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c!l!D

02.453 wLG - ANALISE GRANULOMETRICA

NBR 7181

Mbtodo ds en¶aiO DE211964

SUMARIO 1 Objetivo

2 Norma5 urmplemsntares 3 Apmlhagem 4 Execu@o da wnaio

5 Chubs 6 Rssultador

ANEXO - Lsitura da dsnsfmimeno

1 OWETIVO

Esta Norma prcscreve o metodo para a anal isc granulom@tric~ de solos, real izada

por peneiramento ou por uma combina&o de sedimentasao e peneiramento.

2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES

Na apl icacao desta Norma 6 nccessario con&l tar:

NBR 5734 - Peneiras para ensaio - Especificagao

NBR 6457 - Preparacao de amostras de solo para ensaio normal de compactagao e

ensaios de caracteriza@o - Hetodo de ensaio

NEIR 6508 - Graos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - DetervinaF.io da

massa especif ica - M6todo de ensaio

3 APARELHAGEM

A aparelhagcm neccssjria para a cxccu&o do ensaio Z$ a que se segue:

a) estufa capaz de manter a temperatura entre 60’~ e 65Oc e entre 105’~ e

11oOc;

b) balancas que permitam pesar nominalmente 200 g, 1.5 kg, 5 kg c 10 kg, corn

resoluches de 0701 9. 0,l 9, 0,5 g e I 4, respectivamente, e scnsibilidades

compativeis;

c) recipientes adequados, tais coma dessecadores, que prrmitam guardar amos - tras sem varia&o de umidade;

Oripem: ~rojtio - NBR 7181184

SISTEMA NACIONAL DE ABNT - ASSOCIACAO BAASILEIAA

METROLOGIA. NORMALIZACAO DE NORMAS Tt?CNICAS

E QUALIDADE INDUSTRIAL .5

Palmwm<have: ,.,b.

CDU: 624.131.4 Tadol 03 dinitol mvnador 13 P&insr

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d) aparelho de dispersao (Figura l), corn hclices substituiveis (Figura 2) e

cope munido de chicanas (Figura 3); a rotacao da h<lice do aparelho nao de - ve ser inferior a 9.000 rpm;

e) proveta de vidro, corn cerca de 450 mn de altura e 65 mm de di%netro, COm

trace de refersncia indicando 1,000 cm3 a 2O’C;

f) densimetro de bulbo simetrico, calibrado a 20°C e corn resolugao de 0,001,

graduado de 0,995 a 1,050; (ver Figura 4);

g) terGmetro graduado em O,l°C, de O°C a 5O’C;

h) relogio corn indicacao de segundos;

i) bequer de vidro, corn capacidade de 250 cm’;

j) proveta de vidro, corn capacidade de 250 cm3e resoluqao de 2 cm3;

k) tanque para banho, corn dimensoes adequadas a imersao das provetas ate o tra -

go de refer&vcia, capaz de manter a temperatura da suspensqo aproximadamen -

te constante durante a fase de sedimentacao’;

I) peneiras de SD, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,D, 1.2, 0.6, 0,42, 0,25, 0.15 e 0,075 mm, de acordo corn a NBR 5734;

m) escova corn cerdas metslicas;

n) agitador mecsnico de peneiras, corn dispositivo para fixacao de ate seis pe -

neiras, inclusive tampa e fundo;

o) bagueta de vidro;

p) bisnaga.

Tomar a quantidade de amostra preparada de acordo corn a NBR 6457.

4.2.1 Determinar corn as resolucoes da Tabela 1 abaixo a massa da amostra seca a0

ar e anotar corn0 Ht.

TABELA 1 - Determinaq~o do peso da amatra sax ao ar

Dimensao dos graos ma iores

Balanga a ser utilizada

cant idos amostra (I$

Capacidade nominal ResolucZo

(kg) (9)

> 25 10 1

5 a 25 5 095 < 5 175 O,l

’ Este banho G dispensivel quando o ensaio for efetuado em ambiente corn tempera - tura aproximadamente constante.

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NBR 718111984 3

n

FIGURA 1 - Aparelho de dispersHo

FIGURA 2 - De& da h&lice

FIGURA 4 - Denrimetro

FIGURA 3 - Copo de dispws5a

Copie itIIpreSsa pelo Sistema CENWIN

4 NBR 7181llBB4

4.2.2 Passar este material na peneira de 2.0 mm, tomando-se a precaugao de _ des

manchar no almofariz todos os torrses eventualmente ainda existentes, de mode a

assegurar a retengao na peneira somente dos graos maiores que a abertura da ma -

lha*.

4.2.9 Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mn a fim de eliminar o material fi

no aderente e secar em estufa a 105’C / llO°C, ati const8ncia de massa.Omaterial

assim obtido 6 usado no peneiramento grosso.

No&z: Para determinagao da distribuigzo granuloktrica do material, apenas par

peneiramento, proceder coma segue:

a) do material passado na peneira de 2,O nun tomar cerca de 120 g. Pesar es

se material corn resoluggode 0,Ol ge anotar coma Hh. Tomar ainda cerca

de 100 g para trk determinagoes da umidade higroscopice (h), de acordo

corn a NBR 6457;

b) lavar na peneira de 0,075 mn o material assim obtido, vertendo-se a&a

potivel i baixa pressso;

c) proceder coma descrito a partir de 4.4.

4.3 Sedirnentapio

4.3.1 Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120 g, no case de

solos arenosos, ou 70 9, no de solos siltosos e argilosos, para a sed i men tagso e

o peneiramento fino. Pesar esse material corn resolugao de 0.01 g e anotar cotto flh.

Tomar ainda cerca de 100 g pare tris determinagoes da umidade higroscoplca (h) ,

de acordo corn a NBR 6457.

4.9.2 Transferir o material assim obtido para urn bequer de 250 cm’ e juntar, corn

auxilio de proveta. coma defloculante, 125 cm3 de solw$o de hexametafosfato de

s&do corn a concentragso de 45.7 g do sal por 1.000 cm3 de solug~os. Agitar o e

quer ate que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no minima 12 horas.

4.3.3 Verter, entao, a mistura no cope de dispersao, removendo-se corn igua de?

tilada, CM auxilio da bisnaga, o material aderido ao biquef. Adfcionar Sgua des _

tilada ati que seu nivel fique 5 cm abaixo das bordas do cop0 e submeter 5 *agSo

2 Utilizar a escova corn cerdas metslicas para auxiliar a retirada dos gr;os reti dos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos OS passos que envolvam 0 peneiramento.

3 A solugao de hexametafosfato de s6dio deve ser tamponada corn carbonato de so dio ati que a solug~o atinja urn pH entre 8 e 9, evitando assim a reversao d;i solugao para ortofosfato de s6dio. Em solos para OS quais o defloculante e a concentra@o indicados nao forem eficazes na dispersso, deve-se investigar o tipo e a dosagem do defloculante mais adequados.

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do aparelho dispersor durante 15 minutos’.

4.3.4 Transferir a dispersao para a proveta e remover corn sgua destilada, corn au

xilio da bisnaga, tcdo o material aderido ao cope. Juntar igua destilada ati atin

gir o trago correspodente a 1.000 cm”; em seguida, colocar a proveta no tanque pa

ra banho ou em local corn temperatura aproximadamante constante. Agitar freql’ente -

mente corn a bagueta de vidro para manter, tanto quanto possivel, as particulas em

suspensao. Logo que a disperszo atinja a temperatura de equilibrio, tomar a prove -

ta e, tapando-lhe a boca corn uma das ties, executar, corn auxilio da outra,. movi -

mentos enirgicos de rotacao, durante 1 minuto, pelos quais a boca da prbveta pas -

se de cima para baixo e vice-versa.

4.3.5 Imediatamente apk terminada a agitagao, colocar a proveta sobre uma mesa,

anotar a hora exata do inicio da sedimentagao e margulhar cuidadosamente o densi -

metro na dispersao. Efetuar as leituras do densimetro correspondent!% aos tempos

de sedimentac~o (t) de 0,5, 1 e 2 minutos5. Retirar lenta e cuidadosamente o den -

simatro da dispersao. Se o ensaio nao estiver sendo realizado em local de tempera

tura constante, colocar a proveta no banho onde permanecers ati a iiltima leitura.

Fazer as leituras subseqientes a 4,8, 15 e 30 minutos, 1, 2. 4, 8 e 24 horas, a

contar do iniclo da sedimentagao.

4.3.6 Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e cuidado

samante o densimetro na dispersao. Todas as leituras devem ser feitas na parte su

perior do menisco, corn interpolagso de 0.0002, apes o densimetro ter ficado em e

quilibrio. Assim que uma dada leitura seja efetuada. retirar o densimetro da dis

perGo e colocS-lo numa proveta corn Sgua limpa, i mesma temperatura da dispersso.

4.3.7 Ap& cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a temperatura da

dispersao, corn resolugao de O,l°C.

4.3.8 Realizada a tiltima, verter o material da proveta na peneira de 0,075 ml,

proceder a remogzo corn igua de todo o material que tenha aderido 5s suas paredes

e efetuar a lavagem do material na peneira mencionada. esrpregando-se Sgua potsvel

i baixa pressso.

4 solos que contenham grzos susceptiveis de sofrerem quebra devem ser disperses em urn interval0 de tempo menor.

5 Recomenda-se repetir as trk primeiras leituras. Para tanto, agitar novamente a proveta, conforme descrito em 4.3.4 e refazer as leituras para OS tempos de

0,5, 1 e 2 minutos.

6

4.4 Pensiramento fin0 !jecar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa. i temperatura de 105’C

a llO’C, at6 constkia de massa, e, utilizando-se o agitador mec%-rico, passar

nas peneiras de 1,2. 0.6. 0.42. 0.25, 0.15, 0,075 rd. Anotar mm resolucSo

de 0,Ol g as massas retidas acumuladas em cada peneira.

4.5 Peneimento gross0

4.5.1 Pesar o material, retido na peneira de 2.0 mn, obtido conforme 4.2.3, corn

a resolugao indicada em 4.2.1 e anotar.como M . 9

4.5.2 Utilizando-se o agitador mekico, passar esse material nas peneiras de

50, 38. 25, 19, 9.5 e 4,8 runs. Anotar corn a resolugso indicada em 4.2.1 as

massas retidas acumuladas em cada peneira.

5 ~ALCULOS

5.1 Massa total da mostra aeca

Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a expressso:

(5 -M) MS = x 100 + H

(100 + h) 9

Onde:

MS = massa total da amostra seca

Mt = massa da amostra seca ao ar

Mg I massa do material seco retido na peneira de 2.0 mm

h = umidade higrosc6pica do material passado na peneira de 2.0 rmn

5.2 Porcentagens de materiais que passmn nas peneiras de 50, 38, 2.5, 19, 9,5,

4,8 e 2,O mn

Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas,uti -

lizando a expressao:

Q = (“s - “i) x 100

9 MS

Onde:

Q, = porcentagem de material passado em cada peneira

us = massa total da amostra seca

“i = massa do material retido acumulado em cada peneira

s NO case de solos uniformes, pode ser necessirio utilizar, tanto no peneiramn

to fino coma no grosso, peneiras intermedisrias iquelas indicadas.

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5.3 porcentagene de material em suspensiio

Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densimetro, referidas

a massa total da amostra, utilizando-se a expressao:

Onde :

Q,= N x ’ v Lsc (L - Ld) 7

(6 - 6d) ’ Mh x 100

(100 + h)

Q, = porcentagem de solo em sus’pensso no instante da leitura do densimetro

N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 rrm, calculado confor

me indicado em 5.2

6 = massa especifica dos graos do solo, em g/cm3

6d = massa especifica do meio dispersor, i temperatura de ensaio, em g/cm’

v = volume da suspensao, em cm’

6c = massa especifica da Sgua, i temperatura de calibraggo do densimetro

OOOC), em g/cm3

L = i’eitura do densimetro na suspensao

Ld = leitura do densimetro no meio dispersor (ver Anexo), na mesma temperat

ra da suspensio

‘h - massa do material Gmido submetido j sedimentagao, em g

h = umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,Om;

5.4 E&etro das pticuZas de solo em suspensZ0

Calcular o dismetro r&imo das particulas em suspensaoa, no moment0 de cada leitu

ra do densimetro, utilizando-se a expressso (Lei de Stokes):

Onde :

d = di&netro miximo das particulas, em mm

n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, a temperatura de ensaio, em

g x s/cm2

a = altura de queda das particulas, corn resolugao de 0.1 cm, correspodente a

leitura do densimetro, em cm (ver Anexo)

7 para efeito de ca’lculo, considerar:

hd = 1,000 g/cm3; V = 1.000 cm3 e 6c = 1,000 g/cm3

s 0 di%oetro dximo das partlculas em suspensso, no moment0 de cada leitura do densimetro, pode tambern ser determinado pelo,m6todo grsfico de Casagrande (ver Anexo) .

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t - tempo de sedimentacao. em s

6 - nes5aespecTficadDsgr~sdosolo,determinadadeacordoamaNBR6~08,emg/cm~;

‘d I massa especifica do meio dispersor, 5 temperatura de ensaio, am g/cm3

rota: Para efeito de cilculo, considerar 6d = 1,000 g/cm3 e u correspondente

ao coeficiente de viscosidade da igua (ver Tabela 2).

TABELA 2 - Vlscesiddr da 6@s IVabrr am 10 -S Q X sk.m*) ---

,~oti: Para temperaturas intermediirias, obter a viscosidade da igua por interp2

lacao I inear.

5.5 Porcentagem de materiais que passam nm peneims de 1,2, 0,6, 0,42, os25,

0.15 e 0,075 mn

Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas, I!

tilizando-se a expressao:

Qf = Mh x 100 - Hi (100 + h)

x N Hh x 100

Onde:

Qf = porcentagem de material passado am cada peneira

Mh - massa do material rimido submetido ao peneiramento fino ou a sedimenta

CSO, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramanto ou

por combinacio de sedimentaGo e peneiramento, respectivamente

h - umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,0 mm

“i = massa do material retido acumulado em cada peneira

N = porcentagem de material que passa na peneira de 2.0 mn, calculado corfor

me indicado em 5.2.

6 REBULTADOB

0 resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em abcissas OS

dismetros das particulas, em escala logaritimica, e em ordenadas as porcentagens

das particulas menores do cue os dia^metros considerados, em escala aritmdtica.

IANExo

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ANEXO - LEITURA DO DENSiMETRO

A-l VARlACi,O DAS LEITURAS DO DENSiMETRO, NO ME10 DISPERSOR, EM FUNCAD DATEMPERATURA

A-l.1 Para cada densimetro construir a curva de variagao das leituras, Ld, no

meio disperser, em funcao da temperatura.

A-1.2 Para tanto, diluir, em proveta, 125 cm3 da solucao indicada em 4.3.2, em

875 cm’ de agua destilada.

A-l.3 Corn a proveta imersa em urn recipiente corn agua, provide de dispositivo pa -

ra controle de temperatura, variar a temperatura do meio disperser e obter diver -

sas leituras densimetricas, em uma faixa compreendida entre 10°C e 35’C, as quais

devem ser feitas na parte superior do menisco.

A-1.4 Corn OS valores obtidos construir uma curva, como exemplificndo na Figura 5.

A-2 VARIACAO DA ALTURA DE QUEDA DAS PARTiCULAS EM FUNCAD DA LEITURA DO DENSiMETRD

A-2.1 Para cada densimetro construir as curvas de variacao da altura de queda

das part fculas, 5 e d’, em funcao da leitura do densimetro.

A-2.2 Para tanto, determinar a distsncia, 2, de cada trace principal da gradus

$50 ao centro de volume do densimetro; e para isso medir a distancia de cada tra -

co principal da graduack do densimetro 5 base da haste e somar a essa distancia

metade da altura do bulbo (medida da base da haste a extremidade do bulbo).

A-2.3 Corn OS valores obtidos construir uma curva correlacionando as alturas de

queda, 2, corn as leituras do densimetro, corn0 exemplificado na Figura 6. Essa cur -

va i valida para as leituras efetuadas “OS dois primeiros minuLos de ensaio, qua” -

do o densimetro permanece mergulhado na dispersao.

A-2.4 Para as leituras subsequentes construir uma curva correlacionando as altu -

ras de queda corrigidas, a’, corn as leituras do densimetro, coma exemplificado na

Figura 6, utilizando a seguinte expressao:

V a’ =a- a

2A

Onde :

Va = Volume da parte imersa do densimetro, obtido pesando-se o densimetro ou

imergindo-o em agua em uma proveta graduada

A = area da se$ao interna da proveta, obt ida d ivid indo-se o vo I me de

1.000 cm3 pela distancia medida entre o fundo da proveta e o traGo car -

respondente a esse volume

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10 NBR 718111684

1.oo.r . . . . , . 1 . 1 I

o.,.. ’ ’ ’ , ’ ’ ’ I ’ I w u m n

FIGURA 5 - Exemplo de curva de varia$io das leituras do densimetro. no meio disperser, em fun& da temperatura

)4-i. .- . . . ..‘..““““““..l

CURVA o

r IPam OB trir primeiroa biturae)

CURVA a’

( Para a* biiturar wbeooiienfoa)

Cbia imwessa ~elo Sistema CENWIN NBR 718111984 11

A-3 DETERMINACAO DO DIAMETRO MAXIM0 DAS PARTiCULASPELO NOMOGRAMA DE A. CASAGRANDE

A-3.1 A determina& do dismetro m&imo das particulas pela Lei de Stokes pode

ser feita utilizando-se o nomograma elaborado por Casagrande. A Figura 7 fornece

a5 indica$es necessarias para sua elabora& e a Figura 8 apresenta urn nomograma

ji elaborado. 0 nomograma, constituindo-se em representa& grafica da Lei de

Stokes, 6 adaptive1 a qualquer densimetro, desde que se tenha feito a correlagao

entre as alturas de queda e as leituras do densimetro. Esta correlagao pode ser

feita no prGpri0 nomogram. marcando-se contiguamente 5 escala das alturas de que -

da as leituras correspodentes do densimetro, lembrando, porem, que a correla+

para as trSs primeiras leituras, correspondentesaos tempos de sedimenta& de 0,5,

1 e 2 minutes, 6 diferente daquela para as leituras subseqientes. A chave para a

utilizaG& do nomograma estS apresentada na Figura 8.

A-3.1.1 Para exemplificar, considerem-se os seguintes dados obtidos de ensaio:

L - leitura do dcnsimetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,028

t - tempo de sedimenta@ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 minutes

T - temperatura da suspensao . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21°C

S - massa especifica dos gr%s do solo . . . . . . . . 2.56 g/cm3

Considere-se, ainda, que, para o densimetro utilizado no ensaio, as curvas de va - ria$ao da altura da queda das particulas em funs& da leitura do densimetro sejam

aquelas exemplificadas na Figura 6. Para L = 1,028 obtem-se, portanto, a’ = 17 cm.

A seguir, proceder coma segue:

a) ligar os valores 2,56 e 21, das respectivas escalas & e T, por uma re -

ta que cortara a escala A no ponto II,~;

b) outra reta Iigando OS valores de l7,O cm e 4 minutes, das respectivas

escalas a e t, determinara. na escala V, a velocidade de 0,068 cm/s;

c) uma tcrceira reta, ligando este valor ao ponto II,~, na escala A, car -

tars a escala d no ponto 0,028 mm, que 6 o dismetro m&imo procurado

das particulas em suspensao, para este exemplo.

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12 ml3 719111994

A.lO’

l4Ocm

d v t mm cm/rep wg

12.0 an

0’

04

d lf

d

D’

I

1

FIGURA 7 - Canstru~iio do nomograma de Carqrande

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