aula 04 - Teor de umidade

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Controle de Obras 
Mecânica dos solos 
Prof. Ilço Ribeiro Jr 
• Teor de Umidade 
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TEOR DE UMIDADE (símbolo h ou w) 
 
 Definimos teor de umidade (w ou h) de uma amostra de 
solo como a razão entre o peso da água (Pw) contida em um certo 
volume de solo e o peso da parte sólida (Ps) existente nesse 
mesmo volume, expressa em porcentagem. 
 A nomenclatura internacional utiliza o símbolo w. Também 
pode ser expressa como razão entre massas. 
 
100
Pw
(%) 
Ps
W 100
w
(%) 
Ms
M
W
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• Teores de umidade devem ser expressos com 
aproximação de 0,1%, exceto quando definem limites 
de consistência. 
Observação: 
O teor de umidade de um solo, embora expresso como 
tal, não é uma porcentagem. Imagine uma amostra 
seca, à qual vão adicionadas porções de água. A 
massa da água aumenta, mas a massa das partículas 
sólidas é constante. Portanto o limite inferior para a 
umidade de um solo é zero (0 %), mas não há limite 
superior para este índice. 
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PRINCIPAL MÉTODO PARA DETERMINAR O 
TEOR DE UMIDADE DE UMA AMOSTRA 
a) Determinar a massa total (Mt) da amostra; 
b) Secar completamente a amostra; 
c) Determinar a massa da amostra seca (Ms); 
d) Por diferença, obter a massa da água na amostra original 
 (Mw = Mt – Ms); 
e) Calcular o teor de umidade 
 
 w = (Mw / Ms) x 100. (%) 
 
A maneira de efetuar a secagem completa é a principal distinção 
entre os processos para a determinação da umidade baseados neste 
método. 
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Alguns teores de umidade tem importância especial: 
 
Teor de umidade higroscópica de um solo é o teor de umidade do solo, após 
secagem prévia ao ar livre sob temperatura inferior à 60ºC, por tempo 
suficiente para não mais possuir água livre ou capilar. Depende da natureza 
do solo e do teor de umidade do ar. Como a umidade do ar oscila, costuma-
se considerar umidade higroscópica o valor médio em torno do qual oscila o 
teor de umidade da amostra. 
 
A "umidade ótima" é o teor de umidade com o qual se consegue o maior 
peso específico seco possível ao efetuar a compactação de um solo. Nesta 
condição, este terá sua máxima resistência à tensões atuantes externas. É 
constante para cada solo, e determinada no ensaio de compactação. 
 
Os limites de consistência (LL, LP, LC) são teores de umidade em que o 
solo "muda de estado": 
 
Determinação da Umidade do solo 
Método Expedito do Álcool Etílico 
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REFERÊNCIA: ME 088/94 (DNIT-DNER) 
 
Este procedimento pode ser usado no campo, quando autorizado 
pela fiscalização. 
 
Restrições são devidas à falta de controle da temperatura, que 
causa queima de matéria orgânica e pode provocar “cracking” em 
partículas de argila por perda de água de constituição. Como a 
queima de álcool comum deixa água como resíduo, só deve ser 
usado álcool etílico não hidratado. 
Método Expedito do Álcool Etílico: 
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Método Expedito do Álcool Etílico: 
APARELHAGEM 
 
a) Balança com capacidade 200 g e sensibilidade 0,01g; 
b) cápsulas metálicas com tampa, marcadas de forma permanente; 
c) espátula de aço de ponta arredondada (~ 8 cm de comprimento); 
d) pinça com tamanho suficiente para manipular a cápsula utilizada 
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Método Expedito do Álcool Etílico: 
PROCEDIMENTO 
 
1) Pesar cada cápsula (seca e limpa) com tampa (M3); 
2) Colocar cada amostra (~1/3 da cápsula) na cápsula, sem tampa. Pesar e 
anotar (M1); 
3) Adicionar álcool etílico à amostra, revolvendo-a com a espátula; 
4) Atear fogo à amostra, estando a cápsula presa com as pinças e revolvendo 
continuamente a amostra para evitar grumos de solo, até que toda a água se 
evapore. 
5) Repetir os procedimentos (3) e (4) até observar constância de massa. 
Geralmente isto ocorre a partir da terceira pesagem. Depois de cada queima, 
a cápsula é imediatamente tampada, e a pesagem é feita com a cápsula à 
temperatura ambiente. 
6) Pesar a cápsula com o solo seco e anotar (M2). 
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Método Expedito do Álcool Etílico: 
CÁLCULOS 
 
1. Peso da água Mw = M1 – M2 
2. Peso do solo seco Ms = M2 – M3 
 
3. Teor de umidade 
100
w
(%) 
Ms
M
W
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Determinação da Umidade do solo 
Método da Estufa 
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Método da Estufa: REFERÊNCIA: NBR6457 
APARELHAGEM E MATERIAL 
 
1. Balanças que permitam pesar 200 g, 1,5 kg e 5 kg, com resoluções 
de 0,01g, 0,1g e 0,5g respectivamente, e sensibilidades compatíveis; 
2. Estufa capaz de manter temperatura entre 60-65oC e entre 105-
110ºC; 
3. Dessecador com agente de absorção de umidade (tipo sílica gel ) ; 
4. Recipientes adequados, confeccionados com material não 
corrosível, como: cápsulas metálicas com tampa ou pares de vidro de 
relógio com grampo, de dimensões adequadas; 
5. Pinças metálicas com aproximadamente 30 cm. de comprimento e 
15 cm de abertura. 
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Método da Estufa: 
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EXECUÇÃO DO ENSAIO: 
 
0) Separar recipientes ou cápsulas adequadas (geralmente identificadas por 
números gravados no corpo e na tampa) e pesá-las, anotando as respectivas 
massas. 
 
1) Tomar uma quantidade do material, função da dimensão dos grãos 
maiores contidos na amostra, como indicado na TABELA 1, destorroá-lo, 
colocá-lo no estado fofo, em cápsulas metálicas adequadas e fechar com a 
tampa. Pesar o conjunto com a resolução correspondente, e anotar a massa 
do conjunto como M1. 
Método da Estufa: 
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Método da Estufa: 
3) Tampar e transferir a cápsula da estufa para o dessecador, onde deve 
permanecer até atingir a temperatura ambiente. Pesar o conjunto, com a 
resolução correspondente, e anotar a massa do 
conjunto como M2. 
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Método da Estufa: Algumas observações 
4) Efetuar, no mínimo, três determinações do teor de umidade por amostra. 
 
Quando existe a necessidade de grande acurácia no resultado do ensaio de 
determinação da umidade pelo processo da estufa (p. exemplo, ao executá-
lo como parte do ensaio de granulometria ou na determinação da densidade 
dos grãos), exige-se que pelo menos duas das determinações não difiram 
mais que 0,2 %. A média dos resultados válidos será adotada como teor de 
umidade da amostra. 
(A probabilidade de que dois resultados falsos apresentem mesmo valor é 
considerada pequena. Esta regra funciona como se fosse um controle para 
a qualidade do ensaio). 
Há casos em que tal precisão não pode ser exigida (por exemplo, quando a 
amostra não puder ser homogeneizada). 
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Em laboratório, o processo da estufa deverá ter preferência sobre qualquer 
outro. 
 
A possibilidade de controle da temperatura permite seu uso com amostras 
de solos orgânicos outros materiais sensíveis à 
altas temperaturas. 
Por exemplo, em algumas argilas, temperaturas na ordem de grandeza de 
90ºC podem iniciar um processo de quebra de sua estruturacristalina 
(cracking), com perda de água de constituição. 
 
Solos orgânicos podem começar a calcinar-se a partir de 70º C. Em ambos 
os exemplos, recomenda-se que a estufa seja regulada para que a 
temperatura oscile entre 60 e 65ºC, ainda que cause um tempo maior de 
secagem, a qual só terminará quando se observar a constância de massa. 
Método da Estufa: Algumas observações 
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Método da Estufa: Algumas observações 
É preciso cuidado para evitar erros grosseiros, como a troca de 
tampas das cápsulas. Para evitá-lo, recomenda-se que durante a 
secagem, a tampa da cápsula permaneça sob ela, como se fosse uma 
bandeja. As tampas devem ter mesma numeração que as cápsulas. 
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Determinação da Umidade do solo 
Método do Speedy 
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Método do Speedy: Speedy Moisture Test 
REFERÊNCIAS: DNER ME 
052/94 
REFERÊNCIAS: DNER ME 052/94 
 A determinação do teor de umidade de solos e agregados miúdos 
com utilização do aparelho “Speedy” tem base na reação química da água 
existente em uma amostra com o carbureto de cálcio, realizada em 
ambiente confinado. 
 
CaC2 + 2 H2O » C2 H2 + Ca (OH)2 
(carbureto de cálcio + água » acetileno e hidróxido de cálcio) 
 
 O gás acetileno ao expandir-se gera pressão proporcional à 
quantidade de água existente no ambiente. A leitura dessa pressão em um 
manômetro permite a avaliação do teor de umidade de amostras. 
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Método do Speedy: 
APARELHAGEM: 
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Método do Speedy: 
a) Conjunto “Speedy” completo é composto por balança, garrafa + tampa + 
manômetro, tabela ou curva de calibração do aparelho e eventualmente duas 
ou três esferas de aço. 
APARELHAGEM: 
A balança do conjunto conhecido como "Speedy Alemão" permite medir 
massas de 0 a 20g. A massa padrão é de 5g. Tabelas do aparelho permitem 
a avaliação do teor de umidade utilizando massas de 3g, 5g, 10g, 15g ou 
20g. 
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Método do Speedy: 
Balanças de campo são geralmente menos precisas que as utilizadas em 
laboratório. Uma calibração simples pode aumentar muito a acurácia dos 
resultados. 
APARELHAGEM: 
b) Ampolas com cerca de 6,5 g de carbureto de cálcio, ou dosador + 
recipiente contendo carbureto de cálcio. 
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Método do Speedy: 
AMOSTRA: 
No modelo "alemão", a massa da amostra a ser utilizada é escolhida pela 
umidade que se admite a amostra possuir, de acordo com a tabela seguinte: 
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Método do Speedy: 
ENSAIO: Procedimento Alemão 
1) Pesar a amostra e colocá-la na câmara do aparelho; 
 
2) Introduzir na câmara as esferas de aço, seguidas da ampola de carbureto 
de cálcio, deixando-a deslizar com cuidado pelas paredes da câmara, para 
que ampola não se quebre antes de fechada a garrafa; 
 
3) Fechar o aparelho, agitá-lo repetidas vezes para quebrar a ampola, o que 
se verifica pelo surgimento de pressão assinalada no manômetro; continuar 
agitando, para que toda a água entre em contato com o carbureto. 
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Método do Speedy: 
4) Ler a pressão manométrica quando esta se apresentar constante, o que 
indica que toda a água presente na amostra reagiu com o carbureto. 
 
Se a leitura manométrica for menor que 20 kpa [0,2 kg/cm2], o ensaio deve ser repetido com 
massa de amostra imediatamente superior ao empregado, conforme a tabela. Se a leitura for 
maior que 150 kPa [1,5 kg/cm2], interromper o ensaio, afrouxando lentamente a tampa do 
aparelho, deixando o acetileno escapar lentamente pela fresta, e repetir o ensaio com um 
massa imediatamente inferior. 
 
5) Consultar a tabela de aferição própria do aparelho com a leitura 
manométrica e o massa da amostra utilizada no ensaio, obtendo a 
percentagem de umidade em relação à amostra total úmida (h1). 
6) É aconselhável colher outra amostra em um recipiente vedável, para 
posterior verificação pelo processo da estufa, que será utilizada na 
conferência sistemática da calibração do aparelho. 
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Como a umidade é definida por w = 100 Pa/Ps é necessário fazer a 
conversão deste FALSO VALOR (w1=100. Pa/Pt) para o real valor 
do teor de umidade (w=100 Pa/Ps). 
 
1100
11001
1001100
11001100
100
1
1
,
100)(11001
,100,1001
w
w
w
w
ww
wwwww
w
w
PspordividindoendoDesenvolve
PwPsPww
PsPw
Pw
w
PsPwPt
Ps
Pw
w
Pt
Pw
w







 





Método do Speedy: 
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Método do Speedy: 
RESULTADO DO ENSAIO 
(quando realizado em torno de 20ºC): 
1100
1100
(%)
w
w
w


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Método do Speedy: 
CONFERENCIA DO APARELHO e CORREÇÕES: 
Erro de zeragem: 
Se o ponteiro não coincidir com o zero do manômetro (aberto), 
deduzir de todas as medidas o valor marcado. 
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Se o ponteiro não estiver apoiado no descanso, o ponto zero de pressão 
pode ser falso. A conferência é feita acoplando ao Speedy um manômetro 
de mercúrio e uma bomba pneumática. Por injeção de ar, aumenta-se a 
pressão, anotando pressões lidas no manômetro de mercúrio e no Speedy. 
Repetir fazendo novas leituras por decréscimo de pressão. Construir gráfico 
de correção, como na figura abaixo, identificando o erro (negativo) de 
zeragem. Esse valor deverá ser somado à leitura (não confunda este gráfico 
com o gráfico de calibração do Speedy). 
CONFERENCIA DO APARELHO e CORREÇÕES: 
Método do Speedy: 
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Método do Speedy: 
Correção do erro devido à temperatura: 
Como o Speedy é calibrado para 20oC, outra correção é 
necessária, quando se opera em temperatura diferente desta: 
Onde: 
w’20 ºC = leitura corrigida para a de 20 ºC; 
w’T = leitura na temperatura T; 
T = temperatura no local do ensaio (em ºC) 
)2,273(
2,293'
(%)'20
T
Tw
w



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Método do Speedy: 
Calibração por comparação com o método da estufa: 
 
A calibração pode corrigir todos os erros devidos ao aparelho, já 
mencionados, exceto o erro causado pelo uso do aparelho em temperatura 
diferente de 20ºC. Quando se executa a calibração, as leituras efetuadas com 
o Speedy devem sofrer a correção devida à temperatura antes que o gráfico 
seja desenhado. Ao utilizar um aparelho calibrado, a leitura do manômetro 
deve ser corrigida (temperatura) antes de consultar o gráfico de calibração. 
Toma-se uma porção de amostra de cerca de 1 kg., secando-a na estufa até 
constância de massa. 
Depois de dividi-la em porções de 80 g, submeter cada porção a umidades 
diferentes, acrescentando 1 cc , 2 cc, 3 cc, 4 cc, etc., de água, e ensaiando 
cada uma dessas amostras pelo Speedy e pela estufa, construindo depois um 
gráfico de correção. 
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Método do Speedy: 
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Método do Speedy: Observações 
 É preciso identificar a massa total padrão para o Speedy que 
esteja sendo calibrado (provavelmente 5g ou 6g). A calibração deve ser 
feitautilizando um material fino não coesivo, apenas para a massa 
padrão (por exemplo, areia fina). Ao ser utilizado no acompanhamento 
de extensas obras, cujo material seja proveniente de uma só jazida, 
também é comum refazer a calibração do aparelho com o material 
daquela jazida. Na calibração, deve ser utilizada a balança do 
conjunto. 
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Método do Speedy: Observações 
Ao utilizar o conjunto para medir teor de umidade de amostras que 
extrapolem os limites da escala do aparelho, poderão ser utilizadas 
amostras com massa diferentes, porem múltiplos ou submúltiplos da 
massa padrão. Nesse caso, além da correção feita por consulta ao 
gráfico de calibração, o teor de umidade real será obtido 
multiplicando-se o teor de umidade obtido pelo inverso do fator que 
modificou a massa da amostra. 
 
Por exemplo: se a massa padrão do aparelho for 6g, e foi utilizada 
uma amostra de massa 3g (fator 0,5), o teor de umidade obtido com 
o Speedy deverá ser duplicado. Se for utilizada uma amostra de 18g 
(fator 3), o resultado deverá ser dividido por 3. 
a 
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Método do Speedy: Observações 
Unidades diferentes são utilizadas nas escalas dos manômetros de conjuntos 
Speedy, conforme o fabricante. Quando feita a calibração por comparação 
com resultados obtidos com o processo da estufa, apenas a correção devida 
à temperatura será necessária. 
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 Speedy "Thomas Ashworth” Speedy Melvan Helnor (Brasil) 
 Speedy "alemão” Speedy "Salcas” Speedy "Salcas" 
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Após sua utilização, a garrafa e sua tampa devem ser rigorosamente limpas. 
Se houver resíduo de carbureto, a reação começará ao ser colocada a 
amostra na garrafa, e a perda de acetileno antes de fechada a garrafa 
fornecerá valor do teor de umidade inferior ao real. Também existirá 
tendência a leitura menor que a verdadeira se não houver perfeita vedação 
da tampa (que pode ser facilmente identificada pelo odor do acetileno, ou 
pela observação de rápido decréscimo na pressão medida, após ser atingida 
a pressão máxima do manômetro). 
Método do Speedy: Observações 
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Um aparelho Speedy que permita vazamento de gás não pode ser 
usado. Nada pode corrigir o erro proveniente deste defeito. Por isso 
recomenda-se verificar sempre o estado das juntas de vedação entre a 
tampa e a garrafa, e substituí-las quando necessário. Um aparelho em 
bom estado e com curva de calibração, utilizado corretamente e 
dentro dos limites aconselhados pelo fabricante, tem boa acurácia, 
com erros admissíveis na ordem de grandeza de 0,2 a 0,5%. 
Método do Speedy: Observações 
Determinação da Umidade do solo 
Método Banho de areia 
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41 Prof. Ilço Ribeiro Jr Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Método do Banho de areia: 
Conceitualmente semelhante ao processo da estufa, utiliza a mesma 
ficha de ensaio. É um processo usado no campo. 
 
A falta de controle da temperatura desaconselha seu uso com solos 
orgânicos, turfas ou gipsita. 
42 Prof. Ilço Ribeiro Jr Prof. Ilço Ribeiro Jr 
Método do Banho de areia: 
APARELHAGEM 
 
a) Frigideira (ou outro recipiente) com camada de areia de espessura 
de pelo menos 3 cm; 
 
b) Fonte de calor para aquecer o recipiente mencionado em (a). 
A fonte de calor pode ser um bico de gás ou um fogareiro. Daí o nome 
do ensaio. 
 
c) Cápsulas metálicas com tampa; 
 
d) Pinças para manipular as cápsulas à quente. 
 
e) Balança com capacidade 200g e resolução 0,01 g. 
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Método do Banho de areia: 
PROCEDIMENTO: 
1) Pesar as cápsulas com tampa e anotar números e massas (M3); 
 
2) Colocar cada amostra (~1/3 da cápsula) na cápsula, sem tampa. Pesar e 
anotar (M1); 
 
3) Apoiar a cápsula sobre a camada de areia quente até que pareça estar 
completamente seca. Tampar a cápsula e esperar atingir a temperatura 
ambiente. Pesar e anotar; 
4) Repetir (3) até que se observe constância de massa; anotar (M2). 
 
A secagem do solo dura de vinte minutos a uma hora. Quando se trabalha com um 
mesmo tipo de solo (obras longas usando uma mesma jazida), sem matéria 
orgânica, a longa prática com aquele solo permite que, às vezes, a constância de 
massa seja substituída por um período fixo de tempo de aquecimento. 
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Método do Banho de areia: 
CÁLCULOS: 
 
1. Peso da água na amostra: Mw= M1– M2 
2. Peso do solo seco: Ms= M2 – M3 
3. Teor de umidade: 
100
w
(%) 
Ms
M
W
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Método do Banho de areia: 
Não são definidos critérios de aprovação para o ensaio. É um 
processo expedito, usado para tomar decisões imediatas. A 
precisão cede lugar à urgência, e não é incomum a perda de um 
trabalho oneroso por não ser executada repetição de ensaios para 
controle. 
Métodos para determinação da 
Umidade do solo 
 
Álcool Etílico 
Estufa 
Speedy 
Método Banho de areia 
Frigideira 
Microndas 
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Aula Prática: 
Laboratório: 
Ensaios para determinação do teor de umidade 
dos solos 
Estufa 
Álcool Etílico 
Frigideira 
Speedy - Ensaio 
 - Calibração com a estufa 
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