Relatório 2 1 Determinação do teor de umidade

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS – UEG 
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS 1 
 
 
 
 
 
 
 
FERNANDO DE PAULA ROCHA 
JHESSICA SPENCER LUZ SANTANA 
MARCOS PAULO GUIMARÃES RODRIGUES DA MATA 
RENAN GUIMARÃES BARBOSA TRIVELLI 
 
 
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE 
RELATÓRIO 02 
 
 
 
 
ANÁPOLIS / GO 
 
Setembro, 2017 
2 
 
SUMÁRIO 
 
Capítulo Página 
 
1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 3 
2 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................................ 3 
2.1 MÉTODO DA ESTUFA ......................................................................................... 3 
2.1.1 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................... 3 
2.1.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................... 5 
2.2 MÉTODO SPEEDY ............................................................................................... 6 
2.2.1 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................... 6 
2.2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................... 6 
3 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS........................................................................ 7 
3.1 MÉTODO DA ESTUFA.......................................................................................... 7 
3.2 MÉTODO SPEEDY................................................................................................ 9 
4 DISCUSSÃO......................................................................................................................... 9 
5 CONCLUSÕES................................................................................................................... 10 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................. 10 
3 
 
1 INTRODUÇÃO 
Os índices físicos são relações entre volumes ou entre massas ou entre a massa e o 
volume das fases constituintes dos solos. A finalidade da determinação dos índices físicos é 
caracterizar as condições existentes no solo, pois os mesmos desempenham importante papel 
no estudo das propriedades dos solos. 
A análise da umidade (um dos índices físicos) do solo possui grande importância no 
ramo da construção civil, pois por meio dessa determinação pode-se identificar a quantidade 
exata de água necessária para obter uma melhor compactação do solo, bem como se o teor de 
umidade está na quantidade necessária para alcançar maior resistência desse solo. Todo esse 
processo é necessário, considerando que é sobre o solo que as estruturas das obras são 
apoiadas. 
As amostras são retiradas em vários locais e profundidades, no campo, podendo 
constituir-se de amostras simples ou compostas. Essas amostras podem ser deformadas, 
utilizando-se trados comuns, ou não deformadas, de volume conhecido, usando trados 
especiais (EMBRAPA, 1997). 
Sabendo que o teor de umidade é a relação entre a massa da água contida nos vazios de 
um solo e a massa das partículas sólidas, em porcentagem, pode-se determiná-lo de várias 
maneiras, podendo se destacar os seguintes métodos: 
a) Estufa – ABNT (1986). 
b) Speedy – DNER (1994). 
O objetivo do ensaio realizado no laboratório da UEG, campus Henrique Santillo, sob a 
supervisão do professor Renato Cabral Guimarães, foi a determinação e comparação do teor 
de umidade de amostras de solo, pelo Método da Estufa e Speedy. 
 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
A umidade pode ser determinada de várias maneiras, a seguir serão destacados os dois 
métodos mais utilizados: o método da estufa e do Speedy. 
 
 
2.1 MÉTODO DA ESTUFA 
2.1.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
4 
 
 
 Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 1,0 ou 1,5 kg, e 5 kg, com resolu-
ção de 0,01 g, 0,1 g, e 0,5 g respectivamente, com sensibilidades compatíveis; 
 Estufa capaz de manter a temperatura entre 60°C e 65°C e entre 105°C e 110°C; 
 
 
Figura 2.1. Estufa. 
 
 Cápsulas metálicas. 
 
 
Figura 2.2 Cápsula metálica. 
 
5 
 
2.1.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
- Pegou-se uma quantidade de material, função da dimensão dos grãos maiores contidos na 
amostra, como indicado na Tabela 2.1, destorroá-la, colocá-lo, no estado fofo, em cápsulas 
metálicas adequadas. Pesou o conjunto (massa do solo úmida + cápsula) com a resolução 
correspondente. 
 
Tabela 2.1 Quantidade de material em função da dimensão dos grãos. 
Dimensão dos grãos maiores 
contidos na amostra (mm) 
Quantidade de 
material (g) 
Capacidade 
nominal (g) 
Resolução 
(g) 
< 2 30 200 0,01 
2 a 20 30 a 300 1500 0,1 
20 a 76 300 a 3000 5000 0,5 
 
- Colocou a cápsula em estufa, à temperatura de 105°C a 110°C, onde permaneceu cerca de 
16 horas, até a constância de peso. 
 
- Retirou a cápsula da estufa e pesou-a quando a sua temperatura estava próxima à ambiente 
ou suficiente fria de modo que a pesagem pode ser realizada sem danos a balança, pegando a 
cápsula com a mão. Anotou-se a massa do conjunto (massa do solo seco + cápsula). 
 
- Determinou o teor de umidade utilizando a expressão: 
 
 𝑊 = 
𝑀1−𝑀2
𝑀2−𝑀3
 𝑋 100 (Equação 2.1) 
 
Onde: 
w = teor de umidade, expresso em porcentagem; 
M1 = massa do solo úmido + massa da cápsula, expresso em gramas; 
M2 = massa do solo seco + massa da cápsula, expresso em gramas; 
M3 = massa da cápsula, expresso em gramas. 
 
- Efetuou no mínimo três determinações de teor de umidade por amostra e considerou a média 
como resultado final, que deverá ser expresso com aproximação de 0,1%. 
 
6 
 
2.2 MÉTODO DO SPEEDY 
2.2.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
 Conjunto Speedy; 
 
 
Figura 2.3 Aparelho Speedy. 
 
 Ampolas com cerca de 6,5 g de carbureto de cálcio. 
 
2.2.1 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
- Pegou-se uma quantidade de material, função da umidade estimada da amostra, como 
indicado na Tabela 2.2. Pesou-se e colocou o material na câmara do aparelho “Speedy”. 
 
Tabela 2.2 Massa da amostra em função da umidade admitida. 
Umidade estimada (%) Massa da amostra (g) 
5 20 
10 10 
20 5 
30 ou mais 3 
 
- Introduziu na câmara duas esferas de aço, seguidas da ampola de carbureto de cálcio, 
deixando deslizar com cuidado pelas paredes da câmara, a fim de evitar que se quebre. 
7 
 
Fechou-se o aparelho e agitou-o repetidas vezes para quebrar a ampola, o que se verificou ter 
ocorrido pelo surgimento da pressão assinalada no manômetro. 
 
- Leu-se a pressão manométrica após esta se apresentar constante, o que indicava que toda 
água existente na amostra reagiu com o carbureto. 
 
- Nota: Se a leitura manométrica fosse menor que 20 kPa (0,2 kg/cm2), o ensaio deveria ser 
repetido com massa da amostra imediatamente superior ao empregado (Tabela 2.2). Se a 
leitura manométrica fosse maior que 150 kPa (1,5 kg/cm2), repetiria o ensaio com uma massa 
de amostra imediatamente inferior. 
 
- Por meio na tabela de aferição própria do aparelho com a leitura manométrica e a massa da 
amostra utilizada no ensaio e obteve-se a percentagem de umidade em relação à amostra total 
úmida (w1). Determinou o teor de umidade, em relação à massa de solo seco, utilizando a 
expressão: 
 
𝑊 = 
𝑊1
100−𝑊1
 𝑋 100(Equação 2.2) 
 
Onde: 
w = teor de umidade em relação a massa de solo seco, expresso em porcentagem; 
w1 = umidade dada pelo aparelho “Speedy” em relação à amostra total úmida, expresso em 
porcentagem. 
 
 
3 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 
Os resultados do teor de umidade da amostra 2017-2, para cada um dos métodos de 
ensaio (estufa e Speedy), são apresentados a seguir, acompanhados dos modelos matemáticos 
que levaram à sua obtenção. 
 
3.1 MÉTODO DA ESTUFA 
Tabela 2. 1: Dados para determinação do teor de umidade do solo - Método da Estufa 
Amostra: 2017-2 Furo: ST 01 Profundidade: 1,0 a 2,0 m 
Local: Anápolis - GO Operador: Alunos Data: 24/08/2017 
8 
 
 
N° da cápsula 2 24 189 
Massa solo úmido + 
cápsula (g) M1 
105,86 121,90 118,41 
Massa solo seco + 
cápsula (g) M2 
97,78 113,14 109,78 
Massa da cápsula (g) 
M3 
22,97 30,84 28,64 
Massa de água (g) 
M1 – M2 
8,08 8,76 8,63 
Massa de solo seco (g) 
M2 – M3 
74,81 82,30 81,14 
Umidade (%) w 10,8 10,6 10,6 
 W (%): 10,7 
Fonte: Autor. 
Para obtenção do percentual do teor de umidade da massa de solo contida em cada 
recipiente pelo método da estufa utilizou-se a equação a seguir: 
 
w=
M1-M2
M2-M3
×100 (Equação 3.1) 
 
Onde: 
W= teor de umidade, expresso em porcentagem; 
M1 = massa do solo úmido + massa da cápsula, expresso em gramas; 
M2 = massa do solo seco + massa da cápsula, expresso em gramas; 
M3 = massa da cápsula, expresso em gramas. 
 
Considerando que o teor de umidade da amostra de solo é dado pela média aritmética 
dos percentuais de umidade verificados para cada recipiente ensaiado, com aproximação de 
0,1%, vem: 
 
9 
 
w =
w2+w24+w189
3
 (Equação 3.2) 
w = 10,7%. 
 
3.2 MÉTODO DO SPEEDY 
O resultado de teor de umidade obtido pela análise da tabela de aferição do próprio 
aparelho, correspondente à w1 5,2%, já se encontrava com os valores convertidos na mesma, 
sendo então w1=w. 
 
Amostra: 2017-2 Furo: ST 01 Profundidade: 1,0 a 2,0 m 
Local: Anápolis - GO Operador: Alunos Data: 24/08/2017 
 
Determinação Nº 1 
Speedy Nº 1 
Pressão (kgf/cm2) 0,5 
Massa utilizada (g) 10 
Umidade Speedy (%) – (w1) 5,2 
Umidade (%) – (w) 5,2 
 W (%): 5,2 
 
 
4 DISCUSSÃO 
Entende-se pela comparação entre os dois resultados que pequenas variações no teor de 
umidade de um mesmo solo podem provocar efeitos catastróficos na elaboração de projetos e 
na execução de obras. A variação entre os valores obtidos pelos dois métodos, nesse 
experimento, foi significativa e requereria outros ensaios a fim de minimizar tal variação. 
Observa-se que embora o método do Speedy seja mais rápido e prático, o da estufa se 
apresentou mais preciso, seja pelo método, seja pelo procedimento. Por isso, o ideal seria 
sempre fazer o ensaio pelo método da estufa, mesmo quando forem necessários resultados 
imediatos, nos quais se utiliza dos métodos mais rápidos como o do Speedy, por exemplo. 
Nesses casos, a fim de garantir a segurança da obra, faz-se os ensaios pelo método do 
Speedy e também pelo da estufa e realiza-se uma comparação entre eles com o intuito de 
10 
 
validá-los e prosseguir com a obra. Variações grandes entre os valores vão diagnosticar 
possíveis erros e por vezes faz-se necessário interromper a obra, até que seja verificado o 
problema e dada a solução. 
 
 
5 CONCLUSÕES 
Quando fala-se em teor de umidade em experimentos na engenharia civil, as normas 
utilizadas como parâmetros para esta caracterização são: NBR 06457 para o método da estufa 
e DNER- 052/94 para o Speedy. Para a realização deste ensaio o método que se mostrou mais 
eficaz e próximo aos resultados esperados foi o realizado pelo método da estufa. 
O método do Speedy requer alguns importantes parâmetros para que seja confiável, 
como por exemplo a experiência do operador e a calibração do equipamento. Já o método da 
estufa por ser mais analítico, é também mais simples de execução, e embora tenha maior 
duração tem também boa precisão. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Amostras de 
Solos – Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização, Rio de 
Janeiro, 1986. 9 p. 
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 052: 
Solos e Agregados Miúdos – Determinação da Umidade com Emprego do Speedy, Rio de 
Janeiro, 1994 a. 4 p. 
EMBRAPA SOLOS. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro. 
Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 1997. 212p. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 06457: Preparação 
para ensaio de compactação e ensaios de caracterização, Rio de Janeiro, 1986.