Granulometría de suelos por tamizado

Análisis granulométrico

El análisis granulométrico de los suelos o granulometría de suelos es uno de los ensayos más básicos y sencillos para caracterizar un suelo pero no por ello menos importante. De hecho, únicamente con este ensayo ya podemos aproximarnos a las características geotécnicas principales del suelo como por ejemplo la capacidad portante, deformabilidad o permeabilidad. En España se rige por la norma UNE 103101.

Permite, junto con los límites de Atterberg y los ensayos de estado, identificar claramente un suelo. No obstante, estos ensayos nunca deben sustituir la testificación in situ por un geólogo experimentado.

La granulometría por tamizado consiste en confeccionar la curva granulométrica de una muestra, la cual es representativa de la distribución de los tamaños de las partículas. Para ello se hace pasar una muestra ya sea inalterada o alterada por tamices o mallas por vía seca con diferentes aberturas, desde aberturas de 125 mm hasta aberturas de 0,075 mm (tamiz nº200). Para tamaños de partículas inferiores se emplea la granulometría por sedimentación mediante el higrómetro. Este ensayo es menos común que el anterior y normalmente se emplea en casos muy específicos donde es necesario determinar el porcentaje de partículas finas.

Procedimiento granulometría por tamizado

De forma simplificada la granulometría se ejecuta de la siguiente forma. Primero se toma una cantidad representativa de muestra, se seca, se disgrega y se pesa el conjunto. Posteriormente se hace pasar por los diferentes tamices para granulometría de suelos dispuestos de mayor a menor abertura mediante agitación. Por último se pesa el material retenido en cada tamiz, con lo que conocido el peso inicial de la muestra, puede determinarse el porcentaje de material que queda retenido en cada tamiz. A partir de estos datos se confecciona la curva granulométrica tal y como puede verse en el siguiente imagen.

Curva granulométrica realizada con distintos tamaños de tamices para granulometría de suelos.

Es habitual representar la curva mediante porcentajes acumulados y mediante una distribución log-normal.

Interpretación de la curva granulométrica

¿Cómo interpretar una curva granulométrica? En primer lugar, el análisis granulométrico proporciona los porcentajes en peso de los diversos tamaños de las partículas por lo que podemos conocer el porcentaje de finos (arcillas y limos) que es el porcentaje que pasar por el tamiz número 200 de la serie ASTM o el tamiz 0,008 de la serie UNE.

De igual forma podemos determinar el porcentaje de la fracción gruesa (gravas) mediante el tamiz nº10 ASTM o 2mm UNE. El porcentaje de arena es el comprendido entre los dos tamices para suelos anteriores y de forma análoga podemos determinar el porcentaje de cada tamaño de partícula.

Seguidamente se analiza en conjunto la proporción de cada uno de tamaños de partículas. Curvas muy verticales indican reducida variabilidad en los tamaños mientras que curvas inclinadas muestras una gradación importante del tamaño de las partículas. Para una mayor de definición de la granulometría se utiliza el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura.

Coeficiente de uniformidad c_u

Se define como la relación entre el diámetro correspondiente al 60% del peso del material y el diámetro por el que pasa el 10% del material: c_u=d₆₀/d₁₀. Si el coeficiente de uniformidad es menor de 5 la granulometría es uniforme, si está comprendido entre 5 y 20 el suelo es poco uniforme y si es mayor de 20 se trata de un suelo bien gradado.

Coeficiente de curvatura c_c

Se define como c_c= ((D₃₀)² / (D₁₀·D₆₀) y mide el grado de curvatura de la granulometría.

Un suelo bien gradado tendrá un un porcentaje en huecos menor y por tanto tendrá un densidad mayor, serán suelos menos compresibles, más impermeables y más fáciles de trabajar en obra.

Contenido en finos

Como se ha comentado anteriormente, se define como el porcentaje que pasa el tamiz nº200 ASTM o 0,008 UNE y mide el contenido en finos, proporción de arcillas y limos. Nos indica el grado de retención de agua, cuanto mayor sea el valor, mayor será la dificultad de expulsar el agua bajo esfuerzos (comportamiento no drenado de los materiales).

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