Granulometría De Suelos [Ing. Nestor Luis Sánchez]

La granulometría se define como la distribución de los diferentes tamaños de las partículas de un suelo, expresado como un porcentaje en relación con el peso total de la muestra seca. Aprenderemos a utilizarla como un instrumento en la clasificación de los materiales, ya que la descripción por tamaño tiene especial interés en la selección de materiales para rellenos de carreteras y presas, los cuales requieren materiales con graduaciones determinadas.

La granulometria es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136).

El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.

Los números de tamaño (tamaños de granulometria), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 en lista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, mas otros seis números de tamaño para agregado grueso.

La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaños de partícula.

Análisis granulométrico por tamices

Nuestras herramienta principal de trabajo para este proceso es la malla o tamiz. Existen dos escuelas , claramente diferenciables, en cuanto a la forma en sí del tamiz: la escuela alemana y la escuela norteamericana.

La escuela alemana utiliza una plancha metálica agujereada , mientras que la escuela norteamericana forma la malla con hilos metálicos dispuestos en forma de cuadrícula .

No puede afirmarse en ningún momento que una escuela sea superior a la otra en esta aspecto; cada una tiene sus ventajas, como también sus desventajas. Las mallas alemanas tienen la bondad de presentar orificios circulares que se asemejan más a la forma de las partículas que el cuadro de las mallas norteamericanas. Ahora bien, las planchas agujereadas presentan zonas ciegas, donde puede quedar retenido material que de otra manera hubiera pasado, quedando este efecto reducido a un mínimo en las mallas norteamericanas. Ya se utilice una o la otra, siempre debe tenerse la precaución de no mezclar ambas normas, advertencia que puede ser aplicada a todas las ramas restantes de la ingeniería civil.

Dentro de la escuela norteamericana, podemos distinguir dos tipos de tamices: La serie Tyler: en este juego de tamice, cada malla tiene una separación veces mayor que la del cedazo próximo menor y su designación numérica corresponde al número de aberturas por pulgada lineal. La serie U.S. Standard: a diferencia de la serie anterior, los números que designan a cada tamiz son inversamente proporcionales al tamaño de las aberturas.

Por ejemplo : un tamiz Núm. 200 tiene aberturas igual a la mitad de las correspondientes a la malla Núm. 100. Cuando las mallas son muy gruesas, se usa para su identificación la separación entre hilos.

GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS FINOS

Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas mas pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometria que mas se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo mas conveniente para lograr una buena trabajabilidad.

Entre mas uniforme sea la granulometria, mayor sera la economía. Estas especificaciones permiten que los porcentajes mínimos (en peso) del material que pasa las mallas de 0.30mm (No. 50) y de 15mm (No. 100) sean reducidos a 15% y 0%.

Representación gráfica semi-logaritmica acumulativa

Para representar gráficamente la distribución de los diversos tamaños de partículas que contiene una muestra de un material, hará falta seguir un proceso de ensayo granulométrico por cedazos.

Nuestro primer paso será la selección de la muestra a ensayar, luego de determinado su peso, se coloca en su totalidad, seca, en la malla más gruesa de nuestra batería de tamices y al vibrar el conjunto de mallas, conseguiremos que cada corpúsculo se quede en la malla de tamaño menor al de su diámetro.

Esta vibración se logra mediante un aparato accionado por una manivela,  o bien mediante el vibrador mecánico y se continuará hasta lograr que no quede en ninguna malla una partícula de diámetro menor a la de la abertura correspondiente. En cada tamiz, tendremos, pues, la cantidad de elementos cuyo tamaño sea inmediatamente superior al del cedazo correspondiente.

Conviene aclarar que la labor previa a la realización de este ensayo es la limpieza de las mallas con aire a presión o con un cepillo metálico, la cual no es menester que sea muy rigurosa puesto que las partículas que le queden adheridas estarán incluidas en el peso del cedazo.

Se pesa cada cedazo con una precisión de décimas en gramo, registrándose el peso del cedazo vacío. Luego, se determina el peso del cedazo, más el material retenido en él; con lo que se obtiene el peso del material retenido mediante una simple diferencia de pesos, valor con el cual se determina el porciento de material retenido mediante la siguiente expresión:

Por ciento de material retenido =
(peso de material retenido/peso de material empleado) * 100

Para facilitar los cálculos, muchas veces se elige el peso de material seco empleado igual a un múltiplo de cien, ya que si en el denominador de la expresión anterior tenemos 1000 gramos, por ejemplo, el por ciento de material retenido se obtiene con sólo dividir el peso de material retenido por diez. Sin embargo, debe cuidarse la no alteración de la muestra en la búsqueda de la simplicidad de cómputos, sobre todo en el caso de materiales que contengan partículas finas.

Teóricamente, la suma de los pesos retenidos en cada malla debe ser igual al peso inicial, pero ésta se ve afectada por los factores de error.

Se considera  el trabajo aceptable cuando el error por exceso o defecto sea menor de 3%.

En el caso de que estemos trabajando con una muestra cuyo peso seco empleado sea de 1000g y la suma de pesos de material retenido sea de 998g, el trabajo está pragmáticamente bien ; y la diferencia de 2g se reparte ” a sentimiento ” entre los pesos mayores.

Con este control de aceptación del ensayo y con el error distribuido , la suma de los por cientos de material retenido debe resultar igual a 100%.

Al hacer el gráfico, remate del ensayo, se puede trabajar indistintamente con el porcentaje acumulativo retenido o el porcentaje más fino, correspondiendo este último al complemento en 100 del material retenido. Con sólo observar las gráficas podemos obtener una idea cualitativa del tipo de material, ya que los tramos horizontales tienden a representar carestía de tamaños y los tramos verticales, predominio de determinado diámetro de partículas.

Por lo tanto, el material mejor graduado sería aquel cuyo gráfico granulométrico fuera una línea recta desde el límite superior de la izquierda hasta el límite inferior de la derecha.

Ahora Bien estos links que aparecen al final te ayudaran a completar mas información suministrada en el post y a su ves podrás descargar la planilla para la gráfica de la curva granulometrica.

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