Mvag-07-08 Granulometria Astm c 136

MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL

FLNV- MVAG-07/08

MANUAL VISUALIZADO VERSION 2

COMPOSICIN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS

DE SUELOS

NOVIEMBRE 2003

FLNV-MVAG-07/08

MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA FUNDACION LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL Fecha: 28/11/2003

VERSION 2 MANUAL VISUALIZADO Pg. 1 de 16

METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA COMPOSICIN GRANULOMETRICA DE LOS AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS

NORMA A.S.T.M. C 136- / A.A.S.H.T.O. T-27 /MVAG-07/08

1 OBJETO El objeto de este ensayo es conocer la gradacin del agregado.

2 DURACIN Con prctica se puede hacer el ensayo en el Laboratorio en 60 minutos despus de tener el material secado a peso constante.

3 EQUIPOS Y MATERIALES REQUERIDOS

Figura 1 Equipo Requerido para agregado fino Figura 2 Equipos para agregado grueso

? Balanza, capacidad 2 Kg. min. con sensibilidad de 0,1gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados finos).

? Balanza, capacidad 20 Kg. con

sensibilidad de 0,5 gr. o 0,1% del suelo ensayado (para agregados gruesos).

? Horno con control para mantener

temperaturas uniformes hasta 110 C + 5 C. (230 F + 9 F).

? Tamices: N 200, N 100, N 50, N 30,

N 16, N 8, N 4, tapa y fondo, 1 (37,5 mm.), 1 (25,4 mm.), (19 mm.), (12,5 mm.), 3/8 (9,5 mm.).

? Tamiz, N 4 de de 45 cm de dimetro

con marco de madera.

? Bandejas 60 cm. x 60 cm. x 5 cm.

? Bandeja, 20 cm. x 12 cm. x 7 cm. para secar muestras.

? Brocha , cepillo metlico fino. ? Brocha , pelo fino. ? Par de guantes, de asbesto. ? Rociador de agua. ? Cuchara de albail. ? Lona, bandeja, superficie plana y

limpia para cuartear mezclar material. ? Reloj, contador de minutos con alarma.

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AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SUELOS

? Cuarteadores: uno para finos y otro

para gruesos. ? Tamizador mecnico para tamices de

20 cm de dimetro.

(vase figura 1 y 2)

4 INTRODUCCION

El Principio bsico del anlisis

granulomtrico por el mtodo del tamizado

es un proceso mecnico mediante el cual se

separan las partculas de un suelo en sus

diferentes tamaos, denominando, a la

porcin menor de 0.074 mm (tamiz N200)

como limo, arcilla, y coloide.

Este procedimiento determina el tamao de

las partculas utilizando para tal fin tamices

de abertura especificada.

5 TERMINOLOGIA En el anlisis granulomtrico los suelos o

agregados se clasifican segn el tamao de

sus partculas en:

Rocas: Todas las partculas mayores a

3 pulgadas.

Gravas: Partculas menores de 3

pulgadas (Pasa 3) y mayores de 4,75

mm (Retenido en el tamiz # 4).

Estas a su vez se clasifican en: Grava

gruesa (Pasa 3 y retenido en ) y

grava fina (Pasa y retenido en #4).

NOTA 1 Las partculas menores de 0.074 mm se

conocen como partculas de grano fino

Arenas: Partculas menores de 4,75 mm

(Pasa # 4) y mayores de 0.074 mm (Retenido

en el tamiz # 200). Estas a su vez se clasifican

en: Arena gruesa (Pasa # 4 y retenido en #

10), arena media (Pasa # 10 y retenido en #

40) y arena fina (pasa # 40 y retenido en #

200).

Limos: Partculas menores de 0.074 mm

(Pasa # 200) y mayores de 0.005 mm.

Arcillas: Partculas menores de 0.005 mm y

mayores de 0.002 mm.

Coloides: Partculas menores de 0.002 mm.

6 SIGNIFICADO Y USO

Una muestra de agregado seco de peso

conocido se pasa a travs de una serie de

tamices de aberturas progresivamente ms

pequeas para determinar la distribucin de

tamao de partculas.

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La gradacin de un suelo indica las

proporciones en peso para cada tamao de

grano dentro de un conjunto dado de

partculas.

El anlisis granulomtrico tiene, por lo tanto,

por objeto determinar el tamao de los granos

que componen el suelo y la proporcin de una

determinada fraccin de granos como

porcentaje de la masa tot al de la muestra.

El conocimiento de la gradacin es importante

para juzgar en general y para clasificar el

suelo, aunque a veces se encuentran usos

directos y prcticos de los resultados

experimentales (para juzgar la

compactibilidad, la trabazn, la permeabilidad

y las posibilidades de estabilizacin de los

suelos).

7 PREPARACION DE LA MUESTRA

Las muestras deben ser preparadas por

muestreo de pilas, bines o de un bache seco,

(vase Manual FLNV -MVAG 33 Muestreo de

agregados), en el caso de agregados o de una

calicata vase esquema figura 3; y por

monolito o perforacin en el caso de muestras

de suelos.

Se tendr uno de estos tres tipos de material:

A. Mezcla de finos y gruesos B. Finos (menor del tamiz N 4 ) C. Gruesos (mayor del tamiz N 4)

FIGURA 3 Recoleccin de muestra

La granulometra debe hacerse siempre por

lavado (lavar por el tamiz # 200) para separar

las partculas finas adheridas a la muestra.

NOTA 2 Las partculas menores a 0.074 mm (#

200) se determinan por Hidrometra (vase Manual

visualizado de Hidrometra FLNV-MVAG-09).

7.1 Mezcla de finos o gruesos

Se debe traer al laboratorio suficiente material,

para la realizacin del ensayo, debiendo

guiarse por el mximo material a ensayar. En

la tabla 1 se da las cantidades mnimas

requeridas por ensayo.

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Tabla 1 Peso de muestra requerida por ensayo

Tamao Mximo Peso mnimo de la Muestra

3/8 (9,5 mm.) 6 Kg. (2,5 mm.) 13 Kg. (19 mm.) 26 Kg.

1 (25,4 mm.) 52 Kg. 1 (37,5 mm.) 78 Kg.

2 (50,8 mm.) 104 Kg.

8 PROCEDIMIENTO

La muestra es obtenida por medio del mtodo del

cuarteo (vase Manual FLNV-MVAG-032

Mtodo de cuarteo de muestras).

NOTA 3 Si el caso lo amerita, la muestra puede

lavarse hmeda, tomando una muestra

representativa de la misma para el ensayo de

humedad y restndole la humedad usando la

siguiente formula:

Ws = Wh (1)

(1 + (%W/100)

8.1 Finos o Gruesos

8.1.1 La muestra de finos o gruesos, obtenida

por cuarteo, se debe secar en el horno a una

temperatura de 105C 5C. (vase figura 4)

hasta un peso constante.

8.1.2 Despus que la muestra esta seca a

peso constante, se retira del horno y se pesa.

Figura 4 Muestra ex trada del horno

8.1.3 Una vez estabilizado el peso se debe

anotar este valor como peso total de la

muestra (P.T.M.)

8.1.4 Si se pesa la muestra seca directamente

en la balanza se anota este peso en la planilla

de ensayo, ejemplo:

Peso muestra seca = 3.117,0 g

Si se pesa la muestra en un envase encima de

la balanza, Se debe pesar previamente el

envase a utilizar, y anotar ambos pesos en la

planilla de ensayo, por ejemplo:

Peso muestra seca mas recipiente = 3.567,0 g

Peso del envase 450,0 g

Por diferencia Peso muestra seca = 3.117,0 g

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8.2 Agregado que lavado en el tamiz # 200

8.2.1 Se debe vaciar la muestra en un envase

lo suficientemente grande y agregar agua

hasta cubrir la muestra, para que las partculas

finas queden suspendidas en el agua (vase

figura 5).

Figura 5 Inmersin de la muestra 8.2.2. Luego agitarla manualmente con mucho

cuidado, evitando ocasionar perdidas del

material (vase figura 6).

Figura 6 Lavado de muestra

8.2.3 Se coloca un tamiz # 4 (4.75 mm)

sobre un tamiz # 200 (0.074 mm) para

separar los agregados gruesos y as

proteger la fina malla del tamiz # 200

(0.074 mm). (vase figura 7).

Figura 7 Tamiz # 4 sobre tamiz # 200

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8.2.4 Se debe agitar la muestra y remo verla

para que los finos queden en suspensin en el

agua y luego verterla sobre los tamices.

Evitando en lo posible la prdida de material.

(vase figura 8)

Figura 8 Vertiendo el agua sobre los tamices

8.2.5 Se aade agua limpia al envase que

contiene la muestra, se agita nuevamente la

muestra y se repite el vaciado del agua sobre

los tamices.

8.2.6 Se repite este proceso aadiendo agua

limpia al envase con la muestra, hasta que el

agua salga limpia y clara al agitarla.

NOTA 3 El material pasa #4 puede lavarse

directamente en el tamiz #200 utilizando el flujo de

agua proveniente del grifo del lavado o utilizando el

frasco lavador. Como puede obs ervarse en la

figura 9.

Figura 9 Lavado de material en el tamiz #200

8.2.7 El material retenido sobre los tamices

ser colocado en un recipiente adecuado,

junto con la muestra lavada utilizando para

esto un frasco lavador, teniendo la precaucin

de no dejar material adherido en el tamiz.

Por ultimo, se decanta el agua del recipiente

(vase figura 10).

Figura 10 Decantado del agua de la muestra

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8.2.8 Se seca la muestra en el horno a una

temperatura de 105 C 5 C, por un tiempo

mnimo de 18 horas (dependiendo del tipo de

agregado) y hasta peso constante, (vase

figura 11).

Figura 11 Colocacin de muestra en horno

8.2.9 Una vez sec a la muestra se deja

enfriar, y se procede a pesarlo para obtener

el peso total de la muestra.

8.2.10 Luego se vierte en el juego de

tamices y se separa en una serie de

fracciones en diferentes tamices (1 (37,5

mm.), 1 (25,4 mm.), (19 mm.), (12,5

mm.), 3/8 (9,5 mm.), N 4, N 8, N 16, N

30, N 50, N 100, N 200. (vase figura

12), el % retenido se puede calcular con la

ecuacin 1 indica en los clculos .

Figura 12 Muestra con tamices de diferentes

dimetros 8.3 Tamizado de agregado grueso

8.3.1 Al usar un tamizador mecnico, se debe

combinar el juego de tamices requeridos por

las especificaciones. El tamiz con aberturas

mayores, es montado en el nivel superior, y en

orden progresivo se termina con el fondo

ensamblado en el nivel inferior.

8.3.2 Se coloca la muestra en el tamiz superior

y se cubre con la tapa.

Si la muestra pesa ms de 5 Kg., se

recomienda tamizar la muestra por porciones,

es decir una a la vez, conseguir y utilizar

tamices de mayor tamao.

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Las muestras de agregado grueso para

anlisis de cedazos debern tener despus

de secadas, los pesos mnimos siguientes:

Artculo I. TAMA

O MAXIMO NOMINAL DE LA PARTICULA

*Pulg.

PESO MINIMO DE LA MUESTRA

*Kg .

3/8 1 . 2 5 1 10

1 15 2 20

2 35 3 60

3 100 4 150

4 200 5 300 6 500

8.3 Tamizado de agregado fino

Para los finos se debe utilizar el juego de

tamices requerido por las espec ificaciones. Se

debe distribuir la muestra uniformemente en el

tamiz superior.

La duracin para tamizar la muestra ser

aquel tiempo en que no ms del 1% del

residuo de un tamiz pase por su malla en un

minuto.

Es preciso hacer peridicamente, a mano, el

cernido de los finos y gruesos con un chequeo

de los resultados del cernido mecnico.

8.4 Realizacin de la granulometra

8.4.1 Con el tamiz de mayor abertura colocado

entre la tapa y el fondo, se inclina un poco

este conjunto y se sube y golpea contra la otra

mano que se mantendr siempre en una

misma posicin (vase figura 13).

Figura 13 Movimiento estndar de tamizado

8.4.2 Se golpea as con un ritmo de aprox. 150

golpes por minuto (vase figura 14) despus

de cada 25 golpes se gira este conjunto 1/6

parte de una revolucin.

A continuacin se presenta de manera

esquemtica las posiciones y giros del tamiz.

1 25 golpes 2 25 golpes 3 25 golpes

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Figura 14 Cernido del material 8.4.3 Se pesa el retenido en el tamiz, y se

coloca la muestra que est en el fondo en el

tamiz subsiguiente con otro fondo (vase

figura 15 y 16).

Se repiten los golpes y pasos para todo el

juego de tamices.

Figura 15 Pesado del material retenido

8.4.4 Se debe separar el retenido en el tamiz

para pesarlo.

Figura 16 Vaciado de la muestra

NOTA 4 No se debe usar los dedos para pasar

agregados que pueden ser admitidos por las

aberturas del tamiz. Se deben dejar en el tamiz

Figura 17 No se debe hacer esto

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Es natural que existan partculas, en ciertos

agregados, con algn lado menor que la

abertura del tamao donde se han retenido.

El mtodo estndar indica que se debe agitar

un tamiz con la muestra hasta llegar a menos

del 1% del residuo que pasa el tamiz en un

minuto.

Se debe hacer pruebas con el material y los

tamices para determinar este tiempo.

Cuando se usa el tamizador mecnico, se fija

el tiempo en el reloj, con alarma, que

corresponda a aquel tamiz que necesite mas

tiempo para cernir el material.

8.4.4 Las fracciones retenidas en cada tamiz,

se pesan en la balanza de 0.01gr de

sensibilidad y se anotan en la planilla de

ensayo (vase figura 13).

Figura 13 Pesada y anotacin de lectura

Ejemplo 1:

Peso muestra en el tamiz = 1.222,0 g.

Peso muestra en el tamiz = 1.078. 0 g

Si se pesa el material con un envase, se debe

pesar y anotar el peso del envase tambin.

Cuando las especificaciones lo indiquen, las

fracciones de la muestra retenidas en cada

tamiz debern ser lavados segn el ensayo

A.S.T.M. C 117 para poder determinar la

cantidad total de finos menor al N 200.

As se puede determinar el factor correccin

que debe ser aplicado a la granulometra

realizada en seco.

8.4.5 Se debe calcular el % que pasa de

cada tamiz por el procedimiento indicado en

su formulario, y anotar el % en nmeros

redondos.

Ejemplo 2:

% que pasa 26,0 %

Se anota el % de cada tamiz en nmeros

redondos menos el % del N 200, el cual se

indica prximo a 0,1 %

Ejemplo 3:

% que pasa N 200 7,3%

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Figura 14 Tamizado mecnico de material 9 CRITERIOS DE PRECISIN Las estimaciones de precisin para este

mtodo de ensayo estn en la tabla 1 (vase

ANEXO A). Las estimaciones estn basadas

en los resultados del programa de muestreo

de eficiencia de laboratorios de materiales, de

referencia de la A.A.S.H.T.O con ensayos

realizados por el mtodo de ensayo A.S.T.M.

C136 y A.A.S.H.T.O. T 27.

Las estimaciones de precisin estn basadas

en el anlisis de los resultados de 65 a 233

ensayos de laboratorio realizados a 18 pares

de muestras de agregados gruesos y

resultados de ensayos de 74 a 222

laboratorios que ensayaron 17 pares de

muestras de agregados finos, realizados para

determinar eficiencia en los ensayos. (las

muestras N 21 a 90).

Los valores de la tabla estn dados para

diferentes rangos de porcentaje total de

agregado que pasa cada tamiz.

Los valores de precisin para agregados finos

de la tabla 1 (vase ANEXO A) estn basados

en muestras de peso nominal de 500 g. La

revisin de este mtodo en 1994 permite que

el tamao de la muestra de agregado fino

sea de 300 g mnimo.

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Los anlisis de resultados de ensayos de

muestras de 300 g y 500 g para medir

eficiencia de ensayos, se realizaron en las

muestras 99 y 100 (las muestras 99 y 100

fueron esencialmente idnticas) y produjeron

los valores de precisin de la tabla 2 (vase

ANEXO A), en la que indica solamente

diferencias menores derivadas del tamao de

las muestras.

NOTA 5 Los valores de agregados finos sern

revisados para reflejar el tamao de la muestra de

300 g cuando se hayan realizado un nmero

suficiente de ensayos de eficiencia usando el

tamao de las muestras que proporciona datos

confiables.

10 CALCULOS

El % de retenido parcial, se calcula en funcin

al peso total de la muestra (T).

% Ret = Peso Ret x 100 (1) T

Ejemplo 1: % Retenido Parcial: % Ret. en el tamiz 3 = 157.5 x 100 = 2.5 6300 % Ret . en el tamiz 2 = 252 x 100 = 4.0 6300 El % de retenido acumulado se obtiene

sumando en forma acumulada los % de

retenidos parciales.

Ejemplo 2: % Retenido Acumulado: En el tamiz de 3 = 2.5 En el tamiz de 2 = 2.5 + 4.0 = 6.5 En el tamiz de 1 = 2.5 + 4.0 + 4.0 = 10.5 Tambin puede ser: En el tamiz de 1 = 6.5+ 4 = 10.5 El % que pasa cada tamiz, se obtiene

restando de 100 (% ) cada % retenido

acumulado en cada tamiz, o tambin

mediante la resta sucesiva de 100 menos

cada % retenido parcial.

Ejemplo 3: % que pasa cada tamiz Pasa 3 = 100 2.5 = 97.5 Pasa 2 = 100 - 6.5 = 93.5

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11 CURVA GRANULOMETRICA

La curva granulomtrica es til para el clculo

del coeficiente de uniformidad (Cu) y el de

curvatura. El coeficiente de uniformidad se

calcula por medio de la siguiente formula:

Cu = D60 (3)

D10

D60 = Es el dimetro correspondiente al 60% pasante, obtenido de la curva granulomtrica.

D10 = Es dimetro correspondiente al 10 %

pasante, obtenido de la curva granulomtrica y es denominado tambin tamao efectivo.

Ejemplo 4: De la Curva Granulomtrica se

obtiene:

Cu = 6 = 54.5 0.11

El coeficiente de curvatura (Cc) puede ser

calculado mediante la siguiente expresin:

Cc = (D 30)2 (3) D60 x D10

Cc = (0.73)2 = 0.81 6 x 0.11

Donde: D30 = Es el dimetro correspondiente al 30%

pasante, obtenido de la curva granulomtrica.

10.1 Preparacin de la curva granulomtrica En un papel semi logartmico colocar en el eje

de las abscisas (Y) los porcentajes pasantes y

el eje de las ordenadas (X) los dimetros

respectivos, tal como se ilustra en la grafica N

1.

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AGREGADOS FINOS, GRUESOS Y MUESTRAS DE SU ELOS

ANEXO A

Tabla 1 Precisin

Total porcentaje de Material pasante

Desviacin estndar (1s), %A

Rango de aceptabilidad de dos resultados

(d2s), %A Agregado GruesoB:

Precisin para un solo laboratorista

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Tabla 2 Datos de precisin de ensayos para 300 g y 500 g

Ensayo de eficiencia del agregado fino

En el laboratorio

Entre laboratorios

Resultado de ensayo

Tamao de

muestra

Nmero de laboratorio

s

Promedio 1s d2s 1s d2s

Total de material pasante

N4(%)

500g 300g

285 276

99.992 99.990

0.027 0.021

0.066 0.060

0.037 0.042

0.104 0.117

Total de material pasante N8(%)

500g 300g

281 274

84.10 84.32

0.43 0.39

1.21 1.09

0.63 0.69

1.76 1.92


N16(%)

500g 300g

286 272

70.11 70.00

0.53 0.62

1.49 1.74

0.75 0.76

2.10 2.12


N30(%)

500g 300g

287 276

48.54 48.44

0.75 0.87

2.10 2.44

1.33 1.36

3.73 3.79


N50(%)

500g 300g

286 275

13.52 13.51

0.42 0.45

1.17 1.25

0.98 0.99

2.73 2.76


N100(%)

500g 300g

287 270

2.55 2.52

0.15 0.18

0.42 0.52

0.37 0.32

1.03 0.89


N200(%)

500g 300g

278 266

1.32 1.30

0.11 0.14

0.32 0.39

0.31 0.31

0.85 0.85

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ANEXO 2

Grafica N 1 Curva granulomtrica .

Curva granulometrica

0102030405060708090

100

0,000,010,101,0010,00100,00

ABERTURA EN (mm)

% P

AS

AN

TE

Serie1

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