Prof. Patrício Pires – [email protected]
Caracterização táctil visual,
Granulometria e determinação do
Teor de umidade
28/05/2013
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;
4
Deslizamento do Túnel Rebouças Engenharia civil e Geologia de engenharia
Identificação de interface de rocha alterada,
tipo de solos e permeabilidade.
Caracterização Táctil Visual 7
Normas:
Número Nome Obs.
NBR-6502 Rochas e solos Terminologia
NBR-13441 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 Identificação e descrição de amostras de solos obtidas
em sondagens de simples reconhecimento dos solos
ASTM-2488 Standard Practice for Description and Identification of
Soils (Visual-Manual Procedure)
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.
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.
Caracterização Táctil Visual 10
Condições Específicas:
a. Granulometria;
Argila;
Silte;
Areia;
Pedregulho;
Calhau;
Matação;
Matacão > 200mm Calhau 60 < < 200mm Pedregulho 2 < < 60mm
Areia 0,06 < < 2mm Silte 0,002 < < 0,06mm Argila < 0,002mm
Tamanho de Grãos
T.M.P. de Campos (2007)
argila silte areia pedregulho
fina media grossa
pedra de mão matacão
Diâmetro dos Grãos (mm)
0,002 0,06 60 0,6 2
Solos Coesivos Solos Granulares
Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa
Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento
200 1000
Classificação ABNT 6502
Bloco de
Rocha
0,2
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.
Tamanhos de Partículas de Solos
T.M.P. de Campos (2007)
Areia Silte Argila grossa média fina grosso médio fino
Colóide
Espessura da folha de caulinita
Espessura da folha de ilita
Esp. da folha de montmorilonita
Diâmetro da molécula d´água
Limite do microscópio óptico
Comprimento de onda do Raio X
Gama de ultramicroscopia Limite do microscópio eletrônico
Peneiramento
Limite de visibilidade a olho nu
Sedimentação Centrifugação
Comportamento controlado por forças elétricas
Comportamento controlado por
forças de massa
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;
Caracterização Táctil Visual 17 b) Angulosidade (Rugosidade) dos Grãos (areias,
pedregulhos e matacões)
Caracterização Táctil Visual 18
C. Forma (pedregulos, paralelepídos e matações)
Placa
Alongada
Placa alongada
Caracterização Táctil Visual 19
d) Umidade:
e) Reação ao HCl:
Seco Ausência de umidade seca ao toque
Úmido Úmido, mas a água não está visível
Saturado Água livre (normalmente abaixo do lençol freático)
Não Tem Não visível
Fraca Forma poucas bolhas
Forte Forte reação, formação de muitas bolhas
Caracterização Táctil Visual 20
f) Cimentação:
Principais tipos de cimento: ferro, sílica e calcário.
g) Consistência (finos):
Fraca Quebra-se (desintegra) facilmente com a pressão dos dedos
Moderada Quebra-se (desintegra) moderadamente com a pressão dos dedos
Forte Não desintegra com a pressão dos dedos
Muito mole Polegar penetra mais de 1 In. (25mm)
Mole Polegar penetra cerca de 1 In. (25mm)
Firme Polegar penetra cerca de 1 /4 In. (6mm)
Duro Polegar não penetra, mas marca o solo com
o mínimo
Rija Não marca o solo
Solo solto Solo friável
Solo firme Solo extremamente firme (rijo)
Mesmo solo: rijo e fluido
Caracterização Táctil Visual
g) Consistência (geral):
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.
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;
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;
Caracterização Táctil Visual
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.
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.
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;
Caracterização Táctil Visual 32
1. 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 Sem mudança visível do solo
Lenta A água aparece lentamente durante a vibração e não desaparece
ou desaparece lentamente quando apertada
Rápida A água aparece rapidamente durante a vibração e desaparece
rapidamente quando apertada
Caracterização Táctil Visual 33
2. 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);
Caracterização Táctil Visual 34
2. Resistencia Seca RS;
Nenhuma Desfragmenta-se com o manuseio
Baixa Desfragmenta-se com alguma pressão do dedos
Média Desfragmenta-se com pressão considerável dos dedos
Alta Não desfragmenta-se com a pressão do dedos. Quebra-se entre o
polegar e uma superfície dura
Muito Alta Não se quebra entre o polegar e superfície dura
Caracterização Táctil Visual 35
3. 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;
Caracterização Táctil Visual 36
3. Tenacidade;
Baixa Pouca pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade
Média Média pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade
Alta considerável pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade
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:
Areias
• na Geotecnia a areia se refere a materiais granulares com reduzida percentagem de finos que não interferem significativamente no seu comportamento
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
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
Análise Granulométrica
Por peneiramento
Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas pré-estabelecidas em Normas Técnicas
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 0 0 100,00
3/4 19,10 0,00 0,00 0,00 0 0 100,00
3/8 9,25 447,17 447,17 0,00 0 0 100,00
5/16 7,93 517,40 517,40 0,00 0 0 100,00
1/4 6,35 510,65 510,65 0,00 0 0 100,00
4 4,76 629,71 630,44 0,73 0 0 99,96
8 2,38 485,72 487,77 2,05 0 0 99,83
10 2,00 571,48 572,38 0,90 0 0 99,78
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 98,30
40 0,42 389,03 390,87 1,84 2,66 4,14 95,64
60 0,250 383,74 386,94 3,20 4,63 8,78 91,02
100 0,149 338,12 341,69 3,57 5,17 13,94 85,86
200 0,074 368,31 378,51 10,20 14,77 28,72 71,12
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
Sedimentação
No 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 (oC) dens. rigida Parcial total queda (cm) (mm)
0,5 24,0 30,7 29,50 68,255 68,102 12,12 0,06380
1 24,0 29,2 27,99 64,774 64,629 12,39 0,04562
2 24,0 27,7 26,49 61,294 61,156 12,66 0,03260
4 24,0 26,7 25,49 58,973 58,841 12,11 0,02256
8 24,0 25,9 24,69 57,117 56,989 12,26 0,01604
15 24,0 24,9 23,68 54,797 54,674 12,44 0,01180
30 24,0 24,2 22,98 53,173 53,053 12,56 0,00839
60 24,0 23,5 22,28 51,548 51,433 12,69 0,00596
120 24,0 22,7 21,48 49,692 49,581 12,83 0,00424
240 24,0 21,7 20,47 47,372 47,266 13,01 0,00302
480 24,0 20,7 19,47 45,051 44,950 13,19 0,00215
1440 24,0 19,7 18,47 42,731 42,635 13,37 0,00125
Curva Granulométrica
Diâmetros
Efetivos
(mm)
D10= 0,0000
D15= 0,0000
D30= 0,0000
D50= 0,0046
D60= 0,0276
D85= 0,1446
Coeficientes
de Não
Uniformidade
e de
Curvatura
CNU = -
CC = -
Peneira No (SUCS) 30"
20"18"
16"14"
12"
8"
6"
5"
4"
3"
2"
1 ½
"
1"
3/4
"
1/2
"
3/8
"5/1
6"
1/4
"
46810
16
20
30
50
40
60
100
200
100
90
80
70
60
50
Porcen
tag
em
reti
da (
%)
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Porcen
tag
em
qu
e p
assa
(
%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Calhau MatacãoABNT Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa fino médio grosso
Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa 1 2 3 4
Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa
SUCS
MIT
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: C
D
D x DC302
60 10
Propriedades das
Curvas de Distribuição Granulométrica T.
M.P
. de C
am
pos
(2011)
DiâmetrosEfetivos
(mm)
Coeficientesde
Uniformidade
e
Curvatura
Peneira N o
(SUCS) 30
"
12
"
6"
3"
2"
1"
1/2
"
410
20
40
60
10
0
20
0
Po
rcen
tag
em
reti
da
)%
(
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm)
Po
rcen
tag
em
qu
e p
ass
a
(%)
MatacãoPedraABNT SilteArgilaPedregulhoAreia
médiafina finogrossa médio grosso
SilteArgila PedregulhoAreiamédiafina grossa 21 43
SilteArgila PedregulhoAreiafina grossamédia
MIT
SUCS
Índ
ices
Fís
ico
s: S
olo
com
o u
m t
od
o
D10
D60
Di = Diâmetro Efetivo
Coeficiente de
Não Uniformidade
CU = D60/D10
Coeficiente de
Curvatura
CC = D302/(D60xD10)
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
Solos: Propriedades Índice
Curvas de Distribuição Granulométrica T.
M.P
. de C
am
pos
(2011)
DiâmetrosEfetivos
(mm)
Coeficientesde
Uniformidade
e
Curvatura
Peneira N o
(SUCS) 30
"
12
"
6"
3"
2"
1"
1/2
"
410
20
40
60
10
0
20
0
Po
rcen
tag
em
reti
da
)%
(
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm)
Po
rcen
tag
em
qu
e p
ass
a
(%)
MatacãoPedraABNT SilteArgilaPedregulhoAreia
médiafina finogrossa médio grosso
SilteArgila PedregulhoAreiamédiafina grossa 21 43
SilteArgila PedregulhoAreiafina grossamédia
MIT
SUCS
Índ
ices
Fís
ico
s: S
olo
com
o u
m t
od
o
1
4
3 2
5
Caracterização Granulométrica 63
Número Nome Obs.
NBR-6502 Rochas e solos Terminologia
NBR-13441 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 Solo – Análise Granulométrica
NBR-6459 Solo – Determinação do Limite de Liquidez
NBR-7180 Solo – Determinação do limite de plasticidade
NBR-7183 Determinação do limite e relação de contração de solos
NBR-6508 Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da massa específica