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El ensayo granulométrico por tamizado

El ensayo granulométrico es uno de los ensayos más importantes dentro de la Ingeniería Geotécnica, pues sirve para tener una idea bastante precisa de la distribución de tamaños de partículas de una muestra de suelo. En este post vamos a revisar algunos puntos importantes del ensayo granulométrico por tamizado ¿Quieres saber más? Continúa leyendo…

El ensayo granulométrico

El análisis granulométrico consiste en separar y clasificar por tamaños las partículas que componen una muestra de suelo. Esta clasificación se lleva a cabo determinando la cantidad de granos de distintos tamaños, expresada como porcentaje del peso total de la muestra. 

 

Una particularidad que tienen los suelos es que, en general, los tamaños de las partículas que los componen varían en un amplio rango, que va desde partículas de gran tamaño (mayores a 4,75 mm y hasta 75 mm) como las gravas, hasta partículas que no pueden ser observadas a simple vista, como los limos (que tienen tamaños inferiores a 0,074 mm) y las arcillas (tamaños inferiores a 0,002 mm).

 

Adicionalmente, un hecho muy importante en la práctica es que esta distribución tan grande de tamaños puede observarse en una sola muestra de suelo. Para ilustrar esto, en la Figura 1 vemos una representación a escala de diferentes partículas de suelo, que resulta muy útil para observar a simple vista las diferencias entre los tamaños de las mismas.

 

Figure 1 Tamaños de partículas de suelo. Figura a escala (Fuente: Mitchell & Soga, 2005).

Por otro lado en la Figura 2 se observa la denominación dada a las partículas de suelo según su tamaño, considerando el criterio establecido en el Sistema Unificado de Clasificación del Suelo, que es el sistema más ampliamente utilizado alrededor del mundo para estudios geotécnicos.

Figure 2 Tamaños de partículas según el Sistema Unificado de Clasificación del Suelo.

A los efectos prácticos, el tamaño de la partícula de suelo se define como la abertura de un tamiz de malla cuadrada más cerrada por la cual pasa la partícula. Si la partícula es menor a 0,074 mm, el tamaño será entonces el diámetro de una esfera de gravedad específica igual a la del suelo, que desciende en agua destilada con la misma velocidad que la partícula de suelo real.

 

De lo anterior, se desprende que el ensayo granulométrico puede realizase por:

 

  1. Tamizado, para partículas gruesas.
  2. Hidrómetro, para partículas finas (tamaños menores a 0,074 mm).
  • Combinado.

 

Otro aspecto importante a considerar es que para identificar y clasificar las partículas finas menores a 0,074 mm, es necesario llevar a cabo los ensayos de límites de Atterberg (de los que ya hemos hablado en este blog), de manera de distinguir entre limos y arcillas.

¿En qué consiste el análisis granulométrico por tamizado?

La granulometría por tamizado se realiza para analizar la distribución de tamaños de partículas de suelos gruesos, con tamaños mayores a 0,074 mm. Básicamente, el ensayo consiste en agitar una muestra de suelo a través de un conjunto de tamices, y determinar la masa del material retenido en cada tamiz. Así, comparando esta masa retenida en cada tamiz con el tamaño total de la muestra, puede determinarse el porcentaje retenido en cada tamiz y, por diferencia respecto al 100%, el porcentaje pasante.

 

El resultado del análisis se presenta en forma gráfica, en la llamada curva de distribución de tamaños de partículas. En general, un buen espaciamiento de los diámetros de las partículas en dicha curva, se obtendrá si se emplea un conjunto de tamices que tengan aberturas de aproximadamente la mitad del tamiz anterior más grueso. Así, en la práctica es común emplear los tamices que se observan en la Figura 3.

Figure 3 Tamices típicos y curva de distribución de tamaños de partículas para ensayo por tamizado.

Por supuesto, un aspecto de suma importancia a tomar en cuenta es que la muestra a ensayar debe ser representativa, y usualmente obtenida a través de un proceso de cuarteo (dependiendo del tamaño de la muestra).

Comentarios generales

Ya teniendo una idea de cómo se efectúa el ensayo de granulometría por tamizado y la manera en que se presentan los resultados, les presento algunos comentarios generales, que pueden servir para comprender mejor algunos aspectos del ensayo.

 

  1. ¿Qué significa el tamiz número “n”? Esta suele ser una inquietud muy común en relación a la identificación de los tamices. El número “n” hace referencia a la cantidad de cuadrados que tiene la malla del tamiz en una pulgada lineal. Así, el tamiz #10, por ejemplo, tiene 10 cuadrados en 1 pulgada, mientras que el tamiz #200 tiene 200 cuadrados.
  2. El ensayo granulométrico típicamente se efectúa sobre una muestra secada al horno, a fin de evitar que las partículas más finas queden adheridas a las más gruesas, afectando su tamaño.
  3. En algunos suelos que forman terrones, debe emplearse una maza de goma para romperlos ¿Por qué una maza de goma? Pues, sencillamente, porque si se emplea un martillo de hierro, algunas partículas de suelo podrían romperse, alterando de esta manera la muestra.
  4. Cuando se tienen suelos predominantemente finos, el proceso de desterronamiento puede volverse muy complicado. Es por eso que, en estos casos, la muestra debe lavarse por el tamiz #200 (lo que eliminaría la parte fina, de tamaños menores a 0,074 mm), para posteriormente secar la muestra al horno y realizar el ensayo por tamizado.

 

Se trata de un ensayo bastante sencillo, pero de gran utilidad en la Ingeniería Geotécnica. En próximos posts vamos a profundizar un poco en el ensayo por hidrometría, para analizar la distribución de tamaños de partículas finas, y sobre algunos parámetros (como los coeficientes de uniformidad y de curvatura) que ayudan a interpretar mejor la distribución de tamaños de una muestra de suelo.

 

References

  • Das, B. (2002) “Soil Mechanics Laboratory Manual”. Fifth Edition. Engineering Press, Inc. California, USA.
  • Head, K. (1980) “Manual of Soil Laboratory Testing – Volume 1: Soil Classification and Compaction Tests”. Pentech Press. London, UK.
  • Mitchell, J.K. & Soga, K. (2005) “Fundamentals of Soil Behavior”. Third Edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey, USA.

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