Relatório - Analise granulométrica

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar – CCTA
Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental – UACTA
Curso: Engenharia Civil
Área: Geotecnia
Relatório – III: Análise Granulométrica
Professor: Pós-D.Sc Saul Barbosa Guedes;
Aluno: Vinícius Nunes Wanderley Monteiro; Matricula: 915210323
Disciplina: Mecânica dos Solos Experimental;
Pombal / Paraíba
30 de junho de 2018
Apresentação
Neste relatório será apresentado o processo de realização do ensaio para análise granulométrica de uma amostra de solo, tendo como parâmetro a norma NBR 7181 “Solo – Análise Granulométrica”, amostra essa coletada no loteamento Santo Amaro, Pombal-PB, tal ensaio foi realizado no dia 14 de maio de 2018 e finalizado no dia 15 de maio de 2018. Com os resultados obtidos se foi possível determinar a curva granulométrica da porção de solo granular. Este ensaio foi realizado, na central de laboratórios 2, no laboratório de resíduos sólidos da Universidade Federal de Campina Grande, Campus Pombal, sob supervisão e auxílio do professor da disciplina de Mecânica dos Solos Experimental, professor Pós-D.Sc Saul Barbosa Guedes, no período letivo 2018.1.
Sumário
1.0 – Introdução	4
2.1 – Índices de Consistência	5
2.2 – Limite de Liquidez	5
2.3 – Limite de Plasticidade	6
3.0 – Objetivos	7
3.1 – Objetivo Geral	7
3.2 – Objetivos Específicos	7
4.0 – Procedimentos Metodológicos Adotados Para Realização do Ensaio	8
4.1 – Materiais Utilizados no Ensaio	9
4.2 – Execução do Ensaio	10
4.2.1 Execução do Ensaio de Limite de Liquidez	10
4.2.2 Execução do Ensaio do Limite de Plasticidade	12
5.0 – Resultados Obtidos	14
5.1 Ensaio do Limite de Plasticidade	14
5.2 – Ensaio do Limite de Liquidez	14
6.0 – Conclusão	17
7.0 – Referências Bibliográficas Consultadas	18
1.0 – Introdução
Os solos são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. (CAPUTO, 1983). 
O estudo deste material é de suma importância para o engenheiro civil, dado que ele é o local onde se desenvolvem todas as atividades construtivas, é através da análise deste que poderá ser feita uma classificação do solo.
Inevitavelmente, as cargas de uma construção são transmitidas ao solo, esperando que dele advenha um comportamento compatível às cargas solicitantes (Silva & Costa, 2010). Sendo assim o estudo deste material é fundamental para o engenheiro civil, que utiliza por meio de estudos técnicos para conhecer as características do solo de uma região.
Segundo a empresa Torres Geotecnia, o ensaio de granulometria é utilizado para determinar a distribuição granulométrica do solo, ou em outras palavras, a percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de grãos representa na massa seca total utilizada para o ensaio.
A realização do ensaio, que será detalhado posteriormente, é necessária para que possamos fazer a análise granulométrica, que é, segundo Caputo (1983), a determinação das partículas do solo e das proporções relativas em que elas se encontram, representada graficamente pela curva granulométrica.
Conforme previsto na norma NBR 7181 este ensaio é dividido em duas partes distintas: análise granulométrica por peneiramento e análise granulométrica por sedimentação. Os solos grossos (areias e pedregulhos), que possuem pouca ou nenhuma quantidade de finos, podem ter a sua curva granulométrica inteiramente determinada utilizando-se somente o peneiramento. Em solos possuindo quantidades de finos significativas, deve-se proceder ao ensaio de granulometria conjunta, que engloba as fases de peneiramento e sedimentação.
O solo em questão utilizado para a realização dos ensaios foi retirado de uma amostra deformada de solo, coletada no dia 26 de abril de 2018, no “Loteamento Santo Amaro” em Pombal-PB, identificado como sendo do poço de número 40.
2.0 – Revisão Teórica
2.1 – Granulometria
Segundo Caputo (1988) de acordo com as dimensões das partículas de solo, e dentro de determinados limites convencionais, as "frações constituintes" dos solos recebem designações próprias que se identificam com as acepções usuais dos termos. Essas frações, de acordo com a escala granulométrica brasileira (ABNT), são: pedregulho - conjunto de partículas cujas dimensões (diâmetros equivalentes) estão compreendidas entre 76 e 4,8 mm; areia, entre 4,8 e 0,05mm; silte, entre 0,05 e 0,005mm; argila, inferiores a 0,005mm.
Conforme descreve Das (2007) a análise granulométrica é a determinação da faixa de tamanho das partículas presentes em um solo, expressa como uma porcentagem do peso total seco. Dois métodos são utilizados para encontrar a distribuição do tamanho das partículas de solo: (1) ensaio do peneiramento – para tamanhos de partículas maiores que 0,075mm e (2) ensaio de sedimentação – para tamanho de partículas menores que 0,0075mm de diâmetro. Os princípios básicos do ensaio de peneiramento são descritos aqui posteriormente.
Como previsto na norma, NBR 7181, e descrito por Caputo (1988), a representação da análise granulométrica, ou seja, a determinação das dimensões das partículas do solo e das proporções relativas em que elas se encontram, se dá graficamente, pela curva granulométrica. Esta curva é traçada por pontos em um diagrama semi-logarítmico; no qual, sobre o eixo das abscissas, são marcados os logaritmos das dimensões das partículas e sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso, de material que tem dimensão média menor que a dimensão considerada.
Através da análise granulométrica pode-se tirar diversas informações sore o solo, como por exemplo, determinar o seu coeficiente de uniformidade, que é a razão entre os diâmetros que correspondem a 60% e 10% do peso do solo seco. 
Com o valor desse coeficiente nós podemos afirmar se o solo é muito uniforme, se ele tiver valor menor que 5, de uniformidade média, se ele tiver valor entre 5 e 15, ou desuniforme, se ele tiver um valor maior que 15.
Também podemos definir também o coeficiente de curvatura do solo, que se dá pela razão entre o quadrado do diâmetro que corresponde a 30% do peso do solo seco e a multiplicação dos diâmetros que correspondem a 60% e 10% do mesmo peso.
Para solos bem graduados, seu valor corresponde entre 1 e 3.
Então, concorda-se que quantificar os tamanhos dos grãos de um solo pela porcentagem é muito importante, para que com os resultados obtidos se possa classificar o solo através dos sistemas de classificação existentes.
Para que a análise granulométrica seja realizada, deve-se tomar o cuidado de utilizar em seus cálculos apenas o peso do solo seco, sem umidade higroscópica, então usa-se a fórmula para se descobrir a umidade higroscópica, e posteriormente esta umidade é utilizada num fator de correção que multiplicará o peso do solo que foi utilizado ainda possuindo a umidade higroscópica.
	Onde: 
W é umidade higroscópica;
PSU é o peso do solo úmido;
PSS é o peso do solo seco.
E para o cálculo do fator de correção que será usado para tirar a umidade higroscópica do solo utilizado no ensaio do peneiramento, a formula é a seguinte, onde FC é o fator de correção:
3.0 – Objetivos
3.1 – Objetivo Geral
Determinação da curva granulométrica da amostra de solo através do peneiramento deste.
3.2 – Objetivos Específicos
	a) Descrever o processo de execução do ensaio para análise granulométrica.
b) Determinar a porcentagem de solo retido em cada peneira em relação ao peso da amostra total seca.
c) Realizar a análise granulométrica.
4.0 – Procedimentos Metodológicos Adotados Para Realização do Ensaio
	Para realização do estudo, primordialmente foi feita a coleta de uma amostra deformada de solo no dia 26 de abril de 2018, coletou-se 20kg deste solo, identificado como do poço 40 do loteamento Santo Amaro, na cidade de Pombal, no interior da Paraíba.
Os ensaios necessários para identificação do teor de umidade dos limites de Atterberg foram realizados no laboratório de resíduos sólidos da UFCG (Universidade Federal de Campina Grande), na central de laboratórios 2, no dia24 de maio. Tais ensaios foram realizados pelos alunos do curso de graduação de Engenharia Civil da UFCG, campus Pombal, Cícero Jefferson, Danilo Roberto, Danylo de Andrade, Marcelo Laédson e Vinícius Nunes, sob orientação do professor da disciplina de Mecânica dos Solos Experimental, professor Pós-D.Sc Saul Barbosa Guedes.
	No laboratório, foi retirado uma porção da amostra total de 20kg de solo coletado, esta porção foi destorroada, afim de se desfazer dos torrões, e quarteada, até que se fosse obtido 2kg de solo destorroado e quarteado. Em seguida esses 2kg de amostra de solo, destorroada e quarteada, foi passada na peneira de número 10 (2mm de abertura). Do solo que passou nesta peneira, 1,072g, foram retirados 300g e separados em 3 cápsulas para que se fosse determinada a umidade higroscópica do solo. Com o solo que ficou retido na peneira de número 10, fez-se a lavagem, sem retira-lo da peneira, com auxílio de jato d’água para que não ficassem grãos com diâmetro menores que 2mm, após isso este solo lavado foi levado à estuda onde permaneceu das 18h do dia 14 de junho de 2018 até às 13h do dia 15 de junho de 2018 para secagem.
Imagem 1 – Destorroamento e quarteamento do solo. Fonte: Autor.
	Utilizou-se 10% do solo passante na peneira de 2mm de abertura (200g), para que fosse passado na peneira de número 200 (0,075mm), material este que também foi lavado sem ser retirado da peneira, com o auxílio de jato d’água, afim de se remover qualquer grão com dimensão menor que 0,075mm. Este solo que ficou na peneira de número 200 e foi lavado, também foi levado à estufa onde permaneceu pelo mesmo período do solo que ficou e foi lavado na peneira de número 10, para secagem.
Imagem 2 – Solo peneirado e destorroado, e o mesmo sendo homogeneizado. Fonte: Autor.
A partir da colocação do solo lavado na estufa, encerraram-se as atividades do ensaio que poderiam ser realizadas, restando assim esperar a secagem para que o peneiramento pudesse ser realizado no dia seguinte.
4.1 – Materiais Utilizados no Ensaio
Os materiais utilizados na realização dos ensaios de análise granulométrica são os descritos a seguir. 
· Água;
· Peneiras de nº 4, 8, 10, para peneiramento grosso;
· Peneiras de nº 16, 30, 40, 80, 100, 200, para peneiramento fino;
· Tampa e fundo de peneiras;
· Agitador para peneiras, com dispositivos para fixação desde uma peneira até seis;
· Cápsulas de alumínio e porcelana;
· Almofariz de porcelana;
· Mão de grau de porcelana;
· Escova de aço e uma escova de dentes.
· Estufa capaz de manter a temperatura de 60 a 65ºC e 105 a 110ºC;
· 2kg de solo destorroado e passante na peneira de número 10;
· Balança que permite pesar nominalmente 200g com resolução de 0,01 gramas e sensibilidade compatível;
4.2 – Execução do Ensaio
Antes da inicialização do ensaio a amostra de solo que foi utilizada foi preparada ao destorroar, quartear, peneirar e lavar como já descrito aqui anteriormente
A aparelhagem específica necessária para a realização desse ensaio são as peneiras de peneiramento grosso e fino, e o agitador de peneiras, caso não possuindo esse, pode-se fazer o peneiramento manualmente.
Após a secagem, e constância de peso do material, as três cápsulas foram retiradas e pesadas para que se fosse descoberta a umidade higroscópica, e o material que ficou retido e foi lavado na peneira de número 10, e de número 200, também foi retirado da estufa. Esperou-se o material esfriar para que pudesse ser manuseado e posto para peneiramento.
O primeiro peneiramento feito foi o fino, pois a amostra e capsula resfriaram mais rápido após sair da estufa, as peneiras usadas foram as de número 16 (1,2mm de abertura), 30 (0,6 mm de abertura), 40 (0,42mm de abertura), 80 (0,18mm de abertura), 100 (0,15mm de abertura) e 200 (0,074mm de abertura). Estas peneiras foram colocadas no agitador de peneiras e lá permaneceram sendo agitadas por 10 minutos
Para o peneiramento grosso a norma exige um número maior de peneiras do que o número que foi utilizado neste ensaio, tínhamos apenas três peneiras de abertura para peneiramento grosso, e foram estas as utilizadas, as peneiras de número 4(4,76mm de abertura), 8 (2,38mm de abertura) e 10 (2mm de abertura). Assim como as de peneiramento fino, estas permaneceram no agitador de peneiras também por 10 minutos.
Ao final do peneiramento, cada peneira ficou com uma fração da amostra de solo retida, cada fração de cada peneira foi pesada para que pudéssemos determinar a porcentagem de grãos com o diâmetro correspondente aos intervalos de abertura entre as peneiras em relação ao peso da amostra seca utilizada.
	Após a retirada e pesagem das frações de solo presente nas peneiras, as cápsulas e peneiras foram lavadas e secadas com o devido cuidado para não danificar sua malha.
5.0 – Resultados Obtidos
	Inicialmente foi determinada a umidade higroscópica para cada cápsula colocada na estufa destinada a isso, pela fórmula que já foi descrita aqui, e obteve-se a média de W:
Tabela 1 – Média da umidade higroscópica.
	Capsula
	A6
	A7
	A9
	Peso da capsula (g)
	22,9021
	23,3879
	21,862
	Peso do solo úmido (g)
	100,0791
	100,0811
	100,0168
	Peso Bruto seco (g)
	121,2993
	121,8305
	120,1902
	Peso solo seco (g)
	98,3972
	98,4426
	98,3282
	Umidade Higroscópica: W
	1,709
	1,664
	1,717
	Média de W
	1,697
	Assim foi achado o fator de correção FC pela fórmula também já descrita aqui, FC = 0,98331.
	Cálculos para o peneiramento grosso:
1) Soma-se os pesos das frações de amostra que ficaram retidas na peneira de número 10 (2,0mm) e nas de abertura maior, importante lembrar que esse peso já está seco, não possui umidade higroscópica:
Pr = 216 + 228 + 26 = 470g
2) Da diferença entre o peso total da amostra seca ao ar e a soma anterior, se tem o resultado do peso da fração da amostra seca ao ar, que passa na peneira de 2,0mm:
Ps = 2000 – 470 = 1530g
3) Multiplica-se a subtração anterior pelo fator de correção, para se tirar o peso da umidade higroscópica:
Pfc = 1530 x 0,98331 = 1504,4643g
4) A soma dos itens (1) e (3) será o peso total da amostra utilizada inicialmente sem a umidade higroscópica: 
Pts = 1504,4643 + 470 = 1974,4643g
5) Agora, podemos obter a porcentagem de solo retido em cada peneira em relação ao peso total seco da amostra de solo:
Peneira Nº 4: 10,9398%
Peneira Nº 8: 11,5474%
Peneira Nº 10: 1,3117%
6) Obtém-se a porcentagem acumulada do material seco que ficou retido nas peneiras:
Peneira Nº 4: 10,9398%
Peneira Nº 8: 22,4872%
Peneira de Nº10: 23,7989%
7) Obtém-se a porcentagem de material seco passando em cada peneira, subtraindo-se de 100 a porcentagem acumulada em cada peneira.
Peneira Nº 4: 89,0604%
Peneira Nº 8: 77,5128%
Peneira de Nº10: 76,2011%
	Segue abaixo a tabela de porcentagem retida e passante do peneiramento grosso:
Tabela 2 – Peneiramento Grosso
	Peneira
	Peso Retido(g)
	Porcentagem Retida
	Porcentagem Retida Acumulada
	Porcentagem Passante
	Nº4
	216
	10,9398
	10,9398
	89,0604
	Nº 8
	228
	11,5474
	22,4872
	77,5128
	Nº10
	26
	1,3117
	23,7989
	76,2011
Fonte: Autor
	Para o peneiramento fino:
1) Multiplica-se os 200g que foram usados para o peneiramento fino pelo fator de correção, para que se tire a umidade higroscópica desta amostra, logo o peso do solo seco usado é de 196,662g.
2) Divide-se a massa retida pelo peso do solo seco utilizado e multiplica-se por 100 para se ter a porcentagem que ficou retida nas peneiras, em relação à amostra de 196,662g.
3) Soma-se o PR das peneiras para se ter a porcentagem retida acumulada (PRA).
4) Subtrai-se do total (100%) a porcentagem que ficou retida na peneira, e multiplica-se pelo fator N, que é a fração que a massa fina (passante na peneira de 2,0mm) representa do peso total da amostra do ensaio (2000g).
	Segue abaixo a tabela com os valores de Peso retido, PR, PRA e PP, lembrando que é somada com a porcentagem acumulada do peneiramento grosso:
Tabela 3 – Peneiramento Fino.
	Peneira
	Peso Retido (g)
	Porcentagem Retida
	Porcentagem Retida Acumulada
	Porcentagem Passante
	Nº16
	21,1784
	10,7689
	34,5678
	50,055633
	Nº30
	21,908411,1401
	45,7079
	41,5334565
	Nº 40
	10,7534
	5,468
	51,1759
	37,3504365
	Nº 80
	32,817
	16,687
	67,8629
	24,5848815
	Nº 100
	8,3121
	4,2266
	72,0895
	21,3515325
	Nº 200
	16,8566
	8,5714
	80,6609
	14,7944115
	Fundo
	0,297
	 
Fonte: Autor.
	Logo, analisando todas as peneiras, a porcentagem de material que passa nelas, e que ficou retido, a tabela ficou da seguinte forma:
Tabela 4 – Peneiramento
	Peneira
	Abertura(mm)
	Peso Retido(g)
	Porcentagem Retida
	Porcentagem Retida Acumulada
	Porcentagem Passante
	Nº 4
	4,76
	216
	10,9398
	10,9398
	89,0604
	Nº 8
	2,38
	228
	11,5474
	22,4872
	77,5128
	Nº10
	2
	26
	1,3117
	23,7989
	76,2011
	Nº 16
	1,2
	21,1784
	10,7689
	34,5678
	50,0556
	Nº 30
	0,6
	21,9084
	11,1401
	45,7079
	41,5335
	Nº 40
	0,42
	10,7534
	5,468
	51,1759
	37,3504
	Nº 80
	0,18
	32,817
	16,687
	67,8629
	24,5849
	Nº 100
	0,15
	8,3121
	4,2266
	72,0895
	21,3515
	Nº 200
	0,074
	16,8566
	8,5714
	80,6609
	14,7944
Fonte: Autor.
Após os cálculos, foi desenhada a curva granulométrica do solo, onde no eixo das abcissas está a abertura das peneiras em escala logarítmica, e no eixo das ordenadas está a porcentagem passante em cada peneira. 
6.0 – Conclusão
	Através dos resultados obtidos pelos ensaios para a determinação dos limites de liquidez e plasticidade, podemos identificar com qual teor de umidade o solo transita entre seus estados semissólido, plástico e liquido. Com os resultados do limite de plasticidade observamos que o solo estudado necessita em média de um teor de umidade de 16,88% para que passe do seu estado semissólido e atinja seu estado plástico, onde este se torna moldável. E com os ensaios de limite de liquidez, percebemos que o teor de umidade necessário neste solo é de 25% para que este transite do estado plástico para o líquido, pois sua ranhura no aparelho de Casagrande só se fecha com 25 golpes se este tiver uma umidade aproximada deste valor, conforme foi comprovado, tanto pelo gráfico gerado pelos pontos obtidos do ensaio, quanto pela formula da Federal Highway Administration.
	Estes ensaios demandam bastante precisão por parte do operador, pois são ensaios extremamente manuais, por isso estão sujeitos a erros humanos, porém os resultados se mostraram satisfatórios.
7.0 – Referências Bibliográficas Consultadas
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (Brasil) (Org.). NBR 6459 –Solo – Determinação do Limite de Liquidez. ABNT, 1984.
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (Brasil) (Org.). NBR 7180 –Solo – Determinação do Limite de Plasticidade. ABNT, 1984.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Rio de. Janeiro: LTC, 6ª edição, 1996. 
SANTOS, J. N.; GURGEL, M. T.; SOARES, S. R. F.; COSTA, L. R.; LIMA, J. M. Análise do limite de liquides dos solos de Mossoró-RN para fins da engenharia civil. Mossoró, RN. 2015.
Curva Granulométrica
Porcentagem Passante	4.76	2.38	2	1.2	0.6	0.42	0.18	0.15	7.3999999999999996E-2	89.060400000000001	77.512799999999999	76.201099999999997	50.055633	41.533456500000007	37.350436500000001	24.584881500000002	21.351532500000001	14.794411500000002	
1
7
image1.png
image2.png