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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO COLEGIADO DE ENGENHARIA CIVIL 1° RELATÓRIO DA DISCIPLINA LABORATÓRIO DE SOLOS I DOCENTE: Prof. Dr. João Barbosa de Souza neto DISCENTES: Cleiton Silva Oliveira Elismar Pereira Guirra Julimar da Silva Rocha Juazeiro-Ba. 2014 1 SUMÁRIO RESUMO.............................................................................................................3 1. ANALISE TACTO VISUAL...............................................................................4 2. ENSAIO DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA..................................................4 2.1 Introdução...........................................................................................4 2.2 Descrição do ensaio............................................................................4 2.2.1 Materiais e equipamentos................................................................5 2.2.1.1 Equipamentos preliminares...........................................................5 2.2.1.2 Equipamentos para ensaio de granulometria................................5 2.2.2 Metodologia do ensaio.....................................................................5 2.3 Apresentação e discussão dos resultados..........................................7 2.4 Conclusão.........................................................................................12 3. ENSAIO DE MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS......................................12 3.1 Introdução.........................................................................................13 3.1.1 Objetivo..........................................................................................13 3.2 Descrição do ensaio..........................................................................13 3.2.1 Materiais e equipamentos..............................................................14 3.2.2 Metodologia do ensaio...................................................................14 3.3 Apresentação e discussão dos resultados........................................15 3.3.1 Determinação do teor de umidade.................................................15 3.3.2 Determinação da massa específica dos sólidos.............................15 3.4 Conclusão.........................................................................................17 4. ENSAIO DO LIMITE DE ATTEBERG............................................................17 4.1 Introdução.........................................................................................17 4.1.1 Objetivo..........................................................................................18 4.2 Descrição do ensaio..........................................................................18 2 4.2.1 Materiais e equipamentos..............................................................18 4.2.1.1 Equipamentos para ensaio do limite de liquidez.........................19 4.2.1.2 Equipamentos para ensaio do limite de plasticidade..................19 4.2.2 Metodologia do ensaio...................................................................19 4.3 Apresentação e discussão dos resultados........................................20 4.4 Conclusão.........................................................................................22 5. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO......................................................................23 5.1 Introdução.........................................................................................23 5.1.1 Objetivo..........................................................................................23 5.2 Descrição do ensaio..........................................................................24 5.2.1 Materiais e equipamentos..............................................................24 5.2.2 Metodologia do ensaio...................................................................24 5.3 Apresentação e discussão dos resultados........................................24 5.4 Conclusão.........................................................................................27 6 CONCLUSÃO GERAL....................................................................................27 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................28 ANEXOS............................................................................................................29 3 RESUMO O seguinte relatório faz uma analise dos procedimentos experimentais realizados no laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade Federal do Vale do São Francisco. Os ensaios realizados foram: Massa específica dos grãos (NBR – 6508), compactação dos solos (NBR – 7182), e Granulometria e limites de liquides e plasticidade. Para a engenharia civil a realização destes ensaios é imprescindível, logo que indicam as condições e características de um solo, o que implica diretamente na realização e dimensionamento das mais variadas estruturas. Para o ensaio de massa específica dos grãos, granulometria e índices de Atterberg, concluiu-se que os resultados não foram satisfatórios de acordo com as suas respectivas normas, devido a erros sistemáticos e experimentais, logo esses resultados não poderiam ser usados como parâmetros. Para o ensaio de compactação obteve-se o valor para a umidade ótima e a densidade seca máxima, mas não foi possível o cálculo do grau de saturação porque não era conhecida a massa específica dos grãos. Contudo, esse trabalho é satisfatório ao complementar a formação geotécnica do aluno através do contato direto e prático com instrumentos de análise de solos, sendo ainda um primeiro contato com a pesquisa científica. 4 1- ANALISE TACTO VISUAL A priori, antes de todos os procedimentos, os componentes da equipe realizaram uma analise tacto visual, a fim de pré-identificar o solo que seria trabalhado. Ao ser realizado a analise, verificou-se a pouca quantidade de solo de granulometria que proporcionasse atrito entre os dedos, identificando predomínio de material de granulometria fina (silte ou argila). O critério que definiu a caracterização foi a plasticidade, que é inferior a solos com altos teores de argila, já que essa é a responsável pelas reações no solo, e por consequência responsável pela plasticidade da amostra. Então por consenso dos componentes o solo pode ser pré-classificado como silte argiloso. 2 – ENSAIO DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA 2.1 - INTRODUÇÃO O seguinte trabalho tem como meta apresentar uma analise, a fim de definir como se escolhe uma amostra de solo e a partir desta por meio das prescrições da norma vigente da ABNT obter dados que permita auxiliar a sua caracterização e utilização do solo de maneira apropriada por meio de curvas granulométricas. 2.2–DESCRIÇÃO DO ENSAIO A atividade descrita possui como objetivo a realização de um dos ensaios de caracterização (nesse caso a análise granulométrica) do solo por meio dos processos de peneiramento e sedimentação. A norma usada para procedência das atividades será a NBR 7181/84 que possui como documentos 5 de auxílio a NBR 6457/86(preparo de amostras) e a NBR 6508/95 (determinação da massa específica para grãos com diâmetro inferior a 4,8 mm). 2.2.1- Materiais e equipamentos 1.2.1.1 -Equipamentos preliminares (NBR 6457/86): Balança; Peneiras; Bandejas metálicas; Almofariz e mão de gral. 2.2.1.2-Equipamentos para ensaio de granulometria (NBR7181/84): Estufa; Balanças; Aparelho de dispersão; Provetas de vidro; Densímetro; Termômetro; Béquer de vidro; Relógio com indicação; Peneiras; Agitadores mecânicos; Escovas metálicas; Bagueta de vidro. 2.2.2 - Metodologia do ensaio Segundo a NBR 7181/84 deve-se através das recomendações NBR 6457/86 secar amostra de solo ao ar para determinação da umidade higroscópica, desmanchar os torrões sem provocar a quebra dos grãos e realizar a devida homogeneização. Para determinar-se a quantidade de material que será utilizada empregou-se o processo de quarteamento e em 6 seguida foi recolhido uma porção para peneira de abertura de malha de 76 mm. Por uma análise visual dos maiores grãos que passaram na peneira adota-se a quantidade mínima de amostra através de uma tabela. O ensaio foi feito por meio de peneiramentos e sedimentação. A massa seca ao ar adotada será denominada de Mc. Tomando-se conhecimento da NBR 6502/95(classificação de solos), sabe-se que as peneiras limites para análise de faixas das graduações de uma amostra são a peneira 10(abertura de 2mm) e a peneira 200(abertura de 0,075 mm).O material que é devidamente seco ao ar e destorroado e que ficar retino na peneira de 2 mm será lavado e depois secado em estufa para a realização do peneiramento grosso .Utiliza-se o agitador mecânico para passar o material nas peneiras 50; 38; 25; 19; 9,5 e 4,8 mm e em seguida determina-se a massa retida acumulada em cada peneira. O material passante na peneira de 2 mm será utilizado cerca de 70g(Mh) para a análise do peneiramento fino e sedimentação por se tratar de um solo com características silto-argilosas. Utiliza-se cerca de 100g para determinação da umidade higroscópica. Na sedimentação coloca-se o material em um béquer juntamente com um defloculante (hexametafosfato de sódio) e deixa em repouso por cerca de 12 horas, coloca-se o material em um copo dispersor que será misturado por 15 minutos, o processo também foi realizado com uma amostra sem defloculante(foi sugerido já que não é recomendação da norma).Do dispersor o material é encaminhado para uma proveta em uma solução de cerca de 1000cm³.Quando o sistema atingir o equilíbrio térmico fecha-se a proveta com uma das mãos e agita-se por 1 minuto a partir desse procedimento realiza-se o processo de leituras de dados com densímetro e termômetro por um período de 24 horas em períodos devidamente definidos pela norma. As leituras na proveta foram feitas averiguando a parte superior do menisco e logo em seguida colocou-se o densímetro em uma proveta contendo água limpa. O material depois das 24 horas e transferido para a peneira 200(0,075 mm) com auxílio de água além de ser lavado. No peneiramento fino o material lavado da atividade de sedimentação e secado em estufa e encaminhado para um agitador onde serão colocadas as 7 peneiras de 1,2; 0,6; 0,42; 0,25; 0,15 e 0,075mm sendo em seguida anotadas as massas retidas acumuladas em cada peneira. 2.3- APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Como já foi mencionado, determinou-se a umidade higroscópica que foi obtida por meio de uma média aritmética da umidade de 3 amostras e o peso relativo(Gs) pela média de duas amostras apresentadas na tabela 1 abaixo: 2.3.1- umidade Amostra: 6 Local: LAB-GEO Furo: Operador: Cesar Data: 15/11/2014 Umidade higroscópica Massa especifica dos grãos < # 2mm Capsula N° 12 18 19 Picnômetro N° 1 3 tara (g) 14,21 14,88 13,37 Temperatura (°C)24,0 24,0 tara + SH (g) 46,45 40,09 42,89 Pic.+ água(g) 596,15 592,53 tara + SS (g) 45,69 39,50 42,19 Pic.+ água + solo(g)633,18 629,79 Umidade (%) 2,410% 2,390% 2,429% Massa de solo (g)50,00 50,00 w (% ): 2,41% 4,13 4,21 Gs 4,17 Tabela 1: umidade higroscópica e peso relativo Para determinação do teor de umidade, utilizou-se a seguinte fórmula: 100 32 m2 - m1 x mm h De posse da fórmula e dos dados explícitos na tabela 1, obtiveram-se os resultados do teor de umidade das três capsulas utilizadas e através desses resultados, encontrou-se a umidade da amostra que é obtido através da média dos três resultados, conforme cálculos abaixo: 8 Cápsula nº 12 %14,2100 21,1469,45 45,69 - 46,45 12 xh Cápsula nº 18 %39,2100 88,1450,39 39,50 - 40,09 18 xh Cápsula nº 19 %429,2100 37,1319,42 42,19-42,89 19 xh Umidade média %41,2 3 429,239,241,2 médiah 2.3.2- Peneiramento grosso O peneiramento grosso ocorreu com o material retido na peneira 10, que foi lavado e levado para secagem na estufa por cerca de 24 horas, após a secagem o material apresentou uma massa total de 366,27 g. O resultado do peneiramento está apresentado na tabela 2. Peneiramento grosso Peneira Abertura(mm) Solo retido(g)Solo ret. acum.(g) % material passa 2" 50,8 0,00 0,00 1 1/2" 38,1 0,00 0,00 1" 25,4 0,00 0,00 3/4" 19,1 61,37 61,37 3/8" 9,5 112,84 174,21 4 4,76 85,63 259,84 10 2,00 91,24 351,08 91,0% 100% 100% 100% 98% 95,6% 93,4% Tabela 2: peneiramento grosso A porcentagem de material passante no peneiramento grosso foi obtida pela seguinte relação: 9 Ms = massa total da amostra seca. Mi=massa do material retido em cada peneira. 2.3.3- Peneiramento fino Vale a pena ressaltar que se realizou o ensaio de granulometria para porções com defloculante e sem defloculante. O objetivo maior do seguinte ensaio e a obtenção da curva granulométrica do solo e para isso, se faz necessário conhecer os valores de percentual passante em cada peneira, as tabelas abaixo mostram os dados adquiridos do solo com defloculante: Para obter a porcentagem de material passante no peneiramento fino, foi realizado cálculos seguindo a fórmula: Como o ensaio foi realizado como uma fração de solo passado pela peneira 10, há a necessidade de ser feita uma correção de estimativa para achar a porcentagem passante referente aos 4Kg de solo usados previamente no peneiramento inicial. Para tanto usa-se a relação a seguir para determinar a massa seca contida na amostra inicial: 10 Peneira Abertura(mm) Solo retido(g) Solo ret. acum.(g) % material passa 16 1,19 0,56 0,56 30 0,59 3,17 3,73 40 0,42 3,12 6,85 60 0,25 10,86 17,71 100 0,149 3,90 21,61 200 0,074 20,40 42,01 Peneiramento Fino 58,4% 90,6% 88,1% 85,7% 77,3% 74,2% Tabela 3: Peneiramento fino com defloculante 11:35 42832/07 120,00 04 tempo hora Temp. (°C) L (g/cm^3) Ld (g/cm^3) a (cm) QS (%) d (mm) 30 seg 9:26:00 26,0 1,0430 1,00620 9,00 49% 0,056 1 minuto 9:27:00 26,0 1,0360 1,00620 10,38 39% 0,042 2' 9:28:00 26,0 1,0340 1,00620 10,77 37% 0,031 4' 9:30 26,0 1,0310 1,00620 10,45 33% 0,021 8' 9:34 26,0 1,0290 1,00620 10,84 30% 0,015 15' 9:41 26,0 1,0270 1,00620 11,23 27% 0,011 30' 9:56 26,0 1,0260 1,00620 11,43 26% 0,008 1 hora 10:26 26,0 1,0250 1,00620 11,63 25% 0,006 2 h 11:26 26,0 1,0220 1,00620 12,22 21% 0,004 4 h 13:26 26,0 1,0210 1,00620 12,42 19% 0,003 8 h 17:26 26,0 1,0200 1,00620 12,61 18% 0,002 24 h 9:26 26,0 1,0180 1,00620 13,01 15% 0,001 SEDIMENTAÇÃO HORA DE INÍCIO: DENSÍMETRO N°: Massa do material úmido submetido à sedimentação Mh (g) = PROVETA N°: Tabela 4: Sedimentação com defloculante Para a amostra sem defloculante são válidas as Tabelas1, 2e as que constam abaixo: Peneira Abertura(mm)Solo retido(g)Solo ret. acum.(g)% material passa 16 1,19 3,98 3,98 30 0,59 7,60 11,58 40 0,42 4,77 16,35 60 0,25 11,10 27,45 100 0,149 3,74 31,19 200 0,074 19,05 50,24 25,7% Peneiramento Fino 90,4% 79,8% 73,1% 57,6% 52,3% Tabela 5: Peneiramento fino sem defloculante 11 09:26 42825/07 120,00 04 tempo hora Temp. (°C) L (g/cm^3) Ld (g/cm^3) a (cm) QS (%) d (mm) 30 seg 9:26:00 26,0 1,0370 1,00620 10,18 41% 0,059 1 minuto 9:27:00 26,0 1,0300 1,00620 11,56 31% 0,045 2' 9:28:00 26,0 1,0270 1,00620 12,15 27% 0,032 4' 9:30 26,0 1,0240 1,00620 11,82 23% 0,023 8' 9:34 26,0 1,0220 1,00620 12,22 21% 0,016 15' 9:41 26,0 1,0210 1,00620 12,42 19% 0,012 30' 9:56 26,0 1,0200 1,00620 12,61 18% 0,009 1 hora 10:26 26,0 1,0170 1,00620 13,20 14% 0,006 2 h 11:26 26,0 1,0160 1,00620 13,40 13% 0,004 4 h 13:26 25,0 1,0160 1,00648 13,40 12% 0,003 8 h 17:26 25,0 1,0140 1,00648 13,79 9% 0,002 24 h 9:26 25,0 1,0110 1,00648 14,38 5% 0,001 SEDIMENTAÇÃO HORA DE INÍCIO: DENSÍMETRO N°: Massa do material úmido submetido à sedimentação Mh (g) = PROVETA N°: Tabela 6: Sedimentação sem defloculante Chegou-se aos valores de porcentagem retida em cada peneira por meio de fórmulas de parâmetros que estão descritas na NBR7181/84, tendo por meio da junção destes valores as curvas que se seguem. Gráfico 1:Curva granulométrica de amostra com defloculante 12 Gráfico 2: Curva granulométrica de amostra sem defloculante A representação das curvas pode dizer que a grande maioria das partículas do solo concentra-se na fração entre areia fina e silte, atendendo assim, a escolha de 120 g(empregada para solos siltosos e argilosos) para a atividade de sedimentação. 2.4 – CONCLUSÃO Os procedimentos realizados demonstraram que o ensaio de granulometria mostrou-se indispensável para a caracterização do solo tendo em vista que ele fornece informações detalhadas da quantidade de material presente em uma determinada faixa de dimensão. Assim como previsto na analise tacto visual, foi constatado um predomínio da fração silte, tendo em vista que para uma classificação mais precisa, havia a necessidade do limite de liquidez para o calculo do IC. 13 Outro ponto a destacar nesse ensaio específico e a pouca interferência do defloculante na curva granulométrica este fato pode indicar que as partículas facilmente se desagregam umas das outras. 3 - ENSAIO DE MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS 3.1 - INTRODUÇÃO Um determinado tipo de solo contém partículas com propriedades diferentes entre si. Por isso, há um interesse maior em determinar a massa específica média das partículas do solo ao qual elas compõem. A fração mais fina dos solos costuma ter natureza diversa da fração de maior tamanho por ser gerada em sua maioria por desintegração química (oxidação, carbonatação e hidratação). Por isso, as normas descrevem a determinação da massa específica média menor que um tamanho especificado. 3.1.1 – Objetivo Para determinação da massa específica dos sólidos foram realizados dois ensaios para se obter a média entre eles, com o objetivo de determinar a massa específica dos grãos de solo que passam na peneira de 4,8 mm de acordo com a NBR 6508/1984 para estudo dos agregados miúdos que compõem. 3.2 – DESCRIÇÃO DO ENSAIO Para o ensaio utilizamos a norma 6508/1984 da ABNT, que utiliza para esse ensaio um aparelho denominado de picnômetro que consiste em um equipamento feito de vidro e que possui baixo coeficiente de dilatação térmica. 14 3.2.1 - Materiais e equipamentos Estufa; Aparelho de dispersão com hélices metálicas substituíveis e copo munido de chicanas metálicas; Picnômetro de 500 cm³; Bomba de vácuo com registros, vacuômetro e conexões, capaz de aplicar um vácuo de 88 kPa; Termômetro graduado em 0,1°C de 0 a 50°C; Balança com capacidade para até 1,5 kg, com resoluções de 0,01 g; Funil e Conta-gotas. 3.2.2–Metodologia do ensaio Para determinação da massa específica dos sólidos, utilizamos uma amostra previamente seca ao ar até próximo a umidade hidroscópia, homogeneizada e passada na peneira de 4,8 mm, conforme especificado na NBR 6457/1986.Tomou-se 50 g dessa amostra (que é a massa exigida pela norma para materiais argilosos ou siltosos) e colocou-a no copo do dispersor, onde ficou por 15 minutos em vibração. Com a ajuda do funil, o material foi transferido do dispersor para o picnômetro, completando-o com água destilada até alcançar a marcação que determina cerca de metade do volume do picnômetro. Foi retirado o ar do material através de uma bomba de vácuo, onde foi aplicado um vácuo durante um período de 15 minutos e depois adicionou-se mais água destilada até a marca de 1 cm abaixo da base do gargalo, e novamente com a bomba de vácuo, repetiu-se o procedimento para novamente retirar o ar. Na sequência, Completou-se o volume total do picnômetro com água destilada, até que a base do menisco coincidisse com a marca de referência. 15 Em seguida, pesou-se o conjunto água + solo + picnômetro e com o auxílio de um termômetro, determinou-se a temperatura do material, descartando-o posteriormente. 3.2 – APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Os dados obtidos durante o ensaio e os resultados originados dos cálculos estão organizados na ficha a baixo, bem como as fórmulas e descriminação dos cálculos. DADOS PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE DESCRIÇÃO UNID CÁPSULA Nº 12 18 19 SOLO ÚMIDO + TARA (m1) g 46,45 40,09 42,89 SOLO SECO + TARA (m2) g 45,69 39,50 42,19 TARA (m3) g 14,21 14,88 13,37 TEOR DE UMIDADE (h) % 2,41 2,39 2,42 TEOR DE UMIDADE MÈDIO (hmédio) % 2,41 Tabela 7: Dados para determinação do teor de umidade DESCRIÇÃO UNID ENSAIO Nº 1 2 AMOSTRA ÚMIDA (M1) g 50,00 50,00 PICNÕMETRO + SOLO + ÁGUA (M2) g 633,18 629,79 PICNÕMETRO + ÁGUA (M3) g 596,15 592,53 TEMPERATURA DO ENSAIO (T) °C 25,00 25,00 MASSA ESPECÍFICA DA ÁGUA ( t) g/ cm³ 0,9973 0,9973 MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS ( ) g/cm³ 4,13 4,21 MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS MÉDIO ( médio) g/cm³ 4,17 Tabela 8: Dados do ensaio da massa específica 3.3.2 - Determinação da massa Específica dos sólidos: Para determinação da massa específica dos sólidos, utilizou-se a seguinte fórmula: 16 ts x MMhxM hxM 231 1 )100/(100[ )100/(100 De posse da fórmula e dos dados explícitos na tabela 8, obtiveram-se os resultados da massa específica dos sólidos em dois ensaios e através desses resultados, encontrou-se a umidade da amostra que é obtido através da média dos dois resultados, conforme cálculos abaixo: Ensaio nº 01 3 1 /13,49973,0. 18,63315,596)41,2100/(100.50[ )41,2100/(100.50 cmgS Ensaio nº 02 3 2 /21,49973,0. 79,62953,592)41,2100/(100.50[ )41,2100/(100.50 cmgS ³/17,4 2 21,413,4 cmgmédia Segundo as recomendações da NBR 6508/1984, considera-se os ensaios satisfatórios quando os seus resultados não diferirem de mais que 0,02 g/cm³. Para o nosso ensaio a diferença entre as massas especificas das duas amostras foi: 3 21 /02,008,013,421,4 cmg Os resultados obtidos nos dois ensaios de massa específica dos sólidos mostramuma variação acima do valor aceitável por norma. Diversos fatores podem ter contribuído para essa variação, entre eles: A variação de umidade do ar, erro de manuseio dos materiais, a quantidade de massa perdida durante a acoplagem da tampa do picnômetro, além de possíveis erros causados por equipamentos de medição (balança e termômetro), entre outros. 17 3.4 - CONCLUSÃO Visto que os resultados não foram satisfatórios segundo as exigências da NBR 6508/1984, faz-se necessário um novo ensaio, buscando a minimização dos erros e consequentemente a obtenção de resultados mais precisos. Portanto, os resultados obtidos neste ensaio não devem ser validados ou aceitos por não cumprirem o exigido em norma. 4 – ENSAIO DO LIMITE DE ATTEBERG 4.1 – INTRODUÇÃO O comportamento do solo leva em consideração muitos fatores que deixam muito complexa determinar o seu comportamento, fatores esses que quando bem determinados ajudam na caracterização do tipo de solo, maximizando assim a eficiência do tipo de manuseio do mesmo. A aplicação de outros métodos para se conhecer o solo frente a outros fatores principalmente com a presença de umidade (água), torna-se imprescindível. Em resumo para se determinar o comportamento das partículas dos minerais-argila que estão mais sujeitas a variação de comportamento na presença de água, convencionou-se o emprego de ensaios e índice proposto pelo engenheiro Atteberg. 4.1.1 – Objetivos -Indicam a influência dos finos argilosos no comportamento do solo -Identificação dos solos e suas classificações 18 -Prever o comportamento do solo mediante a variação do teor de umidade 4.2 – DESCRIÇÃO DO ENSAIO 4.2.1 – Materiais e equipamentos 4.2.1.1 – Equipamentos para ensaio de limite de liquidez Estufa capaz de manter a temperatura de 60º a 65ºC e 105º a 110ºC; Cápsula de porcelana com aproximadamente 120mm de diâmetro; Espátula de lamina flexível com aproximadamente 80mm de comprimento e 20mm de largura; Balança que permita pesar nominalmente 200g, com resolução 0,01 e sensibilidade compatível; Gabarito para verificação da altura de queda de concha; Esfera de aço com 8mm de diâmetro; Aparelho com as características e dimensões indicadas na figura 1 da NBR6459; Cinzel com as características e dimensões indicadas na figura 2 da NBR6459. 4.2.1.2 - Equipamentos para ensaio de limite de plasticidade Estufa capaz de manter a temperatura de 60º a 65ºC e 105º a 110ºC; Cápsula de porcelana com aproximadamente 120mm de diâmetro; Espátula de lamina flexível com aproximadamente 80mm de comprimento e 20mm de largura; Recipientes adequados, tais como pares de vidro de relógio com grampo, que evitem a perca de umidade da amostra; Balança que permita pesar nominalmente 200g, com resolução 0,01 e sensibilidade compatível; 19 Gabarito cilíndrico para comparação, com 3mm de diâmetro e cerca de 100mm de comprimento; Placas de vidro de superfície esmerilhada, com cerca de 30mm de lado. 4.2.2 – Metodologia do ensaio O índice de Atterberg tem como objetivo encontrar os teores de umidade correspondentes ás mudanças de estado (figura 1), obtido por meio da determinação do limite de liquidez e de plasticidade tem como método descrito respectivamente na NBR6459/1984 e NBR7180/1984. Figura 1: Teores de umidades de acordo com as mudanças de estado Em síntese, para determinação do limite do liquidez, tem como principio verificar as características de uma amostra de solo previamente tratada por meio da NBR6457/1986 e colocar pequenas quantidades de água destilada e verificar sua consistência por meio de golpes em uma equipamento especifico para determinação do limite de liquidez(figura 2). Este equipamento não deve apresentar folgas ou desgastes em seus pinos e juntas bem como suas demais peças devem estar em perfeito estado para não afetar no resultado final, bem como deve se ajustar o aparelho de modo que a base esteja a uma distancia de 10mm acima da base e também verificar a altura de queda de 250mm e a altura de restituição estar compreendida entre 185 e 230mm. 20 Figura 2: Aparelho de Casagrande Já o limite de plasticidade é definido como o menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um cilindro com 3mm de diâmetro, rolando-se o solo com a palma da mão. Sendo o procedimento padronizado pela NBR7180/198 4.3 – APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 4.3.1 – Limites de liquides Podemos observar que de acordo com o item 4.4.1 da norma que diz que o limite de liquidez do solo corresponde ao o teor de umidade correspondente a 25 golpes para se fechar. Ou seja, o solo se encontrará em um estado que se comporta como liquido, pois a interação da água entre as partículas do solo promove uma diminuição das forças coesivas e por consequência a desestruturação do solo. Por isso, de acordo com o livro de CARLOS DE SOUZA PINTO “solos são tantos mais compressíveis (sujeitos a recalques) quanto maior for o seu LL”. 21 LIMITE DE LIQUIDEZ 1 CÁPSULA Nº 42 53 15 40 45 2 GOLPES Nº 35 30 25 21 16 3 PESO BRUTO ÚMIDO G 10,01 10,11 10,56 10,47 11,54 4 PESO BRUTO SECO G 9,07 9,22 9,44 9,45 9,81 5 PESO DA CÁPSULA G 5,72 6,21 5,61 5,97 5,74 6 PESO DA ÁGUA (3-4) 0,94 0,89 1,12 1,02 1,73 7 PESO DO SOLO SECO (4-5) 3,35 3,01 3,83 3,48 4,07 8 UMIDADE(%) (6/7)x100 28,06 29,57 29,24 29,31 42,5 TABELA 9: Dados do ensaio do limite de liquidez Foram observadas durante o procedimento, que a tendência de perda de umidade do solo foi muito alta, as quantidades de agua usadas para se alcançar os pontos de fechamento de ranhura durante o procedimento tinham de ser constantemente corrigidas, devido a secagem rápida do solo exposto ao ambiente. 4.3.2 – Limites de Plasticidade Para a determinação do limite de plasticidade foram obtidos umidades das amostras presentes na tabela abaixo. Pode verificar para as cápsulas uma media de 20,18% de umidade. No entanto, de acordo com o item 5.1.1 na norma NBR7180, que diz “Considerar satisfatórios os valores de umidade obtidos de umidade quando de pelo menos nos três, nenhum deles diferir da respectiva média do mais que 5% dessa média”, com isso, as amostras poderiam variar entre 5% de 20,18%, ou seja, aproximadamente 1% para mais ou para menos. Ainda de acordo com a norma, para efeito didático, caso os dados disponível não disponha os critérios citados, pode-se adotar o limite de plasticidade como sendo a media das umidades disponíveis, no caso especifico, 20,18%. 22 TABELA 10: Dados do ensaio do limite de Plasticidade De acordo com a bibliografia sobre o assunto podemos determinar se o tipo de solo e com isso auxiliar no embasamento de resistência de um solo bem como em sue comportamento frete a variáveis presentes no campo. Isso pode ser observado no quadro abaixo. Mas como em parte a analise não atendeu a norma, especificamente na determinação do limite de plasticidade não é possível confiar em uma classificação. 4.4 – CONCLUSÃO Com o auxilio dos dados obtidos pelos ensaios da NBR 7180 e 6459 poderíamos classificar o solo, no entanto, como o limite de liquidez não atendeu a tolerância de variação especificada em norma, os resultados não são confiáveis. Com isso, podemos concluir que para que haja confiabilidade nos dados o método de determinação deve ser feito a risca e levando sempre para atenção a possíveis erros que prejudiquem a credibilidade do resultado final, a amostra em si,apresentou altos índices de perda de umidade ao exposto ao ambiente, para uma realização precisa, requer um cuidado minucioso para colher a amostra e pesa-la sem ter perdas significativas de umidade. LIMITE DE PLASTICIDADE 1 CÁPSULA Nº 14 16 39 58 17 2 PESO BRUTO ÚMIDO g 6,78 6,81 6,71 7,34 6,76 3 PESO BRUTO SECO G 6,64 6,66 6,55 7,15 6,63 4 PESO DA CÁPSULA g 5,96 5,85 5,88 6,14 5,95 5 PESO DA ÁGUA (2-3) 0,14 0,15 0,16 0,19 0,13 6 PESO DO SOLO SECO (3-4) 0.68 0,81 0,67 1,01 0,68 7 UMIDADE(%) (5/6)x100 20,59 18,51 23,88 18,81 19,11 23 5 - ENSAIO DE COMPACTAÇÃO 5.1 -INTRODUÇÃO A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento mecânico, usado a fim de reduzir os vazios de ar do solo, geralmente usando um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas, até soquetes manuais possam ser empregados. (PINTO, Carlos de Sousa, 2002). O aumento da densidade ou redução do índice de vazios é desejável não por si, mas porque diversas propriedades do solo melhoram com isto. (PINTO, Carlos de Sousa, 2002). O grau de compactação de um solo é medido com base no peso específico seco. Quando adicionada ao solo durante a compactação, a água atua como um agente lubrificante das partículas. As partículas do solo deslizam umas sobre as outras e se movem para uma posição densamente compactada. (DAS, Braja M, 2013). Dessa relação, sabe-se que o aumento da umidade, aumenta o peso específico seco, até uma determinada quantidade de água, chamada de umidade ótima, que leva a densidade seca máxima. Se adicionado mais água ao solo, além do ponto ótimo, a água ocupará os espaços do ar nos vazios, o que levará a uma diminuição da densidade seca. O teste de laboratório geralmente usado para determinar o peso específico seco máximo de compactação e o teor de umidade ótimo é chamado de ensaio de compactação Proctor (1993) e foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR 7182/86). 5.1.1- Objetivo Este relatório tem por objetivo apresentar o resultado do ensaio de Compactação do Solo para determinar a curva de compactação do solo, executado pela, no Laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade Federal do Vale São Francisco . 24 5.2 – DESCRIÇÃO DO ENSAIO 5.2.1 - Materiais e equipamentos utilizados Balanças com capacidade de 10 a 20 kg. Peneira de 4.8 mm Estufa que mantêm temperatura de 105º a 110º Cápsulas metálicas para determinar umidade Bandejas metálicas de (75x50x5)cm Cilindro metálico pequeno (cilindro de Proctor). Soquete pequeno 5.2.2 - Metodologia O experimento foi conduzido pelos técnicos responsáveis do laboratório GEOLAB, de acordo com a NBR 7182/86. A amostra de solo usada para o ensaio foi preparada com reuso de material, de acordo com a NBR 6457. Foi utilizado um cilindro grande, com cinco camadas de solo silto argiloso sendo este compactado com 27 golpes. Logo a energia de compactação é a modificada. O experimento prosseguiu segundo a orientação da norma. 5.3 - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A priori, foi realizado a analise do ponto ótimo de umidade, utilizando 500 g de solo passado na peneira 4,8 mm. A verificação indicou que ao ser adicionado 31 gramas de agua, o solo chegou ao ponto ótimo. Após a realização dos cálculos ponderando a umidade hidroscópica calculada anteriormente, foi determinado a umidade ótima em torno de 8,42%, sendo posteriormente calculado para a massa de 3500 g, massa de agua usada alcançar os pontos de umidades referentes a 3,82%,5,82%,7,82%,9,82% e 11,82%.Com a analise dos resultados, foi percebido que com os 5 pontos de umidades pré determinados , não houve queda no peso do solo, logo , foi realizado mais duas analises para as umidades de 13,82% e 15,82%, afim de garantir que o resultado da curva fosse conclusivo. 25 Os dados obtidos no ensaio e os calculados posteriormente foram usados para determinar a curva de compactação, e para isso se fez necessário organizá-los em tabelas. As fórmulas utilizadas para encontrar a densidade aparente úmida, a umidade e a densidade seca foram devidamente citadas. TABELA 11: Dados para determinação da densidade aparente úmidade Nº do ensaio Nº da cápsula Peso da cápsula + solo úmido(g) Peso da cápsula + solo seco(g) Peso da cápsula(g) Teor de umidade(%) Teor de umidade médio (%) Densidade seca (g/cm³) 1 20 48,01 46,25 14,25 5,5 4,3 2,80 27 42,80 41,94 14.20 3,10 2 11 39,93 38,72 14.74 5,05 5,18 2,86 05 37,43 36,29 14.46 5,3 3 06 53,14 50,64 14.74 6,97 6,24 2,98 21 63,21 60,67 14.59 5,51 4 22 56,29 52,84 13.14 8,69 8,78 3,01 26 66,14 61,93 14,44 8,86 5 01 74,55 68,55 13.77 10,95 10,9 2,97 33 50,47 47,13 16,34 10,85 6 34 71,80 65,23 15,47 13,23 12,98 2,84 23 68,21 62,27 15,58 12,72 7 7 72,35 65,01 14,77 14,60 14,54 2,76 32 67,06 60,47 14,96 14,48 TABELA 12: Dados do teor de umidade e densidade aparente seca. De acordo com o gráfico plotado abaixo, o valor da umidade correspondente à densidade seca máxima é 14,19%, o que indica que está é a Nº de ensaio Peso cilindro + solo compactado (g) Peso do solo compactado (g) ɣ(aparente úmido) (g/cm³) 1 4232 2889 2,93 2 4311 2968 3,01 3 4439 3096 3,14 4 4581 3238 3,28 5 4600 3257 3,30 6 4509 3166 3,21 7 4470 3127 3,17 26 umidade ótima para compactação. A umidade da amostra da cápsula 29 foi desprezada, logo que apresentou alta dispersão em relação aos outros dados. GRÁFICO 4: Curva de compactação para obtenção da umidade ótima O ponto ótimo está em torno dos 8,4% estimado previamente na analise antes da realização do ensaio, vale ressaltar que não há obrigatoriamente queda de peso aparente após o pronto ótimo de compactação, no ensaio realizado, por exemplo, o peso do solo compactado só passou a cair após o 6º ponto de compactação com uma umidade próxima a 12%, porem, o ponto ótimo, já havia sido alcançado. Fórmulas e Dados: Volume do cilindro: 𝐴𝑏 . 𝐻 = 𝜋102 4 . 12,68 = 995.885 𝑐𝑚³ Massa do cilindro: 1343 g ɣ𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 ú𝑚𝑖𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑔) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 (𝑐𝑚3) ɣ𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 = ɣ 100 100 + ℎ ℎ = (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑜𝑙𝑜 ú𝑚𝑖𝑑𝑜) − (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) 2,7 2,75 2,8 2,85 2,9 2,95 3 3,05 0 5 10 15 20 curva de compactação curva de compactação 27 5.4 -CONCLUSÃO Dessa forma, concluiu-se que o valor encontrado para umidade ótima foi o esperado segundo a analise realizada previamente, o que se pode concluir com esse teor de umidade ótima é o predomínio de granulometria fina no solo, de modo que proporciona essa retenção de agua. 6- CONCLUSÃO GERAL Pelos experimentos realizados, toma-se como resultados satisfatórios os procedimentos de analises granulométricas, limite de plasticidade, e compactação. Há a necessidade de repetir o processo de analise de limite de liquidez para se obter um resultado satisfatório e junto com o limite de plasticidade já obtido, quantificar o IC necessária para uma analise precisa do tipo de solo. Foi observado que o solo assim como já havia previsto possui grande porcentagem de silte, contudo uma analise mais precisa é fundamental. Contudo, apesar dos resultados inconclusivos em determinadas experimentos, já é possível com os dadosobtidos fazer uma previa de comportamento para atividades fundamentais para engenharia civil, como por exemplo, correção de umidade para compactação, e através da curva granulométrica oferece maior entendimento do comportamento pratico. 28 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6508/1984. Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm – Determinação da massa específica. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 8 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6508/1984.Solo- Análise granulométrica – Método de Ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 13 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181/1984.Solo- Análise granulométrica – Método de Ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 13 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457/1986. Amostras de solos – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. 9 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180/1984. Solo- Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 3 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459/1984. Solo- Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 6 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182/1984. Solo- Ensaio de compactação. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 10 p. DAS, Braja M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica.7ª ed. São Paulo: Thomson Learning, 2013. PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 2ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2002.
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