Ensayo Del Hidrómetro

INFORME DE LABORATORIO

GEOTECNIA I

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR EL MÉTODO DEL HIDRÓMETRO

PRESENTADO POR:

DADEY GARCÍA BUELVAS

SANDRA RUIZ PERALTA

MAURICIO ORLANDO TORRES AMADOR

KAREN VIDAL CERVANTES

DOCENTE:

ING. LEONARDO TOSCANO

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

GEOTECNIA I

SINCELEJO – SUCRE

2013

INTRODUCCIÓN

Generalmente cuando los suelos tienen tamaños de grano pequeños no es posible hacer análisis granulométrico por tamizado, para determinar el porcentaje de peso de los diferentes tamaños de los granos de suelo. Resulta entonces más apropiado aplicar el método del hidrómetro, el cual, hoy en día para suelos finos, quizá es el ensayo de mayor uso, el hecho se basa en el principio de la sedimentación de las partículas de suelo, las cuales se sedimentana diferentes velocidades, dependiendo de sus formas, tamaños y pesos.

El “tamaño” obtenido en este ensayo, es el de la esfera equivalente, que decanta a la misma velocidad de las partículas de suelo fino.

La ley fundamental para realizar análisis granulométrico por hidrómetro es formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua.

Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y suelo, porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la formación de flóculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas en las partículas del suelo. Se utiliza un agente defloculante que neutralice las cargas eléctricas, permitiendo que las partículas se precipiten de forma individual.

JUSTIFICACIÓN

Los análisis geotécnicos, son estudios de mucha relevancia a la hora de diseñar cualquier estructura que vaya a estar cimentada en el suelo. Es necesario que se examine su estabilidad e integridad, para ello debe conocerse el comportamiento del suelo, es decir, su respectiva identificación y caracterización geotécnica. Para ello, se realizan diversos ensayos en el laboratorio, para su identificación y a partir de allí definir el procedimiento a seguir para que cumplan con los requisitos estipulados relacionados con su previo uso.

El análisis granulométrico es uno de los primeros ensayos que se practican, este ensayo permite estudiar el tamaño de las partículas de suelo y determinar los porcentajes de cada fracción (gruesa y fina) de suelo: gravas, arenas y finos. El inconveniente de el ensayo por tamizado es que solo se presenta un resultado general para finos, no se identifican los porcentajes correspondientes para arcillas y limos presentes en la muestras, si bien el análisis granulométrico por cribado no es suficiente para completar la clasificación cuando el porcentaje de finos es significativo, por tal razón, se practica el estudio granulométrico por el hidrómetro, con el objetivo de determinar dichos porcentajes y completar la gráfica de distribución granulométrica.

OBJETIVOS:

General:

Aplicar un método para obtener aproximadamente la distribución granulométrica de los suelos finos.

Específicos

Representar gráficamente la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas finas de un suelo.

Definir la proporción de arcilla y limos presentes dentro una masa de suelo.

Clasificar el tipo de suelo ensayado con base en los resultados obtenido.

.

MATERIALES Y EQUIPOS:

Muestra de suelo seco (pasa tamiz Nº 200), 50 gramos.

Balanza de sensibilidad 0.1 gr

Probeta de sedimentación de 1000 ml

Hidrómetro (preferiblemente modelo 152H)

Agente dispersante (hexametafosfato de sodio)

Recipiente para realizar la dispersión del suelo

Termómetro

Cronómetro

MARCO TEORICO

LEY DE STOKES

Un cuerpo que cumple la ley de Stokes se ve sometido a dos fuerzas, la gravitatoria y la de arrastre. En el momento que ambas se igualan su aceleración se vuelve nula y su velocidad constante.

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

La ley de Stokes puede escribirse como:

,

Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido.

La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.

Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.

Dónde:

Vs es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite)

g es la aceleración de la gravedad,

ρp es la densidad de las partículas y

ρf es la densidad del fluido.

η es la viscosidad del fluido.

r es el radio equivalente de la partícula.

HIDROMETRO

Un hidrómetro es un instrumento desarrollado para el uso de medir la densidad relativa o gravedad específica de varios líquidos. Mide la densidad en relación a su radio, comparado contra la densidad del agua. La densidad relativa del agua es una constante de 1.0, y para obtener una lectura precisa, debe haber partes iguales de agua y del otro líquido a medir

PROBETA DE SEDIMENTACION

TERMOMETRO AGENTE DISPERSANTE (HEXAMETAFOSFATO DE SODIO)

El termómetro es un instrumento que se usa para medir la temperatura. Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata debidos a los cambios de temperatura. Para determinar la temperatura, el termómetro cuenta con una escala debidamente graduada que la relaciona con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo. Las presentaciones más modernas son de tipo digital, aunque el mecanismo interno suele ser el mismo.

ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE DATOS

En el laboratorio a través de un proceso práctico se realizó el ensayo de granulometría por hidrómetro, con el procedimiento anteriormente explicado, donde se obtuvieron los siguientes datos:

Fecha Hora Tiempo transcurrido (min) T (ºC) Lectura

Real (Ra) Lectura Corregida (Rc) % mas finos Lectura corregida solo por menisco L de la tabla 1-5

L/t K de la tabla 1-4 D(mm)

26/02 8:05 1 30 47 49.8 99.46 46 8.8 8.8 0.0128 0.038

2 30 46 48.8 97. 46 45 8.9 4.45 0.0128 0.027

3 30 46 48.8 97.46 45 8.9 2.96 0.0128 0.022

4 30 45.5 48.3 96.46 44.5 9.0 2.25 0.0128 0.019

8 30 44 46.8 93.47 43 9.2 1.15 0.0128 0.013

16 30 42.5 45.3 90.47 41.5 9.5 0.59 0.0128 0.010

32 30 40 42.8 85.48 39 9.9 0.31 0.0128 0.007

9:05 60 30 39.5 42.3 84.48 38.5 10 0.16 0.0128 0.005

11:05 180 30 38 40.8 81.48 37 10.2 0.056 0.0128 0.003

16:30 505 30 36 38.8 77.49 35 10.5 0.02 0.0128 0.002

27/02 9:50 1545 29 30 32.05 64.01 29 11.5 0.0074 0.0129 0.001

17:30 2005 30 27 29.8 59.51 26 12 0.0059 0.0128 0.00098

28/02 10:30 3025 30 26.5 29.3 58.51 25.5 12.1 0.004 0.0128 0.0008

29/02 10:50 4485 29 26.5 28.55 57.02 25.5 12.1 0.0027 0.0129 0.0006

Donde Rc= RReal – Correción de Cero + CT

Donde la corrección de cero fue determinada en laboratorio, como= 1. A cada lectura se le resta 1.

Y las correcciones por temperatura se hacen con base a la siguiente tabla:

Tabla 6-3 Factores de corrección por temperatura CT

Temp. (°C) CT

15 -1.10

16 -0.90

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