Relatório 4 Determinação Granulométrica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS 
APLICADAS – FATECS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
RELATÓRIO 4
MECÂNICA DOS SOLOS I
BRASÍLIA-DF, 07 DE MAIO DE 2018.
 Pró-Reitoria Acadêmica
 Diretoria Acadêmica
 Assessoria Pedagógica da Diretoria Acadêmica
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS 
APLICADAS – FATECS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
PROF.: RENATA CONCIANI NUNES
	
DETERMINAÇÃO DA GRANULOMETRIA
Notas de aula para os alunos de Engenharia Civil como complementação para entendimento da disciplina de Mecânica dos Solos I no que tange o relatório do ensaio realizado.
BRASÍLIA-DF, 07 DE MAIO DE 2018.
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS 
APLICADAS – FATECS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROF.: RENATA CONCIANI NUNES
DETERMINAÇÃO DA GRANULOMETRIA
NOME DOS INTEGRANTES
Diego Maurício - RA: 21500621
Jessé Carlos - RA: 21483494
Hélio Junior - RA: 21506574
Pedro Azevedo - RA: 21504821
Wallace Leonel - RA: 21507611
BRASÍLIA-DF, 07 DE MAIO DE 2018.
 
INTRODUÇÃO
Na construção civil o solo é utilizado de várias formas, seja com agregado para compor o concreto, ou como base de uma edificação. É necessário entender como tal material se comporta quando submetido à uma carga estática ou dinâmica, porém, o fato de termos em sua composição diversas possibilidades de minerais, tamanho e formato dos grãos amplia-se a dificuldade de caracterizar o solo.
Ao caracterizar o solo de acordo com a granulometria nós temos três classificações básicas que são os solos bem graduados, de graduação uniforme e de graduação aberta. O solo bem graduado é aquele que possui uma variação linear no tamanho de suas partículas, o solo de graduação uniforme não possui uma variação no tamanho de suas partículas e o solo de graduação aberta que possui uma descontinuidade no tamanho das partículas.
A fase de peneiramento é a que define as porcentagens de solo retido e passante da massa total em cada peneira, os valores obtidos compõem o gráfico da curva granulométrica.
De acordo com a NBR 7181 o ensaio de granulometria pode ser realizado executando-se ou não o processo de sedimentação, ou seja, passando-se direto para fase de peneiramento após a preparação do solo.
OBJETIVOS
Este ensaio tem por objetivo determinar a analise granulométrica de solos, realizada por peneiramento ou por uma combinação de sedimentação e peneiramento, caracterizado e regulamentado pela NBR 7181, juntamente com as NBR 5734, NBR 6475 e NBR 6508 que regulamentam a determinação da massa específica. 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
MATERIAIS
Para realização do ensaio foram utilizados os seguintes materiais:
Estufa capaz de manter a temperatura entre 105ºC e 110ºC;
Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 1,5 kg, 5 kg e 10 kg, com resoluções de 0,001 g, 0,01 g, 0,5 g e 1g, respectivamente, e sensibilidades compatíveis;
Recipientes adequados, tais como dessecadores, que permitam guardar amostras sem variação de umidade;
Aparelho de dispersão, com hélices substituíveis e copo munido de chicanas;
Proveta de vidro, com cerca de 450 mm de altura e 65 mm de diâmetro, com traço de referência indicando, 1000 cm³ a 20ºC; 
Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20ºC e com resolução de 0,001, graduado de 0,995 a 1,050;
Termômetro graduado em 0,1ºC, de 0°C a 50°C;
Relógio com indicação de segundos;
Béquer de vidro, com capacidade de 250 cm³;
Proveta de vidro, com capacidade de 250 cm³ e resolução de 2 cm³;
Peneiras de 50mm, 38mm, 25mm, 19mm, 9,5mm, 4,8mm, 2,0mm, 1,2mm, 0,6mm, 0,42mm, 0,25mm, 0,15mm e 0,075 mm;
Escova com cerdas metálicas;
Agitador mecânico de peneiras, com dispositivo para fixação de até seis peneiras, inclusive tampa e fundo;
Bastão de vidro;
Bisnaga. 
EQUAÇÕES
 = Massa total da amostra seca;
 = Massa total da amostra seca ao ar;
 = Massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm;
h = Umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm;
 = Porcentagem de material passado em cada peneira; 
 = Massa do material retido acumulado em cada peneira; 
 = Porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura do densímetro; 
N = Porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm;
𝛿 = Massa específica dos grãos do solo em g/cm³;
 = Massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g/cm³;
V = Volume da suspensão, em cm³;
 = Massa específica da água, à temperatura de calibração do densímetro (20ºC), em g/cm³;
L = Leitura do densímetro na suspensão;
 = Leitura do densímetro no meio dispersor, na mesma temperatura da suspensão;
 = Massa do material úmido submetido à sedimentação, em g;
d = Diâmetro máximo das partículas, em mm;
𝜂 = Coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g x s/cm²;
a = Altura de queda das partículas, com resolução de 0,1 correspondente à leitura do densímetro, em cm;
 = Porcentagem de material passado em cada peneira;
 = Volume da parte imersa do densímetro, obtido pesando-se o densímetro ou imergindo-o em água em uma proveta grudada;
A = Área da seção da proveta, obtida dividindo-se o volume de 1000 cm³ pela distância medida entre o fundo da proveta e o traço correspondente a esse volume; 
Calcular massa total da amostra seca:
Porcentagens de materiais que passam nas peneiras:
Porcentagens correspondentes a cada leitura do densímetro:
Diâmetro máximo das partículas em suspensão:
Porcentagens de materiais que passam na peneira:
Alturas de quedas corrigidas:
Para as 3 primeiras medições com o densímetro:
Para as leituras subsequentes:
METODOLOGIA
Tomou-se a quantidade de 1,5kg de amostra de solo seca ao ar até a umidade higroscópica e preparada de acordo com a NBR 6457.
Pesou-se 70g de amostra de solo que passou na peneira de 2,0mm, preparada anteriormente e com o auxílio de uma balança com resolução de 0,1g.
Passou-se o material na peneira de 2,0mm, colocou-se o material retido no almofariz e com a mão de gral desmanchou-se os torrões existentes, passou-se novamente o material retido na peneira e posteriormente lavou-se o material retido colocando a peneira com o solo debaixo de água corrente para retirar qualquer partícula que não possua um diâmetro menor que o diâmetro da peneira.
Colocou-se o material resultante da lavagem em uma cápsula e posteriormente dentro de uma estufa com temperatura de 105 a 110 ºC por um período mínimo de 12 horas a fim de retirar-se toda a água existente no solo.
Retirou-se a cápsula contendo o material retido resultante da fase de preparação onde o solo retido na peneira de 2,0mm e submeteu-se a massa de solo da cápsula a um peneiramento grosso com as seguintes peneiras em ordem decrescente: 50,80mm; 37,50mm; 25,0mm; 19,0mm; 9,50mm; 4,75mm; 2,00mm. Pesou-se a massa de solo retida em cada peneira.
Devido ao fato do solo ter características de um material argiloso, do material passante na peneira 2,0mm retiraram-se duas amostras de 70g cada, transferiram-se as massas para duas cápsulas e acrescentou-se 125cm3 de água em uma cápsula e 125cm3 da solução de hexametafosfato de sódio com concentração de 45,7 g do sal diluída em 1000cm3 de água destilada, na outra cápsula. Deixou-se em repouso as cápsulas por um período de no mínimo 12 horas para a realização do procedimento de sedimentação.
Retirou-se uma parte da amostra de solo passante na peneira de 2,0mm para a obtenção da umidade higroscópica do solo de acordo com a NBR 6457.
Para tal procedimento pesou-se 3 cápsulas vazias (tabela1). Colocou-se amostrasde solo nas cápsulas e pesou-se novamente (tabela 1). Colocou-se as cápsulas dentro de uma estufa com temperatura de 105 a 110 ºC por um período mínimo de 12 horas.
Após o referente período, verteu-se a cápsula contendo água e solo no copo do dispersor, removendo-se com água destilada o material retido nas paredes da cápsula, atentando-se para não ultrapassar o nível da chicana mais baixa.
Ligou-se o dispersor por 15 minutos na velocidade média.
Transferiu-se o material do dispersor para a proveta de 1000cm3 e com água destilada removeu-se todo o conteúdo do copo. Encheu-se com água destilada a proveta até a marca de 1000 cm3.
Com auxílio do agitador (haste de metal com ponta cilíndrica), agitou-se o material dentro da proveta por um período de 1 minuto, tendo o cuidado de evitar a perda do material.
Mergulhou-se cuidadosamente o densímetro na proveta e anotou-se a hora de início da sedimentação.
Realizou-se a medição da leitura do densímetro após 30 segundos, 1 minuto e 2 minutos (tabela 2). Retirou-se o densímetro da proveta após os 2 minutos e inseriu-se o termômetro, verificou-se a temperatura no meio do liquido (tabela2).
Verteu-se a cápsula contendo somente solo com água destilada e repetiram-se os procedimentos anteriores utilizados com a amostra de solo com defloculante. Atentando-se que para a amostra sem a solução não se utilizou o aparelho dispersor. 
Realizou-se as leituras do densímetro e da temperatura em ambas as provetas até o período de 24 horas conforme expresso na tabela 2. Sendo cada leitura efetuada no tempo exato de cada proveta tendo em vista uma diferença no tempo de início da sedimentação.
Após a última leitura de densidade e temperatura das provetas, verteu-se o conteúdo das mesmas na peneira de 0,075mm e com água retirou-se todo o conteúdo de dentro da proveta lavando a amostra em água corrente. 
Colocou-se o material retido na peneira em cápsulas separadas, uma para o solo com defloculante e outra para o solo com água destilada e colocaram-se as mesmas em uma estufa por um período mínimo de 12 horas.
Retiraram-se as cápsulas da estufa contendo o solo retido na peneira de 0,075mm e submeteu-se o material a um peneiramento fino com as seguintes peneiras em ordem decrescente: 1,2mm; 0,6mm; 0,42mm; 0,25mm; 0,15mm; 0,075mm. Pesou-se a massa de solo retida em cada peneira e calculou-se a massa total da amostra seca.
Calcularam-se as porcentagens de materiais passantes em cada uma das peneiras do peneiramento grosso (tabela 3)
Calcularam-se as porcentagens de materiais passantes em cada uma das peneiras do peneiramento fino e obteve-se o resultado (tabela4).
Calcularam-se as porcentagens de solo em suspensão nos instantes das leituras do densímetro (tabela4).
Após todos os valores expressos em tabelas dos procedimentos descritos anteriormente iniciou-se a fase de elaboração dos gráficos e posteriormente a análise dos resultados.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
	Tabela 1 - Umidade higroscópica
	
	Capsula N°
	1003
	50
	7
	tara (g)
	15,950
	14,020
	13,270
	tara + SH (g)
	87,590
	86,260
	86,330
	tara + SS (g)
	86,270
	84,950
	85,020
	Umidade (%)
	1,88
	1,85
	1,83
	
	
	w (%):
	1,85
	Tabela 2 - Sedimentação
	Massa do material úmido submetido à sedimentação Mh (g) =
	70
	Densímetro n°: 1
	59884/08
	tempo
	tempo (s)
	temp. (°C)
	L (g/cm^3)
	Ld (g/cm^3)
	a (cm)
	QS (%)
	d (mm)
	30 s
	30
	25,0
	1,0250
	1,0050
	11,4
	45,5
	0,0600
	1 min.
	60
	25,0
	1,0230
	1,0050
	11,7
	41,0
	0,0430
	2 min.
	120
	25,0
	1,0225
	1,0050
	11,8
	39,8
	0,0305
	4 min.
	240
	25,0
	1,0220
	1,0050
	11,2
	38,7
	0,0210
	8 min.
	480
	24,8
	1,0215
	1,0050
	11,2
	37,5
	0,0149
	15 min.
	900
	24,8
	1,0205
	1,0050
	11,4
	35,2
	0,0110
	30 min.
	1800
	24,6
	1,0200
	1,0050
	11,5
	34,0
	0,0078
	1 h
	3600
	24,8
	1,0200
	1,0050
	11,5
	34,1
	0,0055
	2 h
	7200
	25,0
	1,0195
	1,0050
	11,6
	33,0
	0,0039
	4 h
	14400
	24,6
	1,0190
	1,0050
	11,6
	31,7
	0,0028
	8 h
	28800
	22,6
	1,0185
	1,0054
	11,7
	29,7
	0,0020
	24 h
	86400
	25,6
	1,0170
	1,0048
	12,0
	27,6
	0,0011
	 Tabela 3 - Peneiramento Grosso
	Peneira
	Abertura(mm)
	Solo retido(g)
	Solo retido acumulado(g)
	% de material que passa
	2"
	50,8
	0,00
	0,00
	100,0000
	1 1/2"
	38,1
	0,00
	0,00
	100,0000
	1"
	25,4
	0,00
	0,00
	100,0000
	3/4"
	19,1
	0,00
	0,00
	100,0000
	3/8"
	9,5
	0,00
	0,00
	100,0000
	4
	4,76
	0,18
	0,18
	99,9817
	10
	2,00
	9,02
	9,20
	99,0631
	Tabela 4 - Peneiramento Fino
	Peneira
	Abertura(mm)
	Solo retido(g)
	Solo retido acumulado(g)
	% de material que passa
	16
	1,19
	0,15
	0,15
	98,8
	30
	0,59
	1,30
	1,45
	97,0
	40
	0,42
	2,69
	4,14
	93,1
	60
	0,25
	9,73
	13,87
	79,1
	100
	0,149
	12,30
	26,17
	61,3
	200
	0,074
	8,15
	34,32
	49,6
	Tabela 5 - Granulometria
	d (mm)
	% mat. passa
	% mat. retido
	Material*
	% do material
	50,80
	100,0
	0,0
	20,0<Pedregulho grosso<60,0
	0,0
	38,10
	100,0
	0,0
	
	
	25,40
	100,0
	0,0
	
	
	19,10
	100,0
	0,0
	6,0<Pedregulho médio<20,0
	0,0
	9,52
	100,0
	0,0
	
	
	4,76
	100,0
	0,0
	2,0<Pedregulho fino<6,0
	0,9
	2,00
	99,1
	0,9
	
	
	1,190
	98,8
	1,2
	0,6<Areia grossa<2,0
	2,1
	0,590
	97,0
	3,0
	0,2<Areia média<0,6
	26,7
	0,420
	93,1
	6,9
	
	
	0,250
	79,1
	20,9
	
	
	0,149
	61,3
	38,7
	0,06< Areia fina <0,2
	24,8
	0,074
	49,6
	50,4
	
	
	0,0600
	45,5
	54,5
	
	
	0,0430
	41,0
	59,0
	0,002 < Silte < 0,06
	15,9
	0,0305
	39,8
	60,2
	
	
	0,0210
	38,7
	61,3
	
	
	0,0149
	37,5
	62,5
	
	
	0,0110
	35,2
	64,8
	
	
	0,0078
	34,0
	66,0
	
	
	0,0055
	34,1
	65,9
	
	
	0,0039
	33,0
	67,0
	
	
	0,0028
	31,7
	68,3
	
	
	0,0020
	29,7
	70,3
	
	
	0,0011
	27,6
	72,4
	Argila < 0,002
	29,6
	* ABNT - NBR 6502, Rochas e Solos - setembro 1995 (unidade em mm)
	100,0
Gráfico 1
No presente ensaio foi necessário utilizar os dados obtidos do ensaio de massa específica dos grãos e a umidade higroscópica do solo também já calculada no ensaio anterior.
Como o tipo de solo utilizado era silte, houve uma dificuldade maior no momento de verter o conteúdo na cápsula imerso em água ou defluculante, o mesmo ocorreu ao verter o conteúdo do copo dispersor para a proveta, ocasionado pela aderência das partículas as paredes dos recipientes.
Tomou-se o cuidado ao imergir o densímetro na proveta com intuito de evitar qualquer agitação do liquido, pois isso poderia alterar os resultados de densidade devido ao fato das partículas em suspensão aumentarem a densidade do meio.
Os valores de porcentagens correspondentes a massa com defloculante a partir da leitura de 4h em diante devem ser considerados zero (0), tendo em vista a impossibilidade de uma porcentagem negativa de suspensão.
As curvas granulométricas com e sem defloculante demostram a variação que ocorre devido a desagregação das partículas e consequente diminuição do diâmetro, o que influencia em uma curva cujas porcentagens passantes apresentam valores maiores na última peneira para o solo com defloculante. Observou-se uma lentidão maior na sedimentação das partículas na proveta contendo o solo com defloculante, confirmando a tese de que partículas menores tem menor velocidade de queda.
Observou-se a importância da realização da fase de sedimentação do ensaio, pois, passando direto para a fase de peneiramento, não seriam detectadas a partículas que estavam presas umas às outras formando os torrões, o que ao final geraria uma variação da curva granulométrica, dando uma falsa impressão da presença de partículas maiores.
CONCLUSÃO
A prática demonstrou que o experimento deve ser executado cuidadosamente, principalmente durante a aferição do valor do densímetro e da temperatura dos líquidos da proveta, pois sãovalores que precisam ser repetidamente aferidos e tem grande influência no resultado da caracterização. Outros valores que devem ser cuidadosamente aferidos, são as massas de todas as amostras, inclusive a do procedimento de umidade, que gerou erros durante o experimento e necessitou ser repetido mais de uma vez, também devido a umidade residual da lavagem das capsulas.
Pode-se concluir que o objetivo do experimento foi alcançado, sendo realizado como exige a norma (NBR 7181) e todos os procedimentos cuidadosamente executados, gerando a curva granulométrica, tanto para uma amostra com defloculante e com outra sem. Gráfico esse com grande importância na caracterização do solo e conseguintemente para um bom e válido estudo de obra civil.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6508: Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da massa específica. Rio de Janeiro: Moderna, 1984. 8 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo – Análise Granulométrica. Rio de Janeiro: Moderna, 1984. 13 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5734: Peneiras para ensaio – Especificações. Rio de Janeiro: Moderna, 1988. 14 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Preparação para amostra de solo para ensaio normal de compactação e ensaio de caracterização – Método de ensaio. Rio de Janeiro: Moderna, 1986. 9 p.
NOGUEIRA, J.B., Mecânica dos Solos - Ensaios de Laboratório, EESC/USP, 1995 
PINTO, Carlos de Sousa, Curso básico de mecânica dos solos, Oficina de Textos, 2006. 
STANCATI, G. NOGUEIRA, J.B. e VILAR, O.M., Ensaios de Laboratório em mecânica dos Solos, EESC/USP. 1981. 
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações, LTC, 1979.