Aula N° 5 -Peso Especificio-Sedimentaçeão
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CESUMAR
2012 M.Sc; eng.o Mauro Jos Souza Araujo
MECNICA DOS SOLOS
PESO ESPECFICO RELATIVO GRANULOMETRIA DOS SOLOS
CURVA DE DISTRIBUIO ENSAIOS DE CARACTERIZAO
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PESO ESPECFICO RELATIVO
2,60 2,90
PESO ESPECFICO RELATIVO
Gs = Peso especfico do material Peso especfico da gua
MINERAL PESO ESPECFICO
Quartzo 2,65
Caulinita 2,60
Ilita 2,8
Montmorilonita 2,65-2,80
Haloisita 2,0-2,55
Feldspato potssico 2,57
Feldpspato sdico 2,62-2,76
Clorita 2,6-2,9
Biotita 2,8-3,2
Muscovita 2,76-3,1
Hornblenda 3,0-3,47
Limonita 3,6-4,0
Olivina 3,27-3,7 Solos argilosos 2,6 a 2,9
Tamanho da amostra 20 g de material passante na peneira 2,0 mm
Finalidade - Clculo do ensaio de sedimentao Determinao do ndice de vazios Demais ndices fsicos do solo
PESO ESPECIFICIO DO SOLO = DENSIDADE DO SOLO
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NBR 6508 Determinao da massa especfica Mtodo de ensaio
Gros de solos que passam pela peneira de 4,8 mm
PESO ESPECFICO RELATIVO
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Procedimento Experimental
a) Pesar o picnmetro seco;
b) Colocar uma certa quantidade da amostra no picnmetro e pesar
o picnmetro com solo;
c) Adicionar gua at metade do volume do picnmetro;
d) Ferver em fogareiro por 10 a 15 minutos ou aplicar vcuo por 15
minutos. Essa etapa destina-se a retirada de todo o ar existente entre
as partculas do solo;
e) Deixar o picnmetro em repouso at que sua temperatura se
estabilize anotando o valor da mesma;
f) Pesar o picnmetro com o contedo e anotar como Pas;
g) Obter na curva de calibrao do picnmetro o peso do picnmetro
cheio dgua e anotar como Pa;
f) Repetir o processo mais uma vez, no mnimo.
NBR-6508 Determinao da Massa Especfica de Gros de Solos
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ENSAIO DE MASSA ESPECFICA DE SOLOS
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Gs = gs / gw Gs = Ps (Ps + Pa - Pas ) gs - massa especfica real do solo Gs peso especfico ou densidade do solo gw - massa especfica da gua na temperatura do ensaio
Ps - peso do solo seco Pa - peso do picnmetro cheio de gua destilada Pas - peso do picnmetro cheio de gua e solo.
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PESO ESPECFICO RELATIVO ( Gs )
EXEMPLO DE RESULTADOS DE ENSAIO
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UMIDADE DOS SOLOS
EXEMPLO DE RESULTADOS DE ENSAIO
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GRANULOMETRIA DOS SOLOS
O ensaio de granulometria o processo utilizado para a determinao da porcentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de partculas representa na massa total ensaiada.
ENSAIO DE GRANULOMETRIA
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Dimetro efetivo
Analise granulomtrica
Coeficiente de Uniformidade
Coeficiente de Curvatura
Coeficiente de Segregao
Curva de distribuio granulomtrica
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Tam
anh
o d
as
Pen
eira
s
SEGUNDO ASTM
ENSAIO DE PENEIRAMENTO
Tam
anh
o d
as
Pen
eira
s
NBR 5734
Peneiras para ensaio
ENSAIO DE GRANULOMETRIA
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ENSAIO DE GRANULOMETRIA
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Agregados grados
Agregados midos
NBR 9935 Agregados: terminologia
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Analise granulomtrica
argila silte Areia fina
pedregulho Areia mdia Areia grossa
ABNT
sedimentao peneiramento
IDENTIFICAO DOS SOLOS
NBR 7181 SOLO
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De acordo com seu tamanho, as partculas de um solo podem ser classificadas como: pedregulho 2,0 mm < < 76,0 mm areia 0,075 mm < < 2,00 mm areia grossa 0,42 mm < < 2,00 mm areia fina 0,075 mm < < 0,42 mm silte 0,005 mm < < 0,075 mm argila < 0,005 mm
Granulometria
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Logaritmo do dimetro das partculas ( mm )
% d
e m
ater
ial p
assa
do
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10,0 kg para material com pedregulho grosso 2,0 kg para material com pedregulho fino 1,0 kg para material arenoso 0,5 kg para material siltoso/argiloso.
TAMANHO DA AMOSTRA
A. Seleciona-se uma quantidade representativa P1 de material seco ao ar ou mido; determina-se sua umidade:
B. Passa-se a massa P1 na peneira #10 (2,0mm); C. Do material que passar, separam-se 03 quantidades: P2 = 20 g para a determinao do peso especfico real das partculas; P3 = 50 a 100 g para a sedimentao; P4 = 200 a 600 g para o peneiramento fino.
P1
2,0 mm
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Procedimento Experimental A. Peneiramento Grosso (material retido na peneira #10 = 2,0 mm) - Lava-se o material na peneira #10 (2,0mm), coloca-o na estufa; - Peneira-se o material seco, mecnica ou manualmente, at a peneira #10; -Pesa-se a frao retida em cada peneira;
B. Peneiramento Fino (material que passa na peneira #10=2,0 mm) - Lava-se o material na peneira #200 (0,075mm), coloca-o na estufa; -Passa-se o material seco nas peneiras menores que a #10; -Pesa-se a frao retida em cada peneira;
C. Sedimentao
-Coloca-se a massa P3 em banho (6 a 24 horas) com defloculante
(soluo de hexametafosfato de sdio);
- Agita-se a mistura no dispersor eltrico por 5 a 15 minutos;
- Transfere-se a mistura para a proveta graduada, completando com gua destilada at
1000 ml e realiza-se o balanceamento;
-Efetua-se leituras do densmetro nos instantes de
0s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 min 1 2 4 8 25h ;
2,0 mm
2,0 mm
0,075 mm
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Fraes < 0,075 mm Lei de Stokes: Onde V = velocidade
D = dimetro equivalente da partcula (mm) m = coeficiente de viscosidade do meio dispersor (10-4 Pa . s) g = acelerao da gravidade, cte = 9,81 m/s2
z = altura de queda das partculas, para as leituras do densmetro (cm) gs = massa especfica das partculas (g/cm
3) gw = massa especfica da gua, varivel com a temperatura (g/cm
3) t = tempo de sedimentao (s)
Ensaio de sedimentao
Tamanho da amostra 50 a 100 g
Analise granulomtrica
V=
-
Ensaio de sedimentao
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Coleta da amostra
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Preparao da amostra
Estufa Mo de grau
Secagem da amostra Aparelho para
desmanchar e
homogeneizar os gros
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Coletar o solo que passar
na peneira 2,0 mm
1 kg de amostra
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Pesar 70 g de solo
Da amostra que foi
peneirada
-
Passar a mistura para o copo de dispero
removendo-se com gua destilada o material retido
no bquer
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Adicionar gua destilada at que atinja o nvel de
5,0 cm abaixo das bordas do copo e acionar o
aparelho durante 15 minutos
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Passar o material do bquer para a proveta removendo todo o material aderido
ao copo com gua destilada .
Preencher a proveta com gua destilada at completar 1000 ml.
Agitar frequentemente com a baqueta de vidro para manter as partcula em
suspeno
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Executar movimentos enrgicos de rotao durante 1 minuto
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Mergular o densmetro na dispero.
Efetuar medies conforme as recomendaes da NBR-7181
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Antes de proceder a leitura, colocar o densmetro cerca de 15 minutos antes do
ensaios.
Aps a leitura colocar o densmetro na gua
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Realizada a ltima leitura coloca-se o material da proveta na peneira 200
(0,0075 mm) Proceder a lavagem da amostra
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1- Determine o valor do dimetro da partcula pelo mtodo de
sedimentao.
Dados:
Leitura de queda 11,3 cm
Tempo 30 s = 0,5 min
Temperatura = 29 C
Gs= 2,8
K = 0,01178 Tabela 2.6 pg 24
D( mm) = 0,01178*4,753
D( mm) = 0,0559
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EXEMPLO DE RESULTADOS Ensaio de sedimentao
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D = K L (cm ) t (min ) Gs-peso do material T = temperatura de ensaio
L leitura do densmetro T = tempo de queda (min)
Valores de K
L
0s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 min 1 2 4 8 25h
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Coeficiente de uniformidade ( CU ) Coeficiente de curvatura ( Cc ) Coeficiente de Segregao ( So ) Onde
D10 = dimetro correspondente a 10% do material que passa D15 = dimetro correspondente a 15% do material que passa D25 = dimetro correspondente a 25% do material que passa D30 = dimetro correspondente a 30% do material que passa D60 = dimetro correspondente a 60% do material que passa D75 = dimetro correspondente a 75% do material que passa
INDICES
Cu = D 60 D 10
Cc = D 30 2
D 60 * D 10
Su = ( D 75 / D 25 ) 1/2
ndices obtidos atravs da a curva de distribuio granulomtrica
-
Cu = D 60 D 10
Coeficiente de uniformidade ( CU )
Indicador usado para estimar condutividade hidrulica- drenagem
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Solos com granulometria uniforme ( Cu < 5 ) Uniformidade mdia ( 5 < Cu < 15 ) Desuniforme ( Cu > 15 )
Coeficiente de uniformidade ( CU )
Solos bem graduados ( Cc 1 a 3 )
Coeficiente de curvatura ( Cc )
-
Abertura (mm)
Massa Retida (g)
Massa Acumulada (g)
% Mais Fina
4,750 0 0 100
2,000 21,6 21,6 95,2
0,850 49,5 71,1 84,2
0,425 102,6 173,7 61,4
0,250 89,1 262,8 41,6
0,150 95,6 358,4 20,4
0,075 60,4 418,8 6,9
- 31,2 450
Determine o valor do coeficiente de uniformidade Cu e Coefeficiente de
curvatura Cc de uma amostra com 450 g
Cu = D 60 D 10
Cu = 0,41 60 0,09 10
Cu = 4,56
Cc = D 30 2
D 60 * D 10
Cc = 0,185 30 2
0,41 60 * 0,0910 Cc = 0,93
-
Curva 1: granulometria contnua Curva 2: granulometria descontnua Curva 3: granulometria uniforme
1
2
3
Porcentagem passando
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UNIFORMEMENTE GRADUADO
GRADUAO CONTNUA
GRADUAO DESCONTNUA
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Forma dos Gros
Paqumetro
- Esferoidal
- Achatado
- Prismtico
- Lamelar
Forma dos Agregados
-
Forma das Partculas
-
FORMA DAS PARTCULAS
angular subangular
Subarredondada arredondada
PARTCULAS VOLUMOSAS
Angularidade A = Raio mdio dos cantos e bordas Raio da esfera mxima inscrita
Esfericidade S = D e L p
De = 6 V / p 3 D e = dimetro equivalente
V = volume da partcula L p = comprimento da partcula
V= (4/3) * p.r3
-
V= (4/3) * p.r3
Determine a esfericidade de 2 agregados
Comprimento 1 Agregado 2,2 cm
Comprimento 2 Agregado 1,5 cm
Considerar volume = 8,2 cm3
De = 6 V / p 3
S = D e L p
S=?
-
Forma das Partculas
A = Raio mdio de cantos e bordas
Raio da esfera mxima inscrita
A = angularidade
VOLUMOSA
LAMINAR
FIBRILAR
Angular Subangular Subarredondado Arredonda
Argilo minerais
Coral
-
solos de cada classe MCT
-
GRANULMETRO LASER
Analise granulomtrica
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Solo bem graduado
Solo Uniforme
Solo
Graduao aberta
CURVAS GRANULOMETRIA