(Aula 04 e 05 - Propriedades das partículas - análise granulométrica.ppt [Modo de Compatibilidade]).pdf

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-
ÁRIDO
Departamento Ciências Ambientais e Tecnológica
Disciplina – Mecânica dos Solos.
Professor: Francisco Alves da Silva Júnior
Professor: Francisco Alves da Silva Júnior
Características dos solos - Granulometria
Mossoró, 4 de Abril de 2011

Introdução:
CARACTERÍSTICAS DOS SOLOS:
1.1 Forma das partículas;
1.2 Identificação tátil-visual dos solos;
1.3 Identificação dos solos por meio de ensaios;
• Análise granulométrica; Peneiramento e sedimentação;
CARACTERÍSTICAS DOS SOLOS
• Curva granulométrica;
• Classificação dos solos quanto a distribuição dos grãos.

1.1 Forma das partículas
No diz respeito a natureza das partículas, vimos que o solo é constituído por grãos
minerais, podendo conter matéria orgânica. As frações grossas (maiores que 0,075mm -
#200) são predominantemente de grãos silicosos (quartzo, feldspato, mica – minerais
primários), enquanto que as frações argilosas pertencem, na grande maioria, a três
decomposições dos minerais primários: Caulinitas, ilitas e motmorilonitas.
A forma das partículas dos solos tem grande influencia nas suas
A forma das partículas dos solos tem grande influencia nas suas
propriedades. Distingue-se principalmente as seguintes formas:
Partículas arredondadas – ou com forma poliédrica. São as que predominam nos
pedregulhos, areias e siltes. Estas podem ainda possuir grãos angulares;
Partículas lamelares – semelhantes a lamelas ou escamas. São as que se
encontram nas argilas;
Partículas fibrilares – características de solos argilosos ou turfas.

1.1 Forma das partículas
A figura mostra uma variação de grãos grossos (pedregulhos, areias e
siltes). Observe a variação de grãos angulares para arredondados.

Classificação dos solos quanto a textura.
Solos grossos - φ ≥ 0,075 mm (# 200);
Solos finos - φ 0,075 mm.
Segundo a ABNT:
Segundo a ABNT:
ROCHA Bloco de rocha acima de 1,0 m
Matacão 25 cm – 1,0 m
Pedra 7,6 cm – 25 cm
SOLO Pedregulho 4,8 mm – 76 mm
Areia grossa 2,0 mm – 4,8 mm
Areia média 0,42 mm – 2,0 mm
Areia fina 0,05 mm – 0,42 mm
Silte 0,002 mm – 0,05 mm
Argila inferior a 0,002 mm.

1.2 Identificação tátil-visual dos solos
Esta identificação é facilitada por duas características principais dos
solos. A textura e a compacidade das areias e consistência das argilas
Justificativa:
Economia de projeto – quando não se justifica fazer ensaios;
Fase inicial do estudo – ensaios não disponíveis.
Descrever previamente um solos sem dispor de resultados de
Objetivo:
Descrever previamente um solos sem dispor de resultados de
ensaios, quando o tipo de solo e o seu estado deve ser estimado.
Processo – Manusear o solos e sentir sua reação ao manuseio.
Cada profissional deve desenvolver suas habilidades para identificar os solos. Só a
experiência pessoal e o confronto com resultados de laboratório permitirá o desenvolvimento
desta habilidade.

PRIMEIRA IDENTIFICAÇÃO - manuseio: solo fino ou grosso?
• Grãos de pedregulhos são bem distintos;
• Areias, apesar possuir grãos visíveis a olho nu, podem estar envoltas por
partículas finas (torrões) – deve-se umedecer a amostra para que o torrão se
partículas finas (torrões) – deve-se umedecer a amostra para que o torrão se
desmanchem – os grãos de areia podem ser sentidos pelo manuseio, a argila se
transforma em uma pasta;
• Para a amostra seca – esfrega-se uma amostra de solo em uma folha de papel –
as partículas finas (silte e argila) se impreguinam na folha e as grossas se isolam.

PRIMEIRA IDENTIFICAÇÃO - manuseio: solo fino ou grosso?
• Teste do tato: esfregar porção de solo nas mãos:
– Solo arenoso → áspero;
– Solo argiloso → pó quando secos e sabão quando úmidos.
• Teste de plasticidade: moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido:
– Solo argiloso → moldável;
– Solo arenoso e siltoso → não moldável.
– Solo arenoso e siltoso → não moldável.
• Teste de dispersão em água: agitação de mistura de solo seco com água:
– Solo argiloso → turva a água e demora a sedimentar;
– Solo arenoso → rápida deposição.
• Teste de impregnação: facilidade de remoção do solo da palma das mãos:
– Solos argilosos e siltosos → não saem da mão com facilidade
• Teste do corte:
– Solos argilosos → superfícies polidas ou lisas.
• Teste da dilatância: porção de solo sacudida vigorosamente na palma das
mãos. Areias muito finas apresentam aspecto brilhante com exudação de água,
que desaparece com o reamassamento.

SEGUNDA IDENTIFICAÇÃO – identificação dos solos finos. Silte ou
argila?
Resistência a seco – umedecendo-se uma porção de argila, moldando-se uma
pequena pelota irregular (2 cm) e deixando-se secar ao ambiente, a mesma ficará
dura e ao ser quebrada, dividir-se-á em partes. Já a pelota de silte se pulverizam,
dura e ao ser quebrada, dividir-se-á em partes. Já a pelota de silte se pulverizam,
somada a menor resistência;
Sbaking test – com uma pasta saturada de silte na palma da mão, quando se
bate esta mão contra a outra, nota-se o surgimento de água na superfície.
Apertando-se o torrão com os dedos polegar e indicador da outra mão, a água
reflue para o interior da pasta. No caso das argilas, o impacto das mãos não
provoca o aparecimento de ávgua;

SEGUNDA IDENTIFICAÇÃO – identificação dos solos finos. Silte ou
argila?
Ductilidade – ao se moldar uma amostra de solo, com umidade próxima ao limite
de plasticidade (LP) nas próprias mãos, nota-se que as argilas apresentam maior
resistência que os siltes;
resistência que os siltes;
Velocidade de secagem – quanto mais rápida for a secagem do solos na palma
da mão, menor será o seu comportamento plástico.
Deve-se acrescentar a estimativa do estado das amostras de solo. A
consistência das argilas é mais fácil de se avaliar (estimar) com o manuseio
devido sua maior ou menor resistência. Para as areias, a compacidade é
alterada com este processo, ficando difícil a sua estimativa.

1.3 Identificação dos solos por meio de ensaios
Os sistemas de classificação se baseiam principalmente na textura dos
grãos e nas características dos argilominerais. A textura está relacionada com o
tamanho dos grãos, que é determinada pela análise granulométrica, mas as
características dos argilominerais são consideradas, indiretamente, pelo
comportamento do solo com presença de umidade, medido pelos limites de
Atterberg (consistência).
Textura
(solos grossos e finos)
Tamanho dos grãos
Argilominerais
Comportamento
com umidade
Granulometria
Consistência

1.3.1 Análise granulométrica
Os solos, na sua maioria, possuem uma diversidade de tamanhos e
formas. Para a identificação desta variedade de tamanhos (diâmetros médios)
utiliza-se o processo de análise granulométrica.
O diâmetro médio é devido ao fato de os solos não possuírem dimensões muito
proporcionais ou esféricas.
proporcionais ou esféricas.
A análise granulométrica consiste em dois processos distintos:
1. Peneiramento para os solos grossos, com granulometria superior a abertura da
peneira de malha 200 (0,075mm);
2. Sedimentação para solos finos, com dimensões inferiores ou passantes na
malha 200, pois peneiras com malhas inferiores não seriam adequadas ao
peneiramento, podendo haver quebra de partículas.

1.3.1 Análise granulométrica - peneiramento
Ensaio granulométrico por peneiramento – consiste na determinação
das porcentagens, em peso, das diferentes frações que constituem o solo.
Realiza-se o ensaio de peneiramento, no qual se faz passar uma certa
quantidade de solo por um conjunto padronizado de peneiras de malha quadrada.
Pesam-se as quantidades retidas em cada peneira
Pesam-se as quantidades retidas em cada peneira
e calculam-se as porcentagens que passam .

O processo de peneiramento é dividido em duas partes:
1. Peneiramento da amostra total;
2. Peneiramento da amostra parcial.
Peneiramento da amostra total Peneiramento da amostra parcial
Nomenclatura Abertura da Nomenclatura Abertura da
Nomenclatura
#
Abertura da
malha em (mm)
Nomenclatura
#
Abertura da
malha em (mm)
2” 50,8 16 1,2
11/2” 38,1 30 0,6
1” 25,4 40 0,42
3/4 19,1 50 0,3
3/8” 9,5 100 0,15
4 4,8 200 0,075
10 2,0

Procedimento do ensaio: 1. Preparação da amostra:
a) Coleta-se o solos; seca ao ar (até 60oC);
b) Destorra (mão de gral no almofariz de
porcelana);
c) Reparte ou quarteia a amostra com a
c) Reparte ou quarteia a amostra com a
finalidade de obter uma amostra
representativa e homogênea do material;
d) Coleta-se a amostra de acordo com o tipo
de material (1,5 kg – silte e argila e 2,0 kg
– areias e pedregulhos);
e) Coleta-se amostra da parte restante para
determinação da umidade higroscópica.

Procedimento do ensaio: 2. Umidade higroscópica:
a) Passa-se a amostra coletada, de acordo com o item 1.a, e
passa-se na # 2,0 mm;
b) Deste material, coleta-se em torno de 50 g por determinação.
Fazer no mínimo 2 determinações, devido a erros;
c) Pesa-se o recipiente para se determinar a tarra do mesmo (T) e
c) Pesa-se o recipiente para se determinar a tarra do mesmo (T) e
identifica-o;
d) Coleta-se aproximadamente 50 g da amostra e determina-se o
peso do material úmido (Msu+T);
e) Coloca-se na estufa a 105oC, até a constância do peso (24
horas é suficiente). Decorrido o tempo, retira-se o conjunto (solo
seco + recipiente) e determina-se o peso do conjunto seco
(Mss+T);
f) Calcula-se a umidade:
g) Repete-se o procedimento pelo menos mais uma vez.

Procedimento do ensaio: 3. Peneiramento:
a) Coleta-se a amostra de acordo com o item 1.d. verte-se a
amostra em um recipiente adequado contendo água. Em
seguida, esfrega-se com as mão para desagregar os torrões .
Passa-se esta amostra nas # 2,0 mm e 0,075 mm acopladas
uma sobre a outra, com a água de lavagem e com o auxilio de
jato de água para remover possíveis resíduos. A # 2,0 mm é
utilizada para evitar sobrecargas de material com diâmetro
maior venham a danificar a # 200;
b) Com o material nas peneiras, vala-se com água corrente
até que a água de lavagem se apresente limpa;

Procedimento do ensaio: 3. Peneiramento:
c) Este material é transferido para um recipiente de
porcelana, com o auxílio de jato de água, e colocada na
estufa a 105oC até a constância do seu peso;
d) Procede-se o peneiramento, fazendo a amostra passar
d) Procede-se o peneiramento, fazendo a amostra passar
pela série de peneiras desejada, pesando-se o material
retido em cada uma destas.
e) Efetua-se os cálculos.

Cálculos:
Massa total da amostra seca
Porcentagem de material que passa nas
peneiras – amostra total
Porcentagem de material que passa
nas peneiras – amostra parcial
Umidade
Umidade higroscópica – umidade presente no solo, mesmo seco ao ar livre.

Cálculos:
Onde:
Mt – Massa da amostra seca ao ar (1,5 kg para solos argilosos e siltosos e 2,0 kg para
solos arenosos e pedregulhosos, aproximadamente);
Ms – Massa total da amostra seca (calculada);
Mg – Massa do material seco, retido na # 2,0 mm;
Mh – Massa úmida do material para peneiramento fino;
Mi – Massa do material retido acumulado em cada peneira;
N – Porcentagem do material que passa na # 2,0mm;
h – Umidade hogroscópica .

Planilha de peneiramento
Determinação da umidade higroscópica
Cap Msu+t Mss+t Tara Pss Pw h%
18 43,72 40,91 13,86
25 47,25 44,34 15,88
Determinação da umidade higroscópica
Cap Msu+t Mss+t Tara Pss Pw h%
18 43,72 40,91 13,86 27,05 2,81 10,39
25 47,25 44,34 15,88 28,46 2,91 10,22
10,31

Granulometria
# (mm) Material retido % pass. da
amostra Total
(Qg)
amostra Total
(Qf)
Massa (g) Mi (g) Massa (g) Mi (g)
(Qg) (Qf)
50,8 1,2
38,1 0,6
25,4 0,42
19,1 0,3
9,5 0,15
4,8 0,075
2,0

Parâmetros iniciais
Mt (g) Ms (g) Mg (g) h (%) N (%)
2000 1874,01 651,6 10,31 65,23
Material para peneiramento parcial
Massa do material que passa na # 2,0 mm (g) Mh (g)
1874,01 - 651,6 =1222,41 200

Granulometria
amostra Total
(Qg)
amostra Parcial
(Qf)
(Qg) (Qf)
50,8 0
1,2 20,01
38,1 0
0,6 30,20
25,4 120,9
0,42 25,89
19,1 125,6
0,3 36,78
9,5 143,6
0,15 33,90
4,8 96,2
0,075 12,90
2,0 165,3

Granulometria
amostra Total
(Qg)
amostra Parcial
(Qf)
(Qg) (Qf)
50,8 0 0 100,00
1,2 20,01 20,01 58,03
38,1 0 0 100,00
0,6 30,20 50,21 47,17
25,4 120,9 120,9 93,55
0,42 25,89 76,1 37,85
19,1 125,6 246,5 86,85
0,3 36,78 112,9 24,62
9,5 143,6 390,1 79,18
0,15 33,90 146,8 12,42
4,8 96,2 486,3 74,05
0,075 12,90 159,7 7,78
2,0 165,3 651,6 (Mg) 65,23 (N)

1.3.1 Análise granulométrica - sedimentação
Os solos que passam na # 200 (0,075 mm) não são possíveis de
serem peneirados, pois seria necessário uma tela muito fina, de difícil
execução.
1. Preparação a amostra:
• Coloca-se a amostra em “banho” (6 a 24 horas) com defloculante (solução de
hexametafosfato de sódio);
hexametafosfato de sódio);
• Agita-se a mistura no dispersor elétrico por 5 a 15 minutos;
• Transfere-se a mistura para a proveta graduada, completando com água destilada
até 1000 ml e realiza-se o balanceamento;
2. Colocação do densímetro na proveta e execução das leituras a 30 segundos, 1, 2, 4, 8,
15, 30 minutos e 1, 2, 4, 8 e 24 horas;
3. Após cada leitura fazer a medição de temperatura.
4. Realizada a última leitura, verter o material da proveta na peneira 0,075mm.
5. Efetuar os cálculos

Os solos que passam na # 200 (0,075 mm) não são possíveis de
serem peneirados, pois seria necessário uma tela muito fina, de difícil
execução.

a) Porcentagem dos materiais em suspensão:
Qs = % do solo em suspensão no instante da leitura;
N = % do material que passa na #2,0mm;
δ = Massa específica dos grãos do solo, em g/cm³;
δd = Massa específica do meio dispersor, em g/cm³ = 1g/cm³;
δc = Massa específica da água, à temperatura de calibração do densímetro (20ºC);
em g/cm³ = 1000g/cm³;
V = Volume da suspensão, em cm³ = 1cm³;
L = Leitura do densímetro na proveta contendo suspensão de solo;
Ld = Leitura do densímetro na proveta contendo água e defloculante (Função da
Temperatura);
Ph = Massa do material úmido submetido à sedimentação, em g;
h = Umidade higroscópica da amostra.

b) Diâmetros das partículas do solo em suspensão:
Os diâmetros das partículas são determinados em
função de suas velocidades de sedimentação,
segundo a lei de Stokes:
d −= Diâmetro efetivo das partículas, em mm;
η = Coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura do ensaio, g s/cm²
(tabela);
a = Altura de queda das partículas, em resolução de 0,1 cm, correspondente leitura
do densímetro, em cm;
t = Tempo de sedimentação, em segundos;
δ = Massa específica dos grãos do solo, em g/cm³
δd = Massa específica do meio dispersor, em g/cm³ = 1g/cm³

Planilha de sedimentação
Sedimentação
Dia Hora Tempo decorrido Leitura L T oC Ld a D (mm) Amostra Total (Qs)
0,5 min
1,0 min
2,0 min
4,0 min
8,0 min
15,0 min
30,0 min
60,0 min
2 h
4 h
8 h
24 h

1.3.1 Análise granulométrica – curva granulométrica
Divisão de tamanhos pela AASTHO

Classificação dos
solos segundo sua distribuição
granulométrica.

Classificação dos solos segundo sua distribuição granulométrica.
A – Bem graduado;
B – Descontínuo –
B – Descontínuo –
de graduação
aberta;
C – Graduação
uniforme.

Coeficiente de não uniformidade:
Coeficiente de curvatura:
D60 – é o diâmetro abaixo do qual se situam 60% em
peso das partículas do solo; D 30 – possui a mesma
analogia do D60.
D10 – chamado de diâmetro efetivo do solo,
corresponde ao diâmetro abaixo do qual se situam 10%
em peso das partículas do solo;
O CNU indica a amplitude dos tamanhos dos grãos, a falta de
uniformidade, pois seu valor diminui a medida que o material é mais uniforme. Quanto
maior o CNU, mais bem graduada é a areia..
Já o CC detecta melhor o formato da curva granulométrica e permite
identificar eventuais descontinuidades ou concentrações muito elevadas de
tamanhos de grãos. Considera-se que o solo é bem graduado quando: 1 ≤ CC ≤ 3,
para um mesmo CNU.
em peso das partículas do solo;

Uniformidade CNU
Muito uniforme Menor que 5,0
Uniformidade
média
Entre 5,0 e 15,0
Desuniforme Maior que 15,0
Curva suave
Curva CC
Descontínua Menor que 1,0
Suave Entre 1,0 e 3,0
Muito uniforme na
parte central
Maior que 3,0
Curva descontínua
Ausência de grãos
Curva uniforme no centro.
Concentração de grãos

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