Granulometria

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ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
NBR 7181 
Conteúdo extraído dos slides dos professores:
Prof. : João Guilherme Rassi Almeida (PUC/GO)
Prof. : Maria Valéria Mello Vieira Toniazzo (UCDB/MS)
 
Disciplina: Mecânica dos Solos
Prof. Talles Mello
www.tallesmello.com.br
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Analise Granulométrica
A descrição quantitativa da textura de um solo é feita através da sua granulometria, ou seja, das dimensões de seus grãos e da distribuição percentual dos grãos, em peso, em intervalos de dimensões arbitradas por métodos de classificação de solos. Esses intervalos, denominados frações de solo, recebem designações especiais, para permitir a descrição dos solos segundo, exclusivamente, a sua granulometria.
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Normas Nacionais e Internacionais
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As partículas de um solo, grosso ou fino, não são esféricas, mas se usará sempre a expressão diâmetro equivalente quando se faz referência ao seu tamanho.
Para os materiais granulares ou fração grossa do solo, o diâmetro equivalente será igual ao diâmetro da menor esfera que circunscreve a partícula, enquanto que para a fração fina este diâmetro é o calculado através da lei de Stokes.
Granulometria dos Solos
Granulometria dos Solos
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O ensaio de análise granulométrica do solo está normalizado pela NBR 7181/84 da ABNT.
A distribuição granulométrica será obtida através do:
processo de peneiramento de uma amostra seca em estufa, para areias e pedregulhos; e
sedimentação dos sólidos no meio líquido, para siltes e argilas.
Série de peneiras para peneiramento grosso e peneiramento fino
Granulometria dos Solos: Peneiras
Diâmetro Equivalente
Como as partículas não são esferas, determina-se o diâmetro equivalente da partícula.
Diâmetro equivalente da partícula é o diâmetro da esfera que sedimenta com velocidade igual à da partícula.
Defloculação
Em um solo, as partículas encontram-se agregadas ou floculadas.
Para que as partículas sedimentem isoladamente, é necessário adicionar um produto químico com ação defloculante à amostra imersa em água, por 24 horas, após agitação mecânica padronizada.
Esse procedimento também é necessário quando se realiza apenas o ensaio de peneiramento.
Diâmetro efetivo (D10): indica o diâmetro onde passa apenas 10% em massa da amostra.
Diamêtro Efetivo
Três parâmetros são utilizados para dar uma informação sobre a curva granulométrica:
Cnu = D60 / D10
D60 = diâmetro abaixo do qual se situam 60% em peso das partículas
D10 = diâmetro que corresponde à 10% da porcentagem que passa
Coeficiente de desuniformidade (Cnu)
Dá uma ideia da distribuição do tamanho das partículas do solo, indicando sua falta de uniformidade.
Tipos de Granulometria
Cun (U) < 5 → solo uniforme (mal graduado) 
5 < Cun (U) < 15 → solo medianamente uniforme (medianamente graduado) 
Cun (U) > 15 → solo desuniforme (bem graduado)
Dá uma medida da forma e da simetria da curva granulométrica e é igual a:
Partículas com um certo diâmetro de partícula predomina em solos mal graduados. Em solos bem graduados existem grãos ao longo de uma faixa de diâmetros mais extensa.
Coeficiente de Curvatura (Cc)
Granulometria dos Solos - Textura: Solos Grossos e Finos
Os solos grossos são aqueles nos quais mais do que 50% dos grãos são visíveis a olho nu; são as areias e os pedregulhos.
Os solos finos são aqueles nos quais mais do que 50 % das partículas são de tal dimensão, que não são visíveis a olho nu; são as argilas e os siltes.
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Curva granulométrica por peneiramento e sedimentação de uma amostra de solo residual
Granulomtria: Gráfico Log
Ensaio
NBR 7181
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Estudo das distribuição do tamanho dos grãos constituída em duas fases: peneiramento e sedimentação.
Análise Granulométrica
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Execução do ensaio: PENEIRAMENTO GROSSO
(1) Preparar as amostras segundo a NBR 6457;
(2) Separar massa para ensaio (Mt) conforme Tabela 1  Peneirar na # de 2mm  Lavar material retido e secar em estufa (105 – 110°C), anotar como Mg;
(3) Peneirar o material com auxilio do agitador mecânico ou manualmente, passando pelas peneiras 50; 38; 25; 19; 9,5; 4,8 mm;
(4) Pesar o material retido em cada peneira.
 
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Execução do ensaio: PENEIRAMENTO GROSSO
 
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Peneira
Abertura
(mm)
Solo retido
(g)
Solo retido acumulado
(g)
% materialpassa
2”
50
15,0
15,0
99,0
1 ½”
38
50,0
65,0
95,6
1”
25
300,0
365,0
75,5
3/4”
19
555,0
920,0
38,3
3/8”
9,5
200,0
1120,0
24,9
N° 4
4,8
150,0
1270,0
14,8
N° 10
2,0
112,4
1382,4
7,3
Peso da amostra seca: 1490,8g
=
100 – Pss
 % - (Pss – Acumulado)
=
+
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SEDIMENTAÇÃO
Quando há interesse no conhecimento da distribuição granulométrica da porção fina dos solos, emprega-se a técnica da sedimentação que se baseia: 
LEI DE STOKES → a velocidade de queda de partículas num fluido atinge um valor limite que depende do peso específico do material (γs), do peso específico do fluido (γw), da viscosidade do fluido (μ) e do diâmetro da esfera (D).
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NBR 7181 – ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Execução do ensaio: SEDIMENTAÇÃO
(1) Preparar as amostras segundo a NBR 6457;
(2) Tomar 120g (arenoso) ou 70g (siltoso ou argiloso) do material que passou na # 2mm  Mh
(3) Tomar outros 100g para 3 determinações de umidade higroscópica (h);
(4) Armazenar solo em Becker de 250ml juntamente com 125ml de solução de água destilada e outra de 125 ml com agente dispersante (hexametafosfato de sódio, concentração de 45,7 g/cm³), durante 12 h.
 
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NBR 7181 – ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Execução do ensaio: SEDIMENTAÇÃO
(5) Colocar o solo no copo de dispersão e agitar por 15min.;
(6) Colocar o material dispersado na proveta de 1L e completar com água destilada até a marca de referência;
 
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Execução do ensaio: SEDIMENTAÇÃO
(7) Agitar a proveta vigorosamente e colocar na mesa, acionando o cronômetro imediatamente e completar com água destilada até a marca de referência;
(8) Leituras com o densímetro: 30s, 1min, 2min (Repetir 3x)
(9) Leituras subsequentes: 4, 8, 15, 30min, 1, 2, 4, 8, 24horas, sempre lendo a temperatura da proveta com o material;
 
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Execução do ensaio: SEDIMENTAÇÃO
(10) Após última leitura, verter material na # 0,075mm;
 
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Execução do ensaio: SEDIMENTAÇÃO - PENEIRAMENTO FINO
Secar em estufa o material retido na # 0,075mm da sedimentação;
 Peneirar com auxílio de agitador mecânico ou manual, passando pelas peneiras 1,2 ; 0,6 ; 0,42 ; 0,25 ; 0,15 ; 0,075mm, pesando as frações retidas.
 
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		Cálculo do ensaio - sedimentação
 
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d = diâmetro máximo das partículas, em mm
n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, a temperatura de ensaio, em g x s/cm2
a = altura de queda das partículas
Qs= porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura do densímetro;
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm, calculado conforme indicado anteriormente;
v = volume da suspensão, em cm;
L = Leitura do densímetro na suspensão;
Ld= leitura do densímetro no meio dispersor, na mesma temperatura da suspensão;
Mh= massa do material úmido submetido à sedimentação, em g;
w = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm;
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NBR 7181 – ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Cálculo do ensaio – peneiramento fino
 
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Qf= porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh= massa do material úmido submetido a sedimentação;
Mi= massa do material retido acumulado em cada peneira;
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2.0 mm.
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Exemplo de Cálculo
Tabela Granulométrica calculada separadamente
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Peneiramento grosso
Peneiramento grosso
Porcentagem de material do peneiramento grosso
Peneiramento fino
Sedimentação
(1)	(2)	(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(3) Correção
Correção da leitura devido à temperatura
Temp.(oC)
Correção
Temp.(oC)
CorreçãoTemp.(oC)
Correção
8
-2,8
18
-1,7
27
0
9
-2,6
19
-1,6
28
+0,2
10
-2,5
20
-1,4
29
+0,5
11
-2,4
21
-1,2
30
+0,8
12
-2,3
22
-1,0
31
+1,0
13
-2,2
23
-0,8
32
+1,3
14
-2,1
24
-0,6
33
+1,6
15
-2,0
25
-0,4
34
+1,8
16
-1,9
26
-0,2
35
+2,0
17
-1,8
(4) Leitura corrigida
Lc = leitura + correção
(4) = (1) + (3)
(5) Altura de queda
Para t  2 minutos: z = 18,0 (intercepto da reta superior) Para t > 2 minutos: z = 17,2 (intercepto da reta inferior)
(6) Altura de queda corrigida
- Equação da reta de calibração do densímetro a = z – K.Lc
(6) = (5) – K . (4)
a = altura de queda corrigida = coluna (6) z = altura de queda = coluna (5)
K = inclinação da reta (0,18)
Lc = leitura corrigida = coluna (4)
(8) Diâmetro dos grãos
d = diâmetro dos grãos, em mm
 = viscosidade da água na temperatura de ensaio, em g.s/cm2 considerar 10,29 . 10-6 g.s/cm2 
 = massa específica das partículas, em g/cm3
d = massa específica da água na temperatura de ensaio, em g/cm3 (adotar 1 g/cm3)
a = altura de queda corrigida = coluna (6) t = tempo, em segundos = coluna (7)
(9) Porcentagem dos grãos < 
% =
𝛿	𝑁
𝛿 − 𝛿𝑑	𝑀𝑠
𝐿𝑐
 = massa específica das partículas, em g/cm3
d = massa específica da água na temperatura de ensaio, em g/cm3 (adotar 1 g/cm3)
N = porcentagem dos grãos menores que 2 mm
Ms = massa seca da amostra da sedimentação, em gramas Lc = leitura corrigida = coluna (4)
Bibliografia:
PINTO, C. S. Curso básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3a ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. – Cap. 1 – 1.5
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 6a ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1996. Vol. 1. – Cap. 3 (3.7)