ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO NBR 7181

Prévia do material em texto

Para recordação, estamos apresentando apenas uma pequena parte do ensaio de granulometria completo, a sedimentação. Tem como única finalidade diminuir a duração da apresentação de slides, para se encaixar no tempo de uma aula.
Lembramos que não existe o ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO, e sim o ENSAIO DE GRANULOMETRIA COM SEDIMENTAÇÃO E PENEIRAMENTO . A sedimentação sozinha não produz resultados utilizáveis.
A NBR 7181 (ABNT ) prescreve o método para a análise granulométrica de solos realizada por
PENEIRAMENTO ou 
PENEIRAMENTO e SEDIMENTAÇÃO
CURVA GRANULOMÉTRICA - EXEMPLO
CURVA GRANULOMÉTRICA
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetro dos grãos (mm)
% passante
 
Argila
 
Silte
 
Areia fina
 
A. média
 
A. grossa
 
Pedregulho
PENEIRAMENTO
SEDIMENTAÇÃO
PRÉ - REQUISITOS :
Antes de começar o ensaio, deveremos ter disponíveis :
 o valor da massa específica média dos grãos ( gg ) , obtida como prescrito na NB 6508;
as Normas Brasileiras 
7181 ( Análise Granulométrica ) , 6457 ( Preparação de amostras ) ; 5734 ( Especificação de peneiras ) ;
APARELHAGEM COMPLETA PARA O ENSAIO ( consultar a NBR 7181 ) . 
APARELHAGEM
ESTUFA capaz de 60 e 65 º C , e 100 - 110 º C ; DESSECADOR ; Escova de cerdas metálicas ; PENEIRAS ( 50 , 38 , 25 , 19 , 9,5 , 4,9 , 2,0 mm ) ; PENEIRAS ( 1,2 , 0,6 , 0,42 , 0,25 , 0,15 e 0,075 mm ) ; BALANÇAS APROPRIADAS ;		 DENSÍMETRO DE BULBO SIMÉTRICO ; BAQUETAS DE VIDRO ;					 CONTA-GOTAS ;						 CÁPSULAS PARA DETERMINAÇÃO DA UMIDADE ; PROVETA ( 1000 ml ) ;					 BACIAS, ESPÁTULAS, ETC .
Além da aparelhagem descrita na NBR 7181, é conveniente ter disponível um vaporizador com éter sulfúrico .
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO :
Nas pesagens, utilizar balança apropriada:
até 1,5 Kg , resolução 0,1 g até 5 Kg, resolução 0,5 g até 10 Kg, resolução 1 g
PESAR e ANOTAR( Mh )
PREPARÁÇÃO DA AMOSTRA PARA SEDIMENTAÇÃO :
Deixar imerso no defloculante por 12 horas , no mínimo .
Defloculante
( PASSANTE )
Usamos nas aulas o recomendado pela NB 7181 : 125 cm3 de hexametafosfato de sódio ( solução 45,7 g/l ) , pH = 8-9
 2,0 mm ( # 10 )
( SUB - AMOSTRA )
Cerca de 120 g , se solo arenoso ou 70 g , se solo argiloso ou siltoso
DISPERSOR
PROVETA
Completar o volume da proveta e esperar o equilíbrio térmico com o ambiente agitando a solução com uma baqueta de vidro;
Ao atingir equilíbrio térmico, tampar a proveta com as mãos e agitá-la energicamente, invertendo a boca da proveta para baixo e para cima por um minuto .
Depois da 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 após 0,5 , 1 e 2 minutos , contados a partir do início da sedimentação. Retirar lentamente o densímetro e medir a temperatura da dispersão .
Se o ensaio estiver sendo feito em local onde não houver temperatura constante, a proveta deve ter sido colocada em banho d’água, onde permanecerá da primeira até a última leitura .
Fazer as leituras seguintes, 4, 8 , 15 e 30 minutos , 1 , 2 , 4 , 8 e 24 horas , a contar do início da sedimentação .
Logo após cada leitura, colocar o densímetro em proveta com água limpa, e determinar a temperatura da solução .
Resolução : 0,1 º C
Cerca de 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e cuidadosamente o densímetro na solução..
SEDIMENTAÇÃO : Percentagem de material em suspensão
Onde :
Qs = porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura ; N = porcentagem do material que passa na peneira de 2,0 mm (# 10) ;  = massa específica dos grãos do solo , em g / cm3 ; d = massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio ; V = volume da suspensão , em cm3 ; c = massa específica da água, à temperatura de ensaio ; L = leitura do densímetro na suspensão ; Ld = leitura do densímetro no meio dispersor, à temperatura de ensaio ; Mh = massa do material úmido submetido à sedimentação , em g . ; h = umidade higroscópica do material que passa na peneira de 2,0 mm ; e = erro de leitura, devido ao menisco (nem todos corrigem) .
  V c ( L – Ld + e )
 QS = N  
 (  - d ) 100  Mh 
 100 + h
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO :
Onde :
 = diâmetro máximo das partículas, em mm;  = viscosidade do meio dispersor, à temperatura de ensaio(g.s/cm2); a = altura de queda das partículas , em cm ( resolução 0,1 cm ) ; t = tempo de sedimentação , em segundos ;  = massa específica dos grãos , conforme NB 6508 , em g / cm3 ;  d = massa específica do meio dispersor, á temp. de ensaio (g/cm3) .
A Norma recomenda considerar d = 1,000 g/cm3 e  o coeficiente de viscosidade da água. ( consultar tabela )
O diâmetro também pode ser calculado pelo NOMOGRAMA DE CASAGRANDE .
1 800  a
  - d t

 
 =
Observação:	 Atualmente os computadores pessoais tem preços acessíveis. Não é mais razoável fazer todos os cálculos do ensaio de granulometria de forma manual , ou construir o nomograma de Casagrande para cada conjunto proveta e densímetro , uma vez que a programação dos cálculos não é complicada , e a adaptação para cada novo conjunto pode ser ainda mais simples , com a vantagem de eliminar erros de operação. Na análise granulométrica , uma planilha de cálculo pode ser usada , com grande economia de trabalho , construindo-se uma primeira, com a entrada de dados bem definida, e fazendo a substituição dos dados em cada ensaio.	Uma planilha Excel para uso didático, está a disposição no CD e no LIMCE .
A Norma permite que os cálculos sejam feitos pelo Nomograma de Casagrande ,cuja construção e utilização podem ser vistos na apostila .
Menor leitura: 0.9995
Maior leitura: 1,050
h
h/2
c
Rh
Rh MAX
ALTURA DE QUEDA - medindo o densímetro ...
a’ = h/2 + c + Rh
Menor leitura: Rh =RhMAX a’2= c+h/2 + RhMAX
Maior leitura: Rh = 0 a’1 = c + h/2
ALTURA DE QUEDA
LEITURA
0,995
1,050
a’1
a’2
Mas há uma diferença entre as três primeiras leituras e as demais: quando o densímetro foi introduzido, o nível d’água subiu. Nas primeiras leituras, o densímetro não foi retirado, ea altura de queda é maior. O densímetro, nas demais medidas, não está na proveta, e o percurso da partícula que se sedimenta é menor. 
Demais leituras 
h=V/2A
A ascensão da superfície do líquido será V/A , e V / 2A será a altura de ascensão do centro de gravidade do densímetro.
Três primeiras leituras
Assim deveremos corrigir de V / 2A a altura de queda para as três primeiras leituras:
3 primeiras 
leituras
V / 2A
Demais 
leituras 
ALTURA DE QUEDA
LEITURA
0,995
1,050
a’1
a’2
A NBR 7181 manda fazer o gráfico das alturas de queda como anteriormente descrito, para cada par proveta X densímetro em uso. Sendo o gráfico uma reta, sua equação é facilmente determinada, e um programa ou planilha de cálculo substitui o gráfico com vantagens, pois elimina possíveis erros de leitura ou de aproximação.
Uma planilha para este fim está à disposição no LIMCE.
Diluir na proveta 125 cm3 da solução de hexametafosfato de sódio em 875 cm3 de água destilada .
Com a proveta imersa em recipiente com água, provido de controle de temperatura, variar a temperatura, obtendo diversos pares leitura X temperatura, entre 10º e 35º C .
Construir o gráfico Ld X temperatura , que permite obter a densidade do meio dispersor nas temperaturas em que as leituras foram executadas durante o ensaio :
LEITURA DO DENSIMETRO
TEMPERATURA
1,006 -
1,005 -
1,004 -
1,003 -
1,002 -
1,001 -
1,000 -
0,999 -
0,998 -
0,997 -
0,996 -
‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘
10
15
20
25
30
35