RELATÓRIO DE DENSIDADE REAL DOS GRÃOS

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS I
SEMESTRE 2024.2
WESLEY DA SILVA COUTINHO
DENSIDADE REAL DOS GRÃOS
FORTALEZA
2024
1. INTRODUÇÃO
A densidade real dos grãos é uma propriedade fundamental em estudos de Mecânica
dos Solos, sendo definida como a relação entre a massa sólida de uma amostra e o volume
ocupado por essa massa, desconsiderando os espaços porosos. Esse parâmetro é essencial para
cálculos relacionados à porosidade, compactação e permeabilidade, influenciando diretamente
na previsão do comportamento de solos em obras de engenharia.
De acordo com Pinto (2006), a densidade real dos grãos fornece informações
importantes sobre a composição mineralógica do solo, uma vez que minerais distintos
apresentam densidades características. Por exemplo, solos arenosos ricos em quartzo tendem a
ter densidades menores (aproximadamente 2,67), enquanto solos argilosos contendo minerais
pesados podem apresentar valores superiores.
O experimento de densidade real baseia-se na substituição do volume ocupado pela
amostra sólida pelo volume de água em um recipiente específico, o picnômetro. Pinto (2006),
afirma que o método se destaca por sua precisão e simplicidade, sendo amplamente utilizado
em laboratórios de mecânica dos solos para determinar valores confiáveis dessa propriedade.
Neste experimento, foram utilizadas amostras de solo previamente secas em estufa, e
os resultados obtidos foram corrigidos para a densidade referida à água à temperatura de
20°C, adotando o fator de correção de acordo com tabelas padronizadas. Através dessa
abordagem, é possível garantir a uniformidade e confiabilidade dos resultados em diferentes
condições de laboratório.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Materiais utilizados
● Peneira de 2,00 mm, conforme ABNT EB-22, de 1988, registrada no SINMETRO
como NBR-5734, designada Peneiras para ensaio;
● Estufa capaz de manter a temperatura entre 105° C e 110° C;
● Balança de precisão, sensível a 0,01 g;
● 3 cápsulas numeradas: 32, 22 e 14;
● 03 picnômetros com capacidade de 50 ml;
● Termômetro graduado
● Fogão
● Funil de 5 cm diâmetro
● Espátula de madeira
● Pisseta com água
2.2. Procedimento Experimental
1) Foram selecionados três picnômetros numerados de acordo com as cápsulas (32, 22 e 14).
Cada picnômetro foi limpo, seco e pesado vazio em uma balança de precisão,
registrando-se os valores como P1.
Figura 2.1 - Picnômetros escolhidos
Fonte: elaborada pelo autor
2) Aproximadamente 10 g de solo seco foram adicionados a cada picnômetro com o auxílio
de um funil, e o conjunto (picnômetro + solo) foi pesado, registrando-se os valores como
P2.
3) Com a pisseta, a água foi adicionada aos picnômetros até completá-los. Para eliminar o ar
aprisionado entre os grãos de solo, os picnômetros foram colocados em banho-maria e
mantidos em fervura. De acordo com a norma, o tempo necessário para esse processo é
de 15 minutos, no entanto, devido ao curto tempo da aula prática, precisou-se deixar em
banho-maria por apenas 5 minutos. Após esse período, os picnômetros foram resfriados
em outro banho-maria até atingir temperatura ambiente, com medição estabilizada em T
= 26 °C.
4) Após estabilização da temperatura, a parte externa dos picnômetros foi cuidadosamente
limpa com um pano, e o peso dos picnômetros contendo água e amostra foi registrado
como P3.
5) Posteriormente, o conteúdo dos picnômetros foi completamente descartado, sem deixar
resíduos de solo. Os picnômetros foram então preenchidos apenas com água até a
marcação, secos externamente e pesados novamente. Os pesos obtidos foram registrados
como P4.
2.3. Cálculo da Densidade Real
Com os valores obtidos, a densidade real do solo foi calculada utilizando a fórmula:
δ
𝑇
=
𝑃
2
 − 𝑃
1
(𝑃
4
−𝑃
1
) − (𝑃
3
−𝑃
2
)
Onde:
δT: Densidade real à temperatura T;
P1: Peso do picnômetro vazio e seco (g);
P2: Peso do picnômetro com solo (g);
P3: Peso do picnômetro com solo e água (g);
P4: Peso do picnômetro com água (g).
Conforme a norma, o resultado final é expresso em número adimensional com aproximação
de centésimos. Será considerado quando obtido pela média de duas determinações, no
mínimo, e quando não diferem de 0,009. O valor da densidade real deverá ser referido à
temperatura de 20° C, calculado do valor referido à água à temperatura (T).
Aplicou-se a correção da densidade utilizando o fator k20, conforme a equação:
δ
20
 = 𝑘
20
+ δ
𝑇
No qual:
δ20: Densidade real referida à água à temperatura de 20°C
K20: Fator de correção adotado, através da tabela em anexo.
δT: Densidade real à temperatura T
3. APRESENTAÇÃO E ANÁLISES DOS RESULTADOS
Tabela 3.1 - Dados obtidos através do ensaio de densidade real
CÁPSULA ENSAIO N° P1 (g) P2 (g) P3 (g) P4 (g) DENSIDADE
REAL (δ)
32 1 40,30 50,37 97,98 91,74 2,63
22 2 39,74 49,64 95,96 89,85 2,61
14 3 30,09 40,02 86,39 80,31 2,58
As diferenças calculadas entre as determinações de densidade real são:
● Entre a Cápsula 32 e a Cápsula 22: 0,017
● Entre a Cápsula 32 e a Cápsula 14: 0,050
● Entre a Cápsula 22 e a Cápsula 14: 0,033
Todas as diferenças excedem o limite de 0,009, o que indica que o resultado não atende aos
critérios normativos. As principais causas para este problema se dão pelo fato de que não
ocorreu o tempo de espera necessário no banho-maria para estabilização térmica devido ao
curto tempo de duração da aula prática. Também foi utilizada água comum em vez de água
destilada, o que pode interferir na precisão das medições, além de possível falha humana
durante o processo.
Escolhendo-se o valor da densidade real mais próximo do padrão estabelecido, foi realizado o
cálculo da densidade:
K20 para T a 26°C = 0,9986
δ
20
 = 0, 9986 × 2, 63
δ
20
 = 2, 6263
δ
20
 ≈ 2, 63
CONCLUSÃO
O experimento de determinação da densidade real dos grãos proporcionou um valor de
2,63 para a densidade referida à temperatura de 20°C. Esse valor está muito próximo da faixa
padrão de densidade estabelecida para solos minerais, que varia entre 2,65 e 2,85, conforme a
literatura técnica. Embora o valor obtido seja bastante próximo ao limite mínimo dessa faixa,
ele não atingiu o valor mínimo recomendado, possivelmente devido a falhas técnicas
apresentadas no trabalho que ocorreram durante a execução do experimento.
Apesar disso, o valor obtido de 2,63 ainda é representativo e bastante próximo do
intervalo de referência para solos minerais, o que indica que o experimento foi bem-sucedido
dentro das condições experimentais aplicadas. Se fosse para fins de construção civil ou
avaliação de impactos no solo, por exemplo, é fundamental seguir rigorosamente esses
padrões e especificações para garantir a confiabilidade dos dados, visto que a precisão dos
resultados influencia diretamente as decisões e análises técnicas nesses contextos.
Em suma, o experimento destacou a importância de pequenos detalhes técnicos para a
obtenção de resultados precisos e dentro dos parâmetros normativos, reforçando a necessidade
de atenção cuidadosa em todas as etapas do procedimento experimental.
BIBLIOGRAFIA
ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 6508. Grãos de solos que passam
na peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica, 1984
DNER - ME, Departamento Nacional de Estradas e Rodagem. Solos - Determinação da
densidade real, 1993.
Nota de Aula Prática 03 - Densidade Real dos Grãos. Disponível em
https://si3.ufc.br/sigaa/ava/index.jsf. Acesso em 04 de Dezembro de 2024.
LAGETEC, Laboratório de Geotécnica e Prospecção - Determinação da densidade real em
solos. Disponível em
http://www.lagetec.ufc.br/wp-content/uploads/2017/07/Determina%C3%A7%C3%A3o-da-de
nsidade-real-em-solos1.pdf. Acesso em 04 de Dezembro de 2024.
PINTO, C. de S. Mecânica dos Solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.