Aula 6 Análise Granulométrica

Prévia do material em texto

11
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA CIVIL
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Aula 6
RENATO CABRAL GUIMARÃES
MECÂNICA DOS SOLOS I
22
1. Introdução 
O tamanho relativos dos grãos dos solos é chamado de “textura” e 
sua medida é a granulometria.
0,002 200602,00,06
Tamanho das partículas (mm)
Argila Silte Areia Pedregulho Pedra
Solos 
Finos
Solos grossos
Matacão
0,074 mm
Sedimentação Peneiramento
33
1. Introdução 
Solos 
Finos
Solos grossos
0,074 mm
Sedimentação Peneiramento
Peneirador
solo/água em 
suspensão
Densímetro
44
1. Introdução 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
Diâmetro das partículas (mm)
%
 
p
a
s
s
a
55
2. Coeficientes Obtidos na Curva Granulométrica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
Diâmetro das partículas (mm)
%
 
p
a
s
s
a
A
B
C
10
60
D
DCu =
1060
2
30
DD
DCC
×
=
D10
CU > 15 → solo desuniforme. 
Cc entre 1 e 3
Bem graduado
 
 
 
Cu < 5 → muito uniforme.
Mal graduado
Solo de graduação descontínua
66
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
� A teoria da sedimentação tem como base o principio da
sedimentação dos grãos de solo em água.
� As partículas decantam com velocidades diferentes,
dependendo da sua forma, tamanho, peso e da
viscosidade da água.
� A relação entre a velocidade alcançada pela partícula e
seu diâmetro, é dada pela Lei de Stokes (1891), que
define que a velocidade de queda da partícula é
proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula.
2
18
Dv ws ×
×
−
=
η
ρρ
t
L
v =
( ) t
LD
ws ×−
××
=
ρρ
η18
77
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
( ) t
LD
ws ×−
××
=
ρρ
η18
88
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
� A aplicação da Lei de Stokes no processo de sedimentação é
baseada na aceitação das seguintes suposições:
� A viscosidade da suspensão é mantida;
� Não há turbulência, ou seja, a concentração das partículas é tal que
não existe interferência entre elas;
� A temperatura do líquido permanece constante;
� As partículas têm forma esférica;
� A velocidade alcançada é pequena;
� Todas as partículas têm a mesma densidade;
� Uma distribuição uniforme de partículas de todos os tamanhos é
formada no líquido.
99
4. Limitações e Aplicações na Engenharia
� Para alguns tipos de solo, como por exemplo, os residuais e os
que contém fragmentos friáveis, a idéia do tamanho da partícula
correlaciona-se diretamente com a grau de desagregação
verificado antes do ensaio, tornando-se necessário o controle da
extensão da quebra das partículas durante o estágio de
preparação da amostra.
� Classificação geotécnica.
� Seleção de materiais para construção.
� Filtros de Drenagem.
5ou4
D
D
)solo(85
)filtro(15
<
5ou4
D
D
)solo(15
)filtro(15
> Para garantir a passagem de água
Para garantir proteção contra piping
� Seleção de materiais.
1010
5. Ensaios
NBR 7181/84
Solo - Análise Granulométrica
Objetivo
prescrever a metodologia para análise granulométrica 
de solos, realizada por peneiramento ou por 
combinação de sedimentação e peneiramento
1111
Análise granulométrica por 
peneiramento e sedimentação
1212
6. Sedimentação
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
1313
6. Sedimentação
� ENSAIO� ENSAIO
Passar a amostra selecionada (Mt) na peneira de 2,0 mm,
tomando-se a precaução de desmanchar, no almofariz,
todos os torrões existentes, sem quebrar os grãos, de
modo a assegurar a retenção na peneira somente dos
grãos maiores que a abertura da malha.
1414
6. Sedimentação
� ENSAIO� ENSAIO
Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca
de 70 g, no caso de solos siltosos e argilosos, ou 120 g,
no caso de solos arenosos. Pesar esse material com
resolução de 0,01 g e anotar como Mh.
Tomar ainda cerca de 100 g para três determinações do
teor de umidade.
Transferir este material para um recipiente de vidro com
capacidade mínima de 250 cm³ e acrescentar, com
auxílio de uma proveta, 125 cm³ de hexametafosfato de
sódio na concentração de 45,7 g do sal por 1000 cm³ de
água destilada. Agitar o recipiente até que todo material
fique imerso e deixar em repouso por um mínimo de 12
horas. A solução de hexametafosfato deve apresentar pH
entre 8 e 9.
1515
6. Sedimentação
1616
6. Sedimentação
5 cm da borda
1717
6. Sedimentação
15 minutos
9000 rpm
1818
6. Sedimentação
1919
6. Sedimentação
2020
6. Sedimentação
2121
6. Sedimentação
2222
6. Sedimentação
1 minuto
2323
6. Sedimentação
30 segundos, 1 e 2 minutos
2424
6. Sedimentação
� Após cada leitura, excetuando-
se as três primeiras, medir a
temperatura da suspensão
correspondente, com
resolução de 0,1ºC
� 15 a 20 segundos antes de
cada leitura, mergulhar lenta e
cuidadosamente o densímetro
na suspensão.
� Todas as leituras devem ser
feitas na parte superior do
menisco, com interpolação de
0,002, após o densímetro ter
ficado em equilíbrio.
2525
6. Sedimentação
2626
6. Sedimentação
2727
6. Sedimentação
2828
6. Sedimentação
� CÁLCULOS� CÁLCULOS
Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a
expressão:
Peneiramento grosso
Mg100)w100(
)gMtM(
sM +×
+
−
=
Ms = massa total da amostra seca;
Mt = massa da amostra seca ao ar;
Mg = massa do material seco retido na 
peneira de 2,0 mm;
w = umidade higroscópica do material 
passado na peneira de 2,0 mm.
Ms = massa total da amostra seca;
Mt = massa da amostra seca ao ar;
Mg = massa do material seco retido na 
peneira de 2,0 mm;
w = umidade higroscópica do material 
passado na peneira de 2,0 mm.
100
sM
iMsMgQ ×
−
=
Qg = porcentagem de material passado em 
cada peneira;
Ms = massa total da amostra seca;
Mi = massa do material retido acumulado 
em cada peneira.
Qg = porcentagem de material passado em 
cada peneira;
Ms = massa total da amostra seca;
Mi = massa do material retido acumulado 
em cada peneira.
2929
6. Sedimentação
� CÁLCULOS� CÁLCULOS
Peneiramento fino
Qf = porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;
w = 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.
Qf = porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;
w = 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.
N
100hM
)w100(iM100hMfQ ×
×
+×−×
=
3030
6. Sedimentação
� CÁLCULOS� CÁLCULOS
Sedimentação
N
100)w100(
Mh
)LL(VQ Dwc
ds
s
s ×
×
+
−×ρ×
×
ρ−ρ
ρ
=






×
ρ−ρ
η×
=
t
a1800d
ds
3131
6. Sedimentação
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
Diâmetro das partículas (mm)
%
 
p
a
s
s
a
3232
7. Peneiramento e Sedimentação
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
P
e
r
c
e
n
t
a
g
e
m
 
r
e
t
i
d
aP
e
r
c
e
n
t
a
g
e
m
 
q
u
e
 
p
a
s
s
a
Diâmetro das partículas (mm)