PRÁCTICA DE GEOLOGÍA · Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología 3...
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PRÁCTICA DE
GEOLOGÍA V
AUTORA: Mariluz
Graterol Ruiz
Núcleo Universitario “Rafael Rangel” 2016
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR
MÉTODO DEL TAMIZADO
Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología
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Materiales
Muestra de suelo, serie de tamices de malla cuadrada y tejido de
alambre, balanza, agitador mecánico o batidora con motor eléctrico,
pala, mazo de goma, cucharón, espátula
PRÁTICA V ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MÉTODO DEL
TAMIZADO
Nombre y Apellido: _____________________________CI.____________
Fecha: _____________Hora:______________Sección:_______________
Objetivos
Realizar análisis granulométrico en las muestras de suelo
Clasificar de acuerdo las partículas constitutivas del agregado según
tamaños por el método del tamizado
Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología
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Introducción
El suelo es uno de los componentes encontrados en el planeta Tierra que
ha permitido al ser humano desarrollarse y crecer como población; por tal
razón entender desde las bases de la ingeniería la dinámica, propiedades,
estructura, composición del suelo entre otro aspectos, constituye un paso
importante y determinante para identificar las zonas apta para la construcción
de viviendas o cualquier otro tipo de edificación. Dentro de esta perspectiva
la descripción del suelo ha proporcionado importantes resultados pues
mediante este se ha podido realizar definiciones sobre la génesis y las
funciones estructurales de este.
Ahora bien, dado que el suelo de acuerdo a Tarbuck y Luntgens (2005),
es el producto de la interacción compleja de varios factores, entre ellos la
roca madre, el tiempo, el clima, las plantas, los animales, y la topografía;
para determinar las distribución de las partículas después de su formación es
necesario definir el método que permita medir la distribución de tales
partículas, por tanto, dentro de los métodos para clasificar los suelos está el
análisis granulométrico por tamizado, cuyo proceso mecánico según Guzmán
y García (2012), consiste en separar las partículas del suelo en sus
diferentes tamaños utilizando tamices en orden decreciente, es decir, con
este método se determina la distribución de las partículas al pasar el material
a través de mallas con diferentes aberturas.
En función de lo mencionado, es importante desde el punto de vista de la
mecánica de los suelos determinar el tamaño y la distribución de las
partículas que constituyen el suelo, porque así se puede tener un indicativo
de la clasificación de este, en cuanto a materiales de construcción es
importante este tipo de análisis porque se va a separar la arena y la piedra
utilizada para hacer el concreto, mientras que en geología el análisis
granulométrico se utiliza para cuantificar la granulometría de los depósitos
estudiados. Con esto se quiere decir que es imprescindible tener claro el fin
con el cual se hará el análisis.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MÉTODO DEL TAMIZADO
En esta vista de cerca, se puede observar la malla en forma cuadrícula del
tamiz
En la siguiente sección se describirán los criterios a considerar al
momento de clasificar las partículas de suelo. No obstante, es importante
tener presente que la observación y el método a implementar será
fundamental para el logro de los objetivos propuestos, pues existen un
conjunto de características en cuanto al tamaño de las partículas y
composición del suelo entre otros aspectos, que permitirán realizar el análisis
granulométrico de las muestras extraídas. Ahora bien, en cuanto a las
partículas que constituyen el suelo es posible encontrar gravas, arena, limo y
arcilla, las cuales difieren en el tamaño, tal y como se muestra a continuación
en la tabla 1.
PRE-LABORATORIO
Graterol (2009)
Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología
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Tabla 1
Principales tipos de partículas encontradas en el suelo
Nota. Tabla elaborada con datos tomados de “Conceptos generales de mecánica de
los suelos” por Pérez
Gravas
Se denomina grava a las rocas ˃ 2 mm de tamaño. Pueden ser producidas por el ser humano, en cuyo caso suele denominarse «piedra partida» o resultado de procesos naturales como la meteorización y erosión.
Arena
La arena es un conjunto de partículas visibles de rocas disgregadas en su mayoría de cuarzo, en general no plásticas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,006 y 2 mm.
Limo Es una partícula invisible. En general, algo plásticos. Difícilmente erosionados por el viento. Casi imposible de drenar mediante bombeo, generalmente transportado en suspensión por los ríos y por el viento, para luego ser depositados en ambientes sedimentarios. Con respecto al tamaño, el diámetro del limo varía de 0,0039 mm a 0,0625 mm.
Arcillas Suelen tener propiedades coloidales. Consisten en su mayor parte en minerales arcillosos constituido por agregados de silicatos de aluminio. Al tacto es suave. Se secan lentamente y se pegan a los dedos. Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir a polvo con los dedos y el diámetro es < 0,002 mm
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Después de efectuar la lectura de los tópicos abordados y realizar la
respectiva investigación, responder a las siguientes preguntas
1) Mediante un organizador gráfico (Mapa conceptual) explique la formación
del suelo
2) ¿Cuáles son las partes del suelo?
3) ¿Por qué es importante analizar el suelo?
4) Defina suelos expansivos, suelos dispersivos, suelos colapsables, suelos
orgánicos, suelos solubles
5) ¿Qué es una curva granulométrica?
ACTIVIDAD Nº 1 Describir en forma detallada las características
físicas de la muestra de suelo extraída en campo para determinar la
fracción granular gruesa y anotar los datos en el lugar indicado.
Paso 1. Sacar la muestra de suelo y quitar la basura o posibles restos de
plantas, luego pesar en la balanza toda la muestra para determinar el Peso
muestra total (T) y anótelo en la siguiente línea_________________
seguidamente buscar el mazo de goma para disgregar los terrones presentes
en el suelo.
Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
LABORATORIO
MAZO DE GOMA
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Paso 2. Buscar entre los juego de tamiz el Nº4 para separar las gravas de la
arena y demás materiales finos encontrado en el suelo, lo cual se hará de
forma manual, es decir, que cada tamiz se moverá con la mano
Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
JUEGO DE TAMIZ PARA GRAVAS O AGREGADO GRUESO
Tamiz 3”; 2”; 1 ½”; 1”; 3/4”; 3/8” ; 1/4"; Nº4
JUEGO DE TAMIZ PARA ARENA Y DEMÁS PARTÍCULAS FINAS
Tamiz Nº8; Nº10; Nº16; Nº20; Nº30; Nº40; Nº50; Nº60; Nº80; Nº100; Nº200
TAMIZ Nº4
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Seguidamente separada la muestra se colocará a la derecha el material
grueso que ha quedado en la malla del tamiz Nº4 y al lado izquierdo el
material que pasó por la malla del tamiz
Paso 3. Pesar el material que paso el tamiz Nº4, es decir, la arena y demás
material fino y anotarlo como Peso pasa tamiz N.4 (B.a) _______________
Paso 4. El material grueso que ha quedado retenido en el tamiz Nº4, se
separará, para ello es necesario buscar los siguientes tamices
JUEGO DE TAMIZ PARA GRAVAS O AGREGADO GRUESO
Tamiz 3”; 2”; 1 ½”; 1”; 3/4”; 3/8” ; 1/4"; Nº4
Material grueso que quedo en el
tamiz constituido por gravas
Material que paso por el tamiz
constituido por arena y material
fino Graterol (2015)
TAMIZ 3” TAMIZ 2”
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Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
TAMIZ 1 ½” TAMIZ 1”
TAMIZ ¾” TAMIZ ⅜”
TAMIZ ¼” TAMIZ Nº4
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Al tener los tamices, colocar con el cucharón las gravas en el tamiz de 3”
(3 pulgadas), lo que quede retenido en la malla se colocará a un lado para
posteriormente pesarlo en la balanza. Cabe destacar, entre más pulgadas
tenga el tamiz mayor será la abertura de la cuadrícula de cada malla, por
tanto si la muestra no tiene grandes rocas que queden retenidas en la malla
por ejemplo del tamiz 3”, se considerará el peso como cero (0) y se
procederá con el siguientes tamiz el de 2” y así sucesivamente. Es
importante tener en cuenta el material que pase el tamiz por ejemplo del de
2” se pasará por el siguiente tamiz de 1 ½” y el material que pase por este
tamiz se pasara por el de 1” y así hasta llegar al Nº4, el material retenido en
cada tamiz se pesará y anotará en la respectiva fila de la tabla 2.
Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
Material retenido en el tamiz
Balanza para pesar el
material retenido en el tamiz
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Tabla 2
Material grueso retenido en cada tamiz y posteriormente pesado
Paso 5: Al tener todos los pesos retenidos de cada tamiz se suma para
obtener el Peso acumulado tamiz N.4 (A) ___________________
ACTIVIDAD Nº 2 Describir en forma detallada las características
físicas de la muestra de suelo extraída en campo para determinar la
fracción granular fina y anotar los datos en el lugar indicado.
Paso 1. La arena y demás material fino que pasó el tamiz Nº4 se separarse,
para ello es necesario buscar los siguientes tamices
TAMIZ PESO RETENIDO (Gras.)
3”
2”
1 ½”
1”
3/4”
3/8”
1/4"
Nº4
Total
TAMIZ Nº8 TAMIZ Nº10
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TAMIZ Nº16 TAMIZ Nº20
TAMIZ Nº30 TAMIZ Nº40
TAMIZ Nº60 TAMIZ Nº50
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Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
Paso 2. Realizar el cuarteo con la muestra de arena y demás material fino, lo
primero hacer es mesclar todo el material con una pala y formar un cono con
la muestra de suelo
TAMIZ Nº80 TAMIZ Nº100
Pas 200 TAMIZ Nº200
Mezclar y formar un cono
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Seguidamente con una espátula aplana la parte superior del cono y divida
la muestra en cuatro partes iguales separándolas entre sí. Recoge con la
espátula las dos porciones situadas en cuadrantes opuestos (A + C, D + B)
para obtener dos fracciones de la muestra inicial. Mezcla bien cada una de
las dos fracciones, y si se aprecia que ambas muestras difieren mucho en el
tamaño de partícula, vuelve a mezclarlo todo y a repetir el cuarteo. Al hacer
de nuevo el cuarteo si la primera vez se tomaron las porciones A+C la
segunda vez se tomará las porciones D+B.
Fuente: Fundamentos de Materiales (s.f)
Paso 3. Realizado el cuarteo se colocará las porciones seleccionadas de
aproximadamente 1½ Kg en el tamiz Nº10 y se tapará. Dado que este
proceso se hará de forma mecánico y como en el agitador mecánico no
caben todos los tamices se seleccionarán los siguientes Nº10; Nº20; Nº40;
Nº60; Nº80; Nº100; Nº200 y por último el pasa 200
Aplanar cono y separar
en cuatro partes
A
B
C
D
Seleccionar dos montones
opuestos A+C o D+B
TAMIZ Nº10 TAPA
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Fuente: Graterol 2015, material perteneciente al laboratorio de materiales de
construcción y ensayos en el Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Trujillo Venezuela
AGITADOR MECÁNICO
AGITADOR
MECÁNICO
CON TAMICES
Nº10
Nº20
Nº40
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PAS200
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Paso 4. El material que ha quedado retenido en cada tamiz se pesará en la
balanza electrónica y anotará los resultados en la tabla. La suma de todos
los pesos retenidos darán un total que será el Peso Muestra Gr. (Bb)
Tabla 1
Fracción granular fina
FRACCIÓN
GRANULAR
FINA
TAMIZ PESO RET. Grs
Nº8
Nº10
Nº16
Nº20
Nº30
Nº40
Nº50
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PESO MUESTRA Gr. (Bb) PAS200
Balanza electrónica
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ACTIVIDAD Nº 3 Como ya se tienen todos los datos, ahora es
posible hallar los cálculos para determinar el porcentaje retenido parcial
de la fracción granular gruesa mediante una relación y se anotará en su
respectiva columna de la tabla 1.
% Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) en el tamiz 100%
Peso de la muestra total (T)
Ejemplo 1. Supóngase que en la fracción granular gruesa el tamiz de 3/8”
se obtuvo un Peso retenido (Grs.) de 1,45 Grs y que el Peso muestra total
(T) es 5410,61 quedaría así.
% Retenido parcial = 1.45 Grs 100% = 0,02%
5410,61 (T)
Este procedimiento se realizará con todos los pesos retenidos de la
fracción granular gruesa
Tabla 1
TAMIZ PESO RETENIDO
(Gras.)
% RETENIDO PARCIAL
3”
2”
1 ½”
1”
3/4”
3/8” 1.45 0,02
1/4"
Nº4
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ACTIVIDAD Nº 4 Como ya se tienen todos los datos, ahora es
posible hallar los cálculos para determinar el porcentaje retenido parcial
de la fracción granular fina mediante una relación y se anotará en su
respectiva columna de la tabla 1.
Dado que al momento de colocar la arena y demás material fino en el
agitador mecánico se extrajo mediante cuarteo solo una porción de la
muestra, es necesario realizar un cálculo previo mediante una relación antes
de hallar el porcentaje retenido parcial. Para tal efecto se utilizará la siguiente
fórmula.
Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) Peso pasa tamiz N.4(A)
Peso muestra Gr (Bb)
Ejemplo 1. Supóngase que en la fracción granular fina para el tamiz Nº10
se tiene un peso retenido de 49,48 Grs donde el peso del pasa tamiz Nº4 es
5375 y que el peso muestra Gr. (Bb) es 1079,55 quedaría así.
Retenido parcial =49,48Grs 5375 =246,35
1079,55Grs
FRACCIÓN
GRANULAR
FINA
TAMIZ PESO RET. Grs
Nº8
Nº10 49,48 246,35
Nº16
Nº20
Nº30
Nº40
Nº50
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PESO MUESTRA Gr. (Bb) 1079,55
PAS200
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Ahora si se aplica la misma fórmula utilizada para hallar el porcentaje
retenido parcial. Para tal efecto se utilizará la siguiente fórmula, no obstante
es bueno tener en cuenta que en peso retenido se utilizará el dato obtenido
en la formula anterior quedaría así.
% Retenido parcial = Peso retenido (Grs.) 100%
Peso de la muestra total (T)
% Retenido parcial = 246,35 Grs 100% = 4,55%
5410,61 (T)
Tabla 1
FRACCIÓN
GRANULAR
FINA
TAMIZ PESO RET. Grs
% RETENIDO PARCIAL
Nº8
Nº10 49,48 246,35 4,55
Nº16
Nº20
Nº30
Nº40
Nº50
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PESO MUESTRA Gr. (Bb) 1079,55
PAS200
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ACTIVIDAD Nº 5 A partir de los datos obtenidos en el porcentaje
retenido parcial de la fracción granular gruesa y del porcentaje retenido
parcial de la fracción granular fina, se hallará el porcentaje retenido
acumulado y colocarlo en la respectiva columna de la tabla 1.
FRACCIÓN GRANULAR GRUESA
TAMIZ PESO RET. Grs
% RETENIDO PARCIAL
% RETENIDO
ACUMULADO PESO MUESTRA TOTAL (T)
3”
PESO ACUMULADO TAMIZ N.4(A)
2”
PESO PASA TAMIZ N.4 (B.a)
1 ½”
Tabla 1
1”
3/4”
3/8” 0,02 0,02
1/4" 0,12 0,14
Nº4 0,50 0,64
FRACCIÓN
GRANULAR
FINA
TAMIZ PESO RET. Grs
4,55 5,19
Nº8 11,04 16,23
Nº10
Nº16
Nº20
Nº30
Nº40
Nº50
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PESO MUESTRA Gr. (Bb)
PAS200
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El procedimiento consiste en colocar el porcentaje retenido parcial en la
columna del porcentaje retenido acumulado y se suma, la fórmula es la
siguiente y el resultado se muestra en la tabla anterior (Tabla 1)
%Retenido acumulado=Acumulado anterior+%Retenido parcial
Ejemplo 1. En el supuesto que en el tamiz 3/8 el %RETENIDO PARCIAL
sea 0,02 se coloca en la columna del %RETENIDO ACUMULADO y este se
suma con el siguiente hasta terminar todos los tamices tanto los de la
fracción granular gruesa como los de la fracción granular fina, tal como se
muestra en la tabla anterior (Tabla 1).
ACTIVIDAD Nº 6 A partir de los datos obtenidos en el porcentaje
%RETENIDO ACUMULADO se hallará el porcentaje que pasa tanto para
la fracción granular gruesa como para la fracción granular fina y
colocará en la respectiva columna de la tabla 1 y la formula es la
siguiente.
%Que pasa=100-%Retenido Acumulado
Ejemplo 1. En el supuesto que para el %RETENIDO ACUMULADO sea
0,02 se restaría a 100-0,02=99,98 y así sucesivamente hasta terminar de
restar los datos de la fracción granular gruesa y de la fracción granular fina.
TABLA 1
ACTIVIDAD Nº 6 Dado que se ha explicado cómo se determinan
todos los datos, ya se puede llenar por completo la siguiente tabla y
graficar la curva granulométrica
TAMIZ PESO RET. Grs
% RETENIDO PARCIAL
% RETENIDO
ACUMULADO
% QUE
PASA
3/8” 0.02 99,98
POST-LABORATORIO
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO MÉTODO DEL TAMIZADO
FRACCIÓN GRANULAR
GRUESA
TAMIZ PESO RET. Grs
% RETENIDO PARCIAL
% RETENIDO
ACUMULADO
% QUE
PASA
PESO MUESTRA TOTAL (T)
3”
PESO ACUMULADO TAMIZ N.4(A)
2”
PESO PASA TAMIZ N.4 (B.a)
1 ½”
Tabla 1
1”
3/4”
3/8”
1/4"
Nº4
FRACCIÓN
GRANULA
R
FINA
TAMIZ PESO RET. Grs
Nº8
Nº10
Nº16
Nº20
Nº30
Nº40
Nº50
Nº60
Nº80
Nº100
Nº200
PESO MUESTRA Gr. (Bb)
PAS200
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CURVA GRANULOMÉTRICA
ACTIVIDAD Nº 7 Con los datos obtenidos en la columna del
porcentaje que pasa se dibujará sobre un sistema de ejes coordenados
la curva granulométrica del material, marcando las aberturas de la
mallas en la escala logarítmica sobre el eje de las abscisas y los
porcentajes que pasa de cada tamiz en el eje de las ordenadas, luego se
unirán todos los puntos graficados formando un trazo continuo.
Es fundamental tener claro que los resultados son representados
gráficamente en un papel denominado "log-normal" pues en la horizontal se
encuentra una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural. La
información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de
curva y dependiendo de ésta es posible ver si el suelo tiene una buena
distribución de tamaños de granos, por tanto se puede considerar si el suelo
está bien gradado o no.
Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología
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Práctica de laboratorio para la enseñanza de la Geología
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En la siguiente sección de la práctica se proporcionarán un conjunto de
tips, cuyo fin será facilitar el trabajo en el ensayo
Tips 1: al momento de colocar toda la muestra de suelo que se pasará
primero por el tamiz Nº4 para separar las gravas de la arena y demás
partículas finas se recomienda no rebosar el tamiz.
Tips 2: el material que se pasará por el tamiz se hará de forma manual
significa que se moverá de izquierda a derecha con la mano hasta que pase
el material.
Tips 3: Cuando se habla que la fracción fina después del cuarteo se pasará
por el agitador mecánico significa que la separación de la muestra se hará de
forma mecánica.
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CONCLUSIONES GENERALES DE LA PRÁCTICA
En la siguiente sección especifique las conclusiones a las que ha llegado en la práctica _____________________________________________________________
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REFERENCIAS
Fundamentos de Materiales (s.f) Prácticas de Laboratorio. [Documento en
línea]. Disponible: http://www.ual.es/~mjgarcia/practica1.pdf [Consulta:
2012, diciembre 6]
Guzmán, R. y García, L. (2012). Análisis granulométrico. [Documento en
línea]. Disponible: http://cozumel.fi-a.unam.mx/~pinilla/Proyectos/2012-
2/PE/05.pdf [Consulta: 2012, diciembre 6]
Mecánica de los materiales [Documento en línea]. Disponible:
http://www.udc.es/dep/dtcon/estructuras/ETSAC/Profesores/valcarcel/Mat
erMRHE-0809/1a-Mecanica%20Suelo.pdf Consulta: 2012, diciembre 6]
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