UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ UFPR SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO de MECÂNICA dos SOLOS - Composição Granulométrica - Umidade Christiane Wagner Mainardes Krainer SUMÁRIO 1. Do Solo a Terra: 1.1 Composição Granulométrica 1.2 Umidade e Compactação 2. Do Laboratório ao Campo: 2.1 Testes Táctil-Visual 2.2 Queda da Bola 2.3 Teste do Vidro 2.4 Teste do Cordão 2.5 Teste da Fita 2.6 Teste de Exudação 2.7 Teste de Resistência Seca 2.8 Teste da Caixa 1
SUMÁRIO 3. Índices Físicos dos Solos: 3.1 Fases do Solo 3.2 Teor de Umidade de um Solo 3.3 Peso Específico Aparente de um Solo 3.4 Peso Específico Aparente de um Solo Seco 3.5 Peso Específico das Partículas 3.6 Índice de Vazios 3.7 Grau de Compacidade 3.8 Porosidade de um solo 3.9 Grau de Saturação de um Solo 3.10 Grau de Aeração 3.11 Peso Específico Aparente de um Solo Saturado 3.12 Peso Específico Aparente de um Solo Submerso 1. SOLO É o termo aplicado a todo material da crosta terrestre proveniente da decomposição de rochas, constituído por elementos minerais e/ou orgânicos, que dependem da composição química e mineralógica da rocha de origem, das características do relevo, dos diferentes climas e do tempo de exposição às intempéries. 2
1. DO SOLO A TERRA A classificação dos solos, por meio de suas propriedades físicas, químicas e mineralógicas é tratada de acordo com os fundamentos da Ciência dos Materiais, tanto no campo da: Geologia, Mecânica dos Solos e Fundações, Agronomia, Construção de Estradas e Pavimentação. 1. DO SOLO A TERRA Na Arquitetura e Construção com Terra denominação dada a toda produção arquitetônica que emprega o solo como a principal matéria-prima ele recebe denominações diversas tais como: terra crua, terra sem cozer, terra para construir, porém, o usual e adotado neste trabalho, é o termo terra. 3
1. DO SOLO A TERRA O termo solo é usado quando envolve classificações e caracterizações, que também são adotadas em outros campos da Engenharia, assim como os termos solo-cimento, solo-cal e solo estabilizado, entre outros. 1. DO SOLO A TERRA Os solos apropriados à construção geralmente estão localizados no subsolo, também chamado de horizonte B, livres de matéria orgânica. Em zonas semi-áridas e áridas, é possível encontrar solos adequados na superfície, após eliminar pedras, raízes e todo material orgânico presente. 4
1. DO SOLO A TERRA As propriedades mais importantes dos solos visando seu uso na construção são: na seleção: composição granulométrica, plasticidade e retração; no controle da execução: umidade e grau de compactação. 1.1 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA O solo é constituído basicamente por partículas que podem ser agrupadas de acordo com as dimensões dos grãos. Cada grupo, ou faixa de dimensões, apresenta características próprias que indicam seu comportamento como material de construção. 5
1.1 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA As partículas contidas em determinada faixa são classificadas como pedregulho, areia, silte e argila; sendo que a areia ainda pode ser subdividida e qualificada como grossa, média e fina. 1.1 Granulometria Definição: É a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de grãos. É a determinação das dimensões das partículas do agregado e de suas respectivas porcentagens de ocorrência. Marcio Varela 6
1.1 Granulometria Motivo: A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades das argamassas e concretos. Determinação: É determinada através de peneiramento, através de peneiras com determinada abertura constituindo uma série padrão. Objetivo: Conhecer a distribuição granulométrica do agregado e representá-la através de uma curva. Possibilitando assim a determinação de suas características físicas. Marcio Varela 1.1 Granulometria Medida da textura dos grãos do solo. Consiste na determinação das porcentagens, em peso, das diferentes frações constituintes da fase sólida do solo; Somente para solos com diâmetro maiores que 0,075mm (peneira n.200). Profa Rosane Vargas 7
1.1 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA A composição granulométrica do solo é representada por meio do diagrama denominado curva granulométrica, que mostra a relação entre a quantidade e dimensão das partículas presentes. 1.1 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA É determinada por meio de dois ensaios: para as partículas maiores pedregulho e areia empregase o processo de peneiramento para as partículas mais finas silte e argila a análise é feita por sedimentação 8
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Obede B. Faria Determina-se a quantidade percentual das partículas que passam ou que são retidas em peneiras de aberturas normalizadas. e Profª Rosane Vargas 1.1 PENEIRAS SÉRIE NORMAL / SÉRIE INTERMEDIÁRIA Marcio Varela 9
1.1 PENEIRAS Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos segundo a ABNT (PINTO, 2000) Fração Limites Matacão de 25 cm a 1 m Pedra de 7,6 cm a 25 cm Brita de 4,8 mm a 7,6 cm Areia grossa de 1,2 mm a 4,8 mm Areia média de 0,3 mm a 1,20 mm Areia fina de 0,05 mm a 0,3 mm Silte de 0,005 mm a 0,05 mm Argila inferior a 0,005 mm Marcio Varela 10
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Os agregados são classificados em graúdos e miúdos. Os agregados Graudos ficam retidos na peneira 4,8 mm; Os agregados Miúdos passam pela peneira 4,8 mm. Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO DEFINIÇÕES IMPORTANTES Porcentagem que Passa : É o peso de material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra; Porcentagem Retida : É a percentagem retida numa determinada peneira. Obtemos este percentual, quando conhecendo-se o peso seco da amostra, pesamos o material retido, dividimos este pelo peso seco total e multiplicamos por 100; Porcentagem Acumulada : É a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo; Marcio Varela 11
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO DEFINIÇÕES IMPORTANTES Módulo de Finura: É a soma dos percentuais acumulados em todas as peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso será o solo; Diâmetro Máximo: Corresponde ao número da peneira da série normal na qual a porcentagem acumulada é inferior ou igual a 5%, desde que essa porcentagem seja superior a 5% na peneira imediatamente abaixo; Diâmetro Efetivo: Abertura da peneira para a qual temos 10% em peso total de todas as partículas menores que ele. % Passante (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo). Esse parâmetro fornece uma indicação sobre a permeabilidade das areias. def = d10 Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO DEFINIÇÕES IMPORTANTES Coeficiente de Não Uniformidade: Ainda segundo Allen-Hazen, é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva granulométrica. Esta relação indica, a falta de uniformidade, pois seu valor diminui ao ser mais uniforme o material. Cnu < 5 muito uniforme 5 < Cnu < 15 uniformidade média Cnu > 15 não uniforme Marcio Varela 12
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO DEFINIÇÕES IMPORTANTES Coeficiente de Curvatura: Fornece a ideia do formato da curva permitindo detectar descontinuidades no conjunto. 1 < CC < 3 solo bem graduado CC < 1 ou CC > 3 solo mal graduado Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Marcio Varela 13
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Quanto maior for o valor de Cnu mais bem graduado é o solo. Solos que apresentam Cnu = 1 possuem uma curva granulométrica em pé (solo mal graduado curva granulométrica c Figura). Solos bem graduados apresentarão Cc entre 1 e 3. Se o valor de Cc for menor que 1, a curva será descontínua com ausência de grãos (curva granulométrica b Figura). Dificilmente ocorrem areias com valores de Cc fora do intervalo de 1 a 3. Daí, a pouca importância que se dá a esse coeficiente. Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Marcio Varela 14
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO REPRESENTAÇÃO DAS PENEIRAS A indicação da peneira refere-se à abertura da malha ou ao número de malhas quadradas, por polegada linear. Marcio Varela 1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Exemplo: A planilha abaixo apresenta o resultado do processo de peneiramento de um ensaio de granulometria de uma areia média do rio Verde Santa Maria. Marcio Varela 15
1.1 ENSAIO DE PENEIRAMENTO Marcio Varela 1.1 CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA Os limites das faixas de dimensões das partículas são definidos em normas técnicas e apresentam pequenas variações entre os diversos países. A tabela apresenta o sistema de classificação granulométrica adotado no Brasil, estabelecido na NBR 6502 (ABNT, 1995) e as principais características de cada grupo. 16
1.1 ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO Para as partículas mais finas silte e argila a análise é feita por sedimentação. Mede-se a velocidade de decantação das partículas dispersas em água, em função da variação de densidade da solução, calculando- se as suas proporções na amostra. Obede B. Faria Figura: Ensaio de sedimentação: aparelho dispersor; transferência do solo disperso para a proveta de 1 litro, e homogeneização da temperatura do densímetro. 1.2 UMIDADE E COMPACTAÇÃO A resistência do solo está diretamente relacionada com seu grau de compacidade quando é adensado por um determinado esforço. Para cada tipo de solo e para cada esforço de compactação existe uma determinada umidade, denominada umidade ótima de compactação, na qual ocorrem as condições em que se pode obter o melhor adensamento, ou seja, a maior massa especí-fica seca. Nesta condição, o solo também apresenta menor porosidade, caracterizando assim um material mais durável e mais resistente mecanicamente. 17
1.2 UMIDADE E COMPACTAÇÃO A umidade ótima de compactação é determinada em laboratório através da medida da massa específica do solo em diferentes umidades, quando ele é compactado em um determinado molde (cilindro de Proctor). As massas específicas são representadas em gráfico, em função da umidade, e a máxima massa específica, obtida na curva, define a umidade ótima de compactação do solo, como mostra a figura. Umidade ótima de compactação 1,8 tangente à curva (m áxim a massa específica do solo) 1,7 1,6 Solo A (U=17,4%) Solo B (U=16,8%) 1,5 Solo C (U=19,3%) Solo D (U=20,4%) 1,4 10 15 20 25 Teor de umidade (%) 1.2 UMIDADE E COMPACTAÇÃO O grau de compactação corresponde a relação entre a massa específica de uma amostra retirada do trabalho executado no campo e a máxima massa específica determinada em laboratório. Para algumas técnicas construtivas, a mistura de solo e água é usada em estado de consistência plástico, com teores de umidade superiores à umidade ótima de compactação, que não exige energia para seu adensamento. Ao secar, o solo atinge a massa específica, de valor diferente da máxima massa específica obtida por compactação. 18
2. Do Laboratório ao Campo: 2.1 Testes Táctil-Visual 2.2 Queda da Bola 2.3 Teste do Vidro 2.4 Teste do Cordão 2.5 Teste da Fita 2.6 Teste de Exudação 2.7 Teste de Resistência Seca 2.8 Teste do Rolo 2.9 Teste da Caixa 2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL A aparência pode revelar alguns dados muito importantes sobre o tipo e as características de terra. 1 Caracterização por tamanho das partículas 2 Caracterização por cor 3 Caracterização por brilho 4 Tato 19
2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL 1 Caracterização por tamanho das partículas A terra pode ser preliminarmente classificada através do seguinte procedimento: espalhar a amostra de terra seca em uma fina camada sobre uma superfície plana; com as mãos, separar as partículas visíveis a olho nu. As partículas visíveis a olho nu correspondem a areia e pedregulho; o que restar, o material fino, corresponde ao silte e argila. 2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL Então: se a quantidade de silte e argila for maior que a de areia e pedregulho, a terra é classificada como siltosa ou argilosa; ao contrário, a terra é arenosa ou pedregosa. No caso de terra arenosa ou pedregosa, tomar um pequeno punhado da amostra inteira (não apenas a parte de areia e pedregulho), umedecer, sem ensopar, e apertar formando uma bola. Deixar secar ao sol. Se a bola se desintegrar ao secar, a terra não é apropriada para construção, a menos que ela seja misturada com outros materiais. 20
Obede B. Faria 2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL Figura: Aspectos das partículas que compõem a terra, após peneiramento, observando-se as frações retidas em cada uma das peneiras da série normal 2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL 2 Caracterização por cor Outra característica da terra pode ser revelada em função da sua cor: as cores claras e brilhantes são características de solos inorgânicos; as cores marrom escuro, verde oliva ou preta são características de solos orgânicos. 21
2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL 3 Caracterização por brilho A presença da argila pode ser avaliada através do brilho, ainda que a areia quartzosa ou com determinado teor de mica apresentam aparência brilhante também. tomar um pouco de material bem fino e amassar com água até formar uma bola compacta do tamanho da mão; cortar pela metade e observar as superfícies. Se: as superfícies são brilhantes ou há muito brilho, a terra é argilosa; as superfícies apresentam pouco brilho, a terra é siltosa; as superfícies são opacas, a terra é arenosa. 2.1 TESTES TÁCTIL-VISUAL 4 Tato Ao esfregar, entre os dedos, uma porção da terra seca, pode-se identificar os tipos de partículas presentes pela sua textura da seguinte forma: a areia arranha; o silte cobre os dedos com partículas macias, como se fosse um talco. Para verificar a presença de argila, umedecer uma porção da terra e moldar uma bola quanto mais argila presente, mais fácil será formar a bola. 22
Reconhecimento dos diferentes tipos de terra As denominações areia silto-argilosa, argila silto-arenosa, silte areno-argilosa, etc. decorrem da quantidade de cada componente na terra cuja primeira designação corresponde sempre ao componente de maior teor. 2.2 QUEDA DA BOLA Este teste indica o tipo da terra em função da sua propriedade de coesão e consiste em: tomar uma porção da terra seca; juntar água e fazer uma bola com diâmetro aproximado de 3 cm; deixar a bola cair, em queda livre, da altura aproximada de um metro. Identificar o tipo de terra avaliando a forma de seu espalhamento: terras arenosas espalham-se com esfarelamento (ou desagregação); terras argilosas espalham-se menos e com maior coesão. 23
2.2 QUEDA DA BOLA Teste da queda da bola: aspectos do espalhamento, em Carlos Alberto Mosquini função do tipo de terra (argilosa esquerda e arenosa à direita) 2.3 TESTE DO VIDRO Este teste é fundamentado na sedimentação diferenciada dos constituintes da terra e consiste em: colocar uma porção de terra, seca e destorroada, em um vidro cilíndrico, liso e transparente, até cerca de 1/3 de sua altura; adicionar água até 2/3 da altura do vidro, acrescentando uma pitada de sal (o sal age como defloculante das partículas de terra, porém, se utilizado em demasia pode agir de forma contrária); tampar o vidro e agitar vigorosamente a mistura para que haja a dispersão do solo na água; 24
2.3 TESTE DO VIDRO deixar em repouso por 1 h e, em seguida, promover nova agitação; colocar o vidro em repouso, sobre uma superfície horizontal; Cada um dos componentes da terra decanta em tempos diferentes formando distintas camadas que se pode visualizar. O pedregulho e a areia decantam primeiro, por serem as partículas mais pesadas, seguido do silte e por último a argila. Se o solo contém matéria orgânica, esta sobrenada na superfície da água. quando a água estiver límpida, medir a altura das distintas camadas. 2.3 TESTE DO VIDRO 25
2.3 TESTE DO VIDRO Com os resultados obtidos, pode-se confirmar a classificação realizada por meio dos testes táctil e visual e identificar a técnica mais adequada para a terra analisada com auxílio dos quadros apresentados na figura. Figura: Diagrama de classificação dos solos, por teste do vidro (adaptado de Aid y..., e Moran, 1984) 2.4 TESTE DO CORDÃO Este teste avalia a resistência da terra em um determinado estado de umidade e a relaciona com o tipo mais provável da terra. Ele consiste em: tomar uma porção da terra seca e adicionar água até que, rolando sobre uma superfície lisa e plana, seja possível formar um cordão que se quebra com 3 mm de diâmetro; formar uma bola da terra nessa umidade e verificar a força necessária para esmagá-la entre o polegar e o indicador. 26
2.4 TESTE DO CORDÃO Figura: Teste do cordão: formação do cordão, até a quebra com 3 mm de Carlos A. Mosquini diâmetro, e ruptura da bola. Exemplo de uma terra argilosa. 2.4 TESTE DO CORDÃO A avaliação é feita de acordo com as indicações contidas na tabela 4. 27
2.5 TESTE DA FITA Este teste relaciona a plasticidade com o tipo da terra por meio do seguinte procedimento: Carlos A. Mosquini tomar uma porção da terra e, com a mesma umidade do teste do cordão, fazer um cilindro do tamanho de um cigarro; amassar o cilindro de modo a formar uma fita, com 3 mm a 6 mm de espessura e o maior comprimento possível. Figura: Teste da fita: formação do cigarro e da fita, com uma terra argilosa (três imagens superiores), tentativa de formação do cigarro com uma terra muito arenosa (imagem da esquerda) 2.5 TESTE DA FITA Faz-se a avaliação conforme as indicações contidas na tabela 28
2.6 TESTE DE EXSUDAÇÃO Avalia a plasticidade da terra em função da sua capacidade de reter água da seguinte forma: tomar uma porção da terra bastante úmida e colocá-la na palma da mão; golpear esta mão com a outra de modo que a água saia para a superfície da Carlos A. Mosquini amostra, dando-lhe um aspecto liso e brilhante. Figura: Teste exsudação: diferença entre uma terra argilosa (à esquerda) e uma terra arenosa (à direita) 2.6 TESTE DE EXSUDAÇÃO A avaliação é feita de acordo com as indicações contidas na tabela 6. 29
2.7 TESTE DA RESISTÊNCIA SECA O teste identifica o tipo da terra em função da sua resistência e consiste em: moldar duas ou três pastilhas de terra bem úmida, com cerca de 1 cm de espessura e 2 a 3 cm de diâmetro; deixar as pastilhas secarem ao sol por dois ou mais dias; tentar esmagar cada pastilha entre o indicador e o polegar. Carlos A. Mosquini Figura: Teste de resistência seca. Abertura e corte da massa ; pastilhas recém cortadas; pastilhas secas (observando-se a diferença de retração entre terra argilosa e arenosa), e tentativas de quebra das pastilhas entre os dedos (baseado em CEPED, 1984) 2.7 TESTE DA RESISTÊNCIA SECA Seu comportamento é classificado de acordo com as indicações contidas na tabela. 30
Identificação de técnicas construtivas em função dos resultados dos testes Para cada tipo de terra, pode-se estimar as técnicas construtivas mais adequadas em função dos resultados dos testes do cordão, da fita, de exsudação e da resistência seca. Identificação de técnicas construtivas em função dos resultados dos testes 31
2.8 TESTE DO ROLO Este teste verifica a quantidade de argila (material coesivo) contida na terra para a construção com taipa e consiste em: Carlos A. Mosquini tomar uma porção de terra, umedecida e amassada, rolar sobre uma superfície plana até a obtenção de um cordão com 200 mm de comprimento e diâmetro de 25 mm; deslizar suavemente o cordão sobre a superfície da mesa, de forma a ficar em balanço além de sua borda, até que ocorra a ruptura do segmento em balanço. Figura : Teste do rolo: na ilustração, uma terra argilosa (ruptura com mais de 120 mm) 2.8 TESTE DO ROLO Em função do comprimento do segmento rompido, tem-se um indicativo da quantidade de argila ideal para a taipa: se romper o cordão com menos de 80 mm, não há argila suficiente; se a ruptura se der com comprimento entre 80 mm e 120 mm, tem-se a quantidade ideal de argila; comprimentos acima de 120 indicam argila em excesso. 32
2.9 TESTE DA CAIXA Este teste mede a retração linear do solo que indica seu comportamento quanto a retração volumétrica. É usado para a seleção de terra para bloco de terra comprimida e paredes monolíticas com cimento e consiste em: tomar uma porção de solo e adicionar água aos poucos até que a mistura comece a grudar na lâmina da colher de pedreiro; colocar a mistura na caixa, alisando a superfície com a colher de pedreiro; deixar a caixa protegida do sol e chuva durante sete dias; após este período, medir a retração linear. 2.9 TESTE DA CAIXA Figura: Ensaio de retração (ou teste da caixa): a caixa da ilustração permite o ensaio de cinco amostras, simultaneamente, facilitando a comparação entre os resultados de retração (cada compartimento tem 8,5 cm de largura, 3,5 cm de Obede B. Faria altura e 60 cm de comprimento). Dispositivo proposto por Faria (2002) 33
2.9 TESTE DA CAIXA Para a fabricação de tijolos e blocos de solo-cimento, a retração total não deve ultrapassar 20 mm (BNH, 1985). CEPED (1984) recomenda o uso da terra com retração total de até 20 mm no ensaio da caixa e a proporção de 1 volume de cimento para 15 volumes de terra para execução de paredes de painéis monolíticos de solo-cimento. Independente da técnica de construção, Cevallos recomenda as proporções volumétricas apresentadas na tabela 10 para estabilização da terra em função da medida de retração no teste da caixa. 3. Índices Físicos dos Solos 34
3. Índices Físicos dos Solos São grandezas que expressam as proporções entre pesos e volumes em que ocorrem as três fases presentes numa estrutura de solo. Três fases: a fase sólida, a fase gasosa e a fase líquida. A fase sólida é formada pelas partículas minerais do solo, a fase líquida por água e a fase gasosa compreendem todo o ar existente nos espaços entre as partículas. Estes índices possibilitam determinar as propriedades físicas do solo para controle de amostras a serem ensaiadas e nos cálculos de esforços atuantes. https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2015/03/amostragem-e-indices-fisicos.pdf 3. Índices Físicos dos Solos Índices físicos, granulometria e limites de consistência formam as propriedades índices que são aplicadas na classificação e identificação dos solos, uma vez que elas podem ser correlacionadas, ainda que grosseiramente, com características mais complexas do solo, como por exemplo, a compressibilidade e resistência. https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2015/03/amostragem-e-indices-fisicos.pdf 35
3.1 FASES DO SOLO O solo é formado pelas três fases físicas sólida, liquida e gasosa, distribuídas em diferentes proporções. Fase sólida constituída por agrupamento de partículas sólidas que deixam espaços vazios que podem conter ar e ou água. Volume total do solo é formado pelo volume de sólidos somado ao volume de vazios. Solo Saturado:- solo quando seus vazios estão totalmente ocupados pela água. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 http://slideplayer.com.br/slide/3152965 36
http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.1 FASES DO SOLO A água contida no solo pode ser classificada em : Água de Constituição: é a que faz parte da estrutura molecular da partícula sólida; Água adesiva ou adsorvida: película de água que envolve e adere fortemente a partícula sólida; Água livre: é a que se encontra em uma determinada zona do terreno, enchendo todas os seus vazios; Água higroscópica: É a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre, em função da água em vapor contida na atmosfera; Água capilar: é aquela que nos solos de grãos finos sobe pelos interstícios capilares deixados pelas partículas sólidas. Água livre, higroscópica e capilar:- são as que podem ser totalmente vaporadas pelo efeito do calor (>100º C). Fase gasosa:- constituída por ar, vapor d água e carbono combinado. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 37
http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.2 TEOR DE UMIDADE DE UM SOLO Umidade (h) de um solo razão entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida. Existente neste mesmo volume, em porcentagem. h(%) = Pa/Ps ( x100) h = (P1-P2)/(P2-P) = Pa/Ps onde : P1 = peso original da amostra + tara; P2 = peso seco da amostra + tara; P = tara da cápsula. O teor de umidade pode assumir o valor de 0% para solos secos (Pw = 0) até valores superiores a 100% em solos orgânicos. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 38
3.2 TEOR DE UMIDADE DE UM SOLO Procedimento para Determinação do Teor de Umidade Toma-se uma porção de solo (aprox. 50,0 g), colocando-a numa cápsula de alumínio com tampa; Pesa-se o solo úmido + cápsula (precisão de 0,01g); Leva-se a cápsula destampada a uma estufa até constância de peso (aprox. 6 horas para solos arenosos e 24 horas para solos argilosos); Pesa-se o conjunto solo seco + cápsula. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 Aparelho Speedy Reservatório metálico fechado que se comunica com um manômetro, destinado a medir a pressão interna. Coloca-se dentro do reservatório o sol úmido e uma porção de carbureto de cálcio (CaC2), pela combinação da água do solo com o carbureto gera acetileno e pela variação da pressão interna obtém-se a umidade do solo. CaC2 + 2H20 = Ca(OH) 2 + C2H2 http://slideplayer.com.br/slide/3152965 39
3.3 PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO ( h 0 ) γ =Pt / Vt Para determinação de g, geralmente utiliza-se o método do Frasco de Areia. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.4 PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO SECO (γs) g s =Ps / Vt g (1+h) s = /g http://slideplayer.com.br/slide/3152965 40
3.5 PESO ESPECÍFICO DAS PARTÍCULAS (γg) γg = Ps / Vs onde : Ps = peso da substancia sólida; Vs = volume da substancia sólida. Densidade Relativa (d) das partículas é a razão entre o peso da parte solida dos grãos e o peso de igual volume de água pura a 4º C. δ = g / a sendo γa = 1,0 g/cm3 A determinação da densidade relativa é realizada através do método do picnômetro. http://slideplayer.com.br/slide/3152965 Método do Picnômetro Material utilizado: 1- Picnômetro (500 ml) 2- Termômetro 3- Bomba a vácuo 4- Balança (1) (2) (3) (4) http://slideplayer.com.br/slide/3152965 41
Método do Picnômetro Procedimento: pesa-se o Picnômetro vazio, seco e limpo (P1); coloca-se a amostra no Picnômetro (aprox. 80g para solos argiloso e 150g para solos arenosos) e pesa-se (P2); mexe-se o Picnômetro, visando eliminar possíveis vazios entre a amostra ; leva-se a bomba de vácuo pôr cerca de 10 minutos e continuamos mexendo aleatoriamente, enche-se completamente o Picnômetro com água destilada, tampa-se o Picnômetro; pesa se o Picnômetro (P3); medimos a temperatura no Picnômetro, pela temperatura, obtemos na curva de calibração o peso do balão mais água (P4) δ =(P2 P1)/((P4-P1) - (P3-P2)) = g/ a onde : P1 - Balão seco e limpo P2 - Balão + solo P3 - Balão + solo + água P4 - Balão + água http://slideplayer.com.br/slide/3152965 http://slideplayer.com.br/slide/3152965 42
3.6 ÍNDICE DE VAZIOS (e) É a razão entre o volume de vazio (Vv) e a volume da parte sólida do solo (Vs). e = Vv / Vs http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.7 GRAU DE COMPACIDADE (GC) O estado natural de um solo não coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo chamado Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa: GC = ( max - nat) / ( max - min) max - obtido vertendo-se simplesmente o material seco num recipiente de volume conhecido e pesando-se. Ps ' v g max = Ps ' g onde: v = volume do recipiente; P s = peso do material seco; g = peso específico dos grãos. minx - compacta-se o material por vibração ou por socamento dentro do mesmo recipiente. Ps ' ' v g minx = Ps ' ' g onde : P s = peso do material seco compactado. Pelo critério visualmente aceito, as areias se classificam em : fofas ou soltas medianamente compactas compactas 0 < GC < 1/3 1/3 < GC < 2/3 2/3 < GC < 1 http://slideplayer.com.br/slide/3152965 43
3.8 POROSIDADE DE UM SOLO É a relação entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra do solo. (%) = Vv / Vt (x100) = e / (e + 1) http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.9 GRAU DE SATURAÇÃO DE UM SOLO (S) É a porcentagem de água contida nos seus vazios, sendo a relação entre o volume de água e o volume de vazios. S (%) = Va / Vv ( x100) Se = h http://slideplayer.com.br/slide/3152965 44
3.10 GRAU DE AERAÇÃO A (%) = Var / Vv (x100) A = (Vv - Va) / Vv = 1 - S http://slideplayer.com.br/slide/3152965 3.11 PESO ESPECÍFICO DE UM SOLO SATURADO sat = ( + e ) a / (1+ e) sat = Vsat/V = (1 - ). g + a http://slideplayer.com.br/slide/3152965 45
3.11 PESO ESPECÍFICO DE UM SOLO SUBMERSO Quando o solo é submerso, as partículas sólidas sofrem o empuxo da água, e então : sub = ( - 1 ) a / (1+ e) sub = sat - a sub = ( s - w). (1 - h) http://slideplayer.com.br/slide/3152965 FÓRMULAS DE CORRELAÇÃO peso específico natural: γ = P/V (peso específico aparente de um solo) teor de umidade: h = (Pa/Ps) peso específico real dos grãos: γg =Ps/Vs peso específico aparente seco: γs = Ps/V = γ/(1 + h) índice de vazios: e = Vv/Vs = (γg/γs) - 1 porosidade: = Vv/V = e/(1+ e) grau de saturação: S = Va/Vv = (h. γg)/(e. γa) peso específico saturado: γsat = Vsat/V = (1 - ). γg + γa peso específico submerso: γsub = γsat - γw = (γs - γw). (1 - h) https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2015/03/amostragem-e-indices-fisicos.pdf 46
Solo Submerso x Solo Saturado http://slideplayer.com.br/slide/3152965 47