2-Relatório Teor de Umidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL - UAEC
MECÂNICA DOS SOLOS EXPERIMENTAL
TEOR DE UMIDADE
 
 Professor(a):Veruschka E. D. Monteiro 
Assistente: Conrado
	Estagiário(a) de Docência:Rômulo	
Grupo 01:	André Queiroga Neto
 Bernardo Augusto T. Almeida
 João Saraiva Coelho Neto
 									Júlio Câmara dos Santos 
Campina Grande
Dezembro de 2013
ÍNDICE
1.	INTRODUÇÃO _________________________________________________________ 3
1.1 Justificativa ________________________________________________________________ 3
1.2 Objetivos __________________________________________________________________ 3
2.	REVISÃO BIBLIOGRÁFICA_________________________________________________4
3.	MATERIAIS E MÉTODOS _________________________________________________ 5
3.1 Materiais___________________________________________________________________ 5
3.2 Métodos ___________________________________________________________________ 5
3.2.1 Método da Estufa ______________________________________________________ 5
3.2.2 Método do Álcool ______________________________________________________ 5
3.2.3 Método de Speedy _____________________________________________________ 6
4.	RESULTADOS __________________________________________________________ 7
4.1 Cálculos Realizados __________________________________________________________ 7
	
3.2.1 Método da Estufa______________________________________________________ 7
3.2.2 Método do Álcool ______________________________________________________ 8
3.2.3 Método de Speedy _____________________________________________________ 9
 4.2 Análise dos Resultados ________________________________________________________ 9
5.	CONCLUSÕES _________________________________________________________ 10
6.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ___________________________________________ 11
 
INTRODUÇÃO
1.1	 Justificativa
Toda e qualquer construção civil possui uma fundação, a qual é apoiada no solo. Para que se possa construir com a máxima segurança possível, é de fundamental importância que se estude o solo no qual será apoiada a obra. Uma das características mais importantes que deve ser determinada no estudo do solo em questão é o teor de umidade do mesmo.
1.2	Objetivos
Neste ensaio pretende-se determinar o teor de umidade da amostra de solo através do método da estufa, método do álcool e método de Speedy.
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 MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
- Amostra de solo;
- Balanças de precisão;
- Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 e 110 graus Celsius;
- Cápsulas metálicas;
- Pinça metálica;
- Álcool líquido com alto teor alcoólico;
-Aparelho Speedy, completo, incluindo ampolas de carbureto de cálcio e esfera metálica.
Métodos
Antes de iniciar qualquer método de determinação do teor de umidade do solo, o solo do qual se retirou as amostras foi devidamente preparado de acordo com a norma NBR 6457 (preparação de amostras de solo para ensaios de compactação e ensaios de caracterização).
Método da Estufa
Para determinar o teor de umidade do solo através do método da estufa, foram recolhidas quatro amostras de solo devidamente destorroadas, sendo duas de solo ‘molhado’ artificialmente pelo técnico de laboratório e as outras duas do solo natural. Primeiramente foram pesadas as cápsulas metálicas número 72, 25, 26 e 30 na balança de precisão. Em seguida foi adicionado solo ‘molhado’ nas cápsulas 72 e 25 e solo natural nas cápsulas 26 e 30, ambos no estado fofo, pesando-as novamente após a adição de solo. Após isso as amostras foram para a estufa onde permaneceram por 24 horas a uma temperatura entre 105 e 110 graus Celsius, que é a temperatura indicada para a secagem de solos não orgânicos. Este método é o mais preciso para determinação da umidade do solo.
	Cápsula No.
	 72
	 25
	 26
	 30
	Peso Bruto Úmido (g)
	 60,67 
	 57,12
	 72,62
	 61,63
	Peso da Cápsula (g)
	 20,83
	 19,07
	 19,66
	 20,99
*Tabela dos dados medidos para o método da estufa
Método do Álcool
Para determinar o teor de umidade do solo através do método do álcool, foram recolhidas duas amostras do solo ‘molhado’ devidamente destorroadas e adicionadas nas cápsulas metálicas 23 e 04, e depois pesadas (as cápsulas foram pesadas anteriormente como no item 3.2.1). Foi-se adicionado 15ml de álcool líquido com alto teor de álcool em ambas as amostras e em seguida foi ateado fogo no álcool. O processo foi repetido mais duas vezes até que as amostras estivessem devidamente ‘secas’. Este método não é tão preciso quanto o da estufa, porém é útil devido ao curto tempo necessário para realizá-lo.
	Cápsula No.
	 23
	 04
	Peso Bruto Úmido (g)
	 42,48
	 41,61
	Peso da Cápsula (g)
	 21,35
	 22,08
*Tabela dos dados medidos para o método do álcool					 5
Método de Speedy
Para determinar o teor de umidade através do método de Speedy, foi recolhida uma amostra de 20g do solo ‘molhado’ devidamente destorroada. Vale lembrar que o método é aplicável apenas para solos que não contenham pedregulho, ou agregado, e é apropriado somente para o controle de compactação de solos, solo-cimento e misturas estabilizadas, de granulometria fina. A amostra de solo, juntamente com duas ampolas de carbureto de cálcio e a esfera metálica foi colocada no aparelho de Speedy, que é um aparelho patenteado a nível mundial e que se destina à determinação rápida do teor de umidade e já incorporada à tecnologia brasileira. Existem dois tipos de Speedy, o alemão e o americano. No ensaio, foi usado o alemão. O aparelho foi devidamente agitado pelo técnico de laboratório para que a esfera de metal quebrasse as ampolas de carbureto de cálcio, que colocado em excesso em uma amostra de agregado miúdo, em ambiente fechado, reage com a água existente na amostra produzindo gás acetileno. Como a amostra se encontra num recipiente hermeticamente fechado, a formação de gás acetileno provocará aumento na pressão interna do recipiente. A pressão é lida em um manômetro e é diretamente proporcional ao conteúdo de água na amostra de solo. Para o aparelho Speedy alemão, há uma tabela que relaciona a massa de solo adicionada, pressão lida no manômetro e a porcentagem de água na amostra. A pressão lida no manômetro foi de. O método Speedy não é tão preciso quanto o da estufa e é menos preciso que o método do álcool, porém é útil devido à sua praticidade e simplicidade de realizá-lo. Este método de ensaio, adotado pela PCR, tem por base o método M145/60 do DER/SP.
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RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Após os cálculos realizados que serão apresentados em seguida, pôde-se determinar o teor de umidade do solo utilizado nos três métodos. Para o método da estufa e do Álcool, como foram recolhidas duas amostras, o resultado final do teor de umidade será a média dos dois resultados, como mostra a tabela a seguir:
	
	Método da Estufa
	Método do Álcool
	Método de Speedy
	Teor de Umidade do Solo ‘molhado’(%)
	Cápsula 72: 12,00
	Cápsula 23: 11,98
	
 8,7
	
	Cápsula 25: 12,14
	Cápsula 04: 11,79
	
	
	Média: 12,07
	Média: 11,88
	
	Teor de Umidade do Solo Natural (%)
	Cápsula 26: 3,29
	
 -
	
 -
	
	Cápsula 30: 3,02
	
	
	
	Média: 3,15
	
	
	*Tabela dos resultados finais referentes ao teor deumidade determinados por cada método.
Cálculos Realizados
Método da Estufa
Após a secagem das amostras na estufa, as amostras foram novamente pesadas, o que representa o Peso Bruto Seco. Sabe-se que o cálculo do teor de umidade é , onde ‘Pw’ é o peso da água e ‘Ps’ é o peso do solo seco, mas e , onde M1 representa o peso bruto úmido (solo úmido + cápsula metálica), M2 representa o peso bruto seco (solo seco + cápsula metálica) e M3 representa o peso da cápsula metálica. Pode-se, então, concluir que . Analisando a tabela abaixo, podemos determinar o teor de umidade ‘w’ para cada amostra:
	Cápsula No.
	 72
	 25
	 26
	 30
	 M1 (g)
	 60,67 
	 57,12
	 72,62
	 61,63
	 M2 (g)
	 56,40
	 53,00
	 70,93
	 60,44
	 M3 (g)
	 20,83
	 19,07
	 19,66
	 20,99
*Tabela dos dados M1, M2 e M3 para o método da estufa
Tendo posse destes dados, podemos calcular e :
;
;
.
Para um valor do teor de umidade mais preciso, é necessário se fazer a média entre os dois valores obtidos para cada solo (o ‘molhado’ e o seco):
, que é o teor de umidade do solo ‘molhado’ calculado através do método da estufa.
, que é o teor de umidade do solo natural calculado através do método da estufa.
Método do Álcool
Após a evaporação da água da amostra, devida ao fogo ateado ao álcool, as amostras foram novamente pesadas, o que representa o Peso Bruto Seco. Analogamente ao item 4.1.1, . Analisando a tabela abaixo, podemos determinar o teor de umidade ‘w’ para cada amostra:
	Cápsula No.
	23
	04
	M1 (g)
	42,48
	41,61
	M2 (g)
	40,22
	39,55
	M3 (g)
	21,35
	22,08
*Tabela dos dados M1, M2 e M3 para o método do álcool.
Tendo posse destes dados, podemos calcular e :
;
.						
Para um valor do teor de umidade mais preciso, é necessário se fazer a média entre os dois valores obtidos:
, que é a umidade do solo ‘molhado’ calculado através do método do álcool.					 8
Método de Speedy
Após a leitura da pressão gerada no aparelho Speedy pelo gás acetileno gerado pela reação entre a água contida no solo e o carbureto de cálcio das ampolas, pôde-se ler na tabela do aparelho Speedy, o teor de umidade do solo. A tabela mostra que para uma amostra de solo de 20g, que foi a quantidade que foi utilizada, uma pressão de corresponde a uma umidade de 8,7%, que é o resultado final da umidade do solo ‘molhado’ calculado através do método de Speedy.
Análise dos Resultados
Analisar-se-á apenas os teores de umidade do solo ‘molhado’, pois este foi calculado através de todos os métodos.
Método da Estufa: 12,07%
Método do Álcool: 11,88%
Método de Speedy: 8,7%
Como já se era de esperar, os teores de umidade do solo calculados através de cada método foram aproximados. Podemos tomar como base o método da estufa, que já é sabido como o método mais eficiente para calcular o teor de umidade do solo. O método do álcool se mostrou bem preciso, tendo em vista que o teor de umidade foi muito próximo ao calculado pelo método da estufa, já o método de Speedy deu um teor de umidade próximo, porém não tão preciso ao teor de umidade base, que é calculado pelo método da estufa.
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CONCLUSÕES
Após a análise dos resultados, podemos concluir que eles foram bem consistentes, com exceção do obtido pelo método de Speedy, que diferiu de aproximadamente 28% do resultado obtido através do método da estufa, que é o mais confiável. O método do álcool diferiu de apenas 1,57% do método da estufa se mostrou bem eficiente, já que ele pode ser realizado em aproximadamente 30 minutos e com material simples, quando o método da estufa requer no mínimo 24 horas e material bem mais sofisticado (a estufa). Esta diferença entre os resultados já era esperada. 
Os resultados obtidos são confiáveis até certo ponto, já que a norma pede que se utilize no mínimo 3 amostras, descartando a(s) amostra(s) que diferir(em) mais de 0,02% da média dos demais. O técnico de laboratório optou por usar apenas duas amostras para cada ensaio, e apenas uma para o Speedy, impossibilitando o descarte de uma terceira amostra. Devido a isso, os resultados obtidos devem ter um pouco de erro.
O objetivo foi parcialmente alcançado. Através do método da estufa, o erro deriva apenas da falta de uma terceira amostra possibilitando o descarte de uma delas, consequentemente o erro é muito pequeno devido a apenas isso. Através do método do álcool o erro deriva da falta de uma terceira amostra e também por não ser um método tão preciso como a estufa, o que nos deu esta diferença de 1,57%, que já era esperada. O resultado de Speedy diferiu bastante do resultado da estufa, sendo assim, um resultado insatisfatório devido à imprecisão do aparelho e de algum eventual erro grosseiro do operador, como a vedação ou agitação mal executada, e, que precisa ser refeito com mais cautela.
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. NBR 6457/86;
- ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Solo – Anexo – Determinação do teor de umidade de solos. NBR 6457/86;
Método M145/60 do DER/SP;
Método de Ensaio para pavimentação ME-10.
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Aplicaremos um modelo teórico existente da relação entre teor de umidade do solo com o peso da água e o peso do solo seco (). Se calculará o teor de umidade de uma amostra de solo retirada de uma jazida de Boa Vista – PB através dos métodos da estufa, álcool e Speedy. No método da estufa e do álcool serão recolhidas duas amostras de solo que serão primeiramente pesadas e, em seguida, secadas na estufa ou com a queima do álcool dependendo do método, se pesará novamente as amostras, o que possibilitará a substituição dos valores na fórmula citada acima para determinação do teor de umidade. No método de Speedy será utilizado o aparelho Speedy para a obtenção do teor de umidade. Não sabemos o valor exato do teor de umidade do solo estudado, consequentemente este experimento não será realizado para comprovar um valor já existente.
O experimento será realizado pelo técnico de laboratório Conrado, no laboratório do Bloco-BK da Universidade Federal de Campina Grande. 
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