6-granulometria

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL – UAEC
DISCIPLINA: MECÂNICA DOS SOLOS EXPERIMENTAL
ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO
Professor (a): Veruschka Escarião Monteiro
Assistente: Conrado
Estagiário de docência: Rômulo Medeiros
Grupo:
Júlio César Camara dos Santos
Bernardo Augusto Tomaz Almeida
André Queiroga
João Saraiva Coelho Neto
Campina Grande, 20 de Fevereiro de 2014
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Amostra
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Curva de granulometria
ÍNDICE
INTRODUÇÃO
Justificativa
Objetivos
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais utilizados
Métodos
RESULTADOS
Cálculos realizados
Análise dos resultados
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
INTRODUÇÃO
Justificativa
	
	O ensaio de granulometria é o processo utilizado para determinar a porcentagem que cada faixa especificada de tamanho de partículas representa no solo ensaiado. Através dos resultados obtidos desse ensaio é possível a construção da curva granulométrica, importante para a classificação dos solos, coeficiente de uniformidade, coeficiente de curvatura etc.
	Geralmente em uma quantidade de solo é encontrada diversos tamanhos de partículas,
ficando assim, impossível termos a identificação da granulometria só em olharmos o solo sem nenhuma análise em laboratório.
	Quando falamos em ensaio de granulometria de um solo, estamos falando em separar de acordo com o tamanho das partículas de grãos. Isso independe da composição mineralógica, densidade, forma dos grãos e umidade do solo. Assim sendo, a análise só depende do tamanho dos grãos de solo. 
	
	Diante disto, o relatório de granulometria tem grande importância para a engenharia civil. Determinar a curva de granulometria para assim podermos classificar o solo e determinar pra qual o melhor uso de tal.
1.2 Objetivos
Realizar o ensaio de granulometria, como base a norma ABNT – NBR 7181 – dez/1984, com reuso de solo. O objetivo da presente prática é a análise granulométrica por peneiramento e sedimentação com a finalidade de obter a curva granulométrica do solo ensaiado.
Também é utilizada como norma complementar à sua realização a NBR – 5734/94, NBR- 6457/86, NBR – 6458/84 e NBR – 6508/84. 
Revisão Bibliográfica
	Todos os solos, em sua fase sólida, contêm partículas de diferentes tamanhos em proporções as mais variadas. A determinação do tamanho das partículas e suas respectivas porcentagens de ocorrência permitem obter a função distribuição de partículas do solo e que é denominada distribuição granulométrica. 
	O ensaio de granulometria é dividido em duas partes distintas, utilizáveis de acordo com o tipo de solo e as finalidades do ensaio para cada caso particular. São elas: análise granulométrica por peneiramento e análise granulométrica por sedimentação. 
	As partículas de um solo, grosso ou fino, não são esféricas, mas se usará sempre a expressão diâmetro equivalente da partícula ou apenas diâmetro equivalente, quando se faz referência ao seu tamanho. Para os materiais granulares ou fração grossa do solo, o diâmetro equivalente será igual ao diâmetro da menor esfera que circunscreve a partícula.
	Quando o solo é grosso, possuindo pouca quantidade de finos, sua curva granulométrica pode ser inteiramente determinada através do método de peneiramento. Caso possua quantidades de finos significativas, deve-se proceder ao ensaio de granulométrica conjunta, que engloba as fases de peneiramento e sedimentação. Isso ocorre devido a inviabilidade de peneirar frações muito finas, uma vez que a peneira de no 200, cuja abertura é 0,075mm, já é bastante delicada e requer cuidados para não se danificar. Utilizar peneiras de malhas inferiores a essa causaria imprecisão nos resultados, pois os grãos poderiam ficar presos na malha e danificá-la facilmente. 
	A análise da parte fina dos solos por sedimentação se baseia na lei de Stokes e para realização dessa parte do ensaio é preciso o seu entendimento, esse processo é valido para solos cujos diâmetros estão compreendidos entre 0,2 e 0,2µm.
	A lei de Stokes refere-se à força de fricção experimentada por objetos esféricos que se movem no seio de um fluido viscoso, num regime laminar de números de Reynolds de valores baixos. Foi derivada em 1851 por George Gabriel Stokes depois de resolver um caso particular das equações de Navier-Stokes. De maneira geral, a lei de Stokes é válida para o movimento de partículas esféricas pequenas, movendo-se a velocidades baixas.
	Essa lei explica que um corpo em um meio viscoso sofre a ação de uma força viscosa que é proporcional a sua velocidade, além da força viscosa, duas outras forças atuam na esfera: o peso da mesma e a força de empuxo, Podemos então relacionar o tamanho da partícula com a velocidade com que ela sedimenta em um meio líquido. Dessa forma, quanto maior a partícula, mais rapidamente ela irá se depositar no fundo da proveta de ensaio.
	Uma limitação que esse método apresenta, é que a fórmula de Stokes foi deduzida para caso de partículas esféricas, perfeitamente lisas, de diâmetros muito reduzidos, caindo com velocidades limiares, em um meio homogêneo, em equilíbrio e longe do efeito das paredes do vaso. Porém, as partículas do solo têm formas irregulares. As argilas, por exemplo, tem formato de lâminas ou placas. 
	Os solos recebem designações segundo as dimensões das partículas compreendidas entre determinados limites convencionais representando a classificações adotadas pela A.S.T.M (American Society for Testing Materials), A.A.S.H.T.O. (American Association for State Highway and Transportation Officials), ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e M.I.T (Massachusetts Institute of Technology).
Por meio da curva granulométrica podemos classificar os solos como:
Bem graduados – onde existem partículas de todos os tamanhos e possui uma curva granulométrica mais suave, esse tipo de solo é ideal para obras que necessitem de uma boa resistência do solo, pois, as partículas de graduação menor preenchem os espaços vazios deixados pelas de graduação maior formando um arranjo bem organizado, são excelentes para a construção de maciço de barragens.
Solo desuniforme – também conhecido como solo de graduação aberta é caracterizado pela falta de material com determinado tamanho gerando saliências na curva.
Solo uniforme – possui a maioria das partículas com praticamente o mesmo tamanho, não é o solo ideal para obras que tenham grandes solicitações mecânicas, mas podem ser úteis na construção de sistemas que necessitem que a água escoe com facilidade devido à grande quantidade de vazios presente.
	
MATERIAIS E MÉTODOS
O solo que foi usado para a realização do ensaio foi retirado de um local situado na região de Boa Vista, localizado na região metropolitana de Campina Grande, estado da Paraíba, ele já havia sido preparado previamente através de ensaios que foram realizados em experimentos anteriores.
Materiais utilizados
Os principais equipamentos e utensílios utilizados são: 
- Balança 
- Almofariz e mão de grau 
- Cápsulas para determinação de umidade 
- Estufa 
- Jogo de peneiras |4,8|2|1,2|0,84|0,42|0,25|0,15|0,074mm) 
- Agitador de peneiras e dispersor elétrico 
- Proveta graduada de 1000ml 
- Densímetro graduado de bulbo simétrico 
- Termômetro 
- Cronômetro
Procedimento do ensaio- Esse ensaio é divido em duas partes como já dito anteriormente. A parte de peneiramento e a de sedimentação.
PENEIRAMENTO:
A amostra foi seca ao ar livre e destorroada;
Separamos 1kg de material de solo 
Figura 1 –Amostra
Passamos então a amostra pela peneira de 2mm e o que ficou (pedregulho) lavamos e em seguida é colocamos na estufa. E a partir desse peneiramento separamos a parte grossa da fina; 
A parte que passou pela peneira, o solo fino, retiramos 100g de amostra;
Pegamos então a amostra separada e passamos pela #200ou 0,074mm e lavamos. A parte que ficou retida na peneira e molhada vai, também, para a estufa. Netinho para agilizar nosso ensaio, já tinha feito os procedimentos anteriores um dia antes para que pudéssemos ter amostra já seca;
Logo depois calculamos a umidade higroscópica como já aprendemos em ensaios anteriores;
Peneiramos então a amostra seca grossa começando da peneira 4.8mm e passando pela 2mm e pesamos o q ficou em cada uma;
Fazemos agora a análogo com a amostra seca fina, passando da 1,2mm até a 0,074mm e o que ficou em cada peneira;
	
	SEDIMENTAÇÃO:
Fazemos a calibração do densímetro;
Coloca-se a amostra em imersão com defloculante (solução de hexametafosfato de sódio).
Agita-se a mistura no dispersor elétrico por 5 a 15min.
Transfere-se a mistura para uma proveta graduada, completando com água destilada até 1000ml e realiza-se o agitamento da mistura solo/água.
Efetua-se leituras do densímetro nos instantes de 30s, 1min, 2, 4, 8.
Por condições laboratoriais e falta de tempo, alguns procedimentos não foram seguidos exatamente conforme a NBR 7181/84, como obedecer a exatidão nos tempos, controle de temperaturas, entre outros fatores.
RESULTADOS
Cálculos Realizados
	Onde: 
	
	
	
	
	
	
	
	Qf = porcentagem de material passado em cada peneira.
	
	
	Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino.
	
	h = umidade higroscópica da material passado na peneira de 2,00mm.
	Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira.
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0mm
	
	
	
	
	
 
Onde:
	Qs = Percentagem do material em suspensão da amostra total.
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0mm.
pg = Massa Específica dos grãos do solo (f < 4,8 mm). (g/cm3)
pd = Massa específica do meio dispersor à temperatura do ensaio (g/cm3)
V = volume da suspensão (cm³)
pc = Massa Específica da água na temperatura de calibração do densímetro (24º).(g/cm3)
L = Leitura do densímetro na suspensão
Ld = Leitura do densímetro no meio dispersor na temperatura do ensaio.
Ms = massa total da amostra seca.
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino.
D = Diâmetro máximo das partículas (mm)
n = Viscosidade do meio dispersor na temperatura do ensaio (g.s/cm2)
z = Altura de queda das partículas (resolução 0,1 cm) corresponde à leitura do densímetro. (cm)
t = Tempo de sedimentação em segundos. (s)
	
	
	
	
	
Granulometria
	Umidade Higroscópica
	Resumo da Granulometria
	Cápsula
	Tara
	Pbu
	Pbs
	Pss
	Pa
	h%
	Pedregulho (acima de 4,8 mm) 0,08 %
	06
	55,6
	115,9
	113,5
	57,9
	2,4
	4,1
	Areia Grossa (0,84 – 4,8 mm) 28%
	53
	51,0
	97,1
	95,8
	44,8
	1,2
	2,6
	Areia Média (0,25 – 0,84 mm) 31% 
	DADOS DA AMOSTRA
	Média
	3,35
	Areia Fina (0,05 – 0,25 mm) 23% 
	Massa da Amostra Seca ao Ar – Mt 
	1000g
	Silte + Argila (<0,05 mm) 18%
	Massa Total da amostra seca – Ms
	972,72g
	Retido entre 2,0 e 0,074 mm % 
	Massa do material seco, retido na # 2,0 mm – Mg
	158,4
	Argila: Menor que 0,005 mm %
	Massa úmida do solo do peneiramento fino ou sedimentação – Mh 
	100g
	Umidade menores que 2,0 mm %
	Percentagem de solo que passa na #2,0mm – N (%)
	83,32%
	Densidade Real do Solo - δ = 2,66 
	PENEIRAMENTO
	PENEIRAMENTO DA AMOSTRA TOTAL
	PENEIRAMENTO DA AMOSTRA PARCIAL
	Abertura
	Material
	Retido
	% que passa da
	Abertura
	Material
	Retido
	% que passa da
	(mm)
	Massa (g)
	Mi (g)
	Amostra total (Qg)
	(mm)
	Massa (g)
	Mi (g)
	Amostra total (Qf)
	50
	
	
	
	1,2
	7,7
	7,7
	76,69
	38
	
	
	
	0,84
	7,4
	15,1
	70,32
	25,4
	
	
	
	0,42
	17,7
	32,8
	55,08
	19,1
	
	
	
	0,30
	11,1
	43,9
	45,52
	9,5
	
	
	
	0,15
	11,6
	55,5
	35,53
	4,8
	3,8
	3,8
	99,92
	0,074
	5,2
	60,7
	31,05
	2,0
	158,4
	162,2
	89,33
	
	
	
	
	SEDIMENTAÇÃO
	Data
	Hora
	Tempo (min)
	Leitura
	Temperatura
	Ld
	Z(cm)
	Diâmetro (mm)
	% Amostra Total (Qs)
	05/02/2014
	15:55
	0,5
	1,015
	24
	1,003
	15,6
	0,07
	17,58
	
	
	1,0
	1,014
	24
	1,003
	15,8
	0,05
	16,12
	
	
	2,0
	1,013
	24
	1,003
	16,3
	0,037
	14,65
	
	
	4,0
	1,012
	24
	1,003
	15,6
	0,025
	13,19
	
	
	8,0
	1,010
	24
	1,003
	16,0
	0,018
	10,26
Tabela - Dados da análise granulométrica
Análise dos Resultados
	Através dos cálculos realizados, traçamos a curva. Granulométrica. Diametro por porcentagem.
	
Gráfico1
	Após traçar a curva granulométrica conseguimos ver a quantidade de argila+silte, areia fina, areia média e areia grosso em valores de percentagem. Temos então:
- 18% argila+silte
- 23% areia fina
- 31% areia média 
- 28% areia grossa 
CONCLUSÕES
	
	Problemas pela aglomeração, devido à umidade, de vários grãos pequenos que acabaram deixando de passar pela peneira e bloqueando a passagem de outros grãos não aglutinados. Uma agitação mais duradoura e intensa poderia ajudar a dispersar melhor os grãos e obter assim um resultado mais condizente com o esperado.
	Conclui-se que a amostra de solo coletada no município de Boa Vista – PB é um solo bem graduado, portanto, tende a ter pequeno índice de vazios e favorece ao seu processo de compactação. Devido essa característica, o solo é indicado para camadas de subleitos. 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos, em 16 Aulas. 1 ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 247 p. 
LUCENA, Adriano Elísio de Figueiredo Lopes. Notas de Aula: Mecânica dos Solos. UFCG.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. 6 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1988. 234 p.
ALMEIDA, Gil Carvalho Paulo. Caracterização Física e Classificação dos Solos. Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Transportes.
NBR 7182/1986 – Ensaio de compactação.
NBR 6457/1986 – Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização.
http://www.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labmes/arquivos/Roteiro%20-%20ENSAIO%20DE%20GRANULOMETRIA.pdf