NBR 7181 - 1984 - Analise Granulometrica - Solo

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c!l!D 
02.453 
wLG - ANALISE GRANULOMETRICA 
NBR 7181 
Mbtodo ds en¶aiO 
DE211964 
SUMARIO 
1 Objetivo 
2 Norma5 urmplemsntares 
3 Apmlhagem 
4 Execu@o da wnaio 
5 Chubs 
6 Rssultador 
ANEXO - Lsitura da dsnsfmimeno 
1 OWETIVO 
Esta Norma prcscreve o metodo para a anal isc granulom@tric~ de solos, real izada 
por peneiramento ou por uma combina&o de sedimentasao e peneiramento. 
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES 
Na apl icacao desta Norma 6 nccessario con&l tar: 
NBR 5734 - Peneiras para ensaio - Especificagao 
NBR 6457 - Preparacao de amostras de solo para ensaio normal de compactagao e 
ensaios de caracteriza@o - Hetodo de ensaio 
NEIR 6508 - Graos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - DetervinaF.io da 
massa especif ica - M6todo de ensaio 
3 APARELHAGEM 
A aparelhagcm neccssjria para a cxccu&o do ensaio Z$ a que se segue: 
a) estufa capaz de manter a temperatura entre 60’~ e 65Oc e entre 105’~ e 
11oOc; 
b) balancas que permitam pesar nominalmente 200 g, 1.5 kg, 5 kg c 10 kg, corn 
resoluches de 0701 9. 0,l 9, 0,5 g e I 4, respectivamente, e scnsibilidades 
compativeis; 
c) recipientes adequados, tais coma dessecadores, que prrmitam guardar amos - 
tras sem varia&o de umidade; 
Oripem: ~rojtio - NBR 7181184 
SISTEMA NACIONAL DE ABNT - ASSOCIACAO BAASILEIAA 
METROLOGIA. NORMALIZACAO DE NORMAS Tt?CNICAS 
E QUALIDADE INDUSTRIAL .5 
Palmwm<have: ,.,b. 
CDU: 624.131.4 Tadol 03 dinitol mvnador 13 P&insr 
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d) aparelho de dispersao (Figura l), corn hclices substituiveis (Figura 2) e 
cope munido de chicanas (Figura 3); a rotacao da h<lice do aparelho nao de - 
ve ser inferior a 9.000 rpm; 
e) proveta de vidro, corn cerca de 450 mn de altura e 65 mm de di%netro, COm 
trace de refersncia indicando 1,000 cm3 a 2O’C; 
f) densimetro de bulbo simetrico, calibrado a 20°C e corn resolugao de 0,001, 
graduado de 0,995 a 1,050; (ver Figura 4); 
g) terGmetro graduado em O,l°C, de O°C a 5O’C; 
h) relogio corn indicacao de segundos; 
i) bequer de vidro, corn capacidade de 250 cm’; 
j) proveta de vidro, corn capacidade de 250 cm3e resoluqao de 2 cm3; 
k) tanque para banho, corn dimensoes adequadas a imersao das provetas ate o tra - 
go de refer&vcia, capaz de manter a temperatura da suspensqo aproximadamen - 
te constante durante a fase de sedimentacao’; 
I) peneiras de SD, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,D, 1.2, 0.6, 0,42, 0,25, 
0.15 e 0,075 mm, de acordo corn a NBR 5734; 
m) escova corn cerdas metslicas; 
n) agitador mecsnico de peneiras, corn dispositivo para fixacao de ate seis pe - 
neiras, inclusive tampa e fundo; 
o) bagueta de vidro; 
p) bisnaga. 
Tomar a quantidade de amostra preparada de acordo corn a NBR 6457. 
4.2.1 Determinar corn as resolucoes da Tabela 1 abaixo a massa da amostra seca a0 
ar e anotar corn0 Ht. 
TABELA 1 - Determinaq~o do peso da amatra sax ao ar 
Dimensao dos 
graos ma iores 
Balanga a ser utilizada 
cant idos 
amostra (I$ 
Capacidade nominal ResolucZo 
(kg) (9) 
> 25 10 1 
5 a 25 5 095 
< 5 175 O,l 
’ Este banho G dispensivel quando o ensaio for efetuado em ambiente corn tempera - 
tura aproximadamente constante. 
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NBR 718111984 3 
n 
FIGURA 1 - Aparelho de dispersHo 
FIGURA 2 - De& da h&lice 
FIGURA 4 - Denrimetro 
FIGURA 3 - Copo de dispws5a 
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4 NBR 7181llBB4 
4.2.2 Passar este material na peneira de 2.0 mm, tomando-se a precaugao de _ des 
manchar no almofariz todos os torrses eventualmente ainda existentes, de mode a 
assegurar a retengao na peneira somente dos graos maiores que a abertura da ma - 
lha*. 
4.2.9 Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mn a fim de eliminar o material fi 
no aderente e secar em estufa a 105’C / llO°C, ati const8ncia de massa.Omaterial 
assim obtido 6 usado no peneiramento grosso. 
No&z: Para determinagao da distribuigzo granuloktrica do material, apenas par 
peneiramento, proceder coma segue: 
a) do material passado na peneira de 2,O nun tomar cerca de 120 g. Pesar es 
se material corn resoluggode 0,Ol ge anotar coma Hh. Tomar ainda cerca 
de 100 g para trk determinagoes da umidade higroscopice (h), de acordo 
corn a NBR 6457; 
b) lavar na peneira de 0,075 mn o material assim obtido, vertendo-se a&a 
potivel i baixa pressso; 
c) proceder coma descrito a partir de 4.4. 
4.3 Sedirnentapio 
4.3.1 Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120 g, no case de 
solos arenosos, ou 70 9, no de solos siltosos e argilosos, para a sed i men tagso e 
o peneiramento fino. Pesar esse material corn resolugao de 0.01 g e anotar cotto flh. 
Tomar ainda cerca de 100 g pare tris determinagoes da umidade higroscoplca (h) , 
de acordo corn a NBR 6457. 
4.9.2 Transferir o material assim obtido para urn bequer de 250 cm’ e juntar, corn 
auxilio de proveta. coma defloculante, 125 cm3 de solw$o de hexametafosfato de 
s&do corn a concentragso de 45.7 g do sal por 1.000 cm3 de solug~os. Agitar o e 
quer ate que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no minima 12 horas. 
4.3.3 Verter, entao, a mistura no cope de dispersao, removendo-se corn igua de? 
tilada, CM auxilio da bisnaga, o material aderido ao biquef. Adfcionar Sgua des _ 
tilada ati que seu nivel fique 5 cm abaixo das bordas do cop0 e submeter 5 *agSo 
2 Utilizar a escova corn cerdas metslicas para auxiliar a retirada dos gr;os reti 
dos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos OS passos que 
envolvam 0 peneiramento. 
3 A solugao de hexametafosfato de s6dio deve ser tamponada corn carbonato de so 
dio ati que a solug~o atinja urn pH entre 8 e 9, evitando assim a reversao d;i 
solugao para ortofosfato de s6dio. Em solos para OS quais o defloculante e a 
concentra@o indicados nao forem eficazes na dispersso, deve-se investigar o 
tipo e a dosagem do defloculante mais adequados. 
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do aparelho dispersor durante 15 minutos’. 
4.3.4 Transferir a dispersao para a proveta e remover corn sgua destilada, corn au 
xilio da bisnaga, tcdo o material aderido ao cope. Juntar igua destilada ati atin 
gir o trago correspodente a 1.000 cm”; em seguida, colocar a proveta no tanque pa 
ra banho ou em local corn temperatura aproximadamante constante. Agitar freql’ente - 
mente corn a bagueta de vidro para manter, tanto quanto possivel, as particulas em 
suspensao. Logo que a disperszo atinja a temperatura de equilibrio, tomar a prove - 
ta e, tapando-lhe a boca corn uma das ties, executar, corn auxilio da outra,. movi - 
mentos enirgicos de rotacao, durante 1 minuto, pelos quais a boca da prbveta pas - 
se de cima para baixo e vice-versa. 
4.3.5 Imediatamente apk terminada a agitagao, colocar a proveta sobre uma mesa, 
anotar a hora exata do inicio da sedimentagao e margulhar cuidadosamente o densi - 
metro na dispersao. Efetuar as leituras do densimetro correspondent!% aos tempos 
de sedimentac~o (t) de 0,5, 1 e 2 minutos5. Retirar lenta e cuidadosamente o den - 
simatro da dispersao. Se o ensaio nao estiver sendo realizado em local de tempera 
tura constante, colocar a proveta no banho onde permanecers ati a iiltima leitura. 
Fazer as leituras subseqientes a 4,8, 15 e 30 minutos, 1, 2. 4, 8 e 24 horas, a 
contar do iniclo da sedimentagao. 
4.3.6 Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e cuidado 
samante o densimetro na dispersao. Todas as leituras devem ser feitas na parte su 
perior do menisco, corn interpolagso de 0.0002, apes o densimetro ter ficado em e 
quilibrio. Assim que uma dada leitura seja efetuada. retirar o densimetro da dis 
perGo e colocS-lo numa proveta corn Sgua limpa, i mesmatemperatura da dispersso. 
4.3.7 Ap& cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a temperatura da 
dispersao, corn resolugao de O,l°C. 
4.3.8 Realizada a tiltima, verter o material da proveta na peneira de 0,075 ml, 
proceder a remogzo corn igua de todo o material que tenha aderido 5s suas paredes 
e efetuar a lavagem do material na peneira mencionada. esrpregando-se Sgua potsvel 
i baixa pressso. 
4 solos que contenham grzos susceptiveis de sofrerem quebra devem ser disperses 
em urn interval0 de tempo menor. 
5 Recomenda-se repetir as trk primeiras leituras. Para tanto, agitar novamente 
a proveta, conforme descrito em 4.3.4 e refazer as leituras para OS tempos de 
0,5, 1 e 2 minutos. 
6 
4.4 Pensiramento fin0 
!jecar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa. i temperatura de 105’C 
a llO’C, at6 constkia de massa, e, utilizando-se o agitador mec%-rico, passar 
nas peneiras de 1,2. 0.6. 0.42. 0.25, 0.15, 0,075 rd. Anotar mm resolucSo 
de 0,Ol g as massas retidas acumuladas em cada peneira. 
4.5 Peneimento gross0 
4.5.1 Pesar o material, retido na peneira de 2.0 mn, obtido conforme 4.2.3, corn 
a resolugao indicada em 4.2.1 e anotar.como M . 
9 
4.5.2 Utilizando-se o agitador mekico, passar esse material nas peneiras de 
50, 38. 25, 19, 9.5 e 4,8 runs. Anotar corn a resolugso indicada em 4.2.1 as 
massas retidas acumuladas em cada peneira. 
5 ~ALCULOS 
5.1 Massa total da mostra aeca 
Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a expressso: 
(5 -M) 
MS = x 100 + H 
(100 + h) 9 
Onde: 
MS 
= massa total da amostra seca 
Mt 
= massa da amostra seca ao ar 
Mg I massa do material seco retido na peneira de 2.0 mm 
h = umidade higrosc6pica do material passado na peneira de 2.0 rmn 
5.2 Porcentagens de materiais que passmn nas peneiras de 50, 38, 2.5, 19, 9,5, 
4,8 e 2,O mn 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas,uti - 
lizando a expressao: 
Q = (“s - “i) 
x 100 
9 
MS 
Onde: 
Q, = porcentagem de material passado em cada peneira 
us = massa total da amostra seca 
“i 
= massa do material retido acumulado em cada peneira 
s NO case de solos uniformes, pode ser necessirio utilizar, tanto no peneiramn 
to fino coma no grosso, peneiras intermedisrias iquelas indicadas. 
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NBR 718111984 7 
5.3 porcentagene de material em suspensiio 
Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densimetro, referidas 
a massa total da amostra, utilizando-se a expressao: 
Onde : 
Q,= N x ’ 
v Lsc (L - Ld) 7 
(6 - 6d) ’ Mh x 100 
(100 + h) 
Q, = porcentagem de solo em sus’pensso no instante da leitura do densimetro 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 rrm, calculado confor 
me indicado em 5.2 
6 = massa especifica dos graos do solo, em g/cm3 
6d 
= massa especifica do meio dispersor, i temperatura de ensaio, em g/cm’ 
v = volume da suspensao, em cm’ 
6c = massa especifica da Sgua, i temperatura de calibraggo do densimetro 
OOOC), em g/cm3 
L = i’eitura do densimetro na suspensao 
Ld = leitura do densimetro no meio dispersor (ver Anexo), na mesma temperat 
ra da suspensio 
‘h 
- massa do material Gmido submetido j sedimentagao, em g 
h = umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,Om; 
5.4 E&etro das pticuZas de solo em suspensZ0 
Calcular o dismetro r&imo das particulas em suspensaoa, no moment0 de cada leitu 
ra do densimetro, utilizando-se a expressso (Lei de Stokes): 
Onde : 
d = di&netro miximo das particulas, em mm 
n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, a temperatura de ensaio, em 
g x s/cm2 
a = altura de queda das particulas, corn resolugao de 0.1 cm, correspodente a 
leitura do densimetro, em cm (ver Anexo) 
7 para efeito de ca’lculo, considerar: 
hd = 1,000 g/cm3; V = 1.000 cm3 e 6c = 1,000 g/cm3 
s 0 di%oetro dximo das partlculas em suspensso, no moment0 de cada leitura do 
densimetro, pode tambern ser determinado pelo,m6todo grsfico de Casagrande (ver 
Anexo) . 
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t - tempo de sedimentacao. em s 
6 - nes5aespecTficadDsgr~sdosolo,determinadadeacordoamaNBR6~08,emg/cm~; 
‘d 
I massa especifica do meio dispersor, 5 temperatura de ensaio, am g/cm3 
rota: Para efeito de cilculo, considerar 6d = 1,000 g/cm3 e u correspondente 
ao coeficiente de viscosidade da igua (ver Tabela 2). 
TABELA 2 - Vlscesiddr da 6@s IVabrr am 10 -S Q X sk.m*) 
--- 
,~oti: Para temperaturas intermediirias, obter a viscosidade da igua por interp2 
lacao I inear. 
5.5 Porcentagem de materiais que passam nm peneims de 1,2, 0,6, 0,42, os25, 
0.15 e 0,075 mn 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas, I! 
tilizando-se a expressao: 
Qf = 
Mh x 100 - Hi (100 + h) 
x N 
Hh x 100 
Onde: 
Qf = porcentagem de material passado am cada peneira 
Mh 
- massa do material rimido submetido ao peneiramento fino ou a sedimenta 
CSO, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramanto ou 
por combinacio de sedimentaGo e peneiramento, respectivamente 
h - umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,0 mm 
“i 
= massa do material retido acumulado em cada peneira 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2.0 mn, calculado corfor 
me indicado em 5.2. 
6 REBULTADOB 
0 resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em abcissas OS 
dismetros das particulas, em escala logaritimica, e em ordenadas as porcentagens 
das particulas menores do cue os dia^metros considerados, em escala aritmdtica. 
IANExo 
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NBR 718111984 9 
ANEXO - LEITURA DO DENSiMETRO 
A-l VARlACi,O DAS LEITURAS DO DENSiMETRO, NO ME10 DISPERSOR, EM FUNCAD DATEMPERATURA 
A-l.1 Para cada densimetro construir a curva de variagao das leituras, Ld, no 
meio disperser, em funcao da temperatura. 
A-1.2 Para tanto, diluir, em proveta, 125 cm3 da solucao indicada em 4.3.2, em 
875 cm’ de agua destilada. 
A-l.3 Corn a proveta imersa em urn recipiente corn agua, provide de dispositivo pa - 
ra controle de temperatura, variar a temperatura do meio disperser e obter diver - 
sas leituras densimetricas, em uma faixa compreendida entre 10°C e 35’C, as quais 
devem ser feitas na parte superior do menisco. 
A-1.4 Corn OS valores obtidos construir uma curva, como exemplificndo na Figura 5. 
A-2 VARIACAO DA ALTURA DE QUEDA DAS PARTiCULAS EM FUNCAD DA LEITURA DO DENSiMETRD 
A-2.1 Para cada densimetro construir as curvas de variacao da altura de queda 
das part fculas, 5 e d’, em funcao da leitura do densimetro. 
A-2.2 Para tanto, determinar a distsncia, 2, de cada trace principal da gradus 
$50 ao centro de volume do densimetro; e para isso medir a distancia de cada tra - 
co principal da graduack do densimetro 5 base da haste e somar a essa distancia 
metade da altura do bulbo (medida da base da haste a extremidade do bulbo). 
A-2.3 Corn OS valores obtidos construir uma curva correlacionando as alturas de 
queda, 2, corn as leituras do densimetro, corn0 exemplificado na Figura 6. Essa cur - 
va i valida para as leituras efetuadas “OS dois primeiros minuLos de ensaio, qua” - 
do o densimetro permanece mergulhado na dispersao. 
A-2.4 Para as leituras subsequentes construir uma curva correlacionando as altu - 
ras de queda corrigidas, a’, corn as leituras do densimetro, coma exemplificado na 
Figura 6, utilizando a seguinte expressao: 
V 
a’ =a- a 
2A 
Onde : 
Va = Volume da parte imersa do densimetro, obtido pesando-se o densimetro ou 
imergindo-o em agua em uma proveta graduada 
A = area da se$ao interna da proveta, obt ida d ivid indo-se o vo I me de 
1.000 cm3 pela distancia medida entreo fundo da proveta e o traGo car - 
respondente a esse volume 
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10 NBR 718111684 
1.oo.r . . . . , . 1 . 1 I 
o.,.. ’ ’ ’ , ’ ’ ’ I ’ I 
w u m n 
FIGURA 5 - Exemplo de curva de varia$io das leituras do densimetro. no meio 
disperser, em fun& da temperatura 
)4-i. .- . . . ..‘..““““““..l 
CURVA o 
r IPam OB trir primeiroa biturae) 
CURVA a’ 
( Para a* biiturar wbeooiienfoa) 
Cbia imwessa ~elo Sistema CENWIN 
NBR 718111984 11 
A-3 DETERMINACAO DO DIAMETRO MAXIM0 DAS PARTiCULASPELO NOMOGRAMA DE A. CASAGRANDE 
A-3.1 A determina& do dismetro m&imo das particulas pela Lei de Stokes pode 
ser feita utilizando-se o nomograma elaborado por Casagrande. A Figura 7 fornece 
a5 indica$es necessarias para sua elabora& e a Figura 8 apresenta urn nomograma 
ji elaborado. 0 nomograma, constituindo-se em representa& grafica da Lei de 
Stokes, 6 adaptive1 a qualquer densimetro, desde que se tenha feito a correlagao 
entre as alturas de queda e as leituras do densimetro. Esta correlagao pode ser 
feita no prGpri0 nomogram. marcando-se contiguamente 5 escala das alturas de que - 
da as leituras correspodentes do densimetro, lembrando, porem, que a correla+ 
para as trSs primeiras leituras, correspondentesaos tempos de sedimenta& de 0,5, 
1 e 2 minutes, 6 diferente daquela para as leituras subseqientes. A chave para a 
utilizaG& do nomograma estS apresentada na Figura 8. 
A-3.1.1 Para exemplificar, considerem-se os seguintes dados obtidos de ensaio: 
L - leitura do dcnsimetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,028 
t - tempo de sedimenta@ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 minutes 
T - temperatura da suspensao . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21°C 
S - massa especifica dos gr%s do solo . . . . . . . . 2.56 g/cm3 
Considere-se, ainda, que, para o densimetro utilizado no ensaio, as curvas de va - 
ria$ao da altura da queda das particulas em funs& da leitura do densimetro sejam 
aquelas exemplificadas na Figura 6. Para L = 1,028 obtem-se, portanto, a’ = 17 cm. 
A seguir, proceder coma segue: 
a) ligar os valores 2,56 e 21, das respectivas escalas & e T, por uma re - 
ta que cortara a escala A no ponto II,~; 
b) outra reta Iigando OS valores de l7,O cm e 4 minutes, das respectivas 
escalas a e t, determinara. na escala V, a velocidade de 0,068 cm/s; 
c) uma tcrceira reta, ligando este valor ao ponto II,~, na escala A, car - 
tars a escala d no ponto 0,028 mm, que 6 o dismetro m&imo procurado 
das particulas em suspensao, para este exemplo. 
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12 ml3 719111994 
A.lO’ 
l4Ocm 
d v t 
mm cm/rep wg 
12.0 an 
0’ 
04 
d lf 
d 
D’ 
I 
1 
FIGURA 7 - Canstru~iio do nomograma de Carqrande 
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NBR 7181l1984 13