Relatório da atividade nº 2 do módulo de Minas DETERMINAÇÃO GRANULOMÉTRICA DE UM SOLO UTILIZANDO UM CYCLOSIZER Laboratório de Ciências do Ambiente I (modulo de Minas) Catarina Espregueira up201303364@fe.up.pt Catarina Santos up201303617@fe.up.pt João Costa up201307945@fe.up.pt Docente Aurora Silva 1 de Abril de 2014
Sumário O presente trabalho tem como objetivo determinar a composição granulométrica de um solo, utilizando um cyclosizer, para uma amostra de calibre inferior a 200#, para que possa ser categorizado em função das frações preponderantes dos diversos diâmetros das partículas que o compõe. Deste modo começamos a manusear os materiais e a usar as diferentes técnicas apreendidas com maior rigor e precisão. Introdução A granulometria é um processo que tem como fim determinar a composição granulométrica do solo em estudo e, também, como estes se comportam. Baseia-se na divisão de vários tipos de solo dependendo da sua percentagem em peso em relação à massa total, denominando-se por frações preponderantes. Embora hoje recomenda-se mais para os solos grossos (que não apresentam propriedades correlacionadas com a plasticidade) a classificação granulométrica tornou-se universalmente usada. A classificação granulométrica é feita usando dois tipos de instrumentos, consoante à granulometria do material. Pode ser recorrendo à utilização de crivos com aberturas de rede ou, para material com calibre inferior a 200#, utilização de um cyclosizer. Os crivos são, basicamente, peneiros organizados verticalmente e que separam o material por calibre. Porem, quando o material atinge um limite de calibre muito inferior este método deixa 1
de ser eficiente. É nesta parte que entra o cyclosizer, que consiste num equipamento composto por cinco ciclones e com uma corrente de água constante. No iniciar do procedimento, é ligada a corrente de água e o primeiro ciclone enche se do material em análise dissolvido na água. A partir daí, a solução vai sofrer uma força centrífuga que faz com que as partículas de menor dimensão passem para o seguinte ciclone, e assim sucessivamente. Com isto, é possível dividir ainda com maior precisão o solo em estudo. A percentagem de finos, ou seja, a quantidade de material com calibre inferior a 200# é um fator muito importante porque equivale à percentagem de argila e silte. Este material está fortemente relacionado com a retenção de água nos solos, o que proporciona os movimentos de massa dos solos. Outro fator importante que está relacionado com o movimento dos solos em massa é o coeficiente de uniformidade, (indica a variedade de dimensões do material que um solo possui) que é adquirido pela relação entre as aberturas do crivo que permite a passagem de 60% do material e a que permite a passagem de 10%. Tabela 1 Classificação dos solos (de acordo com a sua uniformidade). Coeficiente de Uniformidade Classificação <5 Solo de granulometria uniforme 5-20 Solo de granulometria pouco uniforme >20 Solo de granulometria bem graduado 2
Uma outra representação dos solos será a utilização de diagramas triangulares, que classificam os solos em função da percentagem do material divido em 3 classes: Areias, Silte e Argila Tabela 2 Classificação dos solos (de acordo com o seu calibre). 60 2 mm Pedregulho 2,0 0,06 mm Areia 0,06 0,002 mm Silte Menor Menor 0,002 mm Argila Resultados Peso da amostra de solo inicial à 884,89g Tabela 3 Separação por peneiras. Crivo Nº Crivo MM Pesos parciais (g) 1 0,425 321,42 2 0,300 86,50 3 0,212 83,39 4 0,150 94,04 5 0,106 82,30 6 0,075 70,81 7 < 0,075 143,94 3
Tabela 4 Separação por cyclosizer. Ciclone Nº Ciclone Calibre (Micron) Pesos parciais (g) 1 <11 12,6 2 11 2,75 3 15 6,4 4 23 8,05 5 33 4,5 6 44 5,7 Nota: O ciclone considerado como 1 é obtido pela soma dos outros ciclones (nº 2, 3, 4, 5, e 6) subtraindose 40g. Que foi o peso da amostra posta no cyclosizer. Os 40g são retirados do crivo nº 7. Temperatura à 17ºC Densidade à 200 Fluxo à 1 Tempo à 20 min Análise de Resultados Cálculo do calibre real: Diâmetro real = Diâmetro teórico x F1 x F2 x F3 x F4 F1 fator de correção para a temperatura 1,04 F2 fator de correção para a densidade 0,94 F3 fator de correção para o fluxo 1,05 F4 fator de correção para o tempo 0,955 4
Para o primeiro ciclone (diâmetro teórico = 11): Diâmetro real = 11 x 1,04 x 0,94 x 1,05 x 0,955 = 10,78 micron Para o segundo ciclone (diâmetro teórico = 15): Diâmetro real = 15 x 1,04 x 0,94 x 1,05 x 0,955 = 14,70 micron Para o terceiro ciclone (diâmetro teórico = 23): Diâmetro real = 23 x 1,04 x 0,94 x 1,05 x 0,955 = 22,55 micron Para o quarto ciclone (diâmetro teórico = 33): Diâmetro real = 33 x 1,04 x 0,94 x 1,05 x 0,955 = 32,35 micron Para o quinto ciclone (diâmetro teórico = 44): Diâmetro real = 44 x 1,04 x 0,94 x 1,05 x 0,955 = 43,13 micron Tabela 5 Comparação do diâmetro teórico com o diâmetro real Nº do Ciclone Diâmetro Teórico Diâmetro Real 1 11 10,78 2 15 14,70 3 23 22,55 4 33 32,35 5 44 43,13 5
Gráficos relativos à tabela 3: Separação por peneiras Peso da amostra (em gramas) 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 Nº do crivo Gráficos relativos à tabela 4: Axis Title 14 12 10 8 6 4 2 Separaçao por cyclosizer 0 1 2 3 4 5 6 Axis Title Nota: A linha tanto no gráfico um como no dois é a logarítmica. 6
Discussão e Conclusão Os principais objetivos deste trabalho laboratorial são classificar o solo em estudo, segundo uns parâmetros pré-definidos, e especificar as suas particularidades principais para relaciona-las com algumas características geológicas e geotécnicas, como por exemplo a probabilidade de ocorrência de movimentos de massa. Avaliando o calibre de todos os crivos usados para o processo de separação de material por peneiras, e relacionando-o com a tabela de classificação dos solos pré-definida, conclui-se que o tipo de solo em estudo faz parte da classe da areia. A razão pela qual, é que o calibre dos crivos não ultrapassa, nem o limite inferior nem o superior, do calibre geral da areia. Este solo é uma rocha sedimentar detrítica e é permeável, ou seja, local onde a água se infiltra rapidamente. Esta característica é bastante desvantajosa porque a probabilidade de ocorrência de movimentos em massa do solo é muito grande devido à água presente. O último crivo recolhido é o material com calibre inferior a 0,074mm e, corresponde, maioritariamente, a argilas e siltes. Este tipo de material é reconhecido por infiltrar bem a água e, por isso, se presente em grande quantidade o solo fica mais vulnerável a movimentos em massa. Calculando a sua percentagem no solo em estudo (16,3%), retira-se que não há grandes preocupações a este nível por ser um valor relativamente baixo. 7