro

Rango de temperatura operativa del líquido mínima

+5ºC.

Rango de temperatura operativa del líquido máxima

+60ºC.

Altura total

280 milímetros

Material de lastre Peso

bolitas de plomo o mercurio 84 gramos

Ensayo de granulometría por hidrómetro La ley fundamental para realizar análisis granulométrico por hidrómetro es formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua. Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y suelo, porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la formación de flóculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas en

las partículas del suelo. Se utiliza un agente defloculante que neutralice las cargas eléctricas, permitiendo que las partículas se precipiten de forma individual. Para el ensayo de hidrómetro existe corrección dependiendo del tipo de hidrómetro empleado, la corrección se hará con la diferencia de la lectura del hidrómetro y un coeficiente que depende del tipo de hidrómetro, para 151 H es la unidad y para 152 H es cero. Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido. Al formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse, ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer donde termina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco. Esta corrección se hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo dos lecturas en la escala; una en la parte superior del menisco (para que el menisco se forme completo, el cuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la grasa) y otra siguiendo la superficie horizontal del agua. La diferencia de las dos lecturas nos da la corrección que debe sumarse a las lecturas hechas al estar operando. [1] Norma del ensayo INV E -124 – 07 Análisis granulométrico por medio del hidrómetro.

EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS Balanza: utilizan la acción de la gravedad para determinación de la masa de las muestras, con aproximación a 0,01gr. Fotografía N°1: balanza.

Fuente: autores, 2017.

Picnómetro: recipiente de pocas dimensiones utilizado generalmente para medir densidades. Fotografía N°2: picnómetro.

Fuente: autores, 2017.

Solución de hexametafosfato de sodio al 4%: se utiliza como defloculante, para cargar de forma negativa las partículas de suelo haciendo que se separen.

Termómetro: instrumento usado para determinar la temperatura del agua, la cual debía ser constante. Fotografía N°3: termómetro.

Fuente: autores, 2017.

Cilindros graduados de 1000ml: es un instrumento volumétrico, permite contener la solución de hexametafosfato y suelo. Fotografía N°4: cilindros graduados con las muestras.

Fuente: autores, 2017.

Embudo: sirve para canalizar solidos o líquidos y hacerlos pasar por un orificio pequeño. Fotografía N°5: embudo.

Fuente: autores, 2017.

Martillo de goma: herramienta de golpe usada para disgregar los grumos de la muestra. Fotografía N°6: disgregando grumos con el martillo de goma.

Fuente: autores, 2017.

Tara: recipiente metálico para contener la muestra. Fotografia N°7: tara.

Fuente: autores, 2017.

Tamiz N°10: malla con un diámetro de 2mm por pulgada. Fotografia N°8: tamiz N°10

Fuente: autores, 2017.

Hidrómetro: instrumento que sirve para medir la densidad de la suspensión. Fotografía N°9: hidrómetro 152h.

Fuente: autores, 2017.

PREPARACION DE LA MUESTRA Para la realización de este laboratorio, se siguieron los siguientes pasos: 1. Cuarteo de la muestra a ensayar, de los cuales se escogen más de 100gr. Fotografía N°10: cuarteo de la muestra.

Fuente: autores, 2017.

2. En el laboratorio, se esparce la muestra en una tara y se golpea con un martillo de goma para disgregar los grumos. Fotografía N°11: disgregando grumos.

Fuente: autores, 2017.

3. Se pesa una tara más pequeña en donde se depositará la muestra a usar. Fotografía N°12: pesando la tara.

Fuente: autores, 2017.

4. Luego, se pasan cierta cantidad de muestra por el tamiz N°10, esta muestra se pesa en la tara previamente pesada, hasta que el peso de la muestra sea un poco más de 50 gr. Fotografía N°13: pasando muestra por el tamiz N°10.

Fuente: autores, 2017.

5. La cantidad de muestra pesada se lleva al picnómetro de 500ml a través de un embudo. Fotografía N°14: pasando la muestra al picnómetro.

Fuente: autores, 2017.

6. Se adicionan 125ml de la solución de hexametafosfato. Fotografía N°15: adicionando la solución de hexametafosfato.

Fuente: autores, 2017.

Nota: se usó una probeta de 25ml, es decir, se adicionaron 5 veces el contenido de la probeta que se observa en la fotografía N°. 7. Se adiciona un poco más de agua para que la muestra quede totalmente cubierta y se agita un par de segundos para que el suelo y la solución se revuelvan bien. Fotografía N°16: adicionando agua.

Fuente: autores, 2017.

8. Por último, se deja la muestra en un lugar seco, lejos de los rayos del sol por más de 16 horas.

PROCEDIMIENTO Se toma una muestra secada al aire aproximada de 200gr del cuarteo ya realizado previamente para luego obtener de allí 50gr de la muestra humedecida la cual ya paso por el tamiz N°10; Se prepara un litro de solución de hexametafosfato de sodio al 4%. Con 40 gr en un litro de agua destilada. Terminado lo anterior se procede a verter a la muestra ya pesada anteriormente en el picnómetro adicionándole 125ml de la solución dispuesta para poder cubrir la muestra y humedecerla para lo tal se debió agitar el picnómetro con el material ya depositado y dejarlo quieto por mínimo 16 horas. Transcurrido el tiempo anterior necesario para poder realizar el laboratorio se procede a verter el contenido del picnómetro en el cilindro de sedimentación de vidrio con capacidad de 1000 ml para lo cual se debe agitar el picnómetro para que la muestra se mezcle con el agua que posee el recipiente, se completa el llenado del cilindro con agua de la pluma hasta los 1000ml (en la guía se pedía agua destilada para la realización del laboratorio pero por efectos de tiempo se decide trabajar agua natural). Se ubica un segundo cilindro de la misma capacidad del anterior solo que este poseerá 125 ml de solución de hexametafosfato de sodio al 4% y se llena con agua de la pluma hasta los 1000 ml, se deberá coger el primer cilindro que posee la muestra y taparse con la mano la parte superior y con la otra mano coger la parte inferior para poderle dar 60 vueltas girándolo de arriba hacia abajo en un minutos observando que no queden sedimentos del material en el fondo del cilindro, por último se tendrán que ubicar en un lugar que no tenga irradie calor ni luz ambos cilindros. Terminadas las 60 vueltas se tomara la primera medida al primer minuto, estas medidas serán tomadas según la guía lo específica, la cuales deberán llegar a una lectura constante para poder dar como terminado el proceso de lecturas del hidrómetro, para así verter la muestra del cilindro en una tara previamente pesada, y obtener su peso antes y después de secado en el horno.

DATOS DE LABORATORIO Y CALCULOS Calculo de corrección de lectura de hidrómetro 

Corrección de lectura por menisco “R”; Corrección por menisco “Cm” =1 𝑅 = 𝑅𝑎 + 𝐶𝑚 𝑅 = 37 + 1





𝑅 = 38 Corrección por liquido desfloculante Cd= + Cm + Ct Donde:   Lectura del hidrómetro, en agua con desfloculante. Cm  Corrección por menisco. Ct  Corrección por temperatura. Cd= 0,4 + 1 + 0,4 = 1,8 Corrección de lectura “Rc” por liquido desfloculante Cd=1,8 y por temperatura es “Ct”=0,4x10-3 cuando la temperatura es 22ºC 𝑅𝑐 = 𝑅 − 𝐶𝑑 + 𝐶𝑡 𝑅𝑐 = 38 − 1,8 + 0,0004 𝑅𝑐 = 36,2



Calculo del porcentaje más fino que: 𝑅𝑐 ∗ 𝑎 ∗ 100 𝑊𝑠 36,2 ∗ 0,986 % 𝑀𝑎𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 𝑞𝑢𝑒 = ∗ 100 57,74 % 𝑀𝑎𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 𝑞𝑢𝑒 = 61,82 % 𝑀𝑎𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 𝑞𝑢𝑒 =

Donde a= Factor de corrección por gravedad especifica (2,72) =0,986

Fecha

Hora de la lectura

Día 1

8:11 a. m.

8:25 a. m.

Día 2 Día 3 Día 4

9:10 a. m. 10:10 a. m. 12:00 p. m. 5:00 p. m. 7:30 a. m. 4:00 p. m. 8:00 p. m. 8:00 p. m.

Tiempo transcu temp ºC rrido (min) 1 2 3 4 8 15 30 60 120 230 530 1420 1950 2910 4350

22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 25 24 22 22

Corrección por temperatura Ct

correcció n por des floculante Cd

Lectura real del hidrómetr o Ra

0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,001 0,0008 0,0004 0,0004

1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 2,40 2,20 1,80 1,80

37 34 32 30 27 26 25 21 17 16 7 5 5 4 4

Hidrómetr Lectura o corregida %más fino corregido del ((Rc*a)/(Ws por hidrómetr ))*100 menisco o Rc=RR=Ra-Cm Cd+Ct 38 36,20 61,82 35 33,20 56,69 33 31,20 53,28 31 29,20 49,86 28 26,20 44,74 27 25,20 43,03 26 24,20 41,33 22 20,20 34,50 18 16,20 27,66 17 15,20 25,96 8 6,20 10,59 6 3,60 6,15 6 3,80 6,49 5 3,20 5,47 5 3,20 5,47

L

√L/t

K

D(mm)

102 107 111 114 119 120 122 129 135 137 152 155 155 156 156

10,10 7,31 6,08 5,34 3,86 2,83 2,02 1,47 1,06 0,77 0,54 0,33 0,28 0,23 0,19

0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416 0,00416

0,0420 0,0304 0,0253 0,0222 0,0160 0,0118 0,0084 0,0061 0,0044 0,0032 0,0022 0,0014 0,0012 0,0010 0,0008

ANALISIS DE RESULTADOS

Curva granulométrica 100.00

90.00 80.00

% más fino

70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 1.0000

0.1000

0.0100

0.0010

0.0001

Diámetro (mm)

De acuerdo con la norma AASHTO y ASTM el límite entre limo y arcilla se encuentra en el diámetro 0,005, por tanto: % más fino 0,005, interpolando = 30,07 Limos  100 - % más fino 0,005= 69,93% Arcilla  100-(%limos + % coloides)= 24,6% Coloides  % más fino 0,001= 5,47%

Conocer la distribución de las partículas de los finos es importante para determinar su comportamiento; con el ensayo de hidrómetro es posible conocer dicha distribución y hacer cálculos aproximados de las propiedades físicas y mecánicas del suelo en estudio.

CONCLUSIONES La evidencia que se mostró anteriormente demuestra que es necesario el uso de la granulometría por hidrómetros, ya que la mayoría de los suelos poseen una cantidad significativa de material que pasa por el tamiz N°200 el cual es considerado suelo fino. Debido a que el tamaño de estas partículas es tan diminutos es de gran importancia la práctica de dicho laboratorio, para así determinar el porcentaje del tamaño de granos presente en esa cantidad de suelo fino. RECOMENDACIONES El ensayo de granulometría por hidrómetro es un laboratorio muy complejo en cuanto al tiempo de realización, una recomendación que se puede dar es evitar diferir la hora de la toma de la lectura con respecto a la establecida inicialmente, además se puede hacer otra recomendación en la toma de la lectura el hidrómetro puesto que se debe tener en cuenta la paralaje para mirar cual es la marcación del tubo capilar y de esta manera evitar tomar lecturas irregulares y engañosas.

REFERENCIAS [1] Escobar, A. Paredes, D. Restrepo, L. Garza, L. Arango, M. (2010). Caracterización física y mecánica del suelo. Ensayo de granulometría por Hidrómetro. Recuperado de: http://suelosyestudio.blogspot.com.co [2] Definición de hidrómetro (s/f.). Autor: DefinicionMX. En: https://definicion.mx/derecho/. Accedido: 17 de noviembre de 2017. [3] anónimo. (s.f). Hidrómetro para Suelos ASTM 152H. Recuperado de: http://www.vimaroni.cl

ANEXOS