NBR 7181/1984 solo análise granulométrica

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~L#J - ANALISE CRANlJLOMtTRlCA 
S.MARIO 
1 Objstiva 
ANEXO - LaINIn do dsasrmam 
1 OSJETIVO 
Esta Norma prescreve o metodo para a analise granuloktric3 de solos, rea I i zada 
por peneiramento ou por uma combinacao de sedimentacao e peneiramento. 
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES 
Na apl icacao desta Norma e necessario con&l tar: 
NBR 5734 - Peneiras para ensaio - Especificacao 
NBR 6457 - Preparacao de amostras de solo para ensaio normal de compacta& e 
ensaios de caracterizacao - Metodo de ensaio 
NBR 6508 - Graos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - DeterminacBo da 
massa especif ica - Hetodo de ensaio 
3 APARELHAGEY 
A aparelhagem necessaria para a execucao do ensaio e a que se segue: 
a) estufa capaz de manter a temperatura entre 60’~ a 65OG e entry 105~~ e 
11oOc; 
b) balancas que permitam pesar nominalmante ZOO g, 1.5 kg, 5 kg e 10 kg, come 
rasolucoes de O,Dl g. 0,l g, 0,s g e 1 g, respectivamente, e sensibilidades 
compativeis; 
c) recipientes adequados. tais coma dessecadores, que permitam guardar amos - 
tras sem variacao de umidade; 
ore: ~ojaa - NSR 7181/84 
c&2 _ hmi# Sradlaira da ConmUFIo civil 
CE-~: 04.02 _ c,,miab ti ESWIO ds kiantiiiacb l CompaCk de 6do’ 
m ND,,,,. substlli a NER 7181/82 
lmlui s Errata I@ 1 dr ASR/WSS 
SISTEMA NACIONAL DE 
METROLOGIA, NORMALIZACAO 
E QUALIDADE INDIJSTRI’AL 
l 
hbwas&we: lob. 
ABNT - ASSOCIACAO BRASILEIRA 
DE NORMAS TtCNlCAS 
Q 
wu: 824.131.4 13 dpinm 
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d) aparelho de dispersao (Figura l), corn hilices substituiveis (Figura 2) e 
cope munido de chicanes (Figura 3); a rotasso da hilice do aparelho Go de 
ve ser inferior a 9.000 rpm; 
e) proveta de vidro, corn cerca de 450 ma de altura e 65 mm de di%aetro, corn 
trago de referancia indicando 1,000 cm3 a 20°C; 
f) densimetro de bulbo sim&rico, calibrado a 20°C e corn resolugso de 0,001, 
graduado de 0,995 a 1,050; (ver Figura 4); 
g) term&netro graduado em O,l°C, de O°C a 50°C; 
h) relogio corn indicagao de Segundo!; 
i) Gquer de vidro, corn capacidade de 250 ems; 
j) proveta de vidro, corn capacidade de 250 cmae resolugso de 2 cm’; 
k) tanque para banho, corn dimensces adequadas 6 imersao das provetas ate o tra 
go de refer%cia, capaz de manter a temperatura da suspensqo aproximadaman 
te constanta durante a fase de sedimentagSol; 
1) peneiras de 50, 38, 25, 19, 9.5, 4.8, 2.0, 1,2, 0.6, 0.42, 0.25. 
0.15 e 0,075 mm, de acordo corn a NBR 5734; 
m) escova corn cerdas matzlicas; 
n) agitador mecgnico de peneiras. corn dispositivo para fixa5ao de at; seis pe 
neiras, inclusive tampa a fundo; 
o) bagueta de vidro; 
p) bisnaga. 
4 ExEClJ~AO DO ENSAIO 
4.1 Preparap& da omostra 
Tomar a quantidade de amostra preparada de acordo corn a NBR 6457. 
4.2 @era&ks pre&tinares 
4.2.1 Oetermlnar corn as resoluczes da Tabela 1 abaixo a ma.ssa da amostra seca ao 
ar e anotar come n t’ 
TABELA 1 - DatanainasEo do paso da amostra saca aa ar 
o hnens.io dos 
gr5os maiores 
Balanga a ser utllizada 
cant idos na 
amostra (mm) 
Capacidade nominal 
(kg) 
Resolug~o 
(cl) 
’ 25 10 1 
5 a 25 5 0.5 
< 5 1.5 0.1 
1 Este banho 6 dispensivel quando o ensaio for efetuado em ambiente corn tempera 
tura aproximadamente constante. 
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NRR 7’1111,lQRd 2 
FIGURA 1 - Apmlho de dispersHo 
I- 
0 95 
I 
FIGURA 2 - De& da h&lice 
FIGURA 4 - Denrimtro 
FIGURA 3 - Copo de dispws5a 
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4.2.2 Passar este material na peneira de 2.0 mm, tomando-se a precaug?lo de des - 
manchar no almofariz todos os torr6es eventualmente ainda existentes, de mode a 
assegurar a retengao na peneira somente dos graos maiores que a abertura da ma - 
lha*. 
4.2.3 Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mn a flm de eliminar o material fi 
no aderente e secar em estufa a 105’C / llO°C, ati constsncia de massa.Omaterial 
assim obtido 6 usado no peneiramento grosso. 
Nota: Para determinagao da distribuigk granuloktrica do material, apenas par 
peneiramento, proceder coma segue: 
a) do material passado na peneira de 2.0 mn tomar cerca de 120 g. Pesar es 
se material corn resolugSode 0,Ol ge anotar coma Mh. Tomar ainda cerca 
de 100 g para t&s determinafoes da umidade higroscopice (h). de acordo 
corn a NBR 6457; 
b) lavar na peneira de 0,075 res o material assim obtido, vertendo-se a&a 
potivel S baixa pressso; 
c) proceder coma descrito a partir de 4.4. 
4.3 Sedimentu&o 
4.3.1 00 material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120 g, no case de 
solos arenosos, ou 70 g, no de solos siltosos e argilosos, para a sedimentagao e 
o peneiramento fino. Pesar esse material corn resolugSo de 0.01 g e anotar corn, Mh. 
Tomar ainda cerca de 100 g para t&s determinacoes da umidade higroscopica (h) , 
de acordo corn a NBR 6457. 
4.3.2 Transferir o material assim obtido para urn b6quer de 250 cm’ e juntar, corn 
auxilio de proveta, coma defloculante. 125 cm3 de solug~o de hexametafosfato de 
s&do corn a concentraggo de 45.7 g do sal por 1.000 cm3 de solug~os. Agitar o g 
quer ati que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no minima 12 horar 
4.3.3 Verter, entao, a mistura no cope de dispersao, removendo-se corn igua de? 
tilada, corn auxilio da bisnaga, o material aderido ao biquef. Adicionar iigua de? 
tilada ati que seu nlvel fique 5 cm abaixo das bordas do cop0 e submeter i -asSo 
2 Utilizar a escova corn cerdas meta’licas para auxiliar a retirada dos grgos reti 
dos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos OS passos que 
envolvam 0 peneiramento. 
3 A solugao de hexametafosfato de sodio deve ser tamponada corn carbonato de so 
die ati que a solugSo atinja urn pH entre 8 e 9, evitando assim a reversao d;i 
solugao para ortofosfato de s6dio. Em solos para OS quais o defloculante e a 
concentragao indicados nao forem eficazes na dispersso, deve-se investlgar o 
tipo e a dosagem do defloculante mais adequados. 
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NSR 7151/1m 
do aparelho dispersor durante 15 minutes’. 
5 
4.3.4 Transferir a dispersao para a proveta e remover corn igua destilada, corn a; 
xilio da bisnaga. todo o material aderido ao cope. Juntar igua destilada ati atin 
gir o trago correspodente a 1.000 cm3; em seguida, colocar a proveta no tanque pa_ 
ra banho ou em local corn temperatura aproximadamente constante. Agitar freqiientc 
mante corn a bagueta de vidro para menter, tanto quanto possivel, as particulas em 
suspensao. Logo que a dispersk atinja a tamperatura de equilibrio, tomar a prove - 
ta e, tapando-lhe a boca corn uma das r6os, executar, corn auxilio da outra,. movi - 
mantes enirgicos de rotagao, durant’e 1 minuto. pelos quais a boca da prbveta pas 
se de cima para baixo e vice-versa. 
4.3.5 Imediatamante apk terminada a agitagso, colocar a proveta sobre uma mesa. 
anotar a hora exata do inicio da sedimentagao e margulhar cuidadosamente o dens; - 
metro na dispersao. Efetuar as leituras do densimetro correspondentbs aos tempos 
de sedimantagzo (t) de 0,5, 1 e 2 minutes’. Retirar lenta e cuidadosamente o den 
simetro da dispersao. Se o ensaio “50 estiver sendo realizado em local de tempera 
tura constante. colocar a proveta no banho onde permaneceri ati a Gltima leitura. 
fazer as leituras subseqientes a 4,8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas, a 
contar do iniclo da sedimantagao. 
4.3.6 Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e cuidado 
samente o densimetro na dispersao. Todas as leituras devem ser feitas na parte su 
perior do menisco, corn interpolagao de 0,0002, ap& o densimetro ter ficado em e 
quilibrio.Assim que uma dada leitura seja efetuada. retirar o densimatro da dis 
persao e coloJ-lo numa proveta corn igua limpa, i masma temperatura da dispersso. 
4.3.7 Apck cada leitura. excetuadas as duas primairas, medir a temperatura da 
dispersao, corn resolugao de O,l°C. 
4.3.8 Realizada a Gltime, verter o material da proveta na peneira de 0,075 ma. 
proceder j remoggo corn igua de todo o material que tenha aderido ss suas paredes 
e efetuar a lavagem do material na peneira menclonada. empregando-se igua pot&e1 
i baixa pressso. 
’ Solos que contenham grsos susceptiveis de sofrerem quebra devem ser dispersos 
em urn interval0 de tempo menor. 
5 Recomenda-se repetir as t&s primelras leituras. Para tanto, agitar novamente 
a proveta, conforma descrito em 4.3.4 e refazer as leituras para OS tempos de 
0,5, 1 e 2 minutos. 
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6 NBR710111swl 
4.4 Peneircmento fin0 
Secar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa, i temperatura de 105’C 
a llO°C, at6 const&cia de massa, e, utilizando-se o agitador mac&ico, passar 
nas peneiras de 1,2, 0.6. 0.42, 0.25, 0.15, 0,075 mm’. Anotar corn resolucio 
de 0,Ol g as massas retfdas acumuladas em cada penaira. 
4.5 Peneimento gross0 
4.5.1 Pesar o meterial, retido na peneira de 2.0 mn. obtido conforma 4.2.3, corn 
a resolugso indicada em 4.2.1 e anotar.como M . 
9 
4.5.2 Utilizando-se o agitador msckico, passar esse material nas peneiras de 
50, 38, 25, 19, 9.5 e 4.8 rd. Anotar corn a resolugzo indicada em 4.2.1 as 
massas retidas acumuladas em cada peneira. 
5 CALCULOS 
5.1 Massa total da mostra seca 
Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a expressso: 
Onde: 
(5 -Ml 
MS = x 100 + I4 
(100 + h) 9 
nS = massa total da amostra seca 
% 
= massa da amostra seca ao ar 
Mg - massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm 
h = umidade higros&pica do material passado na paneira de 2,0 mn 
5.2 Porcentagens de materiais que pussam MS peneims de 50, 38, 25, 19, 9,5, 
4,B e 2,O mn 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas,ut~i - 
lirando a expressao: 
Q9 - 
(MS - Hi) 
x 100 
NS 
Onde: 
Q, = porcentagem de material passado em cada peneira 
nS = massa total da amostra seca 
“i 
= massa do material retido acumrlado em cada peneira 
s ~0 case de solos uniformes, pode ser necesssrio utilizar, tanto no peneiramn 
to fine c- no grosso, peneiras intermediirias iquelas indicadas. 
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NBR 718111984 7 
5.3 porcentagene de material em suspensiio 
Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densimetro, referidas 
a massa total da amostra, utilizando-se a expressao: 
Onde : 
Q,= N x ’ 
v Lsc (L - Ld) 7 
(6 - 6d) ' Mh x 100 
(100 + h) 
Q, = porcentagem de solo em sus’pensso no instante da leitura do densimetro 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 rrm, calculado confor 
me indicado em 5.2 
6 = massa especifica dos graos do solo, em g/cm3 
6d 
= massa especifica do meio dispersor, i temperatura de ensaio, em g/cm’ 
v = volume da suspensao, em cm’ 
6c = massa especifica da sgua, a temperatura de calibraggo do densimetro 
OOOC), em g/cm3 
L = i’eitura do densimetro na suspensao 
Ld = leitura do densimetro no meio dispersor (ver Anexo), na mesma temperat 
ra da suspensio 
‘h 
- massa do material Gmido submatido j sedimentagao, em g 
h = umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,gr~n; 
5.4 E&&r0 das pticuZas de solo em suspensZ0 
Calcular o dismetro r&imo das particulas em suspensaoa, no moment0 de cada leitu 
ra do densimetro, utilizando-se a express20 (Lei de Stokes): 
Onde : 
d = di&netro miximo das particulas, em mm 
n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, a temperatura de ensaio, em 
g x s/cm2 
a = altura de queda das particulas, corn resolugao de 0.1 cm, correspodente a 
leitura do densimetro, em cm (ver Anexo) 
7 Para efeito de ca’lculo, considerar: 
hd = 1,000 g/cm3; V = 1.000 cm3 e 6c = 1,000 g/cm3 
s 0 di%oetro dximo das partlculas em suspensso, no moment0 de cada leitura do 
densimetro, pode tambern ser determinado pelo,m6todo grsfico de Casagrande (ver 
Anexo) . 
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t - tempo de sedimentacao. em s 
6 - nes5aespecTficadDsgr~sdosolo,determinadadeacordoamaNBR6~08,emg/cm~; 
‘d 
I massa especifica do meio dispersor, 5 temperatura de ensaio, em g/cm3 
rota: Para efeito de cilculo, considerar 6d = 1,000 g/cm3 e u correspondente 
ao coeficiente de viscosidade da igua (ver Tabela 2). 
TABELA 2 - Vlsaesiddr da 6@a IVabrss am 10 S Q X sk.m*) 
--- 
,+w.u: Para temperaturas intermediirias, obter a viscosidade da igua por interp2 
lacao I inear. 
5.5 Porcentagem de materiais que passam na6 peneims de 1,2, 0,6, 0,42, os25, 
0.15 e 0,075 mn 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas, I! 
tilizando-se a expressao: 
Qf = 
Mh x 100 - Hi (100 + h) 
x N 
Hh x 100 
Onde: 
Qf = porcentagem de material passado am cada peneira 
Mh 
- massa do material rimido submetido ao peneiramento fino ou a sedimenta 
CSO, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramanto ou 
por combinacio de sedimentaGo e peneiramento, respectivamente 
h - umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,0 mm 
“i 
= massa do material retido acumulado em cada peneira 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2.0 mn, calculado corfor 
me indicado em 5.2. 
6 RESULTADOB 
0 resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em abcissas OS 
dismetros das particulas, em escala logaritimica, e em ordenadas as porcentagens 
das particulas menores do cue os dia^metros considerados, em escala aritmdtica. 
IANExo 
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UBR 7101l1984 
ANEXO - LEITURA 00 OENSI-METRO 
9 
A-l VARlA@iO DAS LEITURAS DO DENSlhWTRO. NO ME10 DISF’ERSOR, EM FUNCAO DA TEMPERATURA 
A-l.1 Para cada densimetro construir a curva de variagao das leituras. Ld, no 
maio dispersor, em fungao da temperatura. 
A-l.2 Para tanto, diluir, em proveta, 125 cm’ da solucao indicada em 4.3.2, em 
875 cm3 de igua destilada. 
A-l.3 Corn a proveta imarsa em urn recipiente corn igua, provido de dispositlvo e 
ra controle de temperatura, variar a tamperatura do meio dispersor e obter diver - 
sas leituras densiktricas. em uma faixa compreendida entre 10°C e 35’C, as quais 
devem ser feitas na parte superior do menisco. 
A-1.4 Corn os valores obtidos construir uma curva, coma exemplificado na Figura 5. 
A-2 VARlA#O DA ALTURA OEQUEDA DAS PARTkULAS EM FUN@0 DA LEITURA DO DENSMETRO 
A-2.1 Para cada densimetro construir as curvas de variagao da altura de queda 
das particulas, de 2’. em fungao da leitura do denslmetro. 
A-2.2 Para tanto, determinar a distjncia, 2, de cada trago principal da gradua 
gao ao centro de volume do densimetro ; a para isso medir a diskcia de cada tra 
go principal da graduagao do densimetro 2 base da haste e somar a essa distsncia 
metade da altura do bulb0 (medida da base da haste a extremidade do bulbo). 
A-2.3 Corn OS valores obtidos construir uma curva correlacionando as alturas de 
queda. 5, corn as leituras do densimatro, corn0 exemplificado na Figura 6. Essa cur 
va i villda para as leituras efetuadas nos dois primeiros minutes de ensaio, quan 
do o densimetro permanece mergulhado na dispersao. 
A-2.4 Para as leituras subsequentes construir uma curva correlacionando as altu - 
ras de queda corrigidas, 2’ , corn as leituras do densimetro, coma exemplificado na 
Figura 6, utilirando a seguinte expressso: 
V 
a’ =a -a 
2A 
Onde : 
va = volume da parte imersa do densimetro,obtido pesando-se o densimatro ou 
imergindo-o em igua em uma proveta graduada 
A = srea da secao interna da proveta, obtida dividindo-se ‘0 volume de 
1.000 cm3 pela distkcia medida entre o fundo da proveta e o trago car _ 
respondenta a esse volume 
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NBR 718111684 
FIGURA 5 - Exemplo de curva de varia$io das leituras do densimetro. no meio 
disperser, em fun& da temperatura 
)4-m. - -. . =. ’ - .““““““. * 
z I*- 
2 
3 
CURVA o 
8 zoo- 
IPam OB trir primeiroa biturae) 
i 
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u6R718111984 11 
A-3 oETERMlNACA0 DO DliiMTRO MkXlMCl DAS PARTk3JLAS PELO NOMOORAMA DE A. CASAGRANDE 
A-3.1 A determinagso do di%etro msximo das particulas pela Lei de Stokes pod= 
ser feita utilizando-se o nomograma elaborado por Casagrande. A Figura 7 fornece 
as indicagoes necessirias para sua elaboragao e a Figura 8 apresenta urn nomograma 
ja’ elaborado. 0 nomograma, constituindo-se em representagSo grsfica da Lei de 
Stokes, 6 adaptive1 a qualquer densimetro, desde qua se tenha feito a correlagao 
entre as alturas de queda e as leituras do densimetro. Esta correlagao pode ser 
feita no p&prio nomograma, marcando-se contiguamente i escala das alturas de quc 
da as leituras correspodentes do denslmetro, lembrando. por&a, que a correlagio 
para as trG5 primairas leituras. correspondentes aos tempos de sedimentagao de 0.5. 
1 e 2 minutos, i diferente daquela para as leituras subseqlentes. A chave para a 
utilizacao do nomograma esti apresentada na Figura 8. 
A-3.1.1 Para exemplificar. considerem-se os seguintes dados obtidds de ensaio: 
L - leltura do densimetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,028 
t - tempo de sedimentagao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 minutos 
T - temperatura da suspensao . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21°C 
6- massa especifica dos grgos do solo . . . . . . . . 2.56 g/cm” 
Considere-se, ainda, que, para o densrmetro utilizado no ensaio, as curvas de va - 
riagso da altura da queda das particulas em fungi0 da leitura do densimetro sejam 
aquelas exemplificadas na Figura 6. Para L = 1,028 obtim-se, portanto, a’ = 17 cm. 
A seguir, proceder corwo segue: 
a) ligar OS valores 2~6 e 21, das respectivas escalas 6 e T, por uma re 
ta que cortar5 a escala A no ponto 11,6; 
b) outra reta ligando OS valores de 17.0 cm e 4 minutos, das respectivas 
escalas a a t, determinari, na escala V. a velocidade de 0,068 cm/s; 
c) uma terceira reta, ligando este valor ao ponto 11,6, na escala A. COT 
tars a escala d no ponto 0,028 mm, que G o djsmetro &ximo procurado 
das partlculas am suspenszo, para este exemplo. 
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12 hBR 71S1/1964 
Id 
w 
-ll 
16 
NY 
,l 
1 
X 
FIGURA 7 - Coest~qlo do nemogmna ds ha#ffmb 
A,W 
5 -- 
6 -- 
7 -- 
0 -- 
0 -- 
10 -- 
n -- 
12 -- 
13 -- 
z5 -- 
so 
35 
40 
NOTACAO 
f 
35 
30 
25 
20 
15 
10 
FIGURA 8 -. Nomograma de Caragrnnde 
LCI DE STOKES 
d= AiT 
A. 1.000 n 
6 -bd 
v= 
+ 
CHAVE 
d vt 
1 ..- _...___. .._._ -l”...“.“,.~ ..,., ,~. ,.~ ,.,.,, ~, .,. .., .,., .,. .