ensayo hidrometria inv e 124-07

8/11/2019 Ensayo Hidrometria INV E 124-07

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ANALISIS GRANULOMETRICO POR MEDIO DEL HIDROMETRO

I.N.V.E.-12407

JEAN PAUL MARQUEZ CASTAEDA

CODIGO: 3021010168

DOCENTE: DIEGO FERNANDO DIAZ

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE SUELOS

BOGOTA D.C

2014


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CONTENIDO

INTRODUCCION.3

OBJETIVOS.3

EQUIPO4

REACTIVOS.5

CALIBRACION DEL

HIDROMETRO5

PREPARACION DE LA

MUESTRA..8

PROCEDIEMIENTO...8

CORRECION DE LAS LECTURAS DEL

HIDROMETRO...10

CALCULOS

....13

ANEXOS .16

CONCLUSIONES.19


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BIBLIOGRAFIA..19

INTRODUCCION

Cuando en una muestra de suelos hay partculas de tamaos pequeos,

inferiores a 75 m (pasa-tamiz No 200), no es posible hacer el anlisis

granulomtrico por mallas. Por lo cual se utiliza el mtodo de ensayo por

hidrmetro, el cual se basa en la velocidad de sedimentacin de las partculas y

que est relacionada con el tamao de las mismas

OBJETIVO

La finalidad de este ensayo consiste en determinar cuantitativamente la

distribucin de las partculas de las fracciones finas de los suelos, las cuales

corresponden a partculas menores a 75 m (pasa-tamiz No 200).


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NALISIS GRANULOMETRICO POR MEDIO DEL HIDROMETRO

I.N.V.E.-12407

EQUIPO

- Balanza:con una sensibilidad de 0.1%

- Tamices: De 4.75 mm (No.4), de 425 m (No 40) y de 75 m (No.200).

- Tamizadora mecnica

- Aparato agitador

- Hidrmetro: de acuerdo a los requisitos para hidrmetros 151 H o 152 H

de la norma ASTM E 100.

- Cilindro de vidrio para sedimentacin: De unos 460 mm (18") de alto,

y 60 mm (2.5") de dimetro y marcado para un volumen de 1000 ml a 20

C (68 F).

-

Termmetro de inmersin

- Cronometro o reloj

- Horno: capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta

110 5 C (230 9 F).


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- Bao de agua o cuarto de temperatura constante.

- Vaso de vidrio (beaker):con capacidad entre 250ml y 500ml

-

Recipientes:hechos de material no corrosivo, adems no tener cambiosde masa por calentamiento o enfriamiento. Cada uno debe tener una

tapa la cual se debe ajustar perfectamente para evitar prdidas de

humedad de la muestra.

- Varilla de vidrio

REACTIVOS

- Agente dispersante: Una solucin de hexametafosfato de sodio; seusar en agua destilada o desmineralizada en proporcin de 40 g dehexametafosfato de sodio por litro de solucin.

- Agua:toda agua utilizada deber ser destilada o desmineralizada

CALIBRACION DEL HIDROMETRO

El hidrmetro debe ser calibrado para determinar su profundidad efectiva entrminos de lecturas de hidrmetro. Si se dispone de un hidrmetro tipo 151-H 152-H la profundidad efectiva puede ser obtenida de la Tabla 1. Si el hidrmetro

disponible es de otro tipo, procdase a su calibracin de acuerdo a los pasossiguientes:

- Se determina el volumen del bulbo del hidrmetro. (VB). Este puede serdeterminado utilizando uno de los mtodos siguientes:


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Midiendo el volumen de agua desplazada

Determinacin del volumen a partir de la masa del hidrmetro

- Se determina el rea "A" del cilindro graduado, midiendo la distancia queexiste entre dos marcas de graduacin. El rea "A" es igual al volumenincluido entre las dos graduaciones, dividido entre la distancia medida.

- Se mide la distancia, en mm, desde la marca de calibracin inferior en elvstago del hidrmetro hasta cada una de las marcas de calibracinprincipales (R).

- Se mide y se anota la distancia, en mm, desde el cuello del bulbo hastala marca de calibracin inferior. La distancia "H" correspondiente a cadalectura "R", es igual a la suma de las dos distancias medidas en los dospasos anteriores.

- Se mide y se anota la distancia, en mm, desde el cuello hasta la puntainferior del bulbo (h). La distancia h/2 localiza el centro del volumen de unbulbo simtrico. Si el bulbo utilizado no es simtrico, el centro delvolumen se puede determinar con suficiente aproximacin proyectandola forma del bulbo sobre una hoja de papel y localizando el centro de

gravedad del rea proyectada.

- Se determinan las profundidades efectivas "L", correspondientes a cadauna de las marcas de calibracin principales "R" empleando la frmula:

donde:


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L = profundidad efectiva en mm,HR = distancia desde el cuello del bulbo hasta la marca en el hidrmetrocorrespondientes a la lectura R,

h = distancia desde el cuello hasta la punta inferior del bulbo,VB = volumen del bulbo, y

A = rea del cilindro graduado.

Para hidrmetros, 151 H y 152H:h = 140mmVB = 67000mm3

A = 2780mm2

Para hidrmetros 151 H:HR = 105mm para una lectura de 1.000HR = 23mm para lectura de 1.031

Para el hidrmetro 152 HHR = 105mm para una lectura de 0 g/LHR = 23mm para lectura de 50g/L


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- Se construye una curva que exprese la relacin entre "R" y "L", como semuestra en la siguiente figura. Esta relacin es esencialmente una lnearecta para los hidrmetros simtricos.

PREPARACION DE LA MUESTRA

- Para suelos arenosos la cantidad requerida es 100 g y para limos yarcillas de 50 g (masa seca)

- La masa se determina usando:

Ws = Masa del suelo hmedo

1+ %Humedad100

PROCEDIEMIENTO

- Se anota en el formato la informacin pertinente de la muestra de suelo

- Se determina la correccin por defloculante y punto cero, Cd. y lacorreccin por menisco, Cm, a menos que ya sean conocidas

- Se determina la gravedad especfica de los slidos, Gs. (Norma INV-E

128)

- Si la masa secada al horno se va a obtener al principio del ensayo, seseca la muestra al horno, se deja enfriar y se pesa con una aproximacinde 0.1 g. Se anota el valor obtenido. A continuacin, se coloca la muestraen una cpsula de 250 ml previamente identificada con un nmero, seagrega agua destilada o desmineralizada hasta que la muestra quedetotalmente sumergida. En ese momento, se coloca el agente dispersante:125 ml de solucin de hexametafosfato de sodio (40g/l).


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Se deja la muestra en remojo por una noche hasta que los terrones desuelo se hayan desintegrado. Suelos altamente orgnicos requieren untratamiento especial, y puede ser necesario oxidar la materia orgnicaantes del ensayo.

- Se transfiere la muestra con agua, de la cpsula a un vaso de dispersinlavando cualquier residuo que quede en la cpsula con agua destilada.Se coloca el vaso de dispersin en el aparato agitador durante el tiempode un minuto.Para lograr la dispersin se puede emplear tambin aire a presin enlugar del mtodo mecnico del agitador, la dispersin se har de acuerdocon la siguiente tabla, dependiendo de la plasticidad del suelo:

ndice de Plasticidad del

Suelo

%

Periodo de dispersin

min.

=5 del 6 a 20

>20

5

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- Se transfiere la suspensin a un cilindro de sedimentacin de 1000 ml.La suspensin debe ser llevada a la temperatura que se esperaprevalecer en el laboratorio durante el ensayo.

- Un minuto antes de comenzar el ensayo, se toma el cilindro desedimentacin y, tapndolo con la mano o con un tapn adecuado, seagita la suspensin vigorosamente durante varios segundos, con elobjeto de remover los sedimentos del fondo y lograr una suspensin

uniforme.

- Al terminar el minuto de agitacin, se coloca el cilindro sobre una mesa.Se pone en marcha el cronmetro. Si hay espuma presente, se remuevetocndola ligeramente con un pedazo de papel absorbente. Se introduce


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lentamente el hidrmetro en la suspensin. Se debe tener muchocuidado cuando se introduce y cuando se extrae, para evitar perturbar lasuspensin.

- Obsrvense y antense las dos primeras lecturas de hidrmetro, alminuto, y a los dos minutos despus de haber colocado el cilindro sobrela mesa. Estas lecturas se deben realizar en el tope del menisco.Inmediatamente despus de realizar la lectura de los 2 minutos, seextrae cuidadosamente el hidrmetro de la suspensin y se coloca en uncilindro graduado con agua limpia. Si el hidrmetro se deja mucho tiempoen la suspensin, parte del material que se est asentando se puedeadherir al bulbo, causando errores en las lecturas. Luego se introducenuevamente el hidrmetro y se realizan lecturas a los 5, 15,30, 60, 120,250 y 1440 minutos del inicio de la sedimentacin. Todas estas lecturasdeben realizarse en el tope del menisco formado alrededor del vstago.Inmediatamente despus de cada una de estas lecturas, se extrae elhidrmetro cuidadosamente de la suspensin y se coloca en el cilindrograduado con agua limpia.

- Despus de realizar la lectura de hidrmetro de los 2 minutos y despusde cada lectura siguiente, se coloca un termmetro en la suspensin,mdase la temperatura

- Si la masa de la muestra se va a determinar al final del ensayo, se lavacuidadosamente toda la suspensin transfirindola a una cpsula deevaporacin. Squese el material al horno, se deja enfriar y se determinala masa de la muestra. La masa seca de la muestra de suelo empleadase obtendr restndole a este valor la masa seca del agente defloculanteempleado.

CORRECION DE LAS LECTURAS DEL HIDROMETRO

- Antes de proceder con los clculos, las lecturas de hidrmetro debernser corregidas por menisco, por temperatura, por defloculante y puntocero.


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- Correccin por menisco (Cm): se determina introduciendo elhidrmetro en agua destilada o desmineralizada y observando la altura ala cual el menisco se levanta por encima de la superficie del agua.

Valores corrientes de Cm son:

Hidrmetro tipo 151 H: Cm = 0,6 x 10- g/cmHidrmetro tipo 152 H: Cm = 1,0 g/litro.

- Correccin por temperatura (Ct) : En el caso de no disponer de unbao de agua o de un cuarto de temperatura constante que permitarealizar toda la prueba a 20C, a cada una de las lecturas de hidrmetrose debe aplicar tambin un factor de correccin por temperatura, el cualdebe sumarse algebraicamente a cada lectura. Este factor puede serpositivo o negativo, dependiendo de la temperatura de la suspensin enel momento de realizar cada lectura. ( ver tabla 2)

- Correccin por agente de dispersin y por desplazamiento delpunto cero (Cd): Los granos de suelos muy finos en suspensin tiendennormalmente a flocular y se adhieren de tal forma que tienden aprecipitarse juntos. Por lo tanto, es necesario aadir a las muestras unagente de disgregacin para evitar la floculacin durante el ensayo. La

adicin de un agente defloculante produce aumento en la densidad dellquido y obliga a realizar una correccin a la lectura observada en elhidrmetro observado.

La correccin por defloculante se determina generalmente en conjuntocon la correccin por punto cero; por ello se les denomina "correccinpor defloculante y punto cero".

El procedimiento para determinar la correccin por defloculante y puntocero consistir en seleccionar un cilindro graduado de 1000 ml de

capacidad y se llena con agua destilada o desmineralizada con unacantidad de defloculante igual a la que se emplear en el ensayo. Si enel ensayo no se va a utilizar defloculante, llnese el cilindro slo conagua destilada o desmineralizada. En este caso la correccin sersolamente por punto cero. Se realiza, en la parte superior del menisco, lalectura del hidrmetro y, a continuacin, se introduce un termmetro para


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medir la temperatura de la solucin. Se calcula la correccin pordefloculante y punto cero (Cd) mediante la frmula:

Cd =t ' + Cm CtDonde:

': lectura del hidrmetro, en agua con defloculante nicamente ,

Cm: correccin por menisco,

Ct:correccin por temperatura, sumada algebraicamente.


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CALCULOS

- Lectura de hidrmetro corregida: Se calculan las lecturas dehidrmetro corregidas por menisco (R), sumndole a cada lectura dehidrmetro no corregida (R'), la correccin por menisco Cm. o sea:

R =R' +Cm

- Clculo del dimetro de las partculas (D):El dimetro mximo, D, delas partculas en suspensin correspondiente el porcentaje indicado poruna lectura en el hidrmetro, debe ser calculado usando la Ley deStokes.

donde:

D= dimetro mximo del grano en milmetros,

h= coeficiente de viscosidad del medio de suspensin (en este caso agua) enPa.s. Vara con cambios en el medio de suspensin,

L= distancia desde la superficie de la suspensin hasta el nivel al cual ladensidad de la suspensin est siendo medida, en mm. (Ver tabla 1)

T = tiempo transcurrido desde el comienzo de la sedimentacin hasta la tomade la lectura, en minutos,

Gs= gravedad especifica de las partculas de suelo


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gw = gravedad especifica del agente de suspensin. (aprox. 1.0 para el agua)

El dimetro de las partculas de suelo en suspensin en el momento de

realizar cada lectura de hidrmetro se puede calcular tambin con lafrmula siguiente:

Donde:

L:profundidad efectiva en mm,T:tiempo transcurrido en minutos, y

K: constante para facilitar el clculo, la cual depende del valor de la gravedadespecifica del suelo y de la temperatura de la suspensin. Los valores de K se

encuentran tabulados en la Tabla 3, en funcin de la gravedad especfica y latemperatura.

- Clculo del porcentaje ms fino al tamao D o Porcentaje de sueloen suspensin:Las lecturas del hidrmetro deben corregirse aplicandotodas las correcciones, (por menisco, por temperatura si es pertinente ypor defloculante y punto cero de las escala del hidrmetro). El porcentajede suelo en dispersin determinado a partir de la lectura del hidrmetrocorregida est afectado por la gravedad especfica del suelo, las escalas

de los hidrmetros estn elaboradas para un valor de Gsde 2.65. Paracalcular el porcentaje de partculas de dimetro ms fino que elcorrespondiente a una lectura de hidrmetro dada, utilice las frmulassiguientes:


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Donde:

Gs: gravedad especfica de los slidos

Wo: masa de la muestra de suelo secado al horno que se emple para el

anlisis del hidrmetro

a:Factor de correccin por gravedad especfica (ver tabla 4)

Se deben anotar en la planilla todos los valores obtenidos. El factor Ct puedeser positivo o negativo, dependiendo de la temperatura de la suspensin en elmomento de realizar la lectura. Se debe usar la frmula (R - Cd Ct)dependiendo si Ct es positivo o negativo.


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ANEXO


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CONCLUSIONES

- El fundamento terico del ensayo se basa en la ley de Stokes

- La velocidad de sedimentacin de una partcula esfrica, sumergida enun lquido depende de su dimetro, la cual permite cuantificar lostamaos de granos de una muestra de suelos

BIBLIOGRAFIA

Este trabajo se realiz y se bas en la norma I.N.V. E 124 07, la cual seconsult en internet en el siguiente link

ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-124-07.pdf

(Fecha de consulta 19 de marzo -2014)

ensayo hidrometria inv e 124-07

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