RELATÓRIO DE GRANULOMETRIA POR SEDIMENTAÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS I
SEMESTRE 2024.2
WESLEY DA SILVA COUTINHO
GRANULOMETRIA POR SEDIMENTAÇÃO
FORTALEZA
2024
1. INTRODUÇÃO
A granulometria por sedimentação é um método essencial na caracterização de
materiais particulados finos, especialmente para a análise de solos que possuem partículas
menores que 0,075 mm, as quais não podem ser eficientemente separadas por peneiramento
(PINTO, 2006). Esse ensaio desempenha um papel crucial na engenharia geotécnica,
possibilitando a classificação detalhada de solos com base na distribuição de tamanhos das
partículas mais finas.
Esse método baseia-se no princípio de sedimentação das partículas em um fluido,
sendo regido pela Lei de Stokes, que relaciona a velocidade de sedimentação ao diâmetro das
partículas, densidade do material, viscosidade do fluido e força gravitacional. As medições
são realizadas com o auxílio de um densímetro em tempos previamente estabelecidos,
permitindo a obtenção da curva granulométrica da fração fina do solo. Essa curva fornece
informações importantes para a classificação textural e o cálculo de parâmetros como os
coeficientes de uniformidade e curvatura, utilizados na engenharia para prever o
comportamento mecânico do solo.
PINTO (2006) afirma que o ensaio de granulometria por sedimentação complementa a
análise granulométrica por peneiramento, proporcionando uma visão abrangente sobre a
distribuição dos tamanhos das partículas do solo. Tal conhecimento é fundamental para
aplicações práticas, como a determinação da compactação, permeabilidade e estabilidade do
solo em obras de engenharia.
Este relatório tem como objetivo descrever detalhadamente o procedimento do ensaio
de granulometria por sedimentação, abordando os materiais empregados, a metodologia
utilizada e os resultados obtidos. Além disso, serão discutidas as limitações do método, a
aplicação da Lei de Stokes e as implicações práticas dos dados coletados.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Materiais utilizados
● Proveta de vidro graduada até 1000 ml;
● Dispersor com copo de chicanas finas;
● Cronômetro com precisão de 1 segundo;
● Solução Hexametafosfato de sódio;
● Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20° C, graduado em 0,001, de 0,995 a
1,050;
● Termômetro até 50º C, graduado em 1º C;
● Baqueta de vidro;
● Balança de precisão, sensível a 0,01 g;
● Água destilada.
Os detalhes das informações sobre os materiais foram consultados no site LAGETEC UFC.
Figura 01 - Materiais para o ensaio de sedimentação
Fonte: autoral
2.2. Procedimento Experimental
● Do material que passa na peneira Nº 10 (2,00 mm) retira-se cerca de 70 g, no caso de
solos argilosos ou 120 gramas, no caso de solos arenosos e siltosos. Coloca-se o
material em um Becker, adicionando 125 cm³ da solução de hexametafosfato de sódio
com concentração de 45,7 g do sal para 1000 cm³ de solução;
● Para não reverter em ortofosfato de sódio a solução de hexametafosfato de sódio deve
ser tamponada com carbonato de sódio até que a mesma atinja um ph entre 8 e 9
(outros defloculantes podem ser usados no lugar do hexametafosfato de sódio).
● Deixa-se em repouso por 12 horas, no mínimo. Após as 12 horas, transfere-se toda a
mistura para o copo do dispersor, removendo-se com água destilada. Submete-se a
mistura à ação do dispersor, por aproximadamente 15 minutos, após isso, transfere-se
o material do dispersor para uma proveta graduada e junta-se água destilada até atingir
a marca de 1000 ml. tapa-se a boca da proveta com a palma da mão e com o auxílio da
outra, agita-se, durante 1 minuto, de tal forma que a boca da proveta passe de cima
para baixo e vice-versa;
● Imediatamente após a agitação, coloca-se a proveta sobre uma bancada, dispara-se o
cronômetro e anota-se à hora exata do início da sedimentação.
● Mergulha-se o densímetro na proveta, fazem-se as leituras correspondentes aos tempos
de 30 segundos, 1 minuto e 2 minutos, retira-se o densímetro e mede-se a temperatura
da suspensão. Fazem-se as leituras subseqüentes de 4, 8, 15, 30 anotando-se as
temperaturas.
● Tem-se o cuidado de retirar o densímetro da proveta de água e colocar na dispersão
cerca de 20 segundos antes de cada leitura, de modo que estas sejam feitas com o
densímetro estável na dispersão.
2.3. Cálculos e Resultados
2.3.3. Determinação do peso da amostra total seca:
Determina-se as porcentagens de material em suspensão correspondente a cada
leitura do densímetro, pela fórmula a seguir:
𝑄
𝑠
= 𝑁
ρ
𝑔
ρ
𝑔
−ρ
𝑑
·
𝑉·ρ
𝑐
·(𝐿 − 𝐿
𝑑
)
𝑚
𝑠
Onde,
N = Percentagem do material que passa na peneira Nº 10;
ρg = Massa específica dos grãos do solo (g/cm3);
ρd = Massa específica do meio dispersor em g/cm3 = 1,00 g/cm3 (água);
ρc = Massa específica da água em g/cm3 = 1,00 g/cm3
V = Volume da suspensão;
L = Leitura do densímetro na suspensão;
Ld = Leitura do densímetro no meio dispersor;
ms = Massa da amostra parcial seca (g).
Para calcular o diâmetro máximo das partículas em suspensão, utiliza-se a expressão abaixo,
baseada na lei de Stokes:
𝑑 = 1800η 
(ρ
𝑔
−ρ
𝑑
) · 𝑎
𝑡
Onde,
d = Diâmetro máximo das partículas, em mm
η = Coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g × s/cm²
a = Altura de queda das partículas (resolução de 0,1 cm)
t = Tempo de sedimentação, em s
ρg = Massa específica dos grãos do solo (g/cm3);
ρd = Massa específica do meio dispersor em g/cm3 = 1,00 g/cm3 (água);
Para a realização dos cálculos, considerou-se que:
ρd = 1 g/cm³
ρc = 1 g/cm³
V = 1000 cm³
3. APRESENTAÇÃO E ANÁLISES DOS RESULTADOS
Com base na temperatura de equilíbrio aferida (24°C), chegou-se aos valores das
seguintes variáveis, com base em seus gráficos de determinação da Norma NBR 7181:
Viscosidade do meio dispersor (água) (η) = 9,34 × 10⁻⁶ g.s/cm²
Leitura da densidade do meio dispersor (Ld) = 1,0023 g/cm³
De acordo com práticas anteriores, tem-se também que:
Massa específica dos grãos (ρg) = 2,65 g/cm³
Umidade higroscópica (h) = 3,1%
A partir dos dados obtidos, foi possível calcular os valores dos diâmetros máximos das
partículas em suspensão e das porcentagens de material em suspensão, mostrados na tabela
abaixo.
Tabela 3.1 - Dados obtidos através do ensaio de sedimentação
Tempo
(min) Temp (°C) Lleitura L (g/cm³) Ld (g/cm³) a (cm) d (mm) Qs (%)
0,5 24 36 1,036 1,0023 12,3 0,050 24,06
1 24 32 1,032 1,0023 12,6 0,036 21,20
2 24 28 1,028 1,0023 13,5 0,026 18,35
4 24 27 1,027 1,0023 12,4 0,018 17,63
8 24 25 1,025 1,0023 12,8 0,013 16,20
15 24 24 1,024 1,0023 13,0 0,009 15,49
Fonte: autoral
As alturas de queda das partículas (a) foram determinadas com base no anexo da
Norma NBR 7181, que estabelece a relação entre as leituras do densímetro (Lleitura) e as alturas
de queda. Para as primeiras três medições (0,5, 1 e 2 minutos), utilizou-se a, enquanto para as
medições subsequentes (4, 8 e 15 minutos), utilizou-se a’.A partir das porcentagens passantes
obtidas para a fração fina do peneiramento e da suspensão, bem como dos diâmetros máximos
correspondentes, foi possível traçar a Curva Granulométrica.
Gráfico 01 - Curva granulométrica dos ensaios de sedimentação
Fonte: autoral
Abaixo consta o gráfico completo com os dados obtidos por meio dos ensaios de
peneiramento grosso e fino e sedimentação:
Gráfico 01 - Curva granulométrica dos ensaios de sedimentação
Fonte: autoral
CONCLUSÃO
O procedimento de granulometria por sedimentação realizado apresentou algumas
limitações em relação à fidelidade ao método recomendado pela norma. As medições no
densímetro foram realizadas em intervalos de 15 minutos, enquanto o procedimento
normativo estabelece um intervalo de 24 horas para medições compassadas, o que poderia
garantir maior precisão e confiabilidade nos resultados. Apesar disso, o ensaio, adaptado para
fins didáticos, mostrou-se eficaz na demonstração dos princípios básicos da técnica.
Os resultados obtidos para os pontos da curva granulométrica,mesmo considerando as
simplificações metodológicas, foram satisfatórios, já que os dados não apresentaram desvios
significativos em relação ao comportamento esperado dos três últimos pontos obtidos por
peneiramento fino. Isso reforça que o método, ainda que simplificado, foi capaz de fornecer
informações úteis sobre a distribuição granulométrica do solo analisado.
A granulometria por sedimentação é um ensaio de grande importância na
caracterização de solos, especialmente para a fração fina, que não pode ser analisada de forma
eficiente por peneiramento. Os dados obtidos são fundamentais para determinar propriedades
como a plasticidade, compactação e permeabilidade do solo, que impactam diretamente no
comportamento geotécnico e na adequação do material para diferentes usos em obras de
engenharia.
Dessa forma, o ensaio não apenas cumpriu seu objetivo didático, mas também
destacou a relevância da técnica na análise de solos, contribuindo para o entendimento das
suas características granulométricas e ampliando a compreensão de sua aplicabilidade em
contextos práticos da mecânica dos solos.
BIBLIOGRAFIA
ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 7181. Solo - Análise
Granulométrica, 1984.
PINTO, C. S. - Curso Básico de Mecânica dos Solos, 3ª Edição - São Paulo: Oficina de
Textos, 2006.
LAGETEC, Laboratório de Geotécnica e Prospecção - Determinação da granulometria.
Disponível em:
http://www.lagetec.ufc.br/wp-content/uploads/2017/08/An%C3%A1lise-granulom%C3%A9tr
ica-de-material-granular-por-peneiramento-e-sedimenta%C3%A7%C3%A3o-em-meio-l%C3
%ADquido1.pdf. Acesso em Dezembro/2024
http://www.lagetec.ufc.br/wp-content/uploads/2017/08/An%C3%A1lise-granulom%C3%A9trica-de-material-granular-por-peneiramento-e-sedimenta%C3%A7%C3%A3o-em-meio-l%C3%ADquido1.pdf
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