aula 06 - granulometria dos solos

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Controle de Obras 
Mecânica dos solos 
Prof. Ilço Ribeiro Jr 
• Granulometria dos Solos 
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Tamanho das 
partículas 
areia 
silte 
argila 
http://www.cefetmt.br/cefetmtnovo/page/base/
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Tamanho das partículas 
• O tamanho das partículas do solo é uma das 
primeiras características que se determinam 
na caracterização. 
• Os solos são compostos por uma grande 
variedade de partículas com tamanhos 
diversos. Algumas são visíveis a olho nú, 
como as areias (1 a 2 mm de diâmetro) e 
outras são extremamente pequenas como as 
argilas (10-6 mm). 
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A ABNT estabelece faixas de graduação para diferenciar as 
frações dos solos, conforme está mostrado na Tabela 1: 
Fração limites 
Pedregulho > 2mm 
Areia grossa 0,6mm a 2,0 mm 
Areia média 0,2mm a 0,6mm 
Areia fina 0,06mm a 0,2mm 
Silte 0,002mm a 0,06mm 
Argila Inferior a 0,002mm 
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• Areias – As partículas são visíveis a olho nu 
• Siltes – Quando secam ficam viram pó e são facilmente 
removidos das mãos e dos sapatos. 
• Argilas – Quando úmidas são pegajosas e difíceis de serem 
removidas das mãos e dos sapatos. 
Argila Silte Areia 
0.002mm 0.06mm 2mm 60mm 200mm 
0.006 0.002 6 20 6 20 
Cascalho 
Pedra 
de mão Matacão 
Tamanho das Partículas 
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Análise granulométrica 
• Para identificar a composição granulométrica de 
um solo realiza-se a análise granulométrica que é 
composta por duas fases: peneiramento e 
sedimentação. Para realizar o peneiramento 
utiliza-se uma série de peneiras com diferentes 
aberturas de malha pelas quais o solo será 
peneirado. 
• O peneiramento é realizado até a abertura de 
malha #0,075mm. As partículas com diâmetros 
menores são determinados pelo processo de 
sedimentação. 
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Tamanho dos grãos 
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 



18
D
v
2
ws
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Sedimentação 
• O ensaio de sedimentação 
consiste na aplicação da lei de 
Stokes, que diz: 
• A velocidade das esferas caindo 
em um líquido de dimensões 
infinitas é função do quadrado 
do diâmetro das esferas. A 
velocidade depende também do 
peso específico das partículas 
(s) e do líquido e da 
viscosidade do líquido (): 
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Peneiramento Sedimentação 
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Curva Granulométrica 
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Tipos de curvas granulométricas 
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Curvas granulométricas 
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Procedimento de ensaio 
NBR 7181/84 
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APARELHAGEM PARA O ENSAIO DE 
GRANULOMETRIA: 
• 1. Estufa capaz de manter a temperatura entre 60o C e 
65o C e entre 105oC e 110oC; 
 
• 2. Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 
1,5 kg, 5 kg e 10 kg, com resoluções de 0,01g, 0,1g, 
0,5g e 1g, respectivamente, e sensibilidades 
compatíveis; 
 
• 3. Recipientes adequados, tais como dessecadores, que 
permitam esfriar amostras sem absorção de umidade; 
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APARELHAGEM PARA O ENSAIO DE 
GRANULOMETRIA: 
• 4. Aparelho de dispersão, com hélices substituíveis e 
copo munido de chicanas (a rotação da hélice do 
aparelho não deverá ser inferior a 9.000 rpm); 
 
• 5. Proveta de vidro, com cerca de 450 mm de altura, 
com traço de referência indicando 1.000 cm3 a 20o C; 
 
• 6. Proveta de vidro, c/ capacidade de 250 cm3 e 
resolução de 2 cm3; 
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http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/PROVETAS.jpg&imgrefurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/t10_granulometria_ensaio.htm&usg=__RsTh_8ADwGM6mY43ggukS98axhA=&h=255&w=149&sz=4&hl=pt-BR&start=7&um=1&tbnid=d7AQTFiCFPQqiM:&tbnh=111&tbnw=65&prev=/images?q=.+Aparelho+de+dispers%C3%A3o,+com+h%C3%A9lices+substitu%C3%ADveis+e+copo+munido+de+chicanas&hl=pt-BR&um=1
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APARELHAGEM PARA O ENSAIO DE 
GRANULOMETRIA: 
• 7. Béquer de vidro, com capacidade de 250 cm3; 
• 8. Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20oC 
com resolução de 0,001, graduado de 0,995 a 1,050; 
• 9. Termômetro graduado de 0oC a 50oC, com 
resolução 0,1oC; 
• 10. Relógio com indicação de segundos; 
• 11. Agitador mecânico de peneiras com dispositivo 
para fixação de até seis peneiras, inclusive tampa e 
fundo; 
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APARELHAGEM PARA O ENSAIO DE 
GRANULOMETRIA: 
• 12. Escova de cerdas metálicas; 
• 13. Baqueta (bastão) de vidro; 
• 14. Bisnaga de borracha (piceta); 
• 15. Peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0 mm 
(peneiramento grosso), 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15,e 0,075 
mm (peneiramento fino), conforme a NBR 5734; 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/Image33.gif&imgrefurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/t10_granulometria_ensaio.htm&usg=__8lIpFkW40Ybq3kHEyL5lSs4c4HU=&h=222&w=64&sz=6&hl=pt-BR&start=9&um=1&tbnid=NloShfDQtRtgFM:&tbnh=107&tbnw=31&prev=/images?q=.+Aparelho+de+dispers%C3%A3o,+com+h%C3%A9lices+substitu%C3%ADveis+e+copo+munido+de+chicanas&hl=pt-BR&um=1
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/termometro.jpg&imgrefurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/t10_granulometria_ensaio.htm&usg=__0KWLbSMWqRf0_8Rt4z2XVv8LxMQ=&h=77&w=318&sz=4&hl=pt-BR&start=8&um=1&tbnid=pxtRWoFwbqEYkM:&tbnh=29&tbnw=118&prev=/images?q=.+Aparelho+de+dispers%C3%A3o,+com+h%C3%A9lices+substitu%C3%ADveis+e+copo+munido+de+chicanas&hl=pt-BR&um=1
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http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/Image36.gif&imgrefurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/t10_granulometria_ensaio.htm&usg=__b3UI8-khYbf2h58FP0rz-Oy29Uk=&h=290&w=504&sz=34&hl=pt-BR&start=4&um=1&tbnid=OV3CuO9eouq3UM:&tbnh=75&tbnw=130&prev=/images?q=.+Aparelho+de+dispers%C3%A3o,+com+h%C3%A9lices+substitu%C3%ADveis+e+copo+munido+de+chicanas&hl=pt-BR&um=1
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/Image34.gif&imgrefurl=http://www.geotecnia.ufjf.br/MECSOL/t10_granulometria_ensaio.htm&usg=__Tr7HF8cxd8GDG96BTjx1Wziu6-I=&h=173&w=340&sz=58&hl=pt-BR&start=6&um=1&tbnid=UGDKJNWKgvrMNM:&tbnh=61&tbnw=119&prev=/images?q=.+Aparelho+de+dispers%C3%A3o,+com+h%C3%A9lices+substitu%C3%ADveis+e+copo+munido+de+chicanas&hl=pt-BR&um=1
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Procedimento de ensaio 
• Passar o material na peneira de 2,0 mm, tomando-se a precaução 
de desmanchar no almofariz todos os torrões eventualmente 
ainda existentes. 
 
Basicamente, o ensaio será dividido em três partes, o que 
pressupõe a existência das seguintes amostras: 
• a) todo o material retido na peneira (# 10) de 2,0 mm; 
• b) material que passa na peneira 2,0 mm, do qual:• b.1) cerca de 100 g são usados para determinação da umidade, 
executada com três amostras de pelo menos 30 g ; 
• b.2) 120 g, no caso de solos arenosos, ou cerca de 70 g, no caso 
de solos siltosos ou argilosos, para o ensaio de sedimentação 
e/ou peneiramento fino. 
 
20 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
Peneiramento do material grosso: 
 
• Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mm (#10) a fim de 
eliminar o material fino aderente e secar em estufa a 105o–
110oC, até constância de massa. 
 
• Utilizando-se o agitador mecânico, passar esse material nas 
peneiras de 50, 38, 25,19, 9,5, 4,8 e 2,0mm. Anotar com a 
resolução de 0,01g. as massas retidas acumuladas em cada 
peneira. A soma de todas essas massas retidas (ou o retido 
acumulado na peneira de 2,0 mm) será anotada com MG (massa 
do material graúdo). 
 
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Procedimento de ensaio 
Nota: Quando não se vai fazer o ensaio de sedimentação*, e a 
determinação da distribuição granulométrica for feita apenas por 
peneiramento, proceder como se segue com a fração fina: 
• a) Do material passado na peneira de 2,0 mm, tomar cerca de 120 
g. Pesar esse material com resolução de 0,01 g e anotar como Mh. 
Tomar ainda cerca de 100 g para três determinações de umidade 
higroscópica [W] , de acordo com a NBR 6457; 
• b) Lavar na peneira de 0,075 mm (nº200) o material assim obtido, 
vertendo-se água potável à baixa pressão; (recomenda-se usar 
junto uma peneira intermediária, como a de 0,25 mm, para não 
sobrecarregar a peneira nº 200, para aumentar sua durabilidade e 
evitar transbordamento, com perda de solo. ) 
 
22 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
• C) Secar o material retido na peneira de 0,075 mm (nº. 200) em 
estufa, à temperatura de 105o–110o C até constância de massa, e, 
utilizando-se o agitador mecânico, passar nas peneiras de 1,2, 
0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075 mm. Anotar com resolução de 0,01g 
as massas retidas acumuladas em cada peneira. 
 
* A decisão de não fazer a sedimentação poderá ser tomada 
quando se verificar que a proporção do material fino for tão 
baixa que este material não terá influência significativa no 
comportamento do solo. 
 
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Procedimento de ensaio 
Sedimentação: 
• Do material passado na peneira de 2,0 mm: 
120 g - solos arenosos, 
70 g - solos siltosos e argilosos, para a sedimentação e o 
peneiramento fino. 
Pesar esse material com resolução de 0,01 g 
Aproximadamente 100 g para três determinações de umidade 
higroscópica (h) . 
24 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
• Transferir o material assim obtido para um béquer de 250 cm3 e 
juntar, com auxílio de proveta, como defloculante, 125 cm3 de 
solução de hexametafosfato de sódio com a concentração de 
45,7 g do sal para 1 000 cm3 de solução. Agitar o béquer até 
que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no 
mínimo 12 horas. 
 
 A solução de hexametafosfato de sódio deve ser tamponada com 
carbonato de sódio até que a solução atinja um PH entre 8 e 9, 
evitando assim a reversão da solução para ortofosfato de sódio. 
 
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Procedimento de ensaio 
• Verter a mistura no copo de dispersão, removendo-se com água 
destilada, com auxílio da bisnaga, o material aderido ao béquer. 
Adicionar água destilada até que a hélice fique imersa e 
submeter à ação do aparelho dispersor durante cerca de quinze 
minutos. 
• Transferir a dispersão para a proveta e remover com água 
destilada, com auxílio da pinceta, todo o material aderido ao 
copo. Juntar água destilada até atingir o traço correspondente a 1 
000 cm3; tomar a proveta e tampando-lhe a boca com uma das 
mãos, executar, com auxílio da outra, movimentos enérgicos de 
rotação, durante 1 minuto, de forma que a boca da proveta passe 
de cima para baixo e vice-versa. 
26 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
• Imediatamente depois de terminada a agitação, colocar a proveta 
sobre uma mesa, disparar o cronometro e mergulhar 
cuidadosamente o densímetro na dispersão. Efetuar as leituras 
do densímetro correspondentes aos tempos de sedimentação (t) 
de 0,5, 1 e 2 minutos . Retirar lenta e cuidadosamente o 
densímetro da dispersão. Fazer as leituras subseqüentes a 4, 8 , 
15 e 30 minutos, 1 , 2 , 4 , 8 e 24 horas, a contar do início da 
sedimentação. 
• Recomenda-se repetir as três primeiras leituras. Para tanto, 
agitar novamente a proveta, e refazer as leituras para os tempos 
de 0,5, 1,e 2 minutos. 
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27 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
• Cerca de quinze a vinte segundos antes de cada leitura, 
mergulhar cuidadosa e lentamente o densímetro na dispersão. 
Todas as leituras devem ser feitas na parte superior do menisco, 
com interpolação de 0,0002, após o densímetro ter ficado em 
equilíbrio. Assim que uma dada leitura seja efetuada, retirar o 
densímetro da dispersão e colocá-lo em uma proveta com água 
limpa, à mesma temperatura da dispersão. 
• Após cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a 
temperatura de dispersão, com resolução de 0,1o C. 
 
28 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Procedimento de ensaio 
• Realizada a última, verter o material da proveta na peneira de 
0,075 mm [Nº200], remover com água de todo o material que 
tenha aderido às suas paredes e efetuar a lavagem do material na 
peneira mencionada, empregando-se água potável à baixa 
pressão. 
• Secar o material retido na peneira de 0,075 mm (nº. 200) em 
estufa, à temperatura de 105o–110o C até constância de massa, e, 
utilizando-se o agitador mecânico, passar nas peneiras de 1,2, 
0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075 mm. [6] Anotar com resolução de 
0,01g as massas retidas acumuladas em cada peneira. 
 
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Cálculos 
Massa total da amostra seca: 
 
MS = (MT-MG).fc + MG 
 
MS = massa total da amostra seca; 
MT = massa da amostra seca ao ar; 
MG = massa do material seco acumulado retido na peneira de 2,0 mm; 
fc = fator de correção da umidade = 100 / (100 + h); 
h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2 mm. 
 
30 Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Cálculos 
• % materiais que passam nas # 50, 38, 19, 9,5, 4,8, e 
2,0 mm: 
 
Qg = 100 (Ms – Mi) / Ms 
 
onde: 
 Qg = porcentagem de material passado em cada peneira 
 Ms = massa total da amostra seca 
 Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira 
 
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Cálculos 
Porcentagens do material em suspensão: 
Qs = N.d.V.dc.Lc / [(d-dd).Mh.fc)] 
onde: 
• Qs = porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura do densímetro 
• N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm; 
• d = massa específica dos grãos do solo, em g/ cm3 ; 
• dd = massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g/ cm3 
• V = volume da suspensão, em cm3; 
• dc = massa específica da água, à temperatura de ensaio, em g/cm3; 
• Lc = leitura corrigida = L – Ld, 
• L = leitura do densímetro na suspensão; 
• Ld = leitura do densímetro no meio dispersor, na mesma temperatura da suspensão, 
durante o ensaio; 
• Mh = massa do material úmido submetido à sedimentação, em g ; 
• h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm . 
• Para efeito de cálculo, considerar: d d = 1 g/cm3 ; V = 1 000 cm3 e d c = 1 g/cm3 
 
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Cálculos 
Diâmetro máximo das partículas em suspensão , utilizando-se a fórmula de Stokes: 
 = [ 1800 h . a / {t.(d-dd)} ] 0,5 
onde: 
 = diâmetro máximo das partículas, em mm ; 
h = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em 
g.s/cm2 ; 
a = altura de queda das partículas, com resolução de 0,1 cm, correspondente à 
altura do densímetro, em cm ; 
t = tempo de sedimentação, em segundos;d = massa específica dos grãos do solo, determinada de acordo com a NBR 6508, 
em g/ cm3; 
d d = massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g/cm3; 
• Para efeito de cálculo, considerar d d = 1,000 g/cm3 e h correspondente ao 
coeficiente de viscosidade da água . 
 
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Cálculos 
• Viscosidade da água (valores em 10 –6 g.s/cm2) 
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Cálculos 
• % dos materiais que passam nas # 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15 e 
0,075mm: 
Qf = N.(Mh.fc-Mi)/(Mh.fc) 
• onde: 
• Qf = porcentagem de material passado em cada peneira; 
• Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino ou à 
sedimentação, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por 
peneiramento ou por combinação de peneiramento e sedimentação, 
respectivamente; 
• fc = fator de correção = 100 / (100 + h); 
• h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm; 
• Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira; 
• N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm,. 
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Resultados 
• O resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em abscissas os 
diâmetros das partículas, em escala logarítmica, e em ordenadas as porcentagens 
das partículas menores do que os diâmetros considerados, em escala aritmética. 
 
• Observações: Observando que, na fórmula para o cálculo da percentagem de 
partículas em suspensão os valores Ps, N, V, d e dc são constantes, e chamando 
(L – Ld+ r) de Lc (Leitura corrigida ), calcular o fator Q / Lc = N ´ d / (Ps (d -1)) 
permitirá uma interessante simplificação na ficha de cálculo, diminuindo a 
possibilidade de erro humano, pois esse fator é constante. Mais tarde obteremos 
Q apenas multiplicando o fator constante Q/Lc por cada um dos valores Lc. 
 
• ( r) é a correção devida ao erro de leitura devido ao menisco, e tem por ordem de 
grandeza 0,0012. A correção será feita quando as leituras densimétricas no meio 
dispersor, durante a calibração, são feitas na base do menisco. 
 
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Sedimentação com e sem uso de defloculante 
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
%
 p
a
s
s
a
d
a
 
Diâmetro dos grãos (mm) 
GRANULOMETRIA COM DEFLOCULANTE 
Amostra 01 - 2.0 m
Amostra 02 - 5.50 m
Amostra 03 - 6.50 m
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
%
 p
a
s
s
a
d
a
 
Diâmetro dos grãos (mm) 
GRANULOMETRIA SEM DEFLOCULANTE 
Amostra 01 - 2.0 m
Amostra 02 - 5.5 m
Amostra 03 - 6.5 m
Sedimentação com e sem uso de defloculante