RELATÓRIO SOLOS - ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

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CENTRO UNIVERSIÁRIO TIRADENTES
RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS DE BIOQUIMICA
NOME
TURMA
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
PROFª BRUNA CAMERINO LIRA UCHOA
06 DE SETEMBRO DE 2019
INTRODUÇÃO
A análise granulométrica de solos consiste na determinação da quantidade de frações de diferentes grupos granulométricos, usualmente chamados de “frações constituintes”, presentes em uma amostra de solo, representados por meio de seus percentuais e esquematizado por meio da chamada “curva granulométrica”. 
De acordo com a escala granulométrica brasileira, desenvolvida pela ABNT, as frações constituintes de solos são pedregulho, areia, silte, argila e, de acordo com alguns autores, solo orgânico. Além disso, por meio do estudo, é possível analisar a distribuição dos percentuais das frações constituintes do solo de modo a verificar a distribuição destas e diferenciar a amostra dentre os diferentes tipos de granulometria, como granulometria contínua, descontinua e uniforme, além da percepção de bem graduada e mal graduada.
Figura 1 - Exemplos de curva granulométrica usuais, destacando-se as granulometrias contínua (Curva A), descontínua (Curva B) e uniforme (Curva C)
Fonte - CAPUTO (1988)
Os solos são considerados “bem graduados” expressa o fato da existência de uma grande quantidade de diâmetros de grãos distribuídos ao longo da curva, conferindo ao solo, de maneira geral, um melhor comportamento sob o ponto de visa estrutura, visto que os grão menores tendem a preencher o espaço deixado pelos grãos maiores, resultando em uma menor compressibilidade e maior resistência. Em geral são os solos de granulometria continua. 
Os solos considerados “mau graduados”, por sua vez, são aqueles que possuem um grande percentual de grãos dentro de uma mesma fração constituinte, ou a ausência de um percentual de grãos intermediários, provocando, em ambos os casos, uma descontinuidade do percentual de grãos, gerando um centro desequilíbrio. 
Figura 2 - Esquema dos diferentes tipos de granulometria.
Fonte – CAPUTO (1988)
Essa análise de classificação permitiu o surgimento dos chamados coeficientes de uniformidade (CNU) e coeficiente de conformidade (CC). Ambos os coeficientes se baseiam em uma análise dos percentuais de diâmetro dos solos e fornecem uma avaliação dos tipos de granulometria apresentado anteriormente de acordo com determinados valores encontrados.
- Coeficiente de Uniformidade (CNU): Com base no coeficiente de uniformidade, é possível determinar se o solo é uniforme ou desuniforme. Um solo e considerado uniforme se CNU < 5, com uniformidade média se 5 < CNU < 15, e desuniforme se CNU > 15.
Onde:		D60 é o diâmetro abaixo do qual se situam 60% dos grãos do solo;
		D10 e o diâmetro abaixo do qual se situam 10% dos grãos do solo.
- Coeficiente de Conformidade (CC): Com base no coeficiente de conformidade, e possível determinar se um solo pode ser considerado “bem graduado” ou “mal graduado”. Será considerado “bem graduado” o solo em que o valor de CC esteja entre 1 e 3, sendo “mal graduado” nas demais situações.
Onde:		D30 é o diâmetro abaixo do qual se situam 30% dos grãos do solo.
OBJETIVOS
 Determinar a curva de distribuição granulométrica de um solo. A análise é realizada por peneiramento ou por uma combinação de sedimentação e peneiramento.
METODOLOGIA
Operações preliminares 
Determinar com resolução de até 0,1g, a massa da amostra seca ao ar e anotar como Mt 
Passar este material na peneira de 2,0mm, tomando-se a precaução de desmanchar no almofariz todos os torrões eventualmente ainda existentes, de modo a assegurar a retenção na peneira somente dos grãos maiores que a abertura da malha1. 
Lavar a parte retida na peneira de 2,0mm a fim de eliminar o material fino aderente e secar em estufa a 105ºC – 110ºC, até constância de massa. O material assim obtido é usado no peneiramento grosso.
Nota: Para determinação da distribuição granulométrica do material, apenas por peneiramento, proceder como segue:
do material passado na peneira de 2,0mm tomar cerca de 120g. Pesar esse material com resolução de 0,01g e anotar como Mh. Tomar ainda cerca de 100g para três determinações da umidade higroscópica (h).
lavar na peneira de 0,075mm o material assim obtido, vertendo-se água potável à baixa pressão; 
proceder o peneiramento, descrito adiante (a partir do item 3).
Sedimentação 
Do material passado na peneira de 2,0mm tomar cerca de 120g, no caso de solos arenosos, ou 70g, no de solos siltosos e argilosos, para a sedimentação e o peneiramento fino. Pesar esse material com resolução de 0,01g e anotar como Mh. Tomar ainda cerca de 100g para três determinações da umidade higroscópica (h). 
Transferir o material assim obtido para um béquer de 250cm³ e juntar, com auxílio de proveta, como defloculante, 125cm³ de solução de hexametafosfato de sódio com a concentração de 45,7g do sal por 1.000cm³ de solução. Agitar o béquer até que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no mínimo 12 horas. 
Verter, então, a mistura no copo de dispersão, removendo-se com água destilada, com auxílio da bisnaga, o material aderido ao béquer. Adicionar água destilada até que seu nível fique 5cm abaixo das bordas do copo e submeter à ação do aparelho dispersor durante 15 minutos. 
Transferir a dispersão para a proveta e remover com água destilada, com auxílio da bisnaga, todo o material aderido ao copo. Juntar água destilada até atingir o traço correspondente a 1.000 cm³; em seguida, colocar a proveta no tanque para banho ou em local com temperatura aproximadamente constante. Agitar frequentemente com a bagueta de vidro para manter tanto quanto possível, as partículas em suspensão. 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. 
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. Efetuar as leituras do densímetro correspondentes aos tempos de sedimentação (t) de 0,5, 1 e 2 minutos. 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. Fazer as leituras subsequentes a 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas, a contar do início da sedimentação. 
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. 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. 
Após cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a temperatura da dispersão, com resolução de 0,1ºC. 
Realizada a última, verter o material da proveta na peneira de 0,075mm, proceder à remoção com água de todo o material que tenha aderido às suas paredes e efetuar a lavagem do material na peneira mencionada, empregando-se água potável à baixa pressão.
Peneiramento fino
Secar o material retido na peneira de 0,075mm em estufa, à temperatura de 105ºC – 110ºC, até constância de massa, e, utilizando-se o agitador mecânico, passar nas peneiras de 1,2,0,6, 0,42, 0,25, 0,15 e 0,075mm. Anotar com resolução de 0,01g as massas retidas acumuladas em cada peneira.
Peneiramento grosso
Pesar o material retido na peneira de 2,0 mm, lavado e seco em estufa (item 1.3), com resolução de 0,1ge anotar como Mg. 
Utilizando-se o agitador mecânico, passar esse material nas peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5 e 4,8mm. Anotar com resolução de 0,1g as massas retidas acumuladas em cada peneira.
CÁLCULOS 
Massa total da amostra seca 
Calcular a massa total da amostraseca, utilizando a seguinte expressão: 
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
Porcentagens do peneiramento grosso 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras 50,38, 25, 19, 9,5, 4,8 e 2,0 mm, utilizando a expressão: 
Onde: 	Qg = porcentagem de material passado em cada peneira 
Ms = massa total da amostra seca 
Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira 
Porcentagens do peneiramento fino 
Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras 1,2,0,6, 0,42, 0,25, 0,15 e 0,075 mm, utilizando-se a expressão: 
Onde: 	Qf = porcentagem de material passado em cada peneira 
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino ou à sedimentação, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramento ou por combinação de sedimentação e peneiramento, respectivamente 
h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm 
Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira 
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm, calculado como peneiramento grosso (item 2, acima).
Porcentagens de material em suspensão 
Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densímetro, referidas a massa total da amostra, utilizando-se a expressão: 
Onde: 	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 no ítem 2 
 = massa específica dos grãos do solo, em g/cm³ 
d = massa específica do meio dispersor, à temperatura do ensaio, em g/cm³
V = volume da suspensão, em cm³ 
c=massa específica da água, à temperatura de calibração do densímetro (20ºC) em g/cm³ 
L = leitura do densímetro na suspensão 
Ld = leitura do densímetro no meio dispersor, na mesma temperatura 
Mh = massa do material úmido submetido à sedimentação, em g 
h = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm.
Diâmetro das partículas de solo em suspensão 
Calcular o diâmetro máximo das partículas em suspensão, no momento de cada leitura do densímetro, utilizando-se a expressão (Lei de Stokes):
Onde: 	d = diâmetro máximo das partículas, em mm 
 = coeficiente de viscosidade do meio dispersor à temperatura de ensaio, em gs/cm²
a = altura de queda das partículas, com resolução de 0,1cm, correspondente à leitura do densímetro, em cm 
t = tempo de sedimentação, em s 
 = massa específica dos grãos do solo, em g/cm³ 
d = massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g/cm³ 
Nota: Para efeito de cálculo, considerar d=1,000 g/cm³ e correspondente ao coeficiente de viscosidade da água (tabela abaixo).
Tabela: Viscosidade da água (valores em 10-6 gs/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
	11,38
	11,09
	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
Obs.: Para temperaturas intermediárias, obter a viscosidade da água por interpolação linear.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Massa total da amostra seca
Primeiramente, separou-se 1000 g de amostra do solo para realizar o ensaio, sendo esta amostra a chamada massa total da amostra seca ao ar (Mt). Passou-se esta amostra sob as peneiras, obtendo-se como massa retida na peneira #10 (2,0 mm) o total de 13,60 g, que para efeitos de cálculos é conhecida por massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm (Mg), com poder ser encontrado nos dados da Tabela 2.
Portanto, para o cálculo da massa total da amostra seca, precisou-se determinar a umidade do solo retido na peneira de 2,0 mm. Para isto, obteve-se uma três amostra de solo com as seguintes medições de suas respectivas massas, descontando-se a massa das cápsulas, apresentados na Tabela 1. Assim, calculou-se a umidade através da seguinte expressão, desconsiderando-se o peso das cápsulas.
Tabela 1 - Determinação da umidade da porção retida na peneira de 2,0 mm
	Cápsula
	Massa Úmida (g)
	Massa Seca (g)
	Umidade (%)
	01
	33,34
	33,21
	0,39
	02
	27,20
	27,07
	0,48
	03
	35,97
	35,80
	0,47
	
	
	
	
	Média
	0,45
Assim, conhecidos os dados necessários, determinou-se a massa total seca da amostra como sendo:
Peneiramento grosso
Feita a determinação da massa total seca, passou-se a realizar o peneiramento do solo por meio das sete peneiras de para peneiramento grosso, classificadas pela ABNT como sendo 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8 e 2,0 mm.
Após o peneiramento, obteve-se as seguintes medições:
Tabela 2 - Dados do peneiramento grosso
	Peneiramento grosso (Mt = 995,58 g)
	Abertura das Peneiras (mm)
	Material retido
	Material Passando
Q(%)
	
	Parcial (g)
	Acumulado (g)
	
	50
	0
	0
	100
	38
	0
	0
	100
	25
	0
	0
	100
	19
	0
	0
	100
	9,5
	3,65
	3,65
	99,63
	4,8
	2,68
	6,63
	99,33
	2,0
	6,97
	Mg = 13,60
	N = 98,63
O percentual de material passante foi obtido por meio da expressão presente no item 3.6, onde a massa total da amostra seca (Ms) foi obtida no item anterior.
Peneiramento fino
Par o peneiramento fino, realizou-se o mesmo procedimento do peneiramento grosso, aproveitando-se do material passante na peneira de 2,0 mm. Para tal, utilizou-se as peneiras recomentadas para o peneiramento do material fino, sendo elas as peneiras com abertura 1,0; 2,0; 0,6; 0,42; 0,25; 0,15 e 0,075 mm.
Após o peneiramento, obteve-se as seguintes medições:
Tabela 3 - Peneiramento fino
	Peneiramento fino (Mh = 139,21)
	Abertura das Peneiras (mm)
	Material retido
	Material Passando
Q(%)
	
	Parcial (g)
	Acumulado (g)
	
	1,2
	6,08
	6,08
	94,33
	0,6
	21,55
	27,63
	79,06
	0,42
	12,34
	39,97
	70,31
	0,25
	12,99
	52,96
	61,11
	0,15
	22,14
	75,10
	45,62
	0,075
	13,19
	88,29
	36,08
Curva granulométrica
Logo, conhecidos os dados apresentados nas Tabelas 2 e 3, monta-se a cura granulométrica apresentada na figura abaixo.
Figura 3 - Curva granulométrica do solo analisado
CONCLUSÃO
De acordo com os dados obtidos na curva granulométrica, assim como nas tabelas que resultaram dos ensaios de laboratório, nota-se que o solo analisado possui uma boa uniformidade na distribuição dos grãos do solos, como pode se observado ao se comparar a curva granulométrica obtida na Figura 3 a cura granulométrica apresentada por CAPUTO (1988) e vista na Figura 1.
Outra conclusão que se pode retirar dos ensaios é a grande percentual de finos que passou pela peneira #200, quase na casa dos 40%, também observado no gráfico da curva granulométrica pela distancia presente entre o ponto mais baixo da curva e o eixo das abcissas. Desta forma, em virtude dessa grande quantidade de finos, pode-se fazer necessários em um eventual estudo da análise granulométrica os ensaios de sedimentação do solo, onde pode-se analisar melhor a presença dos finos e, assim, oferecer um melhor resultado para o estudo apresentado de acordo com as características observadas do solo. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: Fundamentos. Volume 1. 6ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 1988
PINTO, Carlos de Souza. Curso de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3ª edição. São Paulo: Oficina de Textos, 2006
UCHOA, Bruna Camerino Lira. Roteiro de Aulas Práticas. 21 de agosto de 2019. Notas de Aula.