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ENSAIOS DE LABORATÓRIOENSAIOS DE LABORATÓRIO

Pós-GraduaPós-Graduação em Engenharia Civil - UPEção em Engenharia Civil - UPE

Mestrado em Engenharia CivilMestrado em Engenharia Civil

Profª Drª Kalinny LafayettePOLI/UPE

1. Composição Gravimétrica

2. Beneficiamento

3. Peso Específico das Partículas e Densidade Relativa (ou Real dos Grãos)

4. Granulometria (Peneiramento e Sedimentação)

5. Compactação

ÍNDICEÍNDICE

Separação Manual dos Materiais que Compõe o RCD

CG % = Pi x 100

Pt

CG = composição gravimétricaPi = peso de um material constituinte Pt = peso total dos materiais constituintes

1. ENSAIO DE COMPOSIÇÃO GRAVIMÉTRICA

2. BENEFICIAMENTO

Redução do Tamanho das Partículas (Grãos)

• Britador de Mandíbulas

• RCD coletado • Britagem/Trituração • RCD beneficiado

3. DENSIDADE REAL DOS GRÃOS3. DENSIDADE REAL DOS GRÃOS

OBJETIVO: Determinação da densidade das partículas que constituem um determinado solo.

Pc

- picnômetro de 50ml — 10g- picnômetro de 250ml — 25g- picnômetro de 500ml — 50g

Peneira de 2,0mm;

balança com capacidade de 200g, sensível a 0,01g ;

estufa capaz de manter a temperatura entre 105o e 110o C;

picnômetro com capacidade de 50, 250 ou 500ml ;

Pisseta;

termômetro graduado em 0,5oC, de 0oC a 60oC ;

bomba de vácuo;

cápsula de porcelana com 5cm de diâmetro ;

dessecador ;

pegador de madeira ou de metal ;

funil de 5cm de diâmetro .

A norma NBR 6508/1984 – ABNT fixa o método para obtenção do peso específico real dos grãos.


Pc

PROCEDIMENTO

P1 P2 P3 P4

t

P P

P P P P

1

2 1

4 1 3 2

CÁLCULO:

t1 = densidade real do solo à temperatura (t1) ;

P1 = peso do picnômetro vazio e seco, em g ;

P2 = peso do picnômetro mais amostra, em g ;

P3 = peso do picnômetro mais amostra, mais água, em g ;

P4 = peso do picnômetro mais água , em g.


CÁLCULO:

OBS:o valor da densidade real deverá ser referido à água à temperatura de 20o C

t tx1

= densidade real do solo a 20°C

t = razão entre a densidade relativa da água a temperatura t1 e a densidade relativa da água

a 20o C, obtida na tabela

t1 = densidade real do solo à temperatura t1

TemperaturaT em oC

Densidade relativa da

água

Fator de correção t

TemperaturaT em oC

Densidade relativa da

água

Fator de correção t

4 1,0000 1,0018 19 0,9984 1,0002

5 1,0000 1,0018 20 0,9982 1,0000

6 0,9999 1,0017 21 0,9980 0,9998

7 0,9999 1,0017 22 0,9978 0,9996

8 0,9999 1,0017 23 0,9976 0,9993

9 0,9998 1,0016 24 0,9973 0,9991

10 0,9997 1,0015 25 0,9971 0,9989

11 0,9996 1,0014 26 0,9968 0,9986

12 0,9995 1,0013 27 0,9965 0,9983

13 0,9994 1,0012 28 0,9963 0,9980

14 0,9993 1,0011 29 0,9960 0,9977

15 0,9991 1,0009 30 0,9957 0,9974

16 0,9990 1,0008 31 0,9954 0,9972

17 0,9988 1,0006 32 0,9951 0,9969

18 0,9986 1,0004 33 0,9947 0,9965

TABELA: FATOR DE CORREÇÃOTABELA: FATOR DE CORREÇÃO t


Valores médios de densidades dos solos:

Solo

Pedregulho 2,65-2,68

Areia 2,65-2,68

Silte 2,66-2,70

Argila 2,68-2,80

Solo Orgânico < 2,0

- Quanto maior o teor de matéria orgânica no solo, menor a densidade relativa. - Quanto maior o teor de óxido de ferro, maior a densidade relativa.

4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR 4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR PENEIRAMENTOPENEIRAMENTO

Toma-se: 1500g para solos siltosos e argilosos

2000g para solos arenosos

OBJETIVO: obtenção da curva granulométrica do solo, e a identificação da granulometria das partículas granulares do solo.

APARELHAGEM:

a) peneira de 50 - 38 - 25 - 19 - 9,5 - 4,8 - 2 - 1,2 - 0,6 - 0,42 - 0,30 - 0,15 - 0,075mm.

b) agitador para peneiras, com dispositivo para fixação capacidade 6, incluindo tampa e fundo.

c) balança com capacidade de 200g, sensível a 0,01g.

d) balança com capacidade de 2kg, sensível a 0,1g.

e) estufa capaz de manter a temperatura entre 105o e 110o C.

f) cápsula com capacidade de 500ml.

g) cápsula de alumínio.

h) escova de aço.

AMOSTRA:

4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR 4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR PENEIRAMENTOPENEIRAMENTO

- o material retido nas peneiras de 0,075mm deve ser lavado com o auxílio de jato d´água, com a finalidade de remover qualquer grão de dimensão menor que 0,075mm, a seguir coloca-se na estufa até constância de peso;

- o material que passa na peneira 0,075mm será encaminhado para o ensaio de Sedimentação.

PROCEDIMENTO:

1) peneirar a amostra na peneira 2,0mm ( No 10 );

2) a amostra retida na peneira 2,0mm deve ser lavada com o auxílio de jato d´água, com a

finalidade de remover qualquer grão de dimensão menor que 2,0mm, a seguir coloca-se na

estufa até constância de peso;

3) retirar duas cápsulas do material que passa na peneira de 2,0mm, para a determinação da

umidade;

4) tomar o material que passa na peneira de 2,00mm e passar na peneira de 0,075mm (no 200);

5) Iniciar peneiramento propriamente dito:

100)Ps

PsPh(h

h = teor de umidade, em %;

Ph = peso do material úmido, em g ;

Ps = peso do material seco em estufa, em g.

Etapas 1, 2 e 3:

Etapas 4, 5 e 6:

4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR 4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR SEDIMENTASEDIMENTAÇÃOÇÃO

OBJETIVO: obtenção da curva granulométrica do solo, e a identificação da granulometria das partículas finas do solo.

a) Água destilada;

b) Balança permita pesar 2kg sensível a 0,01g

c) Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 e 110 °C;

d) Cápsulas com capacidade de 200ml;

e) Defloculante;

f) Provetas com capacidade igual a 1000ml;

g) Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20oC e graduado em 0,001(de 0,995 a

1,050);

h) Dispersor elétrico ou manual;

i) Cronômetro;

j) Termômetro.

APARELHAGEM:

Toma-se: 70g para solos argilosos

120g para solos arenosos

AMOSTRA:


PROCEDIMENTO:

1) dispersar em água o material que passa pela peneira 2,0 mm ( No 10 );

2) para melhor dispersão dos elementos, utilizar um defloculante (ex: hexametafosfato de sódio);

3) levar a solução a um dispersor elétrico ou manual;

4) verter a solução em uma proveta e completar com água destilada;

5) agitar a mistura dentro da proveta (cerca 1 minuto);

6) introduzir um densímetro na suspensão e faz-se a leitura para 30seg, 1 min, 2min, 4min, 8min,

15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 8h e 25h;

7) em cada leitura do densímetro, toma-se a temperatura da mistura.

CLASSIFICAÇÃO QUANTO GRANULOMETRIACLASSIFICAÇÃO QUANTO GRANULOMETRIA

Escala granulométrica brasileira (ABNT)Escala granulométrica brasileira (ABNT)

argilaargila < 0,005 mm< 0,005 mm

siltesilte 0,005 mm < 0,005 mm < < 0,05 mm < 0,05 mm

areia finaareia fina 0,05 mm < 0,05 mm < < 0,425 mm < 0,425 mm

areia médiaareia média 0,42 mm < 0,42 mm < < 2,00 mm < 2,00 mm

areia grossaareia grossa 2,00 mm < 2,00 mm < <4,80 mm <4,80 mm

pedregulhopedregulho 4,80 mm < 4,80 mm < < 76 mm < 76 mm

pedrapedra 76 mm < 76 mm < < 25 cm < 25 cm

matacãomatacão 25 cm < 25 cm < < 100 cm < 100 cm

bloco de pedrabloco de pedra >1 m>1 m

Escala do Sistema InternacionalEscala do Sistema Internacional

pedregulhopedregulho > 2,00 mm> 2,00 mm

areiaareia 0,02 mm < 0,02 mm < < 2,00 mm < 2,00 mm

siltesilte 0,002 mm < 0,002 mm < < 0,02 mm < 0,02 mm

argilaargila < 0,02 mm< 0,02 mm

SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃOSISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO

A idéia básica do sistema unificado de classificação dos solos é que os solos grossos podem ser classificados de acordo com a sua curva granulométrica, ao passo que o comportamento de engenharia dos solos finos está intimamente relacionado com a sua plasticidade.

É o sistema mais usado na geotecnia em geral. Divide os solos em três grandes grupos:

-Solos grossos – mais de 50% em peso dos grãos são retidos na # 200;

-Solos finos – maias de 50% em peso dos grãos passam na # 200;

-Turfas – solos essencialmente orgânicos.

Terminologia usada no SUCSTerminologia usada no SUCS

Símbolos Inglês Português

G gravel cascalhoS sand areiaC clay argilaW well graded bem graduadoP pool graded mal graduadoF fines finosM mo limo (areia fina)O organic matéria orgânicaL low liquid limit LL baixoH high liquid limit LL altoPt peat turfa

CURVA GRANULOMÉTRICACURVA GRANULOMÉTRICA

Solo Uniforme (todos os grãos com diâmetros próximos): Cu < 5

Solo Bem Graduado (uniformemente distribuido): 5 < Cu < 15

1 < Cc < 3

Solo Mal-Graduado (granulometria aberta): Cu > 15

Parâmetros extraídos da

curva granulométrica:

Diâmetro efetivo: corresponde a 10% em peso

total de todas as partículas menores que ele

Coeficiente de uniformidade:

Cu = d60 / d10

Coeficiente de curvatura:

Cc = ( d30)2/ (d60 x d10)


Solo Uniforme (todos os grãos com diâmetros próximos): Cu < 5

Solo Bem Graduado (uniformemente distribuido): 5 < Cu < 15

1 < Cc < 3

Solo Mal-Graduado (granulometria aberta): Cu > 15

Coeficiente de uniformidade:

Cu = d60 / d10

Coeficiente de curvatura:

Cc = ( d30)2/ (d60 x d10)

d30

Ø partícula(mm)

d60d10

100

90

80

70

60

50

30

40

20

10

% que passa

5. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO

Proctor verificou que um mesmo material (solo), conforme o seu teor de umidade, reage diferentemente à compactação, alcançando valores diversos de densidade.

A curva mostra que para uma umidade chamada de ótima o solo possui uma resistência máxima. O valor maior ou menor dessa umidade ótima a resistência apresenta-se mais baixa.

sh

h

1h

h

t

P

V

hP

Pa

s

100

s = f(h%) Curva de compactação

– Variação da Densidade com o Teor de Umidade.

• Pesa-se 3 Kg de material ( < 4,8mm) para o ensaio.

• Em seguida, inicia-se a homogeneização da amostra de 3kg, com posterior adição de água.

• O material é transferido para um molde cilíndrico, sendo compactado em três camadas aproximadamente iguais. Cada camada recebe 26 golpes de soquete com 2,5Kg, caindo de 30cm, distribuídos sobre a superfície da camada uniformemente.

5. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (PROCTOR NORMAL)

5. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (PROCTOR NORMAL)

• Depois da compactação, a parte superior do cilindro é retirada e com uma régua de aço, rasa-se o material na altura exata do molde.

• De posse do peso do molde, determina-se por dedução o peso do material úmido, através da pesagem do molde com o material úmido compactado.

• Em seguida, remove-se o corpo de prova do molde, coletando-se duas amostras de material passante na peneira Nº 10 para determinação da umidade, através do método em estufa.

– FONTES DE ERROS NO ENSAIO

Alguns fatores podem provocar erros na obtenção da curva de compactação em laboratório como, por exemplo:

Destorroamento incompleto do solo durante a preparação da amostra;

Homogeneização deficiente da amostra após adição da água (absorção incompleta e desuniforme da água pelo solo);

Reutilização do solo. Alguns solos são afetados pela recompactação, principalmente alguns solos argilosos ou solos com concreções ferruginosas lateríticas, que apresentam aumento do peso específico seco máximo e diminuição do teor de umidade ótima;

Número insuficiente de pontos para definição adequada da curva de compactação;

Base inadequada para apoio do molde durante a compactação;

Determinação incorreta do volume interno do molde;

FONTES DE ERROS NO ENSAIO

Fatores humanos durante a compactação:

Distribuição desuniforme dos golpes sobre a superfície da camada; Não verticalização do soquete; Variações na elevação do soquete; Velocidade de aplicação dos golpes; Não liberação total do soquete durante a queda. Variação excessiva na espessura de cada camada; Determinação do teor de umidade através de amostra não representativa; Calibração incorreta do soquete.

Referências Bibliográficas

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 6457: Amostras de solo- preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 1986. ________. NBR 6508: Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm – Determinação da massa específica. Rio de Janeiro, 1984.

________. NBR 7181: Solo: Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1984.

________. NBR 7182: Solo: Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 1986.

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