relatorio DETERMINAÇÃO DA UMIDADE HIGROSCÓPICA DO SOLO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SERGIPE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
CCE1597 – MECÂNICA DOS SOLOS – TURMA 3001
DETERMINAÇÃO DA UMIDADE HIGROSCÓPICA DO SOLO
CARLOS EDUARDO DOS SANTOS SILVA
DAVID HILSON SILVA CORDEIRO
MATHEUS VINÍCIUS SANTOS BARROS
OTTHON GABRIEL CARVALHO PREXTATO
RAIANE DE OLIVEIRA COSTA
Aracaju
2022
CARLOS EDUARDO DOS SANTOS SILVA
DAVID HILSON SILVA CORDEIRO
MATHEUS VINÍCIUS SANTOS BARROS
OTTHON GABRIEL CARVALHO PREXTATO
RAIANE DE OLIVEIRA COSTA
DETERMINAÇÃO DA UMIDADE HIGROSCÓPICA DO SOLO
Relatório apresentado ao Curso de Engenharia Civil, sob orientação do prof. MARCELO VITOR OLIVEIRA ARAUJO, como um dos pré-requisitos para avaliação da disciplina de Mecânica dos Sólidos.
Aracaju
2022
ÍNDICE
1 INTRODUÇÃO	4
2 OBJETIVO	5
2.1 OBJETIVO ESPECIFÍCO	5
2.2 OBJETIVO GERAL	5
3 MATERIAIS	5
3.1 MATERIAIS	5
4 DESENVOLVIMENTO	5
4.1 LIMITE DE PLASTICIDADE	6
4.2 LIMITE DE LIQUIDEZ	7
4.3 GRANULOMETRIA	8
5 MÉTODOS	9
5.1 MÉTODO DA ESTUFA	9
5.2 MÉTODO DA FRIGIDEIRA	10
5.3 MÉTODO SPEEDY	10
6 RESULTADOS	13
REFERÊNCIAS	14
1 INTRODUÇÃO
O solo é formado pelo desgaste do solo, ocorrido pelo intemperismo químico e físico, sua formação é de fato feito pela decomposição e desintegração das rochas pelas ações dos agentes atmosféricos. No ponto da engenharia, é uma alternativa correta para composição de diversos materiais para a construção civil. Sendo assim, todos os materiais devem passar por uma análise afim de ser utilizado na engenharia como um todo.
A umidade do solo, por si só, se refere inversamente a matéria seca do solo. Ou seja, ela é definida como a massa da água contida em uma amostra de solo. Em toda umidade que um solo possui, na forma encontrada da natureza, a mesma é denominada de umidade natural.
Quando há coleta de solo e o material é deixado ao ar, para ser seco, o seu teor de umidade tenderá a redução até um limite especifico. Isto significa que mesmo que o solo seque durante um longo período, ele sempre permanecerá em uma umidade residual. Tal umidade, que o solo apresente quando exposto até seco, denomina-se em umidade higroscópica. Este teor, tende a ser superior às proporções maiores de argila. Já em areias e pedregulhos, é praticamente insignificante.
Para a definição do cálculo de teor de umidade, é utilizado a seguinte expressão:
Em que:
h – é o teor de umidade em %;
M1 – é a massa do solo úmido mais a massa do recipiente, em g;
M2 – é a massa do solo seco mais a massa do recipiente, em g;
M3 – é a massa do recipiente (cápsula metálica com tampa ou par de vidro de relógio com grampo), em g.
Vale lembrar que em caso de procedimento geral, é necessário calcular a média das determinações a serem efetuadas. Salienta-se a exprimir o resultado com aproximação de 0,1%
2 OBJETIVO
 2.1 OBJETIVO ESPECIFÍCO
Este relatório trata em questão fazer a execução de ensaios para a determinação da umidade higroscópica do solo, realizada no laboratório com orientação do professor. 
2.2 OBJETIVO GERAL
Determinar o teor de umidade seguindo as orientações passadas no laboratório. 
3 MATERIAIS
 3.1 MATERIAIS
I. Balanças com resoluções de 0,01 g, 0,1 g e 0,5 g;
II. Estufa capaz de manter a temperatura entre 105ºC e 110ºC;
III. Dessecador;
IV. Recipientes adequados;
V. Pinças metálicas;
VI. Amostra de solos;
VII. Aparelho de Speedy.
4 DESENVOLVIMENTO
Como toda análise a ser feita, é necessário ter o conhecimento das características técnicas a serem executadas. Como o caso do limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria. 
4.1 LIMITE DE PLASTICIDADE
Definido pela ABNT NBR 7180-84 que consiste no tema “Solo – Determinação do Limite de Plasticidade – Método de ensaio” e pela ME 082/94 (DNER/DNIT). Esse ensaio regulamenta o cálculo do teor de umidade para o qual o solo começa a se fraturar quando se tenta moldá-lo na forma de uma amostra cilíndrica de 3 mm de diâmetro (Figura 1). 
Figura 1 – Moldando amostra
Fonte: Unidade de Aprendizado – VirtuasLab
Figura 2 – Moldando amostra
Fonte: Unidade de Aprendizado – VirtuasLab
4.2 LIMITE DE LIQUIDEZ
O limite de Liquidez é o teor de umidade do solo com que se unem, em um centímetro de comprimento, as bordas inferiores de uma canelura feita em uma massa de solo colocada na concha de um aparelho normalizado como Aparelho de Casagrande (Figura 3), sob a ação de 25 golpes da concha sobre a base desse aparelho. O Limite de liquidez marca a transição do estado plástico ao estado líquido.
Figura 3 – Aparelho de Casagrande
Fonte: Google Imagens
Figura 4 – Amostra sendo preparada para ser
colocada no Aparelho de Casagrande.
Fonte: Google Imagens
4.3 GRANULOMETRIA
A granulometria é o processo utilizado para a determinação da percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de partículas representa na massa total ensaiada. Através dos resultados obtidos desse ensaio é possível a construção da curva de distribuição granulométrica, tão importante para a classificação dos solos bem como a estimativa de parâmetros para filtros, bases estabilizadas, permeabilidade, capilaridade etc. A determinação da granulometria de um solo pode ser feita apenas por peneiramento ou por peneiramento e sedimentação, com ou sem defloculante, se necessário.
Figura 5 – Limites da composição granulométrica do agregado graúdo.
Fonte: ABNT NBR 7211
5 MÉTODOS 
 5.1 MÉTODO DA ESTUFA
No Brasil, é o método tradicional e com maior precisão, já que sua determinação é simples, é necessário determinar a massa da amostra em seu estado natural e a massa após completa secagem em estuda a 105ºC até 110ºC. Esse método apresenta algumas vantagens em relação às demais, pois traz resultados confiáveis, a única desvantagem é o tempo excessivo para obter tal índice físico.
É padronizada pela NBR 6457/2016 – Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Segunda a sua norma, o procedimento consiste em: 
É necessário tomar uma quantidade de material, função da dimensão dos grãos maiores obtidos na amostra, conforme a Tabela 1, é necessário destorroá-lo e colocá-lo no estado fofo.
Figura 6 – Quantidade de material em função da dimensão dos grãos maiores.
Para começar, é necessário remover a tampa e colocar a cápsula em estufa, à temperatura de 105ºC a 110ºC, onde deve permanecer até apresentar constância de massa. Normalmente, um intervalo de 16 a 24 horas. 
Após isso, transferindo a cápsula da estufa para o dessecador, onde deve permanecer até atingir a temperatura ambiente. A tampa não deve ser colocada. Em seguida, a tampa deve voltar e é deve-se pesar o conjunto, com a resolução na qual corresponde como o M2.
Essa etapa é obrigatória que se repita três vezes, para três determinações do teor de umidade por amostra.
5.2 MÉTODO DA FRIGIDEIRA
É um método simples e prático já que é rápido para conseguir obter a umidade de solos nos quesitos de massa. Seu procedimento consiste em secar a amostra de solo em frigideira por meio de um fogareiro. Sua vantagem consiste na redução do tempo comparado aos outros métodos. Já em relação a desvantagem é que a sua precisão é baixa, e pode deixar muitas dúvidas a veracidade das suas medições.
Seu procedimento é obtido a partir de pesar e anotar a massa da frigideira, colocar o solo a ser ensaiado no recipiente, refaz a pesagem e a anotação. Leva a frigideira em fogo baixo e com um auxílio de uma colher vai mexendo devagar para não perder todo a amostra até que haja uma mudança significativa na sua coloração. Terá de remover o material para pesar e anotar mais uma vez, e refaz os procedimentos até a amostra adotar uma constância de massa, adotando tal valor constante como a massa da frigideira mais o solo seco.
5.3 MÉTODO SPEEDY
Antes de tudo, é necessário estar ciente da DNER-ME 052/94 - Solos e agregados miúdos – Determinação da umidade com emprego do "Speedy". Este procedimento determina o teor de umidade de solos e agregados miúdos pelo uso do carbureto de cálcio, colocada em dispositivo com medidor de pressão de gás, na qualo nome é “Speedy”.
Este aparelho é patenteado a nível mundial e se destaca, já que a consegue determinar rapidamente do teor de umidade.
Seu princípio de funciona é a reação da água do carbureto de cálcio (CaC2), colocado em uma amostra com o recipiente fechado, reage com a água existente já da amostra produzindo um gás chamado de gás acetileno. A amostra se encontra em um recipiente hermeticamente fechado, a formação de gás acetileno provoca o aumento da pressão interna, e é lida por um manômetro e essa pressão é diretamente proporcional ao conteúdo de água na amostra de solo. 
Figura 7 – Equipamento Speedy.
Fonte: Google Imagens
Seu procedimento pode haver variações a partir do equipamento utilizado.
Tal método consiste em colocar o aparelho a amostra de 6g (será de acordo com a umidade avaliada), a massa da amostra pode ser de 3g ou 12g.
Figura 7 – Quantidade de material ensaiada.
Fonte: Google Imagens
Dando seguimento como citado acima, deve colocar uma ampola de carbonato de cálcio e duas esferas de aço, sempre tomando cuidado para não quebrar essa ampola antes do fechamento da tampa do equipamento. Após isso, deve ser fechado e agitado violentamente para cima e para baixo durante cerca de dez segundos, visando quebrar a ampola. Também deve deixar o equipamento de forma horizontal e fazer movimentos rotatórios afim de facilitar a mistura amostra-carbureto por aproximadamente mais um minuto. Sua leitura em porcentagem de água deve ser feita diretamente no manômetro, e após este período de agitação, tem de posicionar o aparelho verticalmente com o manômetro frontal a face. Seguindo isso, deve abrir vagarosamente o aparelho para deixar o gás sair e em seguida abrir o equipamento para limpa-lo a seco. Se o relógio indicar menos do que 2%, o ensaio tem que ser refeito com o dobro de material.
Sua determinação de umidade de solos argiloso ou até mesmo outros solos cuja o resultado no equipamento não seja exato, deve fazer antes de tudo uma aferição em laboratório e comparar com resultados obtidos em outras amostrar ensaiadas em estuda, com resultados obtidos com o aparelho. Assim em diante, pode ser elaborada uma curva ou até mesmo uma tabela de correção do valor indicado pelo manômetro do Speedy, o que vai melhorar ainda mais a exatidão do aparelho.
6 RESULTADOS
 Através desse experimento foi possível obter a compreensão e entendimento do teor de umidade de uma determinada amostra. Utilizando 3 tipos de amostra retiradas do mesmo solo. O nosso grupo teve como objetivo nesse experimento de estudar o teor de umidade do solo. 
Sabendo-se que as nossas amostras se encontram em um perfil de diversos tamanhos, podemos dissociá-las dos grãos maiores, destorroá-los, até que chegassem a um estado mais homogêneo. Em algumas cápsulas pudemos adicionar as amostras para então pesar para termos o conhecimento de suas massas. 
Com o conhecimento de o teor de umidade (h) pode ser definido pelo cociente da diferença da massa do solo úmido mais a massa do recipiente (M1) e a massa do solo seco mais a massa do recipiente (M2) pela diferença da massa do solo seco mais a massa do recipiente (M2) e massa do recipiente (M3). Nesse caso, o resultado é também apresentado em porcentagem.
h = 
Valores de massas: M1 = (m1+m2+m3)/3 
m1 = 14,65 g, m2 = 14,76 g, m3 = 14,27 g; Massa do solo úmido mais a massa do recipiente (M1) = 14,51 g
Valores de massas: M2 = (m1+m2+m3)/3 
m1 = 12,6 g, m2 = 13,29 g, m3 = 11,94 g; massa do solo seco mais a massa do recipiente (M2) = 12,61 g
Valores de massas: M3 = (m1+m2+m3)/3 
m1 = 6,84 g, m2 = 6,55 g, m3 = 6,59 g; massa do recipiente (M3) = g
Por fim, tendo agora os resultados da média das massas agora então podemos prosseguir em encontrar o valor do teor de umidade (h)
 
É notório que a finalidade desse experimento é indispensável para a construção civil. Podendo-se observar que quando há perda de umidade, utilizando o método de secagem da estufa, conseguimos por meio dela ter noção do quanto de umidade, nesse caso, água, para determinada construção. Além disso, torna-se mais evidente a determinação do tipo de fundação para determinado tipo de sólido.
REFERÊNCIAS 
E-civil. Descomplicando a Engenharia, 2018. Significado de Solo. Disponível em: https://www.ecivilnet.com/dicionario/o-que-e-solo.html/. Acesso em: 16 mar. 2022.
Mapa da Obra, 2017. A importância da geotecnia na construção civil. Disponível em: https://www.mapadaobra.com.br/gestao/importancia-da-geotecnia-construcao-civil/. Acesso em: 14 mar. 2022.
Contech, 2019. Ensaio de Caracterização. Disponível em: https://contech.eng.br/servicos/ensaios-em-solos/ensaio-de-caracterizacao/. Acesso em: 14 mar. 2022.
Pêndulo físico - Instituto de Física da UFBA: Disponível em: http://www2.fis.ufba.br/dfg/fis2/Pendulo_fisico.pdf . Acesso em: 15/03/2022
O Pêndulo Físico - sisne.org: Disponível em: http://sisne.org/Disciplinas/Grad/Fisica2FisMed/aula4.pdf. Acesso em: 16/03/2022
NBR 6457 – ABNT – “Amostras de Solo – Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização”.
NBR 6459 – ABNT – “Solo – Determinação do Limite de Liquidez”
DNER – ME 122/94 – Solos – Determinação do Limite de Liquidez – método de referência e método expedito.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. DNER-ME 052/94 – Solos e agregados miúdos –
determinação da umidade com emprego do “Speedy”. DNER, 1994.