Laboratório de Mecânica dos Solos e Obras de Terra I

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Engenharia Civil
Curso: Mecânica dos Solos e 
Obras de Terra I
Profª Dra. Mariana Ferreira Benessiuti Motta
e-mail: marianabenessiuti@yahoo.com.br / 
mariana.motta@lo.unisal.br
Aula 3: 
Laboratório 1: amostras 
deformadas e 
indeformadas, moldagem 
de amostras indeformadas, 
determinação do teor de 
umidade gravimétrico, de 
índices físicos e do peso 
específico dos grãos. 
Amostragem
RELAÇÕES ENTRE FASES
Propriedades Índice
Ín
di
ce
s 
Fí
si
co
s
Solo: Sistema Multifásico
(sólidos, líquidos e gases)
Mt
solo
ar
água
Vs
Va Ma=0
Ms
MwVw
Vv
Vt
Diagrama de FasesAmostra de Solo
• Teor de umidade gravimétrico (%);
• Massa específica total ou natural (g/cm3); 
• Densidade dos grãos.
• Por correlação: os outros índices!
Determinação de índices físicos
Relação entre 
Massas
No laboratório:
Índices Físicos
Relação entre Massas
Amostras Amolgadas
Obtida Experimentalmente
Mt
solo
ar
água
Vs
Va Ma=0
Ms
MwVw
Vv
Vt
Diagrama de Fases
Teor de umidade (%)
s
w
M
Mw
wh = teor de umidade
higroscópico
= umidade do solo
seco ao ar
• Método: Secagem em estufa
• Materiais:
- Solo deformado;
- Cápsulas de alumínio;
- Facas, espátulas, colher;
- Estufa de 105 a 110oC;
- Balança com precisão de 0,01g.
Teor de umidade (%)
Relação entre Massas
Amostras Amolgadas
Obtida Experimentalmente
Índices Físicos
Relações entre Massas e Volumes
w
s
sG 

Mt
solo
ar
água
Vs
Va Ma=0
Ms
MwVw
Vv
Vt
Diagrama de Fases
Densidade relativa dos grãos
s
s
s V
M
Massa específica dos grãos (g/cm3)
Amostra 
amolgada
w = 0,9982 g/cm3
Obtida Experimentalmente
20oC
• Massa de solo = massa de solo seco em estufa que 
será ensaiado;
• Volume de solo = volume ocupado pelos sólidos, 
determinado indiretamente:
• Volume dos sólidos corresponde ao volume de água 
deslocado. 
Determinação da massa específica 
dos grãos / densidade relativa dos 
grãos
w
fasfas
ss
MMM
M  


a
a
s
MV


• Método: Picnômetro
• Materiais:
- Picnômetro com capacidade de 500cm3;
- Termômetro graduado em 0,5ºC de 0º a 50ºC;
- Balança que 0,1g;
- Bomba de vácuo para remoção do ar aderente às 
partículas;
- Estufa de 105 e 110ºC;
- Seringa;
- Funil;
- Cápsulas e 
- Espátulas.
Determinação da massa específica 
dos grãos / densidade relativa dos 
grãos
• Passo a passo:
1. 60 g material arenoso seco em estufa ou 50 g 
material siltoso ou argiloso seco em estufa (Ms);
2. Transfere-se a amostra para o picnômetro e 
junta-se água destilada até aproximadamente 
metade de seu volume;
3. Faz-se vácuo no picnômetro durante 15 minutos, 
no mínimo, para extrair o ar contido na amostra;
4. Adiciona-se água destilada até ser atingida a 
base do gargalo;
5. Deixa-se em seguida o picnômetro em repouso, 
até que a temperatura do conteúdo se equilibre 
com a do ambiente;
Determinação da massa específica 
dos grãos / densidade relativa dos 
grãos
• Passo a passo:
6. Enche-se o picnômetro com água destilada até 
próximo da marca de calibração;
7. Enxuga-se a parte externa do picnômetro e a 
parte interna do gargalo acima do menisco; pesa-
se o picnômetro e anota-se Mfas;
8. Determina-se logo a seguir, com aproximação de 
0,5ºC, a temperatura do conteúdo do picnômetro;
9. Esvazia-se o picnômetro com solo e água, lava-se, 
pesa-se o picnômetro preenchido com água 
destilada e anota-se Mfa;
Determinação da massa específica 
dos grãos / densidade relativa dos 
grãos
Índices Físicos
Valores típicos da 
densidade relativa de 
minerais constituintes de 
solos
(modificado de Lambe & Whitman, 
1969)
a Calculados a partir da estrutura
cristalina
• Método: Talhagem de um anel de volume conhecido 
• Materiais:
- Solo indeformado;
- Anel;
- Paquímetro;
- Facas, espátulas, colher;
- Balança com precisão de 0,01g.
Moldagem de amostra indeformada
A partir de um bloco indeformado
Índices Físicos
Relações entre Massas e Volumes
Mt
solo
ar
água
Vs
Va Ma=0
Ms
MwVw
Vv
Vt
Diagrama de Fases
t
tt
V
M
Massa específica total (g/cm3)
Amostra indeformada
Obtida experimentalmente!
• Dados: Talhagem de um anel de volume conhecido 
Moldagem de amostra indeformada
Altura (cm) 2,06
Diametro (cm) 4,72
Massa total (solo+anel) (g) 75,28
Massa do anel (g) 13,08
w
s
t e
SeG 


1
Relações entre Índices Físicos
wGSe s
w
t
d 

1

e
en


1 n
ne


1
1
d
se


wst Ge
w 


1
1
)1(
sd
w
G
Sw 


MgWP  g 
3/81,9 mkNw 
Relações entre Índices Físicos
• Descrição dos ensaios para a determinação dos 3 
índices obtidos no laboratório;
• Cálculo de ρt a partir dos dados fornecidos (slide 17);
• Cálculo de w e Gs a partir do ensaio feito em 
laboratório;
• Obtenção de todos os outros índices físicos por 
correlação:
- Massa específica seca;
- Índice de Vazios;
- Porosidade;
- Grau de Saturação;
- Umidade volumétrica.
Relatório Laboratório 1:
Deve conter:
 Introdução
Objetivo
Referencial teórico
Materiais e métodos
Resultados e discussão
Conclusão
Relatório Laboratório 1: