Practica # 3 Univ.: Marca Fuentes Jos AndrsAASHTO T87-70 ASTM D421-58 S0303

ANALISIS GRANULOMETRICOMETODO DEL HIDROMETRO

1.-Ojetivos.- 1.1.-Objetivo General.- El objetivo general es el poder describir y desarrollar el procedimiento para determinar la distribucin del tamao de las partculas en un suelo que haya pasado el tamiz # 200.1.2Objetivos especficos.- Los objetivos especficos son:*Familiarizar al estudiante el manejo del hidrmetro*Determinar el dimetro de las partculas sedimentadas*Poder determinar el porcentaje que pasa2.-Fundamento terico.- El mtodo del hidrmetro para el anlisis se basa principalmente en el principio de sedimentacin de la ley de Stokes.Se refiere a la determinacin de la velocidad con que se sedimenta una partcula en un medio viscoso.

Cuando los tamaos del suelo son menores exigen una investigacin fundada en otros principios distintos del visto en la anterior practica (Anlisis granulomtrico mtodo mecnico). El mtodo del hidrmetro (densmetro) se refiere a la determinacin de la velocidad con que se sedimenta una partcula en un medio viscoso. Esta relacin se puede obtener empricamente haciendo observaciones con el microscopio o bien por procedimiento tericos.Como este mtodo se emplea para suelos menores al tamiz #200 generalmente se trata de limos y arcillas. Teniendo en cuenta esto, debemos concluir que no se trata de partculas completamente esfricas, ya que las arcillas se encuentran en forma de escamas o lminas.El mtodo fue inicialmente sugerido por G. J. Bowyoucos y ms tarde modificado por A. Casagrande, mide la densidad de la suspensin por medio del hidrmetro. El tamao de las partculas ms grandes que an quedan en suspensin al nivel del hidrmetro en un instante determinado, se calcula por medio de la ley de Stokes, mientras que con la densidad de la suspensin a dicho nivel se determina el peso de las partculas menores que ese tamao, es decir, de las que an no han sedimentado por debajo del nivel en que se mide la densidad. El ensayo requiere de mucho tiempo para su realizacin.La agitacin en agua transforma a muchas arcillas en suspensin que no estn formadas por partculas individuales, sino por flculos y para dividirlos se debe agregar al agua un agente defloculante. Existen varios de stos, como ser: polifosfato de sodio, tripolifosfato sdico, tetrafosfato sdico, silicato de sodio, etc. (Este ltimo es el que utilizamos en la prctica).Los resultados del anlisis hidromtrico, no son estrictamente comparables con los obtenidos por el tamizado por lo que los granos no son nunca esfricos, los ms pequeos tienen comnmente forma de escamas. 3.-Material y equipo utilizado.- Los materiales que se usaron en la prctica fueron:

-Tamiz #200: Es una rejilla que tiene unas aberturas de dimetro muy pequeo (0,074 mm.). Nos sirve para separar las partculas de suelo de acuerdo al tamao de grano-Recipiente de porcelana: Recipiente de forma circular cncavo, que nos sirve para poner la muestra y mezclar la arcilla.

En las fotografias vemos la diferencia que existe entre muestras de arcilla mezcladas con agua y defloculantes.La primera foto nos muestra una mezcla de apenas unos minutos de mezclado en la que se observa algunos floculos que ahun no han sido mezclados, mientras que en la segunada vemos una muestra que se mezclo y se la dejo 24 horas, con sus floculos completamente destruidos.-2 Probetas de 1000cc.: Sirve para medir soluciones de volmenes pequeos y grandes, determinados, lo que est indicando por una especie de regla grabada en el lateral.

-Termmetro: Los termmetros son instrumentos que sirven para determinar la temperatura de objetos, sustancias, etc. Son generalmente de vidrio, esta graduada y tiene mercurio.

-Esptula: Es un instrumento que tiene la forma de un untador de mantequilla pero ms grueso, lo utilizamos para mezclar la arcilla con agua y con deflocunate.Pipeta:Son tubos de vidrio, abiertos por ambos extremos. Sirve para extraer por succin, lquidos de un recipiente para pasarlo a otro poco a poco.

Poseen una graduacin en la parte lateral. La misma que se lee en forma descendente. Son imprescindibles para vaciar lquidos sin altas presiones. Existen pipetas desde 5ml. hasta 50ml. de capacidad.-Balanza: Es un instrumento que sirve para pesar objetos, viene en distintos tamaos y para poder utilizar con distintos pesos, livianos y pesados. Tiene graduaciones en el lateral donde podemos ver con precisin los valores.-Agente defloculante: Silicato de sodioHidrmetro: Este aparato se desarroll originalmente para determinar la gravedad especfica de una solucin, pero alterando su escala se puede utilizar para leer otros valores como mide la densidad y la suspensin de las partculas. Esta calibrado generalmente de 0 30.El modelo que se utiliz en el ensayo fue el 152H con una calibracin de 0-60-Mezcladora o batidora: Una mezcladora o batidora, mecnicamente operada, una paleta batidora con eje vertical.-Cronometro: Es donde se medir el tiempo.

-Horno: Es un horno con termostato capaz de mantener lo que se ponga a una temperatura de 105 5C.4.- Procedimiento.- Estos son todos los pasos que se siguieron para el procedimiento de la medicion con el hidrometro: -Primeramente en una tara tomamos una muestra de 50 g , que paso el tamiz n.- 200( de la anterior practica) y le agregamos agua para hacer una pasta.- A esta pasta le aadimos un pocodel defloculante (silicato de sodio) ,la mezclamos.Lo ideal ubiera sido dejarla durante 24 horas, pero por falta de tiempo en nuestro ensayo esperamos unos cuantos minutos.-Seguidamente agregamos un poco de agua y vaciamos el contenido a una batidora mecanica, la cual la hicimos funcionar durante 5 a 8 minutos aproximadamente, para lograr separar las particulas de la muestra.-Luego vaciamos dicho contenido mezclado en un frasco graduado y aumentamos agua hasta los 1000 cc, teniendo en respectivo cuidado de no perder muestra en la batidora.- A continuacion pusimos el frasco cerca de otro con agua limpia y pura.-Agitamos el frasco con la muestra durante 30 segundos-Luego Colocamos sobre la mesa el recipiente e introducimos el hidrometro e hicimos Lecturas de 15 s,30 s, 60 s y 120 s .Agitamos nuevamente el liquido en el recipiente durante 30 segundos y repetimos el procedimiento de modo que nos sersioramos que las lecturas coincidan. para poder calibrar el hidrometro.-Volvimos a agitar el frasco durante 30 segundos, colocamos junto a la del agua limpia, introducimos el hidrometro e hicimos lecturas para 2 min, 5 min y 10 min anotando la hora de inicio.-Los primeros 2 minutos se contaran inmediatamente se coloque el recipiente en la mesa, despues de hacer la lectura (r), se colocara el hidrometro en el frasco con agua pura y se leera la correccion (rw). -Tambien se determino la temperatura para cada lectura

5.3.- Grficos para granos menores al tamiz n.-200 .- La grafica de los resultados obtenidos en la prueba del mtodo del hidrmetro.

5.4.-Metodo combinado.- La grafica muestra los datos del mtodo combinado, es decir del mtodo mecnico y del hidrmetro.

5.4.-Planilla de resumen.- Proyecto: Anlisis Granulomtrico-Mecnico Trabajo N.- 2Localizacin del proyecto: Ciudad de Potos Perforacin N.- Muestra N.-Descripcin del suelo:Realizado por: S.A.S.L. Fecha de la prctica: P/06/04/12Tamao de la muestra del suelo:Dimetro nominal de la partcula mayor Peso mnimo aproximado de muestra (g)Tamiz de 2 mm (No. 10) 200Tamiz de 4,75 mm (No.4) 500Tamiz de 19 mm (3/4) 1500Peso de la muestra seca + recipiente= 293,7(g)

Peso del recipiente=99,5(g)

Peso de la muestra seca, Ws=194,2(g)

Anlisis por tamizado y forma de granosTamao nominal del tamizPeso retenido % Retenido% que pasa

1 1/238.1 mm 503,45,394,7

125.4 mm1186,612,687,4

3/419 mm1568,816,683,4

3/89,51 mm 2622,727,872,2

#4 4,75 mm3789,540,259,8

#102.00 mm 5219,955,344,7

#200,85 mm532,585,6538,94

#400,42 mm1026,1310,8833,71

#1000,15 mm1705,318,0826,51

#2000,075 mm2080,8822,0622,53

5.4.-Calculos adicionales.-

e) Clasificacin del suelo por textura.-

f) Curva del mtodo combinado.-

h) Clculos para el ensayo sin el uso del defloculante.-

6.-Cuestionario.- 6.1.- Por qu ponemos defloculante a la muestra? Qu tiempo deber dejarse la muestra en saturacin defloculante?La razn para poner defloculante a la muestra es para neutralizar las cargas sobre las partculas ms pequeas de suelo, que la mayora de las veces tienen cargas negativas. De este modo, estos granos cargados elctricamente se atraen entre s con fuerza suficiente para permanecer unidos, creando as unidades mayores que funcionan como partculas, as segn la ley de Stokes estas partculas mayores sedimentarn ms rpido a travs del fluido que las partculas aisladas. 6.2.- Averigue que tipos de defloculantes existen y en qu caso se utiliza cada uno de ellos?Hexametafosfato de sodio y el silicato de sodio se utilizan muy a menudo como agentes dispersores para neutralizar la carga elctrica las partculas del suelo. El metafosfato de sodio produce una solucin acida y es buen dispersante para suelos alcalinos.6.3.-De qu depende la cantidad de defloculante a usarse?La cantidad exacta y el tipo de defloculantes dependen del tipo de suelo y se determinan por ensayo error, por ejemplo si despus de haber puesto el defloculante la suspensin de suelo-agua se aclara en un corto tiempo debe aumentarse la cantidad de defloculante.6.4.-Averigue que es el anlisis granulomtrico por sifonadoEl anlisis granulomtrico por sifonado o por sedimentacin, es el otro nombre que recibe el mtodo del hidrmetro basado en la ley de Stokes.6.5.- Qu diferencia nota usted en el ensayo con defloculante y sin defloculante, y que diferencia nota en los clculos y cual su sentido fsico de los resultados obtenidos en ambos ensayos?Las partculas de suelo sedimentan ms rpido en el ensayo sin defloculante que en el ensayo con este, como podemos ver en las sgtes. tablas:Con defloculante

Tiempo(s)1.-Lectura

1544

3040

6035

Sin defloculanteTiempo(s)1.-Lectura

1547

3045

6042

24020,5

4803

La explicacin de este fenmeno se debe a que al aadir defloculante al agua, esta se vuelve ms densa es decir aumenta la densidad del agua, lo cual evita que las partculas de suelo sedimenten rpido y pueda apreciarse mejor la sedimentacin, esta es una de las razones por la cual en este ensayo se trabaja con defloculantes, como se ve en los clculos que en menos tiempo las partculas de suelo van sedimentndose ms rpido y el % que pasa tambin es mayor que en el ensayo con deflocunate, pero podemos observar tambin que Rc y % que pasa en la ltima lectura son negativas por lo que indicara un error en el clculo o en la toma de datos6.6.- Qu pasos recomendara usted para que la muestra no contenga materia orgnica?Primeramente realizar un lavado de muestra hasta cerciorarnos de que el agua caiga cristalina, luego de hacerla secar, realizar un buen tamizado; como en ensayo con hidrmetro se trabaj con la muestra que paso el tamiz 200 de la prctica del mtodo mecnico, entonces es bien importante el que se haya realizado un buen tamizado, de manera que cuando la muestra pase por toda la serie de tamices: 1 , 1, , 3/8, #4, #10 ,#20, #40, #60, #100, #200 termine de librarse de ciertas impurezas que podran haberse quedado.6.7.-Deduzca la frmula para hallar el dimetro de las partculasSegn la ley de Stokes tenemos: 1.1)V: Velocidad D=Dimetro de las partculas del sueloDe 1.1) tenemos:

1.2)

Donde: v=L/t 1.3)Ahora en 1.3) en 1.2)1.4)6.8.- Qu enuncia la ley de Stokes?Se refiere a la determinacin de la velocidad con que se sedimenta una partcula en un medio viscoso, mientras ms grande sea esta, sedimentar en un lapso de tiempo ms corto que una partcula de dimetro menor.6.9.-Investigue que son las arcillas alcalinas y acidasLas arcillas alcalinas son las que tienen un pH elevado (>9), estructura pobre y densa, baja capacidad de infiltracin y lenta permeabilidad. Poseen a menudo una capa calcrea compacta a una profundidad de 0.5 - 1m. Son difciles de cultivar para la agricultura.Las arcillas acidas tienen una deficiencia en fosforo o magnesio y su tienen un valor de pH de 4 a 7.

7.-Conclusiones y recomendaciones.-

17