Relatório de determinação de índices físicos do solo

Universidade Federal de Alagoas – UFALCentro de Tecnologia – CTEC

Carlos HenriqueDiego Bruno

Moises EduardoPedro Rildomar dos Santos

Rafael LeandroWebert Silva Simões

Relatório de Ensaios em Solos no. 1

Este relatório de ensaios é parte do sistema de avaliação da disciplina Laboratório de Mecânica dos Solos 1

Semestre Letivo: 2010.2Professora: Luciana C. L. M. Vieira

Maceió, 22 de Outubro de 2010

Conteúdo

1 Resumo.......................................................................................................................................... 4

2 Introdução....................................................................................................................................... 5

3 Preparação da amostra para ensaios de caracterização................................................................6

3.1 Introdução............................................................................................................................... 7

3.2 Equipamentos e Procedimentos.......................................................................................7 e 8

3.3 Resultados e interpretação dos resultados............................................................................8

4 Determinação dos indice Físico.....................................................................................................8

4.1 Introdução............................................................................................................................... 8

4.2 Equipamentos e Procedimentos.......................................................................................8 e 9

4.3 Resultados Experimentais......................................................................................................9

4.4 Interpretação de Resultados...................................................................................................9

4.5 Conclusões........................................................................................................................... 10

5 -Determinação da massa específica dos grãos de solo...............................................................10

4.1 Introdução............................................................................................................................. 10

4.2 Equipamentos e Procedimentos..............................................................................11;12 e 13

4.3 Resultados Experimentais....................................................................................................13

4.4 Interpretação de Resultados.................................................................................................13

4.5 Conclusões........................................................................................................................... 13

6 Determinação do Limite de Liquidez................................................................................................

4.1 Introdução............................................................................................................................. 14

4.2 Equipamentos e Procedimentos..............................................................................14;15 e 16

4.3 Resultados Experimentais.............................................................................................16 e17


4.5 Conclusões........................................................................................................................... 17

7 Determinação do Limite de Plasticidade...........................................................................................

4.1 Introdução............................................................................................................................. 18

4.2 Equipamentos e Procedimentos...................................................................................18 e 19



4.5 Conclusões................................................................................................................... 20 e 21

8 Determinação do Limite de Contração .......................................................................................21

4.1 Introdução............................................................................................................................. 21

4.2 Equipamentos e Procedimentos................................................................................21;22e23



4.5 Conclusões........................................................................................................................... 23

9 Análise Granulométrica ..............................................................................................................24

4.1 Introdução............................................................................................................................. 24

4.2 Equipamentos e Procedimentos...................................................................................24 a 28

4.3 Resultados Experimentais............................................................................................29 a 30


4.5 Conclusões........................................................................................................................... 31

10 Determinação do Equivalente de Areia ......................................................................................31

4.1 Introdução............................................................................................................................. 31

4.2 Equipamentos e Procedimentos...................................................................................32 a 35



4.5 Conclusões........................................................................................................................... 36

11 Conclusões gerais........................................................................................................................ 36

12 Agradecimentos............................................................................................................................ 36

13 Referências.................................................................................................................................. 36

14 Apêndice....................................................................................................................................... 36

1 Resumo

O presente relatório visa mostrar como foram realizados os ensaios nos

Laboratórios de Mecânicas do solo 1, bem como seus respectivos resultados e suas

devidas conclusões. Cada ensaio contido neste relatório está de acordo com ABNT.

Esse relatório começa com uma introdução geral de solos e dos tipos de

amostras que pode ser deformada ou indeformada.Depois vêm todos os ensaios

realizados no laboratório com introdução ,equipamento e procedimento,resultados ,

interpretação dos resultados e conclusões. Por fim uma conclusão geral,

agradecimentos, referências e apêndice.

A tabela seguinte mostra todos os ensaios feitos no Laboratório de Mecânica

dos Solos 1:

Ensaios:-Preparação de amostras de solos para ensaios de caracterização .......-Determinação dos Índices Físicos .....................................................-Determinação da massa específica dos grãos de solo.........................-Determinação do Limite de Liquidez..................................................-Determinação do Limite de Plasticidade ............................................-Determinação do Limite de Contração ..............................................-Análise Granulométrica .....................................................................-Determinação do Equivalente de Areia .............................................

4

2 Introdução

A definição de solo para o engenheiro civil, são um aglomerado de partículas

provenientes de decomposição da rocha, que podem ser escavados com facilidade,

sem o emprego de explosivos, e que são utilizados como material de construção ou

de suporte para estruturas.Como material de construção e de fundação, os solos

têm grande importância para o engenheiro civil. Nas barragens de terra, nas

fundações de estruturas, o solo – assim como o concreto e o aço – está sujeito a

esforços que tendem a comprimi-lo e a cisalhá-lo, provocando deformações e

podendo, eventualmente, levá-lo à ruptura.

Quando um volume de solo precisa ser caracterizado, normalmente não

existe a possibilidade de que todo ele seja examinado, sendo necessário que

amostras do mesmo sejam coletadas e depois preparadas para ensaios em

laboratórios (análise granulométrica com sedimentação, determinação dos limites de

liquidez, plasticidade e contração, massa específica dos grãos do solo e umidade

higroscópica). Essas amostras devem ser as mais representativas possíveis do

material original ou área a ser caracterizada.

Antes de iniciar-se qualquer programa de amostragem de solo, os seus

objetivos devem ser definidos (investigação confirmatória, detalhada e para

remediação), pois são os fatores determinantes no planejamento do programa a ser

executado (definição da densidade, da posição dos pontos de amostragem, dos

procedimentos de campo, dos métodos de conservação das amostras e das

necessidades analíticas).

As amostras podem ser classificadas em : deformadas. Que são amostras

escavadas e recolhidas em um recipiente qualquer. A retirada desse tipo de

amostras não apresenta nenhuma dificuldade. Os únicos cuidados se referem à

identificação. As amostras devem ser cuidadosamente etiquetadas, devendo constar

o número, a profundidade e local de que foi retirada e as indeformáveis são

aquelas que conservam a textura, estrutura e umidade e são destinadas à execução

de ensaios para determinação das propriedades físicas e mecânicas do solo.

Existem vários métodos para retirada desse tipo de amostras: Retirada em

forma de bloco; Cravação de forma metálica; Sondagem com retirada de amostras

indeformadas.

5

3 Preparação da amostra de solo para os ensaios de caracterização

3.1 Introdução

Este método fixa o modo pelo qual se procede à preparação de amostras de

solos para os seguintes ensaios de caracterização: análise granulométrica com

sedimentação, determinação dos limites de liquidez, plasticidade e contração, massa

específica dos grãos do solo e umidade higroscópica.

3.2 Equipamentos e Procedimentos

32.1Equipamentos Utilizados

Almofariz e mão de gral recoberta de borracha; Repartidor de amostras; Bandejas metálicas; Pá manual ou concha de solo; Balanças com capacidade para 1,5kg, 10kg e 20kg, com resoluções de 0,1g,

1g e 5g; Peneiras de 76,2 – 50,8 – 19,1 – 4,8 - 2,00 - 0,42mm de acordo com a NBR

5734;

3.2.2Procedimentos

a) Preparação com secagem prévia

Secamos a amostra ao ar, até próximo da umidade

higroscópia.Desmanchamos os torrões, evitando-se a quebra de grãos, e

homogeneizara amostra.Daí com um auxílio do repartidor de amostra ou pelo

quarteamento, reduzir a quantidade de material até se obter uma amostra

representativa em quantidade suficiente para a realização dos ensaios requeridos.

Em seguida tomamos uma fração da amostra obtida acima e passar na

peneira de 76 mm, desprezando-se o material eventualmente retido. Do material

passado na peneira de 76 mm, tomar uma quantidade, função da dimensão

estimada dos grãos maiores para análise granulométrica

6

Depois pegamos uma amostra para determinação dos Limites de Liquidez e

Plasticidade, que no caso foi uma fração da amostra, obtida conforme para analise

granulométrico, e passar na peneira de 0,42 mm, de modo a se obter cerca de 200g

de material passado. O material assim obtido constituiu a amostra a ser ensaiada

Tomamos uma fração da amostra, obtida na análise granulométrica, e passar

na peneira de 4,8mm, de modo a se ter cerca de 500g de material passado para

determinar a massa específica dos grãos de solos que passam na peneira de 4,8

mm.Lembrando O valor da massa específica dos grãos, a ser utilizado no cálculo da

análise granulométrica por sedimentação, deve ser determinado a partir de cerca de

500g de material passado na peneira de 2,0mm.Fizemos a mesma coisa para

determinar da massa específica aparente e da absorção de água dos grãos de

pedregulho retidos na peneira de 4,8 mm, só que tomamos amostra que passar na

peneira de 76 e 4,8mm,de modo a se ter uma quantidade de material passado na

peneira de 76mm e retido na de 4,8mm, função da dimensão estimada dos grãos

maiores, conforme indicado na tabela abaixo.

Dimensão dos grãos maiores contidos na amostra, determinada por observação visual (mm)

Quantidade mínima a tomar (kg)

< 25 225 a 50 850 a 76 16

Nota: O material assim obtido constitui a amostra a ser ensaiada

b) Preparação sem secagem prévia (deve ser empregado apenas no caso da

amostra apresentar, no máximo, 10% de material retido na peneira de

0,42mm)

Tomamos uma fração da amostra, obtida acima, correspondente a cerca de

200g de material seco. Removemos manualmente conchas, raízes, gravetos, etc.,

assim como os grãos mais grossos eventualmente presentes na amostra.Se o

material estivesse muito úmido, deveríamos secar ao ar metade da amostra, até a

umidade correspondente ao primeiro ponto do ensaio do limite de liquidez e o

restante até o ponto correspondente ao limite de plasticidade presumível. Essas

porções constituem as amostras a serem ensaia das. Assim com esse procedimento

determinamos os Limites de Liquidez e Plasticidade. Depois pegamos uma fração da

amostra, obtida acima, correspondente a cerca de 500g de material seco e passar

7

na peneira de 4,8mm. O material assim obtido constituiu a amostra a ser ensaiada

para a determinação da massa especifica dos grãos.

3.3 Resultados e Interpretações Experimentais

Assim fizemos toda a preparação da amostra para todos os ensaios

apresentados nesse relatório

Com a amostra em mãos foi possível realizar todos os ensaios definidos no

laboratório tais como: análise granulométrica com sedimentação, determinação dos

limites de liquidez, plasticidade e contração, massa específica dos grãos do solo e

umidade higroscópica.

4 Determinações do Índice Físico

4.1Introdução

Os solos apresentam três fases constituintes: sólida, líquida e gasosa. A fase

sólida é caracterizada pelos grãos, a líquida pela presença de água no solo e a

gasosa pelo ar incorporado e dissolvido neste. Então os índices físicos exprimem

relações de pesos e volumes entre as fases. Índices de vazios, porosidade e grau de

saturação são estas relações. Este relatório tem como finalidade caracterizar o solo

em função de tais índices.

4.2Equipamento e Procedimento

Os equipamentos utilizados neste experimento foram:

Talhador;

Balança com precisão de 0,01g;

Paquímetro;

Estufa

Cápsulas de alumínio, facas, espátulas;

8

Os índices físicos determinados aqui são funções da umidade natural do solo,

da massa unitária deste e da massa específica dos grãos do solo. Os experimentos

relatados aqui são dos dois primeiros parâmetros, enquanto o terceiro parâmetro é

relatado num outro relatório. O procedimento descrito abaixo está da forma de como

visualizamos o experimento.

4.2.1Determinação da Umidade natural do solo (Higroscópica)

Retiramos 20g da amostra do solo e colocamos em duas cápsulas de

alumínio e tomamos seus pesos P1 que é o peso do solo na umidade natural (a ser

determinada). Essas cápsulas são postas n a estufa para que a amostra perca

completamente a água incorporada. Então as cápsulas com solo são pesadas

novamente P2. Precisamos também dos pesos das cápsulas.

A umidade natural (h) é, portanto:

Medido e porcentagem (%)(Eq 1)

4.3Resultados Experimentais

Utilizando a equação 1 para calcular umidade obtemos a seguinte tabela:

DETERMINAÇÃO DA UMIDADE HIGROSCÓPICACÁPSULA

NºPESO

BRUTO ÚMIDO (g)

PESO BRUTO

SECO (g)

PESO DACÁPSULA (g)

PESO DAÁGUA (g)

PESO DO SOLO

SECO (g)

UMIDADE(%)

UMIDADE MÉDIA (%)

Fator de Correção

129 81,6 80,8 15,6 0,8 65,2 1,23 1,23151 80,6 79,8 14,7 0,8 65,1 1,23

Depois calculamos a umidade média como mostra a tabela acima

4.4Interpretações dos Resultados

9

Com isso calculamos o teor da umidade higroscópica pra determinar a massa

total da amostra seca

4.5Conclusões

Assim calculamos o teor da umidade higroscópica de acordo com o

procedimento desse ensaio, visto que esse ensaio foi realizado de acordo com o

método da NBR.

5 Determinação da Massa Específica

5.1Introdução

A massa específica real de um solo é o valor médio da massa específica dos

grãos do solo, ou seja, os vazios não são computados. A sua obtenção é necessária

para o cálculo do ensaio de sedimentação e a determinação do índice de vazios e

demais índices físicos do solo.Tem como fundamentação teórica o princípio de

Arquimedes, segundo o qual um corpo submerso num líquido desloca um volume

deste igual ao volume do próprio corpo.

A massa específica do solo pode ser calculado através da eq.1:

Eq.1

onde:

Ps = peso em g do solo seco em estufa a 105º-110ºC;

Pa = em g do picnômetro cheio d'água à temperatura do ensaio;

Pas = peso em g do picnômetro mais solo, mais água;

a = massa específica da água (g/cm3) à temperatura do ensaio.

5.2Equipamentos e Procedimentos

5.2.1 Equipamentos do Ensaio

10

Picnômetro com capacidade de 500cm3 calibrado a 20ºC com a respectiva

curva de calibração (variação do peso do picnômetro cheio d'água em função

da temperatura);

Termômetro graduado em 0,5ºC de 0º a 50ºC;

Balança que permita pesar 1000g sensível a 0,1g;

Bomba de vácuo para remoção do ar aderente às partículas;

Estufa capaz de manter a temperatura entre 105º e 110ºC;

Aparelho de dispersão com hélices substituíveis e copo munido de chicanas,

ou outro dispositivo capaz de produzir dispersão eficiente da amostra;

Cápsulas e espátulas.

5.2.2 Procedimentos do Ensaio

Primeiramente a amostra que nós utilizamos para esse ensaio foi a que

passam na peneira de 4,8 mm

Colocamos a amostra com água destilada na capsula em quantidade

suficiente para obtermos a pasta. Logo em seguido fizemos a dispersão da amostra

com o aparelho dispersor. Depois de dispersa, transferimos a amostra para um

picnômetro e colocamos água destilada até a metade do picnômetro(figura 1)

.Figura 1-colocando água destilada

Fizemos o vácuo no picnômetro durante 15 minutos, para extrais todo o ar da

amostra(figura 2). Logo depois adicionamos água destilada até a base do gargalo e

fizemos o vácuo novamente, para ter certeza que todo o ar tinha sido da amostra.

11

Se todo o ar tivesse saído da amostra nível de água devia permanecer constante,

mesmo aparecendo bolhas. Em seguida deixamos o picnômetro em repouso até que

a temperatura da solução se equilibrasse com a do ambiente. Enchemos o

picnômetro com água destilada até próximo da marca de calibração e continuamos

adicionando água, até próximo da que a base do menisco coincidisse com a marca

referida. Enxugamos a parte externa do picnômetro e a parte interna do gargalo

acima do menisco. Pesamos o picnômetro com aproximação de 0,1g e anotamos

como Pas.

Figura 2-fazendo o vácuo

Determinamos logo a seguir a temperatura do conteúdo do picnômetro. Com

esse valor podemos abter, através da curva de calibração, o peso do picnômetro

cheio de água, Pa (figura 3). Por fim transferimos o conteúdo do picnômetro para

uma cápsula de peso conhecido e deixamos secando em estufa a 105º-110ºC até

massa constante. Pesamos com aproximaçãode 0,1g, e obtemos o peso do solo

seco em estufa (doscontando-se o peso da cápsula).

figura 3-pesando o picnometro com amostra

12


A tabela 1 mostra as massas medidas no laboratório:

Peso do Picnômetro + água Pa (g) 620,2

Peso do Picnômetro + Solo + Água Pas (g) 651,2

Peso da cápsula + Solo seco (g) 551,4

Peso da cápsula (g) 501,7

Peso do Solo Seco Ps (g) 49,7Temperatura de Ensaio: T(oC) 25

Tabela 1 – Massas dos conjuntos.

Assim calculando o valor da massa especifica pela equação 1 obtemos:

= 2,65g/cm3.

Onde, a, =1 g/cm3:

5.4Interpretação de Resultados

O resultado calculado no item 2.3 corresponde ao valor da massa dos grãos

do solo, ou seja, o valor da massa do solo por unidade de volume, excluindo o

volume dos vazios presente no solo. Esses valor foi obtido de acordo com o método

da NBR-6508/84

5.5Conclusões

O valor encontrado para a massa específica é bem condizente com o valor

para massa específica para solos granulares. Porém na nossa analise tacto-visual

concluímos que o solo era um solo siltoso.

13

6 Determinações do Limite de Liquidez

6.1Introdução

Limite de liquidez é o limite de água, no qual acima dele o solo apresenta o

comportamento de um líquido. O limite de liquidez do solo pode ser determinado de

duas formas: a concha de Casagrande e o picnometro de cone. Para a realização

deste ensaio foi utilizado o aparelho de Casagrande. É o teor de umidade do solo

com o qual se unem um centímetro de comprimento, os bordos inferiores de uma

canelura, feita em uma massa de solo colocada na concha de um aparelho

normalizado (aparelho de Casagrande), sob a ação de 25 golpes desse aparelho.

Ele marca a transição do estado plástico ao estado líquido. Representa-se por LL e

exprime-se em porcentagem. A umidade é calculada pela a seguinte equação:

Equação 1.

Onde ,h – Teor de umidade, em porcentagem, aproximada para o inteiro mais

próximo;Ph – Peso do material úmido;Ps – Peso do material seco em estufa a 105º -

110ºC, até constância de peso

Com a umidade e o numero de golpes podemos construir a curva de fluidez

que é a curva resultante da representação gráfica da relação dos teores de umidade,

marcados em abcissas, com os números de golpes correspondentes, marcados em

ordenadas. Emprega-se em abcissas uma escala aritmética e em ordenadas uma

escala logarítmica. Utilizando-se esta representação obtém-se uma reta.


6.2.1Equipamentos Utilizados

Estufa capaz de manter a temperatura de 60 a 65ºC e 105 a

110ºC;

Cápsula de porcelana com aproximadamente 120mm de diâmetro;

14

Espátula de lâmina flexível com aproximadamente 80mm de

comprimento e 20mm de largura;

Aparelho de Casagrande;

Cinzel com as características normalizadas;

Recipientes adequados (pares de vidros de relógio com grampo),

que evitem a perda de umidade da amostra

Balança com resolução de 0,01g e sensibilidade compatível;

Gabarito para verificação da altura de queda da concha;

Esfera de aço com 8 mm de diâmetro.

Aparelho Casagrande figura 1

6.2.2Procedimentos

Primeiramente foi Colocada a amostra na cápsula de porcelana, depois foi

adicionando a água destilada em pequenos incrementos, amassando e revolvendo,

vigorosa e continuamente com auxílio da espátula, de forma a obter uma pasta

homogênea, com consistência tal que sejam necessários cerca de 35 golpes para

fechar a ranhura. Com a mistura homogeneizada, foi transferida parte dela para o

aparelho de Casagrande, onde esta mistura foi moldada até atingir 10 mm de

espessura na parte central e evitando a formação de bolhas de ar no interior da

mistura. O excesso de solo foi devolvido à cápsula. Do solo que ficou no aparelho de

Casagrande, foi dividido em duas partes, onde foi passado um cinzel através dela,

de maneira que foi aberta uma ranhura na parte central, normalmente à articulação

da concha (figura 2).

Com a concha recolocada no aparelho, ela foi golpeada contra a base,

deixando-a em queda livre, girando a manivela em torno de duas voltas por

segundo. E com isso foi anotado o numero de golpes necessários para que as

bordas inferiores da ranhura se unam ao longo de 13mm de comprimento,

15

aproximadamente. Com isso, foi transferida imediatamente, uma pequena

quantidade do material de junto das bordas que se uniram para um recipiente

adequado para determinação da umidade, e o restante da massa foi para a cápsula

de porcelana.

figura2-Casa grande dividido em duas parte a amostra


Através da equação 1 e dos dados coletados na tabela 1,calculamos a

umidade correspondente a cada número de golpe daí os resultados estão na tabela

abaixo:

Cápsulanº

Cápsula e solo úmido (g)

Cápsula e solo seco

(g)

Cápsula(g)

Água(g)

Solo seco(g)

Umidade(%)

Número de pancadas

12 44,9 43,9 41,2 1 2,7 37,06 4524 45,3 44,3 41,8 1 2,5 40 3726 48,7 47 43,3 1,7 3,7 45,94 23101 46,3 45 42,3 1,3 2,7 48,14 16114 99,6 97,9 94,7 1,7 3,2 52,12 10

Tabela 1 – Dados para o cálculo do limite de liquidez.

Com a tabela construímos o seguinte gráfico:

16

Assim como o limite de liquidez é a umidade correspondente aos 25 golpes

logo o valor do limite de liquidez é 44,94%..

6.4Interpretação de Resultados

Através da curva de liquidez, pôde-se perceber uma linearidade dos valores

de umidade e com isto foi obtido uma boa equação de ajuste e, conseqüentemente,

um bom resultado para o limite de liquidez encontrado.

6.5Conclusões

Com o valor da umidade nos 25 golpes determinamos o limite de liquidez,

como nós queríamos.Veja também que os valores das umidade da tabela deram

muito próximo, ou seja , o nosso ensaio teve um bom resultados.Todo o

procedimento para esse ensaio foram feito pelo método da NBR 6459

17

7 Determinação do Limite de Plasticidade

7.1Introdução

Limite de Plasticidade é o teor de umidade em que o solo se rompe quando

moldado na forma de um cilindro ao atingir 3 mm de diâmetro, correspondente ao

teor de umidade em que o solo passa do estado plástico para o estado semi-sólido.

Para calcular o índice de plasticidade utilizamos a seguinte equação:

IP = LL – LP

Onde: IP = Índice de PlasticidadeLL = Limite de LiquidezLP = Limite de Plasticidade


7.2.1Equipamentos Utilizados

o Estufa capaz de manter a temperatura de 60º - 65ºC e de 105º - 110ºC;

o Cápsula de porcelana com aproximadamente 120mm de diâmetro;

o Espátula de lâmina flexível, com aproximadamente 80mm de

comprimento e 20mm de largura;

o Recipiente adequados, tais como pares de vidros de relógio com

grampo, que evitem a perda de umidade da amostra;

o Balança que permita pesar nominalmente 200g, com resolução de

0,01g;

o Gabarito cilíndrico para comparação, com 3mm de diâmetro e 100mm

de comprimento(figura 1);

o Placa de vidro de superfície esmerilhada, com cerca de 30cm de lado.

18

Figura 1-gabarito

7.2.2Procedimentos

Primeiramente foi colocada a amostra na cápsula de porcelana, e foi

adicionada água destilada em pequenos incrementos, amassando e revolvendo,

vigorosa e continuamente, com o auxílio da espátula, de forma a obter uma pasta

homogênea, de consistência plástica, com o tempo de homogeneização variando de

15 à 30min. Depois foi tomada uma pequena quantidade da amostra para formar

uma pequena bola, que foi rolada, com a palma da mão, sobre a placa de vidro, a

fim de que esta bola tomasse a forma de um cilindro (figura 2). Este cilindro deve

atingir o diâmetro de 3 mm, aproximadamente. Com o cilindro fragmentado como e

diâmetro de 3 mm e comprimento de 10mm, aproximadamente, este foi colocado em

uma cápsula e depois foi colocada na estufa, com a finalidade de determinar a

umidade. Para este ensaio foram moldados três cilindros.

Figura 2

19

7.3Resultado

Os dados que obtidos estão representados na tabela 1

Cápsulanº

Cápsula e solo

úmido (g)

Cápsula e solo seco

(g)

Cápsula(g)

Água(g)

Solo seco(g)

Umidade(%)

Limite de Plasticidade

12 42,8 42,5 41,3 0,3 1,2 2524 44,2 44,1 42,9 0,1 1,2 8,3326 43,3 42,9 41,7 0,4 1,2 33,33

101 43,8 43,6 42,5 0,2 1,1 18,18114 96,1 96,0 94,7 0,1 1,3 7,69

Tabela 1 – Dados para o cálculo do limite de plasticidade.

Com esses dados calculamos a um media das umidades

Umidade %

Umidade Média %

Relação das umidades em

relação a umidade média %

25 18, 506

35,098,33 54,98

33,33 80,1018,18 1,767,69 58,44

Tabela 3 – relação entre umidade e umidade média.

7.4Interpretações dos Resultados

Através do que foi visto nas tabelas 2 e 3, pôde-se perceber que não foi

possível encontrar o limite de plasticidade, pois apenas um valor de umidade foi

menor que 5% em relação a umidade média. Com isso, este ensaio de limite de

plasticidade deveria ser repetido para verificar se houve algum erro durante o

ensaio. Caso não tenha havido erro durante o ensaio, o índice de plasticidade é

dado como não-plástico.

7.5Conclusões

Pelo que foi visto nos ensaios anteriores o solo possui características

argilosas, onde as argilas possuem um alto índice de plasticidade, concluindo assim

que a dispersão nos valores de umidade é devida a algum erro ocorrido durante o

20

ensaio de limite de plasticidade, não sendo possível o cálculo do índice de

plasticidade.

8. Determinação do Limite de Contração

8.1Introdução

É a determinação de um teor de umidade teórico do solo, abaixo do qual não

se tem variação apreciável no volume de um corpo de prova quando submetido à

secagem

Calcula-se o limite de contração usando a fórmula:

equação 1(%)

onde:

Ps = peso da pastilha de solo seco em g

Vs = volume da pastilha de solo seco em cm3;

= massa específica dos grãos do solo em g/cm3, já determinado;

a = massa específica da água (1 g/cm3).


8.2.1Equipamentos

balança com precisão de 0,01g;

cápsula de porcelana;

cápsula para moldagem do corpo de prova: cápsula cilíndrica, metálica de

fundo plano, com cerca de 40mm de diâmetro e 10mm de altura (cápsula de

contração);

proveta graduada, capacidade de 25ml;

21

placa de vidro com três pinos de metal, para mergulhar a pastilha de solo no

mercúrio;

cuba de vidro de cerca de 50mm de diâmetro e 25mm de altura;

espátula com lâmina flexível de cerca de 80mm de comprimento e 20mm de

largura;

régua de aço de cerca de 30cm de comprimento;

estufa;

mercúrio;

Vaselina esterilizada.

8.2.2Procedimentos

Colocamos a amostra em uma cápsula de porcelana acresccentando uma

quantidade de água destilada, suficiente para encher os vazios do solo, formando

uma pasta uniforme, em que seja fácil moldar o corpo de prova sem bolhas de ar.

A umidade do solo deverá corresponder ao limite de liquidez; a quantidade de

água a ser adicionada pode ser determinada com o uso da fórmula: a =

LLPam/100 onde Pam = peso da amostra utilizada no ensaio.

Homogeneizamos a umidade amostra com o auxílio de uma espátula,

durante aproximadamente 5 minutos, até que se obtemos uma pasta uniforme e

sem bolhas de ar. Untamos as paredes laterais da cápsula de moldagem com

vaselina a fim de impedir a aderência do solo às paredes da cápsula.

Daí, colocamos no centro do molde uma quantidade de amostra,

equivalente a do volume do molde e depois batemos a cápsula de encontra a

uma superfície firme, protegida com folhas de papel.a seguir colocamos o corpo

de prova em estufa, com temperatura entre 105º - 110ºC, até se verificar

constância de peso e determinamos com aproximação de 0,01g, o peso do solo

seco contido na cápsula (Ps). Posteriormente colocamos na cápsula de

porcelana, a cuba de vidro cheia de mercúrio, removendo-se o excesso por

pressão da placa de vidro. Colocarmos a pastilha cuidadosamente sobre o

mercúrio, na cuba e pressionamos com os dedos a placa de vidro, de modo que

os 3 pinos obriguem a pastilha a mergulhar inteiramente no mercúrio.

22

Assim medimos com uma proveta o volume de mercúrio deslocado pela

pastilha. Este volume é igual ao volume do solo seco (Vs);


Os dados colhidos nos laboratórios foram peso da pastilha de solo seco Ps

=12g e Volume de mercúrio deslocado(cm³) Vs =8,2cm³ e como massa especifica foi

de = 2,65g/cm3 .

Logo pela equação1, obtemos o valor do limite de contração que foi de

%LC=30,60%

8.4Interpretações de Resultados

Assim calculamos o limite de contração pela equação 1, seguindo todos o

método da NBR-7183

8.5Conclusões

Verificamos que pela equação chegamos num valor de limite de contração

que é a umidade teórica do solo.

23

9 Análise Granulométrica dos Solos

9.1Introdução

O ensaio de granulometria é o processo utilizado para a determinação da

percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de partículas

representa na massa total ensaiada.Através dos resultados obtidos desse ensaio é

possível a construção da curva de distribuição granulométrica, tão importante para a

classificação dos solos bem como a estimativa de parâmetros para filtros, bases

estabilizadas, permeabilidade, capilaridade etc.

A determinação da granulometria de um solo pode ser feita apenas por

peneiramento ou por peneiramento e sedimentação, se necessário.


9.2.1 Equipamentos Utilizados:

estufa capaz de manter a temperatura entre 60ºC e 65ºC e entre 105ºC e

110ºC;

balança com resolução de até 0,01g;

recipientes adequados, tais como dessecadores, que permitam guardar

amostras sem variação de umidade;

aparelho de dispersão;

proveta de vidro, com cerca de 450mm de altura e 65mm de diâmetro, com

capacidade de 1000 cm3;

densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20ºC e com resolução de 0,001,

graduado de 0,995 a 1,050;

termômetro graduado em 0,1ºC entre 0ºC e 50ºC;

relógio com indicação de segundos;

béquer de vidro, com capacidade de 250cm3;

proveta de vidro, com capacidade de 250cm3 e resolução de 2cm3;

24

peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0, 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15 e 0,075mm,

de acordo com a norma NBR 5734;

escova de cerdas metálicas;

agitador mecânico de peneiras, com dispositivo para fixação de até seis

peneiras, inclusive tampa e fundo;

baqueta de vidro;

bisnaga.

9.2.2 Procedimento

Com uma resolução de 0,1g determinamos a massa da amostra seca ao ar e

anotamos como Mt. Passamos esse material na peneira de 2,0mm, desmanchando

os torrões para assegurar a retenção na peneira somente os grãos maiores que a

abertura. Em seguida lavamos a parte retida na peneira de 2,0mm a fim de eliminar

o material fino adrente e deixamos secar na estufa 105ºC – 110ºC, até massa

constante. O material obtido nesse processo foi levado ao peneiramento grosso.

Do material passado na peneira de 2,0mm, tomamos 120g com resolução de

0,1g e anotamos como Mh. Lavamos na peneira de 0,075mmomaterial obtido.

A fórmula para o calculo da massa total da amostra seca esta representada a

seguir pela Eq.1:

Eq. 1

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

Para calcular as porcentagens de materiais grossos que passam nas

peneiras 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8 e 2,0 mm, utilizando a expressão:

25

Eq 2

Onde:

Qg = porcentagem de material passado em cada peneira


Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira

9.2.2.1Sedimentação

Do material que passou na peneira de #10 (2,0mm), 70g foram utilizadas no

trabalho de sedimentação. Com isso, colocamos o material em ‘’banho’’, agitamos a

mistura no dispersor elétrico por 15 minutos. Após esse procedimento, efetuamos as

leituras do densímetro nos instantes de 30, 60, 240, 480, 900 e 1800s.

Para calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do

densímetro, referidas a massa total da amostra, utilizando-se a expressão:

Eq 3

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.

26

O Calculo do diâmetro da partícula máximo em suspensão no momento de

cada leitura do densímetro, utilizando-se a expressão (Lei de Stokes):

Eq 4

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.

9.2.2.2Peneiramento Fino

Pegamos o material parcialmente úmido e peneiramos na peneira de #10

(2,0mm). Do material passante, pegamos 150g e peneiramos nas peneiras menores,

que fora as de 1,2; 0,6; 0,42; 0,25; 0,15; 0,075mm. Em seguida pesamos a fração

retida em cada peneira e a massa retida na peneira de 0,075mm lavamos e com

27

isso colocamos na estufa. A porcentagem de material passado em cada peneira é

dada por:

Eq.5

Onde:

Qf = porcentagem de material passado em cada peneira;

Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino ou à sedimentação;

Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira;

N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,00mm;

h = umidade higroscópica do material passando na peneira de 2,00 mm

9.2.2.3Peneiramento Grosso

Pesamos o material retido na peneira de 2,0mm, lavamos e secamos em

estufa. Logo depois passamos o material na peneira de 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0

mm. Anotamos com resolução de 0,1g as massas retidas em cada peneira.

Calculamos as porcentagens retidas em cada peneira através da eq. 2:

Eq. 2

Onde:

Qg = porcentagem de material passado em cada peneira


Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira

28

9.3 Resultados Experimentais

Os valores das massas recolhidas em laboratório, estão listados na tabela 1:

Massa(g)

Mt 1500

Mg 2,5

Tabela 1 – Massa da amostra seca ao ar e massa retina na peneira de 2,0mm.

O valor da umidade higroscópica foi calculado mais atrás, e foi igual a h = 1%.

Assim uitlizando a eq. , podemos calcular a massa total da amostra seca, Ms.

Ms = 1485,17g;

Peneiramento Grosso

A tabela 2 mostra os valores retidos e acumulados retidos nas peneiras de

50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0 mm, calculados a partir da eq. 2:

PENEIRASMATERIAL MATERIAL

RETIDO PASSANDO

(mm)Parcial

(g)Acumulado

Mi (g)Qg (%)

50 0 0 100

38 0 0 100

25 0 0 100

19 0 0 100

9,5 0 0 100

4,8 0 0 100

2 2,5 Mg = [2,5] N = [ 99] Tabela 2 – Material retido e acumulado em cada peneira.

Como os valores de N e h foram já calculados anteriormente, é possível

calcular a porcentagem de material passado em cada peneira. A tabela abaixo

mostra os valores obtidos de cada porcentagem através dos experimentos feitos no

laboratório.

29

PENEIRASMATERIAL

RETIDOMATERIALPASSANDO

(mm) Parcial (g) Acumulado, Mi (g) Qf (%)1,2 0,7 0,7 98,50,6 7,1 7,8 93,8

0,42 11 18,8 86,50,25 15,8 34,6 75,90,15 12,5 47,1 67,60,075 8,6 55,7 61,9

Após os procedimentos de sedimentação serem efetuados, encontramos as

seguintes leituras do densímetro nos tempos correspondentes.

Tempo(seg)

Leituradensimétrica

L30 102860 1028240 1028480 1027900 1026,51800 1026,5

Através das tabelas de granulometria do peneiramento grosso e fino, é possível

fazer a curva granulométrica do material utilizado no laboratório que está logo

abaixo.

Curva Glanulométrica

0

20

40

60

80

100

120

0,08

0,15

0,25

0,42 0,6

1,2 2

4,8

9,5 19 25 38 50

Diâmetro das Peneiras (mm)

Po

rcen

tag

em d

o M

ater

ial

Pas

san

te

Série1

30

9.4Interpretações de Resultados

Como podemos perceber, pela curva granulométrica, o solo tem

características de um solo argiloso, pois a maioria de suas partículas está localizada

no intervalo de partículas finas da curva, isso nos leva a crer que o solo possui em

sua maioria partículas finas

9.5Conclusões

A curva granulométrica apenas indica que o solo pode ser um solo argiloso,

mas ainda não podemos concluir isso, pois não temos as outras características do

solo, como índice de plasticidade, índice de contração e etc.

10-Determinação do Equivalente de Areia

10.1-Introdução

O Equivalente de areia é a Relação Volumétrica que corresponde à razão

entre a altura do nível superior da areia e a altura do nível superior da suspensão

argilosa de uma determinada quantidade de solo ou de agregado miúdo, numa

proveta, em condições estabelecidas neste procedimento. Este ensaio determina a

quantidade de impurezas e finos em determinada mistura de agregado, ou seja,

quanto maior o equivalente de areia, menor a quantidade de finos e impurezas na

amostra. Para calcular o equivalente de areia utiliza-se a seguinte equação:

Equação 1.

31

10.2- Equipamentos e Procedimentos

10.2.1Equipamentos Utilizados:

Peneira de 4,8mm

Proveta cilíndrica, transparente, de 32 mm de diâmetro interno e cerca de 40

cm de altura, graduada de 2 mm em 2mm, até pelo menos 38cm, a partir da

base, ou apresentando dois círculos de referência a 10cm e a 38cm da base

respectivamente.

Tubo lavador de cobre ou latão, de 6,4mm de diâmetro externo e 50 cm de

comprimento. A extremidade inferior é fechada em forma de cunha, tendo

dois orifícios de 1 mm de diâmetro perfurados nas faces da cunha e junto à

ponta.

Garrafão com capacidade de 5 litros dotada de sifão constituído de rolha de

borracha com dois furos e de um tubo de cobre dobrado. O garrafão é

colocado 90 cm acima da mesa de trabalho.

Tubo de borracha de 5 mm de diâmetro interno, com uma pinça de Mohr ou

dispositivo similar para interromper o escoamento. Este tubo é usado para

ligar o tubo lavador ao sifão.

Pistão constituído por uma haste metálica de 46 cm de comprimento, tendo

na extremidade inferior uma sapata cônica de 25,4mm de diâmetro. A sapata

possui três pequenos parafusos de ajustagem que permitem centrá-la com

folga na proveta. Um disco perfurado, que se adapta ao topo da proveta,

serve de guia para a haste. Um lastro cilíndrico é fixado à extremidade

superior da haste, de forma que o conjunto alcance a massa de 1 kg.

Recipiente de medida com capacidade de 85 mais ou menos 5 ml.

Funil para colocar o solo na proveta.

Agitador para equivalente de areia

32

figura 1- Todos os equipamentos utilizados

10.2.2Procedimentos

Primeiramente abrimos a pinça do tubo de ligação. Acionamos o sifão,

soprando-se no topo do garrafão que contém a solução, através de um pequeno

tubo de respiro. Daí verificou-se o escoamento da solução. Transferimos a solução

do garrafão, que já estava preparada no laboratório, para a proveta de modo a

atingir a altura de 10 cm com relação à base da proveta. Em seguida pegamos um

recipiente com aproximadamente 110g da amostra que passa na perneira de 4,8mm

e com auxilio de um funil transferimos para proveta (Figura 2). Em seguida, batemos

firmemente no fundo da proveta com a palma da mão várias vezes, a fim de

deslocar as bolhas de ar e ajudar a molhar a amostra. Depois Deixamos a proveta

em repouso durante 10 min.

33

figura 2

Passado os 10 minutos, tapamos a proveta com a rolha de borracha e

agitamos vigorosamente com um agitador no sentido horizontal num movimento

alternado executando 90 ciclos em aproximadamente 30 segundos, com um

deslocamento de cerca de 20 cm. Cada ciclo compreende um movimento completo

de vaivém.

Após a agitação, retiramos a rolha e introduzimos o tubo lavador. Lavamos

rapidamente as paredes do recipiente e inserimos imediatamente o tubo até o fundo

da proveta. Daí, agitamos levemente com o tubo lavador a camada de areia para

levantar o material argiloso eventualmente existente. Quando o líquido atingiu o

círculo de referência superior da proveta, a 38 cm da base, suspendemos o tubo

lavador lentamente sem parar o escoamento e de tal modo que aquele nível se

mantenha aproximadamente constante. Regulamos o escoamento pouco antes de

se retirar completamente o tubo e ajustar o nível naquele traço de referência.

Deixamos em repouso por 20 minutos sem qualquer movimento. Passados os 20

minutos efetuamos a leitura anotando o nível superior da suspensão da argila (figura

3).

figura 3

34

Logo em seguida, introduzimos o pistão cuidadosamente na proveta até

assentar completamente na areia. Giramos a haste ligeiramente sem empurrá-la

para baixo, até que um dos parafusos de ajustagem torne-se visível. Nesta posição,

deslocamos o disco que corre na haste até que ele assentou na boca da proveta,

fixando-o à haste, por meio de um parafuso nele existente. Assim determinamos o

nível do centro de um dos parafusos de ajustagem e adotamos como leitura

correspondente ao nível superior da areia (figura 4). Lembrando que esse pode ser

determinado medindo-se a distância entre o topo do disco que se apóia na boca da

proveta e a base inferior do peso cilíndrico, e subtraindo-se desta, a mesma

distância, medida quando a sapata está assentada no fundo da proveta (constante

do aparelho).

figura 4

10.3 - Resultados Experimentais

As alturas de argila e de areia que nós medimos no ensaio foram de 25,8 cm

para argila e 0,7cm para areia. Logo utilizando a equação 1 obtemos que o

equivalente de areia %AF=2,7%.

10.4-Interpretações de Resultados

Verificando o resultado do equivalente de areia, nota-se que deu um valor em

porcentagem muito baixo, daí isso implica que o a mostra que nós pegamos tem

uma alta quantidade de impurezas ou finos, uma vez que a porcentagem do

equivalente de areia deu muito pequena

35

10.5-Conclusões

Como verificado, quanto maior o equivalente de areia menor a quantidade de

impurezas ou finos presentes na amostra. Daí a amostra que nós preparamos no

ensaio tinha uma grande quantidade de impurezas ou finos presentes, uma vez que

o a nossa porcentagem do equivalente de areia deu 2,7%.

11 Conclusões gerais

Assim terminamos todos os ensaios contidos nesse relatório podemos

caracterizar o solo através da amostra que nós preparamos e utilizamos nesses

experimentos.

12 Agradecimentos

Agradecemos, primeiramente ao sábio Deus por nos ter ajudado a terminar

no período determinado o relatório. A professora Luciana que nos suportou e

orientou na realização dos ensaios, bem como o técnico Marcos que nos ajudou em

todos os ensaios. A todos que compões o grupo que com sua participação incrível

chegamos a realizarmos todos os ensaios previstos pra esta etapa de relatório.

13 Referências

Introdução a Mecânica dos Solos dos Estados Críticos, 3º ed,2007-J.A.R Ortigão

Apostila do Professor Colatino

36

37

Documents

Relatório de determinação de índices físicos do solo