Ensaio Frasco de Areia

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1. INTRODUÇÃO
A realização dos ensaios laboratoriais e in situ são de fundamental importância quando se executa uma compactação. O ensaio de compactação em laboratório consiste em obter a correlação entre o teor de umidade e o peso específico seco de um solo quando compactado com determinada energia. A importância do ensaio de compactação em laboratório se dá pelo fato do mesmo atribuir os parâmetros que definem a compactação propriamente no campo, ou seja, verifica-se se a compactação feita em laboratório está com as mesmas características da compactação feita em campo. Daí, quando essa compactação é executada no campo, tem-se a importância de saber se os parâmetros (massa específica, umidade) definidos no projeto foram alcançados. Existem diversos procedimentos para determinação da massa específica aparente através dos chamados métodos indiretos, onde a amostra é escavada, recolhida e pesada. Sendo o volume da amostra obtido pela medição do volume da escavação. Os procedimentos padrão para essa finalidade são o método do frasco de areia, o método do balão de borracha e o método nuclear. No ensaio realizado, adotou-se o método do frasco de areia, o qual é o mais empregado no controle de densidade de campo.
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O método do frasco de areia utiliza um equipamento que consiste em um frasco de vidro ou plástico munido de uma válvula (registro) com um cone de metal instalado no topo. Faz parte ainda desse equipamento, uma bandeja quadrada com um furo no centro de diâmetro igual ao bocal do funil. O material utilizado é uma areia de densidade conhecida (γareia). Basicamente, o procedimento do ensaio consiste em abrir um furo na superfície da camada ser controlada, tomando-se o cuidado de medir a massa do material escavado, assim temos a massa do furo. Para a determinação do volume do furo utiliza-se o recurso da areia. Verte-se areia dentro do furo de maneira a completa-lo. Conhecendo-se a massa de areia suficiente para preencher o furo e através da densidade conhecida da areia temos o volume do furo. 
A operação do ensaio consiste em assentar a bandeja sobre a superfície plana do terreno, onde nessa superfície é escavado um furo de diâmetro igual ao furo da bandeja até profundidade de 15 cm e 10 cm de diâmetro, conforme espessura da camada. O solo escavado é pesado e tem-se o valor de Wt (peso total do solo). O volume do solo, Vt, é o volume do furo aberto no solo. Então o furo é preenchido com a areia de densidade conhecida e, sabendo-se o peso da areia necessária para enchê-lo e a densidade da areia, calcula-se o volume ocupado pela areia que é o volume do furo. Com o peso do solo e o volume ocupado por ele, tem-se seu peso específico.
A aplicação do referido método é dada para solos de diversas granulações, com pedregulhos presentes ou não, que possam ser escavados com ferramentas manuais, e que os solos apresentem pequenos vazios para que a areia usada no ensaio não penetre nos mesmos. Para que o ensaio seja realizado sem problemas, é preferível que o solo a ser ensaiado deve ser suficientemente coesivo e firme, significando assim que o furo a ser escavado terá suas paredes estáveis e as operações a serem realizadas não irão deformar a cavidade. Quando é visível a percolação de água para o local onde está sendo escavado o furo, não aplica-se a norma que prescreve o ensaio.
Figura 1 – Frasco de areia.
3. OBJETIVOS
	
	O objetivo desse relatório foi determinar, por intermédio do frasco de areia, a massa específica aparente do solo in situ.
4. MATERIAS E MÉTODOS 
	
4.1 Materiais
Frasco de vidro, metálico ou de plástico, com 3,5 litros de capacidade, dotado de gargalo rosqueado e funil provido de registro e de rosca para se atarraxar ao frasco;
Bandeja quadrada de alumínio com cerca de 30 cm de lado, com bordas de 2,5 cm de altura, com orifício circular no centro, dotado de rebaixo para apoio do funil referido no item anterior;
Pá de mão;
Balança com capacidade de 10 kg, sensível a 1 g;
Talhadeira de aço;
Martelo de 1 kg;
Recipiente que permita guardar amostra sem perda de umidade, antes de sua pesagem;
Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 °C e 110 °C;
Balança com capacidade de 1 kg, sensível a 0,1 g;
Areia (fração compreendida entre 0,8 mm e 0,6 mm) lavada, seca e de massa especifica aparente conhecida.
4.2 Metodologia
	De início, calculou-se o peso do conjunto frasco de areia mais funil, estado o frasco cheio de areia e anotou-se como sendo P1. Foi feito um furo de 10 cm de diâmetro e 15 cm de profundidade no solo, recolhendo-se o material do furo, pesando-o em seguida e anotou-se como P2. Tomou-se uma amostra para determinação da umidade natural do solo e anotou-se como w, assim calculou-se a massa seca do solo pela seguinte equação:
Em seguida, instalou-se o conjunto frasco de areia com o cone de cabeça para baixo sobre a bandeja e esta sobre uma superfície plana centralizando sobre o furo no solo. Abriu-se o registro, deixando a areia escoar livremente até cessar o seu movimento no interior do frasco. Fechou-se o registro, retirou-se o conjunto frasco de areia mais o funil, e pesou-se o mesmo, estando o frasco com a areia restante e antou-se como P3. O peso da areia que encheu o funil P4 é dada pela diferença de P1 e P2.
	O volume do furo pode ser determinado como
Onde é a massa especifica seca da areia padrão utilizada no ensaio. Logo, o peso especifico do solo seco é determinado utilizando a equação:
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
	
	O experimento foi realizado nas proximidades do Laboratório de Pavimentação e Geotecnia da Universidade Federal de Campina Grande. A Tabela 1 abaixo contém os dados coletados para a determinação da massa específica do solo seco.
Tabela 1 - Tabulação dos dados do experimento.
	Peso do Frasco Antes (g)
	Peso do Frasco Depois (g)
	Peso da Areia no Funil (g)
	Peso do Solo Úmido (g)
	Massa Específica da Areia (g/cm3)
	8345
	5825
	480
	2460
	1,3
 
	Após a pesagem do frasco de areia, o técnico do laboratório definiu o local do experimento retirando uma parte superficial do solo (matéria orgânica) e nivelando o solo para a colocação da bandeja quadrada, em seguida foi escavado um furo cilíndrico de 10 cm de diâmetro e 15 cm de profundidade no solo.
	Com o solo do furo e a umidade higroscópica do mesmo calculou-se a massa seca do solo dado por,
Logo, a massa seca foi 1968,0 g.
	O volume do furo pode ser determinado como
Sendo,
P1 = Peso do frasco de areia antes do ensaio;
P3 = Peso do frasco após o ensaio;
P4 = Peso da areia que encheu o funil;
 = Massa especifica seca da areia.
Logo, o volume do furo foi 1569,23 cm3.
Assim, o peso especifico do solo seco foi determinado utilizando a equação 
Logo, a massa específica seca do solo do experimento foi de 1,254 g/cm3.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
	
As aulas teóricas juntamente com o ensaio realizado propuseram a dimensão da importância no que se refere a compactação, sobretudo no controle da mesma quando executada em campo. A determinação da massa específica (ou peso específico) de um solo realizada no campo (in situ) é uma das propriedades mais importantes e necessárias para análise de solos. Essa propriedade é muito utilizada no controle da compactação de aterros e das camadas de base para pavimentos.
Com relaçao ao resultado da massa específica obtido, verficou-se que o mesmo se encontra na faixa de valores encontrados para o tipo de solo utilizado no ensaio. De simples execução, tem-se que o ensaio produziu um resultado satisfatório dentre as condições de ensaio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
DAS, B. M., Fundamentos de Engenharia Geotécnica, tradução da 7ª Edição Norte-Americana, Cengage Learning, São Paulo, 2012.
DNER-ME 092/94, designada Solo – Determinação da massa específica aparente “in situ”, com emprego do frasco de areia.