Curva Granulométrica del Suelo

Análisis granulométrico

El análisis granulométrico determina la proporción, en masa, de partículas de cada tamaño en un suelo. El resultado es la curva granulométrica: el porcentaje que pasa cada diámetro frente al diámetro, en escala logarítmica, ya que los tamaños van de centímetros a micrómetros.

ASTM D6913 cubre el tamizado hasta el tamiz N.º 200 (75 µm), y D7928 las partículas más finas, por sedimentación con hidrómetro. Aquí el espécimen se divide en el tamiz N.º 10 (2,00 mm), como permite el tamizado compuesto de D6913: la porción gruesa se lava y se tamiza entera, y un subespécimen de la porción que pasa va al ensayo de hidrómetro, si hay finos que caracterizar, antes de lavarse en el tamiz N.º 200 y tamizarse.

Tamizado

La masa seca total combina la porción gruesa, ya seca, con la porción que pasa el N.º 10, corregida por su humedad higroscópica:

Análisis con hidrómetro

Las partículas más finas que el tamiz N.º 200 se miden por sedimentación. El subespécimen se dispersa con hexametafosfato de sodio, se completa a 1000 mL con agua y se deja sedimentar en una probeta. Por la ley de Stokes, cada partícula cae a una velocidad constante proporcional al cuadrado de su diámetro: en el tiempo t y a la profundidad efectiva Hm, solo quedan en suspensión las partículas más finas que

El hidrómetro 152H lee gramos de suelo por litro, para Gs = 2,65 en agua a 20 °C. Su lectura R, corregida por el menisco Cm, da la profundidad efectiva a partir de la calibración (nominalmente Hm = 16,3 − 0,164 R cm). La lectura menos la de una probeta de control con solución dispersante a la misma temperatura, Rd, da la masa aún en suspensión, lo que ya corrige el dispersante y la temperatura:

Las lecturas se toman a 1, 2, 4, 15, 30 y 60 min, y a las 4 y 24 h, registrando la temperatura de cada una. La viscosidad y la densidad del agua se calculan a esa temperatura.

Fracciones granulométricas

El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS, ASTM D2487) divide las partículas gruesas en las fracciones siguientes; distingue el limo de la arcilla por la plasticidad, no por el tamaño, de modo que la curva los da por tamaño, como define ASTM D653. La proporción de cada fracción es la diferencia entre los porcentajes que pasan en sus límites, leídos en la curva por interpolación en escala logarítmica.

Sin el ensayo de hidrómetro, la curva termina en el tamiz N.º 200, y lo que lo pasa se da como finos.

Coeficientes de la curva

Los diámetros D10, D30 y D60, por debajo de los cuales está el 10, 30 y 60% de la masa, resumen la forma de la curva. D10 es el diámetro efectivo, ligado a la permeabilidad (Hazen).

Según el SUCS, una grava está bien graduada cuando Cu ≥ 4 y 1 ≤ Cc ≤ 3, y una arena cuando Cu ≥ 6 y 1 ≤ Cc ≤ 3; si no, está mal graduada. Un suelo bien graduado tiene partículas de todos los tamaños, que llenan los vacíos unas de otras, lo que da mayor densidad y resistencia; un Cc fuera del rango indica un tamaño ausente o en exceso (granulometría discontinua).

Limitaciones

• La ley de Stokes supone partículas esféricas y aisladas; las arcillas son laminares, por lo que los diámetros del hidrómetro son equivalentes, no reales.
• Los agregados que resisten la dispersión aparecen como partículas mayores, lo que importa sobre todo en suelos tropicales y cementados.
• La aplicación usa una única lectura de control Rd para todas las lecturas y una calibración lineal del hidrómetro; D7928 pide la calibración propia de cada hidrómetro y Rd a la temperatura de cada lectura.
• La granulometría por sí sola no clasifica un suelo: el SUCS también necesita los límites de Atterberg (ASTM D4318) cuando los finos superan el 5%.