Pré Laboratório - Ensaio de granulometria

Prévia do material em texto

Universidade Estadual De Santa Cruz | DCET 
CURSO: Engenharia Civil DATA: 23/05/2017 
DOCENTE: Stephanny C. F. E. Costa DISCIPLINA: Mec. dos Solos I 
DISCENTE: Ruan Fontana Lima MATRÍCULA: 201120240 
 
PRÉ-LAB | ENSAIO DE GRANULOMETRIA 
 
1 OBJETIVO 
O objetivo do ensaio de granulometria é obter a curva granulométrica de um 
solo. Através da curva granulométrica pode-se estimar as percentagens (em 
relação ao peso seco total), correspondentes a cada fração granulométrica do 
solo. 
 
2 APLICAÇÃO 
Através dos resultados obtidos desse ensaio, é possível a construção da 
curva de distribuição granulométrica, que possui fundamental importância na 
caracterização geotécnica do solo. 
 
3 NORMA REGULAMENTADORA DO ENSAIO 
NBR 7181/2016 Solo – Análise Granulométrica. 
 
4 APARELHAGEM NECESSÁRIA 
a) Estufa capaz de manter a temperatura entre 60 ºC e 65 ºC, e entre 105 
ºC e 110 ºC; 
b) Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 1,5 kg, 5 kg e 10 kg, 
com resoluções de 0,01 g, 0,1 g, 0,5 g e 1 g, respectivamente, e 
sensibilidades compatíveis; 
c) Recipientes adequados, tais como dessecadores, que permitam guardar 
amostras sem variação de umidade; 
d) Aparelho de dispersão, com hélices substituíveis e copo munido de 
chicanas; a rotação da hélice do aparelho não deve ser inferior a 9.000 
r/min; 
e) Proveta de vidro, com cerca de 450 mm de altura e 65 mm de diâmetro, 
com traço de referência indicando 1.000 cm³ a 20 ºC; 
f) Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20 ºC e com resolução de 
0,001, graduado de 0,995 a 1,050; 
g) Termômetro graduado em 0,1 ºC, de 0 ºC a 50ºC; 
h) Relógio com indicação de segundos; 
i) Béquer de vidro com capacidade de 250 cm³; 
j) Proveta de vidro com capacidade de 250 cm³ e resolução de 2 cm³; 
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k) Tanque de banho com dimensões adequadas à imersão das provetas até 
o traço de referência, capaz de manter a temperatura da suspensão 
aproximadamente constante durante a fase de sedimentação; 
l) Peneiras de 50 mm, 38 mm, 25 mm, 19 mm, 9,5 mm, 4,8 mm, 2,0 mm, 
1,2 mm, 0,6 mm, 0,42 mm, 0,25 mm, 0,15 mm e 0,075 mm, de acordo 
com as ABNT NBR NM ISSO 3310-1 e ABNT NBR NM ISSO 3310-2; 
m) Escova de cerdas metálicas; 
n) Agitador mecânico de peneiras, com dispositivo fixado de até seis 
peneiras, inclusive a tampa e fundo; 
o) Bagueta de vidro; 
p) Bisnaga; 
q) Cápsulas metálicas para determinação do teor de umidade. 
 
5 QUANTIDADE E PREPARAÇÃO DA AMOSTRA NECESSÁRIA 
a) Determinar com as resoluções da tabela 1 abaixo a massa da amostra 
seca ao ar e anotar como Mt. 
Tabela 1- Determinação do peso da amostra seca ao ar 
Dimensão dos grãos 
maiores contidos na 
amostra (mm) 
Balança a ser utilizada 
Capacidade nominal (kg) Resolução (g) 
> 25 10 1 
5 a 25 5 0,5 
< 5 1,5 0,1 
 
b) Desmanchar no almofariz todos os torrões eventualmente ainda 
existentes; 
c) Passar este material na peneira de 2,0 mm; 
 
PENEIRAMENTO GROSSO 
a) Lavar a parte retida na peneira e secar na estufa a 105º C/ 110º C, até 
consistência de massa. 
PENEIRAMENTO FINO E SEDIMENTAÇÃO 
a) Do material passado na peneira, separar 120 g, no caso de solos 
arenosos, ou 70 g, no caso de solos siltosos e argilosos. 
b) Pesar esse material e anotar como Mh. 
c) Tomar cerca de 100 g para três determinações da umidade 
higroscópica (h) de acordo com a NBR 6457. 
 
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6 MÉTODOS 
6.1 SEDIMENTAÇÃO 
a) Transferir o material obtido para um béquer de 250 ml e juntar, com o 
auxílio da proveta, como defloculante, 125 ml de solução de 
hexametafosfato de sódio com concentração de 45,7 g do sal por 1000 ml 
de solução. 
b) Agitar o béquer até que todo material fique imerso e deixar em repouso 
por 12h no mínimo; 
c) Verter, então, a mistura no copo de dispersão, removendo-se com água 
destilada, com auxílio da bisnaga, o material aderido ao béquer. 
d) Adicionar água destilada até que seu nível fique 5 cm abaixo das bordas 
do copo e submeter à ação do aparelho dispersor durante 15 min; 
e) Transferir a dispersão para a proveta e remover com a água destilada, 
com auxílio da bisnaga, todo o material aderido ao corpo. 
f) Juntar água destilada até atingir o traço correspondente a 1000 ml; 
g) Colocar a proveta no tanque para banho ou em local com temperatura 
aproximadamente constante. 
h) Agitar frequentemente com a bagueta de vidro para manter, tanto quanto 
possível, as partículas em suspensão. 
i) Logo que a dispersão atinja a temperatura de equilíbrio, tomar a proveta 
e, tapando-lhe a boca com uma das mãos, executar, com auxílio da outra, 
movimentos enérgicos de rotação, durante 1 minuto, pelos quais a boca 
da proveta passe de cima para baixo e vice-versa; 
j) Imediatamente após terminada a agitação, colocar a proveta sobre uma 
mesa, anotar a hora exata do início da sedimentação e mergulhar 
cuidadosamente o densímetro na dispersão. 
k) Efetuar as leituras do densímetro correspondentes aos tempos de 
sedimentação (t) de 0,5, 1 e 2 minutos. 
l) Retirar lenta e cuidadosamente o densímetro da dispersão. Se o ensaio 
não estiver sendo realizado em local de temperatura constante, colocar a 
proveta no banho onde permanecerá até a última leitura. 
m) Fazer as leituras subsequentes a 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8, 24 
horas, a contar do início da sedimentação. 
n) Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e 
cuidadosamente o densímetro na dispersão. Todas as leituras devem ser 
feitas na parte superior do menisco, com interpolação de 0,0002, após o 
densímetro ter ficado em equilíbrio. 
o) Assim que uma dada leitura seja efetuada, retirar o densímetro da 
dispersão e colocá-lo numa proveta com água limpa, à mesma 
temperatura da dispersão. 
p) Após cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a temperatura da 
dispersão, com resolução de 0,1º C; 
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q) Realizada a última, verter o material da proveta na peneira de 0.075 mm, 
proceder à remoção com água de todo o material que tenha aderido às 
suas paredes e efetuar lavagem do material na peneira mencionada, 
empregando-se água potável à baixa pressão. 
 
6.2 PENEIRAMENTO FINO 
a) Secar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa, à temperatura 
de 105º C/ 110º, até constância de massas; 
b) Utilizando um agitador mecânico, passar nas peneiras de 1,2 mm, 0,6 
mm, 0,42 mm, 0,25 mm, 0,15 mm, 0,075 mm; 
c) Anotar com resolução de 0,01g as massas retidas em cada peneira. 
 
6.3 PENEIRAMENTO GROSSO 
a) Pesar o material retido na peneira de 2,0 mm e anotar como Mg; 
b) Utilizando o agitador mecânico, passar esse material nas peneiras de 50 
mm, 38 mm, 25 mm, 19 mm, 9,5 mm e 4,8 mm. 
c) Anotar as massas retidas. 
 
7 CÁLCULOS 
a) Massa total da amostra seca 
 
𝑀𝑠 = 
(𝑀𝑡 − 𝑀𝑔)
100 − ℎ
 𝑥 100 + 𝑀𝑔 
 
Onde: 
Ms = massa total da amostra seca; 
Mt = massa da amostra seca ao ar; 
Mg = Massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm; 
h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm. 
 
b) Porcentagem dos materiais que passam nas peneiras de 50 mm, 38 
mm, 25 mm, 19 mm, 9,5 mm, 4,8 mm e 2,0 mm. 
 
𝑄𝑔 = 
(𝑀𝑠 − 𝑀𝑖)
𝑀𝑠
 𝑥 100 
 Onde: 
Qg = percentagem de material passado em cada peneira; 
Ms = Massa total da amostra seca; 
Mi = Massa do material retido acumulado em cada peneira.UESC – ENGENHARIA CIVIL | MECÂNICA DOS SOLOS 1 
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c) Porcentagem de material em suspensão 
Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densímetro, 
referidas a massa total da amostra, utilizando-se a expressão 
 
𝑄𝑠 = 𝑁 𝑥 
𝛿
(𝛿 − 𝛿𝑑)
 𝑥 
𝑉 𝛿𝑐(𝐿 − 𝐿𝑑)
𝑀ℎ
(100 + ℎ)
 𝑥 100
 
 
Onde: 
Qs = percentagem de solo em suspensão no instante da leitura do 
densímetro; 
N = percentagem do material que passa na peneira 2,0 mm; 
𝛿 = Massa específica dos grãos em g/cm3; 
𝛿𝑑 = massa específica do meio dispersor, à temperatura do ensaio; 
V = volume da suspensão; 
𝛿𝑐= massa especifica da água, à temperatura de calibração do 
densímetro (20ºC); 
L = leitura do densímetro na suspensão; 
Ld = leitura do densímetro em meio dispersor; 
Mh = massa do material úmido submetido à sedimentação, em g; 
Umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm; 
 
d) Diâmetro das partículas de solo em suspensão 
Calcular o diâmetro máximo das partículas em suspensão, no momento 
de cada leitura densímetro, utilizando-se a expressão (Lei de Stokes): 
 
𝑑 = √
1800
𝛿 − 𝛿𝑑
𝑥
𝑎
𝑡
 
 
Onde: 
d = diâmetro máximo das partículas; 
n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura de 
ensaio, em g.s/cm²; 
a = altura de queda das partículas, com resolução de 0,1 cm; 
t = tempo de sedimentação; 
𝛿 = Massa específica dos grãos em g/cm3; 
𝛿𝑑 = massa específica do meio dispersor, à temperatura do ensaio, em 
g/cm3. 
Para efeito de cálculo, considerar 𝛿𝑑 = 1000 g/cm3. 
 
 
 
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Tabela 2- Viscosidade da água (10-6 g.s/cm2) 
ºC 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
10 13,36 12,99 12,63 12,30 11,98 11,68 11,30 11,00 10,81 10,54 
20 10,29 10,03 9,80 9,56 9,34 9,13 8,92 8,72 8,52 8,34 
30 8,16 7,98 7,82 7,66 7,50 7,45 7,20 7,06 6,92 6,79 
 
e) Porcentagem de materiais que passam nas peneiras de 1,2 mm, 0,6 
mm, 0,42 mm, 0,25 mm, 0,15 mm e 0,075 mm. 
 
𝑄𝑓 = 
𝑀ℎ 𝑥 100 − 𝑀𝑖 𝑥 (100 + ℎ)
𝑀ℎ 𝑥 100
 𝑥 𝑁 
Qf = porcentagem de material passado em cada peneira; 
Mh = Massa do material úmido submetido ao peneiramento sino ou à 
sedimentação, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por 
peneiramento ou por combinação de sedimentação e peneiramento; 
h = umidade higroscópica do material passado na 2,0 mm; 
Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira; 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm 
 
 
8 RESULTADOS 
A partir dos valores calculados traça-se a curva de distribuição 
granulométrica, marcando-se no eixo das abcissas, em escala logarítmica, os 
“diâmetros” das partículas e no eixo das ordenadas, em escala natural, os 
percentuais das partículas menores do que os diâmetros considerados, isto é, 
os percentuais de solo que passam nas peneiras. 
 
 
9 BIBLIOGRAFIA 
NBR 7181/2016. Solo – Análise Granulométrica. 
Portal da UDESC, Roteiro - Granulometria. Disponível em: 
<http://www.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labmes/arquivos/Roteir
o%20-%20ENSAIO%20DE%20GRANULOMETRIA.pdf>. Acesso em 21 de 
maio de 2017.