Caracterização táctil visual, Granulometria e determinação do Teor de umidade

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1 Caracterização táctil visual, Granulometria e determinação do Teor de umidade 28/05/2013 Prof. Patrício Pires patricio.pires@gmail.com

2 Caracterização Táctil Visual 2 Amplamente utilizado; Engenharia civil; Perfuração de poços de petróleo; Geologia/Engenharia Geológica; Agronomia; Biologia; Simples reconhecimento; Toma-se com um valor para referência inicial; Apresentação de perfis geológicos; Investigações de campo; Pode ser confirmado com ensaios de laboratório; Muitas vezes a única informação;

3 3 Sondagens a trado

4 Deslizamento do Túnel Rebouças Engenharia civil e Geologia de engenharia 4 Identificação de interface de rocha alterada, tipo de solos e permeabilidade.

5 Perfuração de poços de petróleo; 5

6 6 Perfuração de poços de petróleo;

7 Caracterização Táctil Visual 7 Normas: Número Nome Obs. NBR-6502 Rochas e solos Terminologia NBR Rochas e solos Simbologia NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário NBR-5734 Peneiras de ensaio NBR-6484 Solo Sondagem de simples reconhecimento com SPT Método de Ensaio NBR-7250 ASTM-2488 Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos Standard Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure)

8 Caracterização Táctil Visual 8 Condições Gerais As amostras devem ser examinadas, procurando identificá-las no mínimo, através das seguintes características: a. Granulometria; b. Plasticidade; c. Compacidade (solos grossos)*; d. Consistência; e. Rugosidade e forma; f. Cor; g. Origem. *determinada pelo valor do número de golpes do ensaio SPT.

9 Caracterização Táctil Visual 9 Condições Gerais OBS.: O comportamento plástico dos solos, sendo de grande importância para fins de engenharia civil, constitui um critério fundamental na identificação e caracterização de solos. Tendo preponderância sobre a granulometria.

10 Caracterização Táctil Visual 10 Condições Específicas: a. Granulometria; Argila; Silte; Areia; Pedregulho; Calhau; Matação;

11 Classificação ABNT 6502 T.M.P. de Campos (2007) Tamanho de Grãos Matacão Calhau Pedregulho > 200mm 60 < < 200mm 2 < < 60mm Areia Silte Argila 0,06 < < 2mm 0,002 < < 0,06mm < 0,002mm Diâmetro dos Grãos (mm) argila silte areia pedregulho fina media grossa 0,002 0,06 0,2 0, pedra de mão matacão Bloco de Rocha Solos Coesivos Solos Granulares Solos de Granulação Fina Análise por Sedimentação Solos de Granulação Grossa Análise por Peneiramento

12 Caracterização Táctil Visual 12 Condições Específicas: a. Granulometria; Procura-se classificar o solo em duas divisões: 1. Grosso: ásperos ao tato 2. Fino: macios ao tato Visualmente verifica a predominância do tamanho dos grãos. Visualmente podemos identificar até décimos de milímetros. Para solos grossos: predominância de grãos maiores que 2 mm classificados como pedregulhos e menores que 2 mm classificados como areia. A experiência faz com que possamos diferencia entre fracões finas, médias e grossa de areia e pedregulho.

13 Escalas granulométricas adotadas pela A.S.T.M., A.A.S.H.T.O, M.I.T. e ABNT

14 Tamanhos de Partículas de Solos Areia Silte Argila grossa média fina grosso médio fino Comportamento controlado por forças de massa Colóide Comportamento controlado por forças elétricas Limite do microscópio óptico Espessura da folha de caulinita Espessura da folha de ilita Esp. da folha de montmorilonita Diâmetro da molécula d água Peneiramento Limite de visibilidade a olho nu Sedimentação Gama de ultramicroscopia Centrifugação Limite do microscópio eletrônico Comprimento de onda do Raio X T.M.P. de Campos (2007)

15 Caracterização Táctil Visual 15 A separação dos solos finos de solos grossos se faz na #200 (0,074mm) por lavagem do material. Areias e siltes não apresentam coesão entre os grãos; Pode-se ainda inferir sobre se o solo é bem graduado ou mal graduado Bem graduado: grande variedade de tamanhos de grãos; Mal graduado: pode ser uniforme ou de granulometria aberta;

16 Caracterização Táctil Visual Bem Graduado Solo Uniforme Solo de granulação aberta

17 Caracterização Táctil Visual 17 b) Angulosidade (Rugosidade) dos Grãos (areias, pedregulhos e matacões)

18 Caracterização Táctil Visual 18 C. Forma (pedregulos, paralelepídos e matações) Placa Alongada Placa alongada

19 Caracterização Táctil Visual 19 d) Umidade: Seco Úmido Saturado Ausência de umidade seca ao toque Úmido, mas a água não está visível Água livre (normalmente abaixo do lençol freático) e) Reação ao HCl: Não Tem Fraca Forte Não visível Forma poucas bolhas Forte reação, formação de muitas bolhas

20 Caracterização Táctil Visual 20 f) Cimentação: Fraca Moderada Forte Quebra-se (desintegra) facilmente com a pressão dos dedos Quebra-se (desintegra) moderadamente com a pressão dos dedos Não desintegra com a pressão dos dedos Principais tipos de cimento: ferro, sílica e calcário. g) Consistência (finos): Muito mole Mole Firme Duro Rija Polegar penetra mais de 1 In. (25mm) Polegar penetra cerca de 1 In. (25mm) Polegar penetra cerca de 1 /4 In. (6mm) Polegar não penetra, mas marca o solo com o mínimo Não marca o solo

21 Caracterização Táctil Visual g) Consistência (geral): Solo solto Solo friável Solo firme Solo extremamente firme (rijo) Mesmo solo: rijo e fluido

22 Caracterização Táctil Visual h) Cor; Tabela de cores ou Tabela de Musell A cor deve ser descrita para a condição úmida. Se na condição seca essa deve ser reportada.

23 Caracterização Táctil Visual h) Cor; Tabela de cores ou Tabela de Musell

24 Caracterização Táctil Visual 24 Cor

25 Caracterização Táctil Visual i) Odor; Orgânica ou incomum; j) Turfa;

26 Caracterização Táctil Visual 26 Preparação da amostra 1. Eliminar grãos maiores que 3 in (75mm); 2. Mensurar a quantidade da fração maior que 3 in; 3. Na fração menor que 75mm estimar a fração de pedregulho, areia e finos; 4. Se a fração menor que 75mm for menos de 5% do total indicar o termo, traços de finos;

27 Caracterização Táctil Visual 27 Identificação 1. Um solo é classificado como sendo fino ou grosso se tiver mais de 50% desta mesma fração Identificação de solos finos; 1. Separar se possível a fração maior 0,42mm (#40); 2. Efetuar os teste de Resistência seca, dilatância e tenciadade;

28 Granulometria - textura Solos Grossos ou Granulares (mais de 50% é areia e/ou pedregulho): Areias e pedregulhos; Oriundos de intemperismos físico; Governadas pelas forças de massa; Mineral predominante é o quartzo Pode ocorrer areias micáceas (raras), em formas de placa; Pode ter ocorrido intemperismo químico e o quartzo existente é oriundo residual deste intemperismo.

29 Granulometria - textura 29 INFLUÊNCIA DO TEOR DE MICA NA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO RESIDUAL EM TALUDES DE SOLOS SAPROLÍTICOS DE GNAISSE Os vários escorregamentos em encostas naturais de solos saprolíticos com presença de material micáceo no Brasil denotam a importância do estudo da influência do teor de mica na resistência residual. Vale mencionar que, entre os solos formados em ambiente tropical, aqueles que contêm apreciável teor de mica são os que apresentam menores resistências. Sandroni (1981) correlaciona as proporções de feldspato e mica com a resistência ao cisalhamento, válida para solos residuais de ganisse do Rio de Janeiro. O autor observou que quanto maior o teor de mica menor a resistência ao cisalhamento de pico.

30 Granulometria - textura Solos Finos ( mais de 50% de silte e/ou argila): Siltes, Argilas e coloides; Coloides são partículas inferior a 1mm; Siltes são finos não plásticos; Argilas são finos plásticos, apresentam coesão; Formados pelo intemperismo químico;

31 31 Classificação de campo - NBR7250

32 Caracterização Táctil Visual Dilatância; 1. Moldar uma esfera com diâmetro de 25mm do solo úmido; 2. Faça vibrar a esfera na mão e observe o comportamento do material com respeito ao aparecimento de água na superfície; 3. A rapidez do aparecimento de água e seu desaparecimento por esmagamento é uma característica do tipo de finos do solo; Nenhuma Lenta Rápida Sem mudança visível do solo A água aparece lentamente durante a vibração e não desaparece ou desaparece lentamente quando apertada A água aparece rapidamente durante a vibração e desaparece rapidamente quando apertada

33 Caracterização Táctil Visual Resistência Seca RS; 1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na consistência de um manteiga; 2. Adicionar água se necessário para a modelagem; 3. Seca ao sol, ao ar ou em estufa em temperatura inferior a 60 C; 4. Essa resistência é uma medida da fração argílica do solo (coloides) 5. A RS aumenta com o aumento da plasticidade; 6. Elevadas resistências secas são consideradas argilas tipo CH; 7. Silte típico RS baixa; 8. Areias finas e siltes podem ter a mesma RS, mas são diferenciadas pelo tato (areia áspera e silte macio);

34 Caracterização Táctil Visual Resistencia Seca RS; Nenhuma Baixa Média Alta Muito Alta Desfragmenta-se com o manuseio Desfragmenta-se com alguma pressão do dedos Desfragmenta-se com pressão considerável dos dedos Não desfragmenta-se com a pressão do dedos. Quebra-se entre o polegar e uma superfície dura Não se quebra entre o polegar e superfície dura

35 Caracterização Táctil Visual Tenacidade; 1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na consistência de um manteiga; 2. Adicionar água se necessário para a modelagem; 3. Molda-se um rolo de 3 mm até o limite de plasticidade; 4. Após a fragmentação junta-se os pedaços e faz-se o amassamento até inferir a resistência do material; 5. Quanto mais resistente for o cilindro (material), mais potente será a fração argílica; 6. Reduzida resistência indica argila orgânica ou de baixa plasticidade ou argilas cauliníticas;

36 Caracterização Táctil Visual Tenacidade; Baixa Média Alta Pouca pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade Média pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade considerável pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade

37 Caracterização Granulométrica 37 Peneiramento Grosso; Sedimentação; Peneiramento fino;

38 Coleta e preparação de amostras 38 Com secagem prévia; Por quarteamento ou com repartidor de amostras reduzir até a quantidade requerida para o ensaio; Granulometria:

39 39 Caracterização Granulométrica NBR 7181 Peneiramento Grosso;

40 Caracterização Granulométrica 40 Sedimentação;

41 Caracterização Granulométrica 41 Peneiramento fino;

42 Areias na Geotecnia a areia se refere a materiais granulares com reduzida percentagem de finos que não interferem significativamente no seu comportamento

43 areias solos em que a fração areia é superior a 50% (classificação geotécnica) areias com teor de finos com 20%, 30% ou 40% têm o seu comportamento influenciado pela fração argila e o seu modelo de comportamento é mais semelhante ao das argilas

44 areias areia - teor de finos reduzido (menor que 12%), cujo comportamento é função do contato entre os grãos (mineral-mineral), geralmente quartzo, de diâmetro superior a 0,06 mm

45 Rio Doce, Colatina-ES. 45 Gazeta on line

46 extração de areia para construção civil proximidades do Rio Guandú 46 Geotecnia na Arquitetura

47 extração de areia para construção civil proximidades do Rio Guandú 47 Geotecnia na Arquitetura

48 48 argila rija

49 49 argila lamelar

50 argila mole Norwegian quick clay natural amolgada Muir Wood (1990) 50

51 51 depósitos de argila mole Barra da Tijuca

52 Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas préestabelecidas em Normas Técnicas Análise Granulométrica Por peneiramento

53 Peneiramento da Amostra Total Peneira Material retido % da Am. Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que # mm (g) total (g) solo (g) Total Acumul. passa 1 ½ 38,10 0,00 0,00 0, ,00 3/4 19,10 0,00 0,00 0, ,00 3/8 9,25 447,17 447,17 0, ,00 5/16 7,93 517,40 517,40 0, ,00 1/4 6,35 510,65 510,65 0, ,00 4 4,76 629,71 630,44 0, ,96 8 2,38 485,72 487,77 2, , ,00 571,48 572,38 0, ,78 Peneiramento da Amostra Parcial M. am. seca ao ar = 70,00 g Massa da am. parcial corr. = 69,06 g Peneira Material retido % da Am. Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que # mm (g) total (g) solo (g) Parcial Acumul. passa 20 0,84 459,91 460,93 1,02 1,48 1,48 98, ,42 389,03 390,87 1,84 2,66 4,14 95, , ,74 386,94 3,20 4,63 8,78 91, , ,12 341,69 3,57 5,17 13,94 85, , ,31 378,51 10,20 14,77 28,72 71,12

54 Análise Granulométrica Sedimentação Lei de Stokes: velocidade de queda de partículas sólidas em suspensão em uma solução água-solo é proporcional ao quadrado do diâmetro das partículas

55 Análise Granulométrica Sedimentação

56 Sedimentação N o do densímetro = 6326 Massa específica dos grãos= 2,665 g/cm³ Correção inicial = 2,00 Correção devido ao menisco = 1,00 Tempo Tempera- Leit.do Leit. cor- % da Am. % da Am. Altura de Diâmetro (min) tura ( o C) dens. rigida Parcial total queda (cm) (mm) 0,5 24,0 30,7 29,50 68,255 68,102 12,12 0, ,0 29,2 27,99 64,774 64,629 12,39 0, ,0 27,7 26,49 61,294 61,156 12,66 0, ,0 26,7 25,49 58,973 58,841 12,11 0, ,0 25,9 24,69 57,117 56,989 12,26 0, ,0 24,9 23,68 54,797 54,674 12,44 0, ,0 24,2 22,98 53,173 53,053 12,56 0, ,0 23,5 22,28 51,548 51,433 12,69 0, ,0 22,7 21,48 49,692 49,581 12,83 0, ,0 21,7 20,47 47,372 47,266 13,01 0, ,0 20,7 19,47 45,051 44,950 13,19 0, ,0 19,7 18,47 42,731 42,635 13,37 0,00125

57 Porcentagem que passa (% ) Porcentagem retida (% ) /8" 5/16" 1/4" 1/2" 3/4" 1" 1 ½" 2" 3" 6" 5" 4" 8" 20" 18" 16" 14" 12" 30" Curva Granulométrica 100 Peneira N o (SUCS) 0 Diâmetros Efetivos (mm) D 10 = 0, D 15 = 0, D 30 = 0, D 50 = 0,0046 D 60 = 0,0276 D 85 = 0, ,0001 0,001 0,01 0, Diâmetro dos Grãos (mm) ABNT Argila Silte Areia Pedregulho Calhau fina média grossa fino médio grosso Argila Areia SUCS Silte Pedregulho fina média grossa MIT Argila Silte Areia Pedregulho fina média grossa Matacão Coeficientes de Não Uniformidade e de Curvatura CNU = - CC = -

58 solos residuais Duque de Caxias 58 Geotecnia na Arquitetura Araruna (2006)

59 Granulometria Três parâmetros são utilizados para dar uma informação sobre a curva granulométrica Diâmetro efetivo (D10): É o ponto característico da curva granulométrica para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto de 10%, tal que 10% das partículas de solo possuem diâmetro inferiores a ele. Coeficiente de uniformidade (Cu): Dá uma ideia da distribuição do tamanho das partículas do solo; Obs.: 1 - valores próximos de um indicam curva granulométrica quase vertical, com os diâmetros variando em um intervalo pequeno; Obs.: 2 - valores maiores que um a curva granulométrica irá se abatendo e aumentando o intervalo de variação dos diâmetros. Cu = D60 / D10 Coeficiente de curvatura (Cc): Dá uma medida da forma e da simetria da curva granulométrica e é igual a: 2 C C D D30 x D 60 10

60 Índices Físicos: Solo como um todo T.M.P. de Campos (2011) Porcentagem que passa (%) Porcentagem retida )%( /2" 1" 3" 2" 6" 12" 30" Propriedades das Curvas de Distribuição Granulométrica 100 Peneira N o (SUCS) Coeficiente de Não Uniformidade CU = D 60 /D Coeficiente de Curvatura CC = D 302 /(D 60 xd 10 ) ABNT SUCS MIT 0 0,0001 0,001 0,01 0, Diâmetro dos Grãos (mm) Argila Argila Argila Areia Pedregulho Silte fina média grossa fino médio grosso Areia Silte Pedregulho fina média grossa D i = Diâmetro Efetivo Silte D 10 D 60 fina Areia média grossa Pedregulho Pedra Matacão 100

61 tipos de granulometria Bem Graduado Cu 4 para pedregulho Cu 6 para areias Cc>3 ou Cc<1 Solo Uniforme mal graduado Cu < 4 para pedregulho Cu < 6 para areias Solo de granulação aberta mal graduado Cu 4 para pedregulho Cu 6 para areias 1 Cc 3

62 Índices Físicos: Solo como um todo T.M.P. de Campos (2011) Porcentagem que passa (%) Porcentagem retida )%( /2" 1" 3" 2" 6" 12" 30" Solos: Propriedades Índice Curvas de Distribuição Granulométrica 100 Peneira N o (SUCS) ABNT SUCS MIT 0 0,0001 0,001 0,01 0, Diâmetro dos Grãos (mm) Argila Argila Argila Silte Silte Silte fina fina Areia média Areia Pedregulho grossa fino médio grosso Pedregulho Pedra fina média grossa Areia média grossa Pedregulho Matacão 100

63 Caracterização Granulométrica 63 Número Nome Obs. NBR-6502 Rochas e solos Terminologia NBR Rochas e solos Simbologia NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário NBR-5734 Peneiras de ensaio NBR-6457 Amostras de Solo Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização NBR-7181 NBR-6459 NBR-7180 NBR-7183 NBR-6508 Solo Análise Granulométrica Solo Determinação do Limite de Liquidez Solo Determinação do limite de plasticidade Determinação do limite e relação de contração de solos Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm Determinação da massa específica