Suelos finos

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Suelos finos.

Los suelos finos están constituidos de partículas compuestas de fragmentos diminutos de roca, minerales y minerales de arcilla, con textura granular y en hojuelas. De acuerdo al sistema de clasificación unificado estas partículas tienen un tamaño inferior a 0.075 mm, que corresponden a la categoría del limo y la arcilla, por lo que toda fracción de suelo que pasa el tamiz Nro.200 es considerado como suelo fino.

Análisis mecánico por hidrómetro.

Aunque existen tamices con aberturas de malla menores a 0.075 mm, no es apropiado su uso para determinar la distribución del tamaño de partículas de la fracción de suelo fino, debido a que las partículas del suelo fino no siempre tienen textura granular sino en hojuelas y estas últimas poseen propiedades eléctricasimportantes que dificultarían el tamizado.
Stokes (1850) desarrolló una ecuación que relaciona la velocidad de descenso de una partícula esférica en un fluido con respecto al tamaño de esta, que es:
[pic]

Donde:
v = Velocidad de descenso de la partícula.
γs = Peso unitario de los sólidos del suelo
γw = Peso unitario del agua.
η = Viscosidad dinámica del fluido.D = Diámetro de la partícula con forma esférica.

Con el concepto que encierra la ecuación [1.43] conocida también como la ley de Stokes, puede determinarse el tamaño del más del 90% de las partículas del suelo fino. El hidrómetro del tipo ASTM 152H que se muestra en la Figura 1.23a, es un instrumento de laboratorio para medir la gravedad específica de un líquido (Figura 1.23b).
El análisismecánico por hidrómetro está basado en el principio de sedimentación de las partículas del suelo fino en suspensión. Cuando un suelo fino es dispersado en agua, las partículas sedimentarán a diferentes velocidades, dependiendo de su textura, tamaño y masa, además de la viscosidad del agua. Para simplificar el análisis, se asume que las partículas tienen forma esférica de tal manera que puedeutilizarse la ley de Stokes para describir su comportamiento. El diámetro de la partícula según la ecuación [1.43] será:
[pic]
 
La velocidad v de está ecuación puede escribirse como:
[pic]
 
Donde:
L = Es la distancia que recorre la partícula al sedimentarse.
t = Es el tiempo que tarda en recorrer esa distancia.

Reemplazando: 
[pic]
en esta ecuación y factorizando setendrá que:
[pic]
Donde: Gs = Gravedad específica del suelo fino.
[pic]
 
Figura 1.23. Hidrómetro (Das, 1998).
(a) Hidrómetro tipo ASTM 152H. (b) Determinación de la gravedad específica.

Debe tenerse cuidado al manejar las unidades de los diferentes valores que incluye esta ecuación. El diámetro de la partícula por ser un valor pequeño conviene manejarlo en mm, la viscosidad del agua semide en g·s/cm2, el peso unitario del agua en g/cm3, la distancia L que recorre la partícula conviene medirla en cm y el tiempo de la sedimentación es muy lento por lo que debe medirse en minutos. Compatibilizando unidades se tendrá que:
[pic]
 
Por lo que se tendrá que:
[pic]
 
Sin embargo, para determinar fácilmente del diámetro de la partícula, la ecuación [1.43] puede escribirse:
[pic]Donde: 
[pic]
Tanto la gravedad específica como la viscosidad del agua dependen de la temperatura, por lo cual la norma ASTM D422 ha tabulado valores para el coeficiente K en función a la temperatura y la gravedad específica, que se muestran en la Tabla 1.9.

Tabla 1.9. Valores de K (ASTM D422).
[pic]
En laboratorio el análisis mecánico por hidrómetro, se realiza en un cilindro (18” x 2.5”)con agua mantenida a temperatura constante donde es introducida una cantidad apropiada de suelo. Para dispersar las partículas en todo el fluido y acelerar la sedimentación, se introduce defloculador que por lo general es hexametafosfato de sodio. La solución debe ser mezclada enérgicamente para homogenizar el fluido, es recomendable que la cantidad total de fluido sea de 1000 ml, por lo que...
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