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Manual de 7mo Semestre

[MANUAL DE MECÁNICA DE SUELOS] August 11, 2008

2 Facultad de Ingeniería civil | UMSNH

ÍNDICE PRÁCTICA N° 1.- CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS .................. 7

1.1 OBJETIVO ...................................................................................................................... 7

1.2 CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA .................................................... 7

1.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS .................. 9

1.3.1 Suelos gruesos ....................................................................................................... 9

1.3.2 Suelos finos ........................................................................................................... 12

1.4 CLASIFICACIÓN DE CAMPO ................................................................................... 13

1.4.1 Clasificación de campo de fragmentos de roca .............................................. 13

1.4.2 Clasificación en campo de suelos ..................................................................... 14

1.4.3 Clasificación de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos ......... 20

1.5 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 24

PRÁCTICA N° 2.- DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA

MEDIANTE EL USO DE MALLAS ........................................................................................... 25

2.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 25

2.2 EQUIPO Y MATERIAL ............................................................................................... 26

2.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA ......................................................................... 27

2.4 PROCEDIMENTO DE LA PRUEBA ......................................................................... 29

2.5 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO............................................................................. 34

2.6 EJEMPLO DE CÁLCULO........................................................................................... 36

2.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA ............................................................................ 38

2.8 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 41

PRÁCTICA N° 3.- DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE CONSISTENCIA Y

CONTRACCIÓN LINEAL .......................................................................................................... 42

3.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 42

3.1.1 Plasticidad ............................................................................................................. 42



3.2 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO .............................................................. 44

3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes .................................... 44

3.2.2 Preparación de la muestra .................................................................................. 45

3.2.3 Procedimiento de la prueba ................................................................................ 46

3.2.4 Procedimiento de cálculo .................................................................................... 49

3.2.5 Procedimiento por el método simplificado ....................................................... 49

3.3 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO .......................................................... 51



3.3.3 Cálculos y resultados .......................................................................................... 53

3.4 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE PLÁSTICO .......................................................... 53


3.5 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL ............................................ 54




3.6 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN VOLUMÉTRICA ............................. 56



3.6.3 Expresión de resultados ...................................................................................... 59



3.9 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 64



PRÁCTICA N° 4.- DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA O PESO

ESPECÍFICO RELATIVO DE LOS SÓLIDOS .......................................................................... 65

4.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 65

4.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 67


4.3.1 Suelos arcillosos o cohesivos ............................................................................ 68

4.3.2 Suelos arenosos o no cohesivos ....................................................................... 68

4.4 CALIBRACIÓN DEL MATRAZ .................................................................................. 69

4.5 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA RETENIDO EN LA MALLA

N° 4 71


4.6 PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA

DENSIDAD RELATIVA DE SÓLIDOS DEL MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA

N°4 73


4.7 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA QUE PASA LA MALLA N° 4

74




4.10 CONCLUSIONES .................................................................................................... 81

PRÁCTICA N° 5.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN PROCTOR ............................................ 85

5.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 85

5.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 85


5.4 PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 87





5.7 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 96

PRÁCTICA N° 6.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN PORTER ESTÁNDAR ......................... 97

6.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 97

6.1.1 Generalidades. ..................................................................................................... 97

6.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 98

6.3 PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 99

6.4 CÁLCULOS ................................................................................................................ 103

6.5 OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 104

6.6 EJEMPLO DE CÁLCULO......................................................................................... 106

6.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA .......................................................................... 107

6.8 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 108

PRÁCTICA N° 7.- VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTÁNDAR (VRS) ....................... 109

7.1 OBJETIVO .................................................................................................................. 109

7.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR ....................................................................... 109

7.3 PROCEDIMIENTO .................................................................................................... 109

7.4 CÁLCULOS ................................................................................................................ 113

7.5 EJEMPLO DE CÁLCULO......................................................................................... 113


7.7 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 116

PRÁCTICA N° 8.- DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO DE CAMPO ............ 117

8.1 OBJETIVO .................................................................................................................. 117

8.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR ....................................................................... 117

8.3 PROCEDIMIENTO .................................................................................................... 117



8.4 EJEMPLO DE CÁLCULOS ...................................................................................... 120


8.6 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 122

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 123



PRÁCTICA N° 1.- CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE

ROCA Y SUELOS

1.1 OBJETIVO

Clasificar los materiales para terracerías, que pueden ser fragmentos de roca o

suelos, mediante pruebas índice, que permiten estimar algunas de las propiedades

físicas y mecánicas del material y, con base en éstas, determinar su tipo de acuerdo

con un sistema de clasificación de fragmentos de roca y suelos.

1.2 CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA

Los fragmentos de roca son todos aquellos cuyo tamaño está comprendido entre

7.5 cm (3”) y 200 cm. Según su tamaño se clasifican como se señala en la Tabla 2.

Forma

Redondeada

Subredondeada

Angulosa

Lajeada

Acicular

Textura

Lisa

Rugosa

Muy rugosa

Grado de alteración

Sanos

Alterados

Muy alterados

Tabla 1. Características de los fragmentos de roca.



Tipo Subtipos Identificación Símbolo

de grupo

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Fragmentos grandes, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fg

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos, predominando los

grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.

Fgm

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos, predominando los grandes,

con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.

Fgc

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos y chicos, predominando

los grandes sobre los medianos y éstos sobre los chicos, con menos del 10% de

suelo.

Fgmc

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos y medianos, predominando

los grandes sobre los chicos y éstos sobre los medianos, con menos del 10% de

suelo.

Fgcm

Med

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Fragmentos medianos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fm

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes, predominando los

medianos sobre los grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.

Fmg

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos, predominando los

medianos sobre los chicos, con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.

Fmc

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes y chicos, predominando

los medianos sobre los grandes y éstos sobre los chicos, con menos del 10% de

suelo

Fmgc

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos y grandes, predominando

los medianos sobre los chicos y éstos sobre los grandes, con menos del 10% de

suelo

Fmcg

Chic

os

(mayore

s d

e 7

.5cm

y

Menore

s d

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0 c

m)

Fragmentos chicos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fc

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes, predominando los chicos,

con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.

Fcg

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos, predominando los chicos,

con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.

Fcm

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes y medianos, predominando

los chicos sobre los grandes y éstos sobre los medianos, con menos del 10% de

suelo

Fcgm

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos y grandes, predominando

los chicos sobre los medianos y éstos sobre los grandes, con menos del 10% de

suelo

Fcmg

Tabla 2. Clasificación de los fragmentos de roca.



1.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS

Los suelos son materiales con partículas de tamaño menor de 7.5 cm (3”). Se

clasifican como se indica en la Tabla 3 de este manual y se explica a continuación, con

base en su composición granulométrica y en sus características de plasticidad,

representada por los límites de consistencia.

Los suelos se clasifican como suelos gruesos cuando más del 50% de sus

partículas son de tamaño mayor que 0.075mm (malla N° 200) y como suelos finos

cuando el 50% de sus partículas o más, son de tamaño menor.

1.3.1 Suelos gruesos

Los suelos gruesos se clasifican como grava cuando más del 50% de las

partículas de la fracción gruesa tienen tamaño mayor que 4.75 mm (malla N° 4) y como

arena cuando el 50% de las partículas o más de la fracción gruesa, son de tamaño

menor.

La grava se identifica con el símbolo G (Gravel) y la arena con el símbolo S

(Sand). Ambas a la vez se subdividen en 8 subgrupos:

Grava o arena bien graduada (GW o SW). Si el material contiene hasta 5% de

finos, cuando se trate de una grava cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es

mayor de 4 y su coeficiente de curvatura (Cc) esté entre 1 y 3, se clasifica como

grava bien graduada y se identifica con el símbolo GW. Cuando se trate de una

arena cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es mayor de 6 y su coeficiente de

curvatura (Cc) esté entre 1 y 3, se clasifica como arena bien graduada y se

identifica con el símbolo SW.

Grava o arena mal graduada (GP o SP). Si el material contiene hasta 5% de

finos y sus coeficientes de uniformidad y curvatura, no cumplen con lo indicado

en el párrafo anterior, se clasifica como grava mal graduada o arena mal



graduada, según corresponda y se identifica con los símbolos GP o SP,

respectivamente.

Grava o arena limosa (GM o SM). Si el material contiene más del 12% de finos y

estos son limo, se clasifica como grava limosa o arena limosa, según

corresponda y se identifica con los símbolos GM o SM, respectivamente.

Grava o arena arcillosa (GC o SC). Si el material contiene más del 12% de finos

y estos son arcilla, se clasifica como grava arcillosa o arena arcillosa, según

corresponda y se identifica con los símbolos GC o SC, respectivamente.

Grava o arena bien graduada limosa (GW-GM o SW-SM). Si el material contiene

entre 5% y 12% de finos y estos son limo, se trate de una grava bien graduada

limosa y se identifica con el símbolo GW-GM. Cuando se trate de una arena, se

clasifica como arena bien graduada limosa y se identifica con el símbolo SW-

SM.

Grava o arena mal graduada limosa (GP-GM o SP-SM). Si la grava o la arena

son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son limo, se

clasifican como grava mal graduada limosa o arena mal graduada limosa, según

corresponda y se identifican con los símbolos GP-GM o SP-SM,

respectivamente.

Grava o arena bien graduada arcillosa (GW-GC o SW-SC). Si la grava o la arena

cumplen con los requisitos de bien graduadas, excepto que contienen entre 5 y

12% de finos y estos son arcilla, se clasifican como grava bien graduada

arcillosa o arena bien graduada arcillosa, según corresponda y se identifican con

los símbolos GW-GC o SW-SC, respectivamente.

Grava o arena mal graduada arcillosa (GP-GC o SP-SC). Si la grava o la arena

son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son arcilla, se

clasifican como grava mal graduada arcillosa o arena mal graduada arcillosa,

según corresponda y se identifican con los símbolos GP-GC o SP-SC,

respectivamente.



SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (S.U.C.S.)

INCLUYENDO IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN Tabla 3

DIVISIÓN MAYOR NOMBRES TÍPICOS CRITERIO DE CLASIFICACIÓN EN EL LABORATORIO

SU

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ALTAMENTE ORGÁNICOS

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GW

GP

*

GM

GC

*

SM

SP

SW

Gravas bien graduadas, mezclas de

grava y arena con poco o nada de

finos

Gravas mal graduadas, mezclas

de grava y arena con poco o

nada de finos

Gravas limosas, mezclas de

grava, arena y limo

d

u

d

u

SC

ML

CL

OL

MH

CH

OH

P

Gravas arcillosas, mezclas de

gravas, arena y arcilla

Arenas bien graduadas, arena con gravas, con

poca o nada de finos.

Arenas mal graduadas, arena

con gravas, con poca o nada de

finos.

Arenas limosas, mezclas de

arena y limo.

Arenas arcillosas, mezclas de

arena y arcilla.

Limos inorgánicos, polvo de

roca, limos arenosos o arcillosos

ligeramente plásticos.

Arcillas inorgánicas de baja o

media plasticidad, arcillas con

grava, arcillas arenosas, arcillas

limosas, arcillas pobres.

Limos orgánicos y arcillas limosas orgánicas de baja

plasticidad.

Limos inorgánicos, limos micáceos o diatomáceos,

más elásticos.

Arcillas inorgánicas de

alta plasticidad, arcillas francas.

Arcillas orgánicas de media o

alta plasticidad, limos orgánicos

de media plasticidad.

Turbas y otros suelos

altamente orgánicos.

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COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Cu: mayor de 4.

COEFICIENTE DE CURVATURA Cc: entre 1 y 3.

Cu = D60 / D10 Cc = (D30)2 / (D10)(D60)

NO SATISFACEN TODOS LOS REQUISITOS DE

GRADUACIÓN PARA GW.

LÍMITES DE ATTERBERG

ABAJO DE LA “LÏNEA A”

O I.P. MENOR QUE 4.


ARRIBA DE LA “LÏNEA A”

CON I.P. MAYOR QUE 7.

Arriba de la “línea A” y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

frontera que requieren el uso

de símbolos dobles.

Cu = D60 / D10 mayor de 6 ; Cc = (D30)2 / (D10) (D60) entre 1 y 3.

No satisfacen todos los requisitos de graduación para SW


ARRIBA DE LA “LÏNEA A”

CON I.P. MAYOR QUE 7.


ABAJO DE LA “LÏNEA A”

O I.P. MENOR QUE 4.

Arriba de la “línea A” y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

frontera que requieren el uso

de símbolos dobles.

G – Grava, S – Arena, O – Suelo Orgánico, P – Turba, M – Limo

C – Arcilla, W – Bien Graduada, P – Mal Graduada, L – Baja

Compresibilidad, H – Alta Compresibilidad

** CLASIFICACIÓN DE FRONTERA- LOS SUELOS QUE POSEAN LAS CARACTERÍSTICAS DE DOS GRUPOS SE DESIGNAN CON LA COMBINACIÓN DE LOS DOS SÍMBOLOS; POR EJEMPLO GW-

GC, MEZCLA DE ARENA Y GRAVA BIEN GRADUADAS CON CEMENTANTE ARCILLOSO.

TODOS LOS TAMAÑOS DE LAS MALLAS EN ESTA CARTA SON LOS U.S. STANDARD.

* LA DIVISIÓN DE LOS GRUPOS GM Y SM EN SUBDIVISIONES d Y u SON PARA CAMINOS Y AEROPUERTOS UNICAMENTE, LA SUB-DIVISIÓN ESTA BASADA EN LOS LÍMITES DE ATTERBERG

EL SUFIJO d SE USA CUANDO EL L.L. ES DE 28 O MENOS Y EL I.P. ES DE 6 O MENOS. EL SUFIJO u ES USADO CUANDO EL L.L. ES MAYOR QUE 28.



1.3.2 Suelos finos

Los suelos finos se clasifican según sus características de plasticidad, en:

Limo (M). El suelo fino se clasifica como limo cuando su límite líquido (LL) y su

índice plástico (LP), definen un punto ubicado en las zonas I o III de la Carta de

Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el

símbolo M (del sueco mo y mjala). Si dicho punto se aloja en la zona I, el

material se clasifica como limo de baja compresibilidad y se identifica con el

símbolo ML; si se ubica en la zona III, se clasifica como limo de alta

compresibilidad y se identifica con el símbolo MH.

Si el material contiene una cantidad apreciable de materia orgánica y el punto

definido por su límite líquido y su índice plástico se ubica cercano y por debajo

de la línea A de la Carta de Plasticidad, se clasifica como limo orgánico de baja

compresibilidad si su límite líquido es menor de 50% y se identifica con el

símbolo OL, o como limo orgánico de alta compresibilidad si su límite líquido es

mayor y se identifica con el símbolo OH.

Arcilla (C). El suelo fino se clasifica como arcilla cuando su límite líquido y su

índice plástico, definen un punto ubicado en las zonas II o IV de la Carta de

Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el

símbolo C (Clay). Si dicho punto se aloja en la zona II, el material se clasifica

como arcilla de baja plasticidad y se identifica con el símbolo CL, si se ubica en

la zona IV, se clasifica como arcilla de alta plasticidad y se identifica con el

símbolo CH.

Altamente orgánicos (Pt). El suelo se clasifica como altamente orgánico cuando

se identifica por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su

textura fibrosa; se le denomina turba y se identifica con el símbolo Pt.



Fig. 1 Carta de plasticidad.

1.4 CLASIFICACIÓN DE CAMPO

La clasificación de los fragmentos de roca y de los suelos en campo se realiza en

forma visual, por lo que se requiere experiencia para clasificar los diferentes materiales.

La experiencia se obtiene mediante la enseñanza de quien ya la tiene y comparando

las clasificaciones hechas en campo con las obtenidas en el laboratorio.

1.4.1 Clasificación de campo de fragmentos de roca

Se estiman los porcentajes de tamaños de los fragmentos de roca, tomando en

cuenta la dimensión mayor de los fragmentos, se la siguiente manera:

Según su tamaño los fragmentos se agrupan como se indica en la Tabla 4.

7

4

II

I

IV

III



Se determinan en forma aproximada los porcentajes, en volumen, de cada uno

de los grupos indicados en el párrafo anterior con relación al volumen total y con ellos

se clasifican los fragmentos de acuerdo con lo indicado en la Tabla 2 de este Manual.

Se estima en los fragmentos de los diferentes grupos, la forma, textura de la superficie

y grado de alteración, utilizando para describirlos los adjetivos indicados en la Tabla 1

de este Manual.

Designación Grupo de tamaños (Mayor dimensión de

las partículas en cm.)

Chico 7.5 a 20

Mediano 20 a 75

Grande 75 a 200

Tabla 4. Clasificación de campo de fragmentos de roca.

1.4.2 Clasificación en campo de suelos

La clasificación de los suelos en campo, se hace considerando su granulometría,

plasticidad, color y olor, como sigue:

1.4.2.1 Granulometría

Se extiende una muestra seca del material con tamaño menor de 7.5 cm, sobre una

superficie plana con el propósito de estimar, en forma aproximada, los porcentajes de

los tamaños de las partículas, forma y composición mineralógica. Para distinguir la

grava de la arena se usa el tamaño de 5 mm como equivalente a la malla N° 4 y para

los finos basta considerar que las partículas del tamaño correspondiente a la malla N°

200 son aproximadamente las más pequeñas que pueden distinguirse a simple vista.

Para esto se procede como sigue:

a) Se determina el tamaño de la partícula mayor, que se considera como tamaño

máximo.



b) Según su tamaño las partículas de material se agrupan en:

Partículas mayores de 5 mm (grava)

Partículas comprendidas entre las de menor tamaño que pueda

observarse a simple vista y 5 mm (arena)

Partículas del menor tamaño que se pueda observar a simple vista (finos)

c) Se determinan en forma aproximada los porcentajes de cada uno de los grupos

mencionados en el punto anterior con relación al volumen total y con ellos se

clasifica el suelo como grava, arena, fino o sus mezclas, de acuerdo con el

criterio indicado en la Tabla 6 de este Manual.

d) Cuando se aprecia que las partículas de menor tamaño del que puede

observarse a simple vista constituyen menos del 5% del volumen total, se estima

la graduación del material, como bien graduada cuando se observe una amplia

gama de tamaños y cantidades apreciables de todos los tamaños intermedios, y

como mal graduada cuando se observe la predominancia de un tamaño o de un

rango de tamaños, faltando algunos intermedios.

e) Cuando se aprecia que las partículas de menor tamaño que pueden observarse

a simple vista constituyen más del 12% del volumen total, para identificar el

grupo fino del material, se toma la fracción del material que pasa la malla N° 40

(0.425 mm); si no se dispone de esta malla, el cribado puede sustituirse por una

separación manual equivalente y se procede como se indica en los párrafos de

Dilatancia, Tenacidad, Resistencia en estado seco, Color y Olor.

1.4.2.2 Dilatancia

a) De la fracción que pasa la malla No 40 se toma una porción de

aproximadamente 10 cm³ y se deposita en la mano donde se le agrega agua en

cantidad tal que, al amasarla se obtenga una mezcla de consistencia suave que

no presente flujo. Si al efectuar esta operación se excede la cantidad de agua



agregada, la mezcla se extiende en la mano y se forma con ella una capa

delgada que permita la pérdida por evaporación del exceso de agua.

b) Una vez que la mezcla ha obtenido la consistencia deseada, se forma con ella

una pastilla como se muestra en la Figura 2.

c) Con la palma de la mano ligeramente contraída se sujeta suavemente la pastilla

y se sacude en dirección horizontal, golpeando varias veces y en forma vigorosa

la mano que la contiene contra la otra mano, a fin de provocar la salida del agua

al a superficie, lo cual queda de manifiesto cuando dicha superficie toma una

apariencia lustrosa. Al ocurrir esto, se presiona ligeramente la pastilla con los

dedos para provocar que el agua desaparezca de la superficie y ésta pierda su

lustre.

d) Se estima la rapidez con que la superficie de la pastilla toma la apariencia

lustrosa al golpear, así como la rapidez con que desaparece ese lustre al

presionarla. Se reporta la dilatancia como:

Rápida

Lenta

Nula

Una dilatancia rápida es típica de arena fina y de arena limosa (SM) no plástica,

así como de algunos limos inorgánicos (ML). Una dilatancia extremadamente

lenta o nula es típica de la arcilla (CL o CH).

Figura 2



1.4.2.3 Tenacidad

a) De la pastilla a que se refiere el punto b) del párrafo anterior, se toma una

porción y se rola con la mano hasta formar un pequeño rollo de

aproximadamente 3 mm. de diámetro. Se reamasa el material y se forma

nuevamente el rollo, repitiéndose esta operación varias veces para que el

material pierda el exceso de agua y el rollo se fragmente, como se ve en la Figura

3, lo que indica que el suelo ha alcanzado un contenido de agua similar al del

límite plástico.

b) Se estima el tiempo necesario para que el material alcance el contenido de agua

correspondiente al límite plástico, así como la resistencia que opone a ser

comprimido el rollo. La tenacidad se reporta como:

Nula (tiempo corto y resistencia muy pequeña)

Media (tiempo medio y resistencia media)

Alta (tiempo largo y resistencia alta)

Una tenacidad alta es típica de la arcilla (CL o CH), mientras más alta sea la

tenacidad, el material será más compresible. Una tenacidad media o nula es

típica de limo y limo orgánico.

Figura 3



1.4.2.4 Resistencia en estado seco

a) De la fracción que pasa la malla N° 40 se toma una porción de material, y se

forma una pastilla de aproximadamente 4 cm de diámetro y 1 cm de espesor,

como la mostrada en la Figura 4.

b) La pastilla se coloca en un medio adecuado para que pierda lentamente su

contenido de agua, hasta que se aprecie visiblemente seca; posteriormente se

rompe y se desmorona con los dedos. Si al romper la pastilla se observa que

aún contiene agua, se continúa con el secado del material y posteriormente se

rompen y desmoronan las fracciones.

c) Se estima la dificultad que presenta la pastilla a romperse y desmoronarse; de

acuerdo con lo anterior se reporta la resistencia en estado seco como:

Nula

Media

Alta

Una alta resistencia en estado seco es característica de una arcilla de alta

plasticidad (CH). Una resistencia en estado seco nula es típica de un limo (ML o

MH).

Figura 4



1.4.2.5 Color

El color del suelo suele ser un dato útil para diferenciar los distintos estratos y

para identificar tipos de suelo, cuando se posee experiencia. Existen algunos criterios

relativos al color, por ejemplo, el color oscuro suele ser indicativo de la presencia de

materia orgánica o de su naturaleza básica (ferro magnesiano), y los colores claros y

brillantes son más bien propios de suelos ácidos (sílices). En la Figura 5 se muestra una

clasificación por color.

Figura 5

1.4.2.6 Olor

Los suelos orgánicos (OL y OH) tienen por lo general un olor distintivo, que

puede usarse para su identificación. El olor es particularmente intenso si el suelo está

húmedo y disminuye con la exposición al aire, aumentando, por lo contrario, con el

calentamiento de la muestra húmeda. Los suelos altamente orgánicos (Turba) prenden

estando secos.

Arcilla Arena Limo



1.4.3 Clasificación de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos

Con toda la información obtenida como se indica en los incisos 1.4.1 y 1.4.2, y

anotada en el formato que se muestra en la Tabla 5, se procede a clasificar el material

en su conjunto, conforme a los criterios contenidos en las Tablas 2 y 6 de este Manual.

CLASIFICACIÓN DE CAMPO DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS

Obra: Fecha:

Localización: Laboratorista:

Muestra: Fragmentos de roca (Vf):

Sondeo: Profundidad: Suelos (Vs):

FRAGMENTOS DE ROCA

Características

T a m a ñ o s

Chicos

(de 7,5 a 20 cm)

Medianos

(de 20 a 75 cm)

Grandes

(de 75 a 200 m)

Porcentaje

(en volumen)

Forma

(Redondeada, subredondeada,

angulosa, lajeada, acicular)

Textura superficial

(lisa, rugosa, muy rugosa)

Grado de alteración

(sano, alterado o muy alterado)

Clasificación de los fragmentos:

(con base en la Tabla 1 de este Manual)



SUELO

Tamaño máximo: (mm) Dilatancia (rápida, lenta o nula):

Grava: (% en masa) Tenacidad (alta, media o nula):

Arena: (% en masa) Resistencia en el estado seco (alta, media o nula):

Finos: (% en masa) Color:

Olor:

Clasificación de finos:

Clasificación del suelo:

(con base en la Tabla 6 de este Manual)

Clasificación del material:

• Los porcentajes en volumen de los diferentes fragmentos de roca que contenga un material, se determinará en forma estimativa

Tabla 5. Reporte de clasificación de campo.



Tipos de suelos Símbolo

de suelo[1]

Denominación común

SU

ELO

S D

E P

AR

TIC

ULA

S

GR

UE

SA

S[2

]

Más d

e la m

ita

d d

el m

ate

rial es d

e t

am

año m

ayo

r q

ue e

l m

ínim

o q

ue s

e p

ued

e o

bse

rva

r

a s

imple

vis

ta

GR

AV

A

Más d

e la m

ita

d d

e la

fra

cció

n g

ruesa e

s

mayor

de 5

mm

(m

alla

N°

4)[

3]

Menos del 50% respecto

al total son partículas del

tamaño mínimo que se

puede observar a simple

vista

Amplio rango en los tamaños de las

partículas y cantidades apreciables

de todos los tamaños intermedios.

GW Grava bien graduada, Mezclas de grava y arena, con poco o

nada de finos.

Predominio de un rango de tamaños

con ausencia de algunos tamaños

intermedios

GP Grava mal graduada, Mezclas de grava y arena, con poco o

nada de finos.

Más del 12% respecto al

total son partículas del



vista

Fracción fina no plástica (para

identificación véase grupo ML, abajo) GM Grava limosa, mezclas de

grava, arena y limo, mal

graduada.

Fracción fina plástica (para

identificación véase grupo CL, abajo) GC Grava arcillosa, mezclas de

grava, arena y arcilla, mal

graduada.

AR

EN

A

Más d

e la m

ita

d d

e la

fra

cció

n g

ruesa

es

me

nor

de

5 m

m (

malla

N°

4)[

3]

Menos del 5% respecto al




vista.

Amplio rango de los tamaños de

partículas y cantidades apreciables

de todos los tamaños intermedios

SW Arena bien graduada, arena con grava y poco o nada de

finos.

Predominio de un tamaño o un rango

de tamaños con ausencia de algunos

tamaños intermedios.

SP Arena mal graduada, arena con grava y poco o nada de

finos.

Más del 12% respecto al




vista

Fracción fina no plástica ( para

identificación véase grupo ML, abajo) SM Arena limosa, mezclas de

arena, grava y limo.

Fracción fina plástica ( para

identificación véase grupo CL, abajo) SC Arena Arcillosa, mezclas de

arena, grava y arcilla.

SU

ELO

S D

E P

AR

TIC

ULA

S

FIN

AS

[4]

Mas d

e la m

ita

d d

el m

ate

rial es s

on p

art

ícula

s m

en

ore

s q

ue

el ta

ma

ño m

ínim

o q

ue s

e p

uede

obse

rvar

a s

imple

vis

ta

Identificación de la fracción que pasa la malla N° 40 (0.425 mm)

LIM

O Y

AR

CIL

LA

Dilatancia Tenacidad Resistencia en

estado seco

Rápida Nula Nula ML Limo y arena muy fina, polvo de roca, arena fina limosa.

Lenta Media Nula MH Limo de alta compresibilidad, limo micáceo o diatomáceo

Lenta a nula Media Media CL Arcilla de baja o mediana compresibilidad, arcilla con

grava, arcilla arenosa

Nula Alta Alta CH Arcilla de alta compresibilidad

Rápida Media Media OL Limo orgánico de baja compresibilidad

Rápida a Lenta Media Media OH Limo orgánico de alta compresibilidad

Suelo altamente orgánico Fácilmente identificables por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa.

Pt Turba

Tablas 6. Clasificación aproximada.

[1] Tratándose de suelos con partículas gruesas, en que él % en masa que pasa la malla N° 200 queda comprendido entre casos de frontera que requiere el uso de símbolo

doble, como por ejemplo GW-GC que corresponde a una mezcla de grava y arena bien graduada con arcilla, o SW-SM que corresponde a una arena bien graduada limosa.

[2] Las cantidades y porcentajes que se manejan son en volumen.

[3] Puede considerarse 5 mm como equivalente a la abertura de la malla N°4.

[4] Se estima que las partículas más pequeñas apreciables a simple vista corresponden al tamaño de 0.075 mm (malla N° 200).



Cuando se trate de materiales constituidos por mezclas de fragmentos de roca y

suelo, una vez que se han clasificado individualmente como se indica en el párrafo

anterior de este Manual, se clasifican dichos materiales combinando los símbolos que

corresponden a las porciones que los integran de acuerdo con lo que se indica a

continuación:

Cuando los fragmentos de roca contengan más del 10% de suelo, el material

se clasificará con símbolo doble.

Si el volumen de suelo es mayor del 50%, el símbolo de éste se antepondrá al

de los fragmentos de roca; si el volumen de suelo está comprendido entre 10 y

50%, su símbolo se colocará enseguida del símbolo de los fragmentos de roca,

como se ejemplifica a continuación:

Ejemplo 1 Ejemplo 2

Un material contiene: Un material contiene:

60% de GC 40% de Fm

40% de Fgm 30% de SM

20% de Fc

10% de Fg

Su símbolo será: Su símbolo será:

GC – Fgm Fmcg – SM



1.5 CONCLUSIONES



PRÁCTICA N° 2.- DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN

GRANULOMÉTRICA MEDIANTE EL USO DE MALLAS

2.1 OBJETIVO

El objetivo de esta prueba consiste en separar por tamaños las partículas de suelo,

pasando a través de una sucesión de mallas de aberturas cuadradas y pesar las

proporciones que se retienen en cada una de ellas, expresando dicho retenido como

porcentajes en peso de la muestra total.

La sucesión de tamaños obtenida mediante el empleo de mallas, da una idea de la

composición granulométrica únicamente en dos dimensiones, por lo que las curvas

resultantes solo serán representativas de materiales constituidos por partículas de

forma equidimensional, si las partículas de un material tienen forma laminar o acicular,

es decir, de lajas o agujas, respectivamente, los resultados que se obtengan no serán

representativos de los tamaños reales del material, y en consecuencia, de su

comportamiento.

La prueba tiene dos variantes, el análisis granulométrico estándar y el análisis

granulométrico simplificado, los cuales se describen a continuación.

El análisis granulométrico estándar consiste esencialmente en separar y clasificar

por tamaño las partículas que componen el suelo.



2.2 EQUIPO Y MATERIAL

Balanza de 20 kg de capacidad y 1 gr de aproximación.

Balanza de 2 kg de capacidad y 0.1 gr de aproximación.

Charola de lámina.

Cucharon de lámina.

Horno con termostato para mantener una temperatura constante de 105 ± 5 °C.

Cepillo de cerdas.

Cepillo de alambre delgado.

Desecador de cristal.

Juego de mallas de las siguientes designaciones:

Fra

cció

n

Malla Variación permisible

de la abertura

promedio con

respecto a la

denominación de la

malla

Abertura máxima

permisible para no

más del 5% de las

aberturas de la

malla

Abertura máxima

individual

permisible

Diámetro nominal

del alambre[1]

Designación Abertura nominal

Gra

vas

3” 75.0 ±2.2 78.1 78.7 5.80

2” 50.0 ±1.5 52.1 52.6 5.05

1 ½” 37.5 ±1.1 39.1 39.5 4.59

1” 25.0 ±0.8 26.1 26.4 3.80

¾” 19.0 ±0.6 19.9 20.1 3.30

½” 12.5 ±0.39 13.10 13.31 2.67

3/8” 9.5 ±0.30 9.97 10.16 2.27

¼” 6.3 ±0.20 6.64 6.78 1.82

N° 4 4.75 ±0.15 5.02 5.14 1.54

Are

na c

on f

inos

N° 10 2.0 ±0.070 2.135 2.215 0.90

N° 20 0.850 ±0.035 0.925 0.970 0.51

N°40 0.425 ±0.019 0.471 0.502 0.29

N° 60 0.250 ±0.012 0.283 0.306 0.18

N°100 0.150 ±0.008 0.174 0.192 0.11

N° 200 0.075 ±0.005 0.091 0.103 0.053

Tablas 7. Juego de mallas.

[1] El diámetro promedio de los alambres que forman cualquier malla, considerados separadamente en cada una de sus dos

direcciones, no varía de los valores nominales en más de lo siguientes:

5% para mallas con aberturas mayores de 0.6 mm

7.5 % para mallas con aberturas de 0.6 mm a 0.125 mm

10% Para mallas con aberturas menores de 0.125 mm

Nota: Todas las medidas están dadas en milímetros.



Tapa y fondo para el juego de mallas.

Vaso de aluminio de 1 litro.

Agitador de varilla metálica de 6 milímetros de diámetro y 20 cm de longitud.

Agitador metálico del tipo Ro-tap.

Cloruro de calcio anhidro.

2.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

1. Se obtiene por cuarteo (Figura 6) una porción representativa con peso

aproximado de 15 kg, el cual se determina y se anota como Wm (Peso de la

muestra), con aproximación de un gramo.

Fig. 6. Cuarteo de la muestra representativa.

2. Cuando se requiere conocer con mayor exactitud el porcentaje de material que

pasa la malla No 200 o bien, en el caso de estudios especiales, la muestra seca

y disgregada obtenida como se indico en el paso 1, se someterá a un lavado

previo, colocándola en un recipiente provisto de vertedero y aplicándole una

corriente de agua en forma continua y de tal manera que derrame sobre la malla



Núm. 0.075 convenientemente colocada; durante este proceso la muestra se

removerá en forma adecuada para propiciar el arrastre de la fracción fina,

suspendiendo el lavado cuando el agua que salga del vertedero este clara; se

dejara escurrir la muestra y a continuación se seca en el horno a peso

constante, a una temperatura de 105 ± 5 °C; posteriormente se saca del horno,

se deja enfriar a la temperatura ambiente y se determina su peso registrándolo

como W’m (Peso de la muestra después del lavado), con aproximación de 1

gramo. La diferencia entre Wm y W’m (Peso de la muestra antes del lavado) es el

peso de la fracción que pasa la malla N° 200.

3. Una vez preparada la muestra como se indicó en los pasos 1 y 2, se criba el

material por la malla N° 4, como se muestra en la Figura 7, para separarlo en dos

fracciones; se determina el peso de ellas, se anota como Wm1 el peso de la

fracción retenida en la malla Núm. 4.75 y como Wm2 a la fracción que pasa esta

malla, ambos con aproximación de 1 gr.

Fig. 7. Muestra el cribado a través de la malla N° 4.

4. Cuando al preparar la muestra no se le haya sometido a un proceso de lavado

como se indicó en el paso 2, se corrige el peso de la fracción que pasa la malla

No 4, determinando su contenido de agua y se anota como W2. Generalmente no

es necesario determinar la humedad W1 de la fracción retenida en la malla N° 4,



secada al sol, debido a que este valor es relativamente pequeño y puede

despreciarse sin introducir error de importancia.

Fig. 8. Muestra el secado en el horno para la obtención de la humedad.

2.4 PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA

1. Se criba en forma manual el material retenido en la malla N° 4, a través de las

mallas Núm. 75.0, Núm. 50.0, Núm. 37.5, Núm. 25.0, Núm. 19.0, Núm. 12.5,

Núm. 9.5 y Núm. 4.75, comenzando por la mayor abertura y siguiendo el orden

en que se indicaron, como se muestra en la Figura 9. Para efectuar esta

operación deberá imprimirse a las mallas un movimiento vertical y horizontal,

para mantener al material en constante movimiento para que los tamaños

menores pasen a través de las aberturas correspondientes. El volumen del

material que se coloque en cada malla, deberá ser menor que la capacidad de la

misma, con el fin de evitar pérdidas y facilitar el cribado. El paso de las

partículas a través de las aberturas de las malla deberá efectuarse libremente. El

cribado en una malla deberá suspenderse cuando se estime que el peso de

material que pase dicha malla durante 1 minuto no es mayor de 1 gr. Se

verificara que las partículas que queden retenidas y que tengan forma de laja o



forma de aguja pueden pasar a través de cada malla, sin forzarlas,

acomodándolas con la mano según su dimensión menor, y las que queden

atoradas en las tramas, deberán incorporarse a la porción retenida en la malla

correspondiente.

Fig. 9. Muestra el cribado del material retenido en la malla N° 4.

2. Se pesan los materiales retenidos en cada una de las mallas Figura 10, se anotan

los pesos retenidos como Wi, en gramos.

Fig. 10. Muestra la forma de pesar el material retenido en cada una de las mallas.



3. La fracción que pasa la malla N° 4 se cuartea, para obtener el equivalente a 200

gramos de material seco; dicha cantidad se determina previamente aplicando la

siguiente fórmula:

( )

Donde:

Wh = Es el peso de la muestra húmeda equivalente a 200 gr de material seco.

2 = es el contenido de agua del material que pasa la malla Núm. 4.75, expresado en forma

decimal.

4. Se coloca esta muestra en el vaso metálico y se agrega 500 centímetros cúbicos

de agua (Figura 11) aproximadamente, dejándose en reposo durante 12 horas,

como mínimo.

Fig. 11. Agregando 500 cm3 (Aproximados) de agua al material.

5. Después de transcurrido este lapso de tiempo, se lava la muestra a través de la

malla Núm. 0.075 (N° 200). El lavado se hará agitando el contenido del vaso con

la varilla durante 15 segundos, moviéndola en forma de 8 y dejando reposar

dicho contenido durante 30 segundos. Inmediatamente después se decanta la

suspensión sobre la malla Núm. 0.075 (N° 200), como se muestra en la Figura 12.



Para facilitar el paso de las partículas final a través de la malla, deberá aplicarse

sobre esta un chorro de agua a baja presión.

Fig. 12. Muestra la forma de decantar la suspensión a través de la malla N° 200.

6. Se repite la operación de lavado indicada en el paso 5, hasta que el agua

decantada salga clara.

7. A continuación se regresa al vaso metálico el material que se haya retenido en la

malla Núm. 0.075 (N° 200). utilizando un poco de agua, la que se decantara del

vaso al final de la operación, cuidando que no haya arrastre de partículas.

Fig. 13. Muestra la forma de devolver al vaso el material retenido en la malla N° 200.

8. Se seca el material en el mismo vaso metálico, dejándolo en el horno un lapso

no menor de 16 horas, a una temperatura de 105 ± 5 °C, hasta peso constante;



a continuación se saca del horno y se deja enfriar en el desecador de cristal

hasta que la muestra tenga una temperatura cercana a la ambiental.

9. Se superponen las mallas a partir de la charola de fondo, en el siguiente orden,

Núm. 0.075, Núm. 0.150, Núm. 0.250, Núm. 0.425, Núm. 0.850 y Núm. 2.0. Se

vierte el material sobre la malla superior, se coloca la tapa, y se efectúa la

operación de cribado, imprimiendo al juego de mallas un movimiento vertical y

horizontal, durante 5 minutos; en esta operación es conveniente utilizar el

agitador mecánico.

Fig. 14. Muestra la forma de colocar las mallas para efectuar el cribado de material que paso la malla N°4.

10. Se quita la tapa, se separa la malla Núm. 2.0 y se agita sobre una charola. Hasta

que se estime que el peso del material que pase dicha malla durante 1 minuto,

no sea mayor de 1 gr. Se vierte sobre la malla Núm. 0.850 el material que pasó

la malla Núm. 2.0 y se deposita en la charola. Se repite este procedimiento del

cribado adicional con cada una de las mallas restantes. Las partículas que

hayan quedado atoradas deberán regresarse a las porciones retenidas

correspondientes, cepillando las mallas por al revés. A continuación se pesan los

materiales retenidos en cada una de las mallas y se anotan los pesos

respectivos como Wj.



2.5 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

1. Los pesos Wi de las porciones retenidas en cada una de las mallas Núm. 50,

Núm. 37.5, Núm. 25.0, Núm. 19.0, Núm. 12.5, Núm. 9.5 y Núm. 4.75, se

expresaran en % del peso de la muestra seca Wd, anotándolos como retenidos

parciales y designándolos como “i”. El peso de la muestra seca se determina por

medio de la siguiente fórmula:

Dónde:

Wd = Es el peso de la porción representativa del material seco, indicado en el paso 1 de la

preparación de la muestra en gramos.

Wd1 = Es el peso de la fracción retenida en la malla Núm. 4.75 de la muestra seca, en gramos, o

sea la suma de los pesos Wi; en el caso de que no se lave la muestra, Wd1 se considerara igual

a Wm1, en virtud de no haberse tomado en cuenta la humedad de la fracción gruesa.

Wd2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, de la muestra seca, en gramos.

Wm1 = Es el peso de la fracción retenida en la malla Núm. 4.75, de la muestra seca, cuando no se

efectúa la operación de lavado, en gramos.

Wm2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, de la muestra húmeda, en gramos.

2 = Es la humedad de la porción que pasa la malla Núm. 4.75, expresada en fracción decimal.

Los valores de los retenidos parciales “i” en %, se registran considerándolos

hasta el primer decimal. La suma de los pesos Wi mas el de la fracción Wd2 será

igual a Wd y la suma de estos pesos, expresados en %, será el 100%,

aproximadamente. En el caso de que la muestra haya sido previamente lavada,

la suma de los pesos Wi + Wd2 mas el peso del material que pasa la malla Núm.

0.075 (Wm –W’m) debe ser igual a Wd y la suma de estos pesos expresada en %

con relación a Wd deberá ser aproximadamente igual al 100%; cuando este

último valor en ambos casos no se obtenga, podrán efectuarse ajustes en forma

proporcional para lograrlo.



2. El retenido parcial correspondiente a la malla Núm. 50.0, deberá restarse de

100, para calcular el % de partículas que pasan dicha malla.

3. Después deberán hacerse sustracciones sucesivas, restando el valor inmediato

anterior, el % parcial retenido en la malla que le sigue en abertura inferior, con lo

cual se irán calculando los % que pasan en cada una de las de las mallas, hasta

llegar a la malla Núm. 4.75.

4. A continuación deberá dividirse los pesos Wj, en gramos, retenidos en cada una

de las mallas Núm. 2.0, Núm. 0.850, Núm. 0.425, Núm. 0.250, Núm. 0.150 y

Núm. 0.075, entre el peso de 200 gramos de la muestra seca previamente

lavada, después de lo cual deberán multiplicarse los cocientes anteriores por él

% que pasa la malla Núm. 4.75, para obtener los % retenidos parciales “j”,

aproximándolos hasta la primera decima. La suma de los pesos Wj, restada de

200 gramos, dará el peso del material que pasa la malla Núm. 0.075, el que

deberá expresarse también en % respecto al peso total Wd de la muestra seca.

Estos % se calcularan empleando la formula siguiente:

(

)

Dónde:

j = Es el retenido parcial en cada malla desde Núm. 2.0 a la Núm. 0.075 y el que pasa la malla

Núm. 0.075 del material seco, en gramos.

Wj = Es el peso del material seco retenido parcialmente en cada malla y el de la fracción que

pasa la malla Núm. 0.075 del material seco, en gramos.

200 = Es el peso en gramos de la muestra seca, obtenida del material que pasa la malla Núm.

4.75.

= Es la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, en %.

Wd2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75 de la muestra seca, en gramos.

Wd = Es el peso de la porción representativa del material seco, indicada en el paso 1 de la

preparación de la muestra, en gramos.



5. Se calcula en forma análoga a la citada en el paso 3, los valores

correspondientes a los % que pasan la malla Núm. 2.0, Núm. 0.850, Núm. 0.425,

Núm. 0.250, Núm. 0.150 y Núm. 0.075, y se dibuja la gráfica correspondiente.

6. Para fines de clasificación de suelos deberá calcularse los coeficientes de

uniformidad Cu, y de curvatura Cc, que se emplean para juzgar la graduación del

material, por medio de las fórmulas siguientes.

( )

Dónde:

Cu= Coeficiente de uniformidad del material, número abstracto.

Cc= Coeficiente de curvatura del material, número abstracto.

D10, D30 y D60 representan los tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la

gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10 %, 30% y 60% que pasa,

respectivamente. Es decir, D10, D30 y D60 son las abscisas, de la gráfica de la composición

granulométrica, correspondiente a las ordenadas de 10%, 30% y 60%, respectivamente.

2.6 EJEMPLO DE CÁLCULO

Prácticamente lo que se hará en el ejemplo, será la forma del llenado del

formato, la cual se muestra en seguida:



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DATOS DE LA OBRA

FECHA: 26 de Junio del 2008 OBRA: Alcantarillado sanitario

OPERADOR: Guillermo Arévalo C. LOCALIZACIÓN: Morelia Mich.

CALCULISTA: Guillermo Arévalo C. TRAMO: Km 0+000 a Km 100+000

REVISÓ: Dr. Carlos Chávez N. SUBTRAMO: Km 0+000 a Km 50+000

MATERIALES PARA: Terraplén ORIGEN: Poza rica

MUESTRA TOMADA DE: Banco PRUEBA N°: 1

MUESTRA N°: 1

Masas: De la muestra Wm: 15 290

De la fracción retenida en la malla N° 4 (Wm1): 5 850

De la fracción que pasa la malla N° 4 (Wm2): 9 440

CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA

N° 4

Masa de:

Recipiente N° 12

Recipiente mas muestra húmeda (W1): 95.03

Recipiente mas muestra seca (w2): 90.43

Recipiente (wt): 19.70

Masa del agua (ww=w1-w2): 4.60

Masa muestra seca (ws=w2-wt): 70.73

Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt): 6.50 %

CORRECCIÓN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA N° 4

Material retenido en la malla N°4 Material que pasa la malla N°4

Malla N° Peso del suelo retenido

Porciento retenido parcial

Porciento que pasa



Porciento que pasa

gr % % gr % %

3” 0.00 10 54.0 16.2 44.0

2" 0.00 20 39.0 11.7 32.3

1 1/2" 157 1.1 98.9 40 40.4 12.2 20.1

1" 395 2.7 96.2 60 17.8 5.4 14.7

3/4" 563 3.8 92.4 100 19.5 5.9 8.8

1/2" 1179 8.0 84.4 200 13.7 4.1 4.7

3/8" 649 4.4 80.0 Pasa N° 200 15.6 4.7 0

N° 4 2910 19.8 60.2 SUMA 200 60.2

Pasa N° 4 8864 60.2

SUMA 14714 100



GRÁFICA DE CLASIFICACIÓN

Fig. 15. Curva de clasificación.

Nota: en la gráfica de la granulometria se muestra con las las flechas la forma de

de obtener los diametros carateristicos, para el ejemplo mostrado se obtubo un D30=

0.80 mm.

DIÁMETROS

CARACTERISTICOS

COEFICIENTES DE

UNIFORMIDAD

CLASIFICACIÓN DEL

MATERIAL

CANTIDAD EN %

= 0.17 = 28.0 >De 3” 0.0

= 0.80 = 0.79 G 39.8

= 4.75 S 55.5

F 4.7

Pasa la malla N° 4 20.1

2.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA

En seguida se muestra el formato para la realización de la práctica por los

alumnos.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

% q

ue

pas

a, e

n p

eso

Diámetro en (mm)

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

º

4 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DATOS DE LA OBRA

FECHA: OBRA:

OPERADOR: LOCALIZACIÓN:

CALCULISTA: TRAMO:

REVISÓ: SUBTRAMO:

MATERIALES PARA: ORIGEN:

MUESTRA TOMADA DE: PRUEBA N°:

MUESTRA N°:

Masas: De la muestra Wm:

De la fracción retenida en la malla N° 4 (Wm1):

De la fracción que pasa la malla N° 4 (Wm2):

CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA

N° 4

Masa de:

Recipiente N°

Recipiente mas muestra húmeda (W1):

Recipiente mas muestra seca (w2):

Recipiente (wt):

Masa del agua (ww=w1-w2):

Masa muestra seca (ws=w2-wt):

Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt):

CORRECCIÓN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA N° 4

Material retenido en la malla N°4 Material que pasa la malla N°4



Porciento que pasa



Porciento que pasa

gr % % gr % %

3” 10

2" 20

1 1/2" 40

1" 60

3/4" 100

1/2" 200

3/8" Pasa N° 200

N° 4 SUMA

Pasa N° 4

SUMA



GRÁFICA DE CLASIFICACIÓN

DIÁMETROS

CARACTERISTICOS

COEFICIENTES DE

UNIFORMIDAD

CLASIFICACIÓN DEL

MATERIAL

CANTIDAD EN %

= = >De 3”

= = G

= S

F

Pasa la malla N° 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

% q

ue

pas

a, e

n p

eso

Diámetro en (mm)

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 4 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200



2.8 CONCLUSIONES



PRÁCTICA N° 3.- DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE

CONSISTENCIA Y CONTRACCIÓN LINEAL

3.1 OBJETIVO

Tiene como objeto conocer las características de plasticidad de la porción de

suelo que pasa la malla Núm. 0.425 (N° 40), cuyos resultados se utilizan principalmente

en edificación y clasificación de los suelos.

3.1.1 Plasticidad

Los tres estados de la materia que se identifican son: el sólido, el líquido y el

gaseoso. El estado sólido se identifica por su impenetrabilidad, el líquido y el gaseoso

se reconocen porque son estados fluidos. Sin embargo, existe un cuarto estado

conocido como estado plástico, caracterizado porque a la materia se le puede dar la

forma que uno quiera, esto es que puede ser moldeada; ésta es la consistencia que

adquiere la masa para hacer pasteles cuando el panadero la trabaja. En los suelos

para lograr ese estado es necesario hacer un “remoldeo” del suelo con espátulas y

agregarle o quitarle agua hasta lograr la consistencia plástica; de hecho existe un rango

de humedades para las cuales el suelo se comporta plásticamente. Incluso se puede

hablar de estado intermedios de la materia tales como el semisólido o el semilíquido

dependiendo del contenido de agua del suelo remoldeado. Esto se explica

esquemáticamente en la Figura 16, para los distintos estados de la materia:

ESTADO SÓLIDO SEMI SÓLIDO PLÁSTICO SEMI LÍQUIDO LÍQUIDO

FRONTERA LC LP LL

Fig. 16. Estados de un suelo remoldeado haciendo variar su contenido de agua.

NOTA: Como podemos ver dependiendo del contenido de agua, los suelos pueden estar en alguno de los siguientes cinco

(5) estados de consistencia.

1. Estado líquido: es el que presentan los suelos cuando manifiestan las

propiedades de una suspensión.



2. Estado semilíquido: cuando los suelos tienen el comportamiento de un fluido

viscoso.

3. Estado plástico: en el cual los suelos presentan las propiedades de plasticidad

mencionadas anteriormente.

4. Estado semisólido: en el que la apariencia de los suelos es de un sólido; sin

embargo, al secarse disminuye su volumen.

5. Estado sólido: en el que el volumen de los sólidos no varía aun cuando se le

someta a secado.

Las fronteras entre los estados de consistencia mencionados anteriormente, fueron

establecidas por Atterberg bajo el nombre general de límites de consistencia, los cuales

se describen a continuación.

1. LL Límite Líquido: frontera superior entre el estado plástico y el semilíquido.

2. LP Límite Plástico: frontera inferior entre el estado plástico y el semisólido.

3. LC Limite de contracción: frontera entre los estados semisólido y sólido

A la diferencia aritmética entre el límite líquido y el límite plástico, se le conoce

como índice plástico (IP).

La contracción lineal de un suelo es la reducción de volumen del mismo, medida

en una de sus dimensiones y expresada como porcentaje de la dimensión

original, cuando la humedad se reduce desde la correspondiente al límite líquido

o hasta la del límite de contracción.

Para conocer las características de plasticidad de los suelos se utilizan el límite

líquido, el índice plástico, y la contracción lineal.

Para la determinación del límite liquido de un suelo por el método estándar, se

emplea el procedimiento de Casagrande, según el cual se define como limite

liquido el contenido de agua de fracción de suelo que pasa la malla N° 0.425

(40), cuando al ser colocada en la copa de Casagrande y efectuar en ella una



ranura trapecial de dimensiones especificas, los bordes inferiores de la misma

se ponen en contacto en una longitud de 13.0 mm , después de golpear la copa

25 veces, dejándola caer sobre una superficie dura de características

especiales, desde una altura de 1 centímetro y a una velocidad de 2 golpes por

segundo. En el método estándar el límite líquido se determina de manera gráfica

mediante la curva de fluidez, la que se obtiene uniendo los puntos que

representa los contenidos de agua correspondientes a diferentes números de

golpes, para los cuales la ranura se cierra en la longitud especificada.

3.2 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO

3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes

Cápsula de porcelana de 12 cm de diámetro.

Espátula de hoja de acero flexible de 7.5 cm de longitud y de 2 cm de ancho,

con punta redonda.

Cuenta gotas.

Copa de Casagrande calibrada para una altura de caída de 1 cm, provista de

ranuradores, uno plano y otro curvo, con las características que se indican en

la norma M-MMP-1-07/07.

Vidrio de reloj.

Balanza de 200 gr de capacidad y 0.01 gr de aproximación.

Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 ±5 °C.

Desecador de cristal conteniendo cloruro de calcio anhidro.

Vaso de 0.5 litros de capacidad.

50 mm8mm

20 mm

13 mm

5 mm

10 mm

110 mm



Paño absorbente.

Fig. 17. Muestra el equipo necesario para la llevar a cabo la prueba.

3.2.2 Preparación de la muestra

En la preparación de la muestra para determinar los limites de consistencia y la

contracción lineal, se emplean 250 gr de material previamente cribados por la malla

Núm. 0.425 (Nº 40). La muestra se coloca en un recipiente apropiado, se le agrega

agua en la cantidad necesaria para que tome el aspecto de material saturado y se deja

en reposo durante 24 horas aproximadamente, en un lugar fresco, cubriendo el

recipiente con un paño que se mantendrá húmedo a fin de reducir al mínimo las

pérdidas de agua por evaporación.

Fig. 18. Preparación de la muestra.



3.2.3 Procedimiento de la prueba

1. Se toma una muestra de 150 gr, aproximadamente, del material preparado de

acuerdo a lo anterior explicado, este material se coloca en una cápsula de

porcelana y se procede a homogenizar la humedad con la espátula.

Fig. 19. Muestra el material homogenizado.

2. Logrado lo anterior se coloca en la copa de Casagrande, previamente calibrada,

una cantidad suficiente de material para que una vez extendido con la espátula

se tenga un espesor de 8 a 10 milímetros en la parte central de la muestra

colocada. Para extender el material se procede del centro hacia los lados, sin

aplicarle una presión excesiva y con el número mínimo de pasadas de la

espátula.

Fig. 20. Muestra el material extendido en la copa de Casagrande.



3. Se efectúa una ranura en la parte central del material que contiene la copa, con

una pasada firme del ranurador, como se muestra en la Fig. 21, manteniéndolo

siempre normal a la superficie del la copa. Si el material se desliza sobre la copa

cuando se use el ranurador curvo, podrá darse hasta 6 pasadas profundizando

paulatinamente la ranura, de manera que solamente en la última pasada el

ranurador toque el fondo de la copa.

Fig. 21. Muestra la forma de ranurar el suelo.

4. Se acciona la manivela del aparato para hacer caer la copa, a razón de 2 golpes

por segundo y se registra el número de golpes necesarios para que los bordes

inferiores de la ranura se pongan en contacto en una longitud de 13 mm.

Fig. 22. Muestra la unión de 13 mm.

13mm



5. Una vez logrado lo anterior se toma aproximadamente 10 gr del material de la

porción cerrada de la ranura y se coloca en un vidrio de reloj, para proceder de

inmediato a obtener su contenido de agua.

Fig. 23. Muestra la una porción de material para la obtención de la humedad.

6. A continuación y una vez que se ha tomado la muestra para la determinación de

la humedad, se regresa a la cápsula de mezclado lo que contiene la copa, se

lavan y secan tanto la copa como el ranurador.

7. Enseguida se agrega agua con el cuenta gotas al material contenido en la

cápsula, se homogeniza el material y se vuelven a realizar las etapas anteriores.

Fig. 24. Muestra la forma de agregar agua con él cuenta gotas.



8. La cantidad de agua agregada al material deberá ser en tal forma que las cuatro

determinaciones efectuadas, quedan comprendidas entre 10 y 35 golpes, siendo

necesario obtener 2 valores arriba y 2 debajo de 25 golpes. Para consistencias

menores de 10 golpes es difícil identificar el momento de cierre de la ranura en

la longitud especificada, por otra parte y para más de 35 golpes, se dificulta la

ejecución de la prueba.

3.2.4 Procedimiento de cálculo

Se dibujan los cuatro puntos correspondientes a cada determinación en un papel

semilogarítmico cuyas abscisas representa en la escala logarítmica, el número de

golpes y en las ordenadas, en escala aritmética, los respectivos contenidos de

agua. A continuación se traza la línea recta que pase lo más cerca posible de

cuando menos tres de los puntos obtenidos; la curva así trazada se denomina curva

de fluidez, cuya ordenada correspondiente a 25 golpes, se reporta como límite

líquido del suelo, expresado como contenido de agua en por ciento y redondeado al

número entero más cercano.

3.2.5 Procedimiento por el método simplificado

El límite líquido de un suelo por el método simplificado, se determina conociendo

un solo punto de su curva de fluidez. Este método es más sencillo que el método

estándar, pero puede ser menos preciso, por lo cual cuando se juzgue necesario se

recomienda verificar sus resultados con el método estándar.

3.2.5.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes

El equipo es el mismo que para el método estándar.

3.2.5.2 Preparación de la muestra y procedimiento de la prueba

La prueba se efectúa en términos generales de la misma forma que la estándar,

excepto porque en ésta solo se determina una sola determinación, verificando con

dos cierres de ranura y aplicando un número de golpes que este comprendido entre



20 y 30, tomando la muestra correspondiente para la obtención de su contenido de

agua.

3.2.5.3 Procedimiento de cálculo

El límite líquido se obtiene empleando el método descrito a continuación.

1. Aplicando la siguiente fórmula.

( ⁄ )

Donde:

LL= Es el límite líquido del suelo, expresado como contenido de agua, en porciento.

WN= Es el contenido de agua de la muestra respectiva, a la cual le fue aplicado un número N de

golpes en la prueba, en porciento.

N= Es el número de golpes necesarios para lograr que los bordes inferiores de la ranura se

pongan en contacto en una longitud de 13 milímetros.

En la siguiente tabla se dan los valores del factor( ⁄ )

, para distintos valores de

N.

N ( ⁄ )

N ( ⁄ )

20 0.974 26 1.005

21 0.979 27 1.009

22 0.985 28 1.014

23 0.990 29 1.018

24 0.995 30 1.022

25 1.000

Tabla 8. Factores del límite líquido



3.3 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO

El limite plástico en el suelo se define como el mínimo contenido de agua de la

fracción que pasa la malla Núm. 0.425 (N° 40), para que se puedan formar con ella

cilindros de 3 mm, sin que se rompan o se desmoronen.

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