UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO CENTRO DE CINCIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ENSAIO DE DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE

ADRIELE KARINE BARBOSA DA SILVA BRUNO CEZAR DE SOUZA BARBOSA LIMA MLANY MARIA DE SOUSA PETERSON STANGL RAFAEL MACHADO DOS SANTOS

Recife Pernambuco

AGOSTO/2011 ADRIELE KARINE BARBOSA DA SILVA BRUNO CEZAR DE SOUZA BARBOSA LIMA MLANY MARIA DE SOUSA PETERSON STANGL RAFAEL MACHADO DOS SANTOS

Relatrio apresentado disciplina de Mecnica dos Solos I, sob a orientao do Professor Slvio Romero, como nota parcial do 1 GQ.

Recife Pernambuco

2

AGOSTO/2011 SUMRIO........................................................................................................................................................................1 RESUMO.......................................................................................................................................................4 .......................................................................................................................................................................4 INTRODUO.............................................................................................................................................5 OBJETIVOS..................................................................................................................................................6 OBJETIVO GERAL..................................................................................................................................6 DETERMINAO DE UMIDADE EM ESTUFA......................................................................................7 CONCEITO...............................................................................................................................................7 OBJETIVOS ESPECFICOS.....................................................................................................................7 ...................................................................................................................................................................7 APARELHAGEM....................................................................................................................................7 AMOSTRA................................................................................................................................................7 PROCEDIMENTOS DE EXECUO.....................................................................................................7 OBSERVAES.......................................................................................................................................8 DETERMINAO DA UMIDADE PELO MTODO EXPEDITO DA QUEIMA DE LCOOL..........10 OBJETIVOS ESPECFICOS...................................................................................................................10 APARELHAGEM...................................................................................................................................10 AMOSTRA..............................................................................................................................................10 PROCEDIMENTOS DE EXECUO...................................................................................................10 OBSERVAES.....................................................................................................................................11 DETERMINAO DA UMIDADE PELO MTODO EXPEDITO DO SPEEDY..................................13 OBJETIVOS ESPECFICOS...................................................................................................................13 APARELHAGEM...................................................................................................................................13 AMOSTRA..............................................................................................................................................13 PREPARAO DA AMOSTRA DE SOLO..........................................................................................14 PROCEDIMENTOS DE EXECUO...................................................................................................14 CUIDADOS IMPORTANTES................................................................................................................15 CONCLUSES..........................................................................................................................................15 METODOLOGIA........................................................................................................................................16 ANEXOS.....................................................................................................................................................18 1.REFERNCIAS........................................................................................................................................21

3

RESUMOSILVA, Adriele Karine Barbosa da. LIMA, Bruno Cezar de Souza Barbosa. SOUSA, Mlany Maria de. STANGL, Peterson. SANTOS, Rafael Machado dos. ENSAIO DE DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE. 2011. 22f. (Trabalho apresentado disciplina de Mecnica dos Solos I, em cumprimento s exigncias de complemento do 1 Grau de Qualificao 2011.2). Universidade Catlica de Pernambuco, Recife PE. O presente documento, agora apresentado Universidade Catlica de Pernambuco, tem por objetivo apresentar a determinao do teor de umidade em amostras de solos pelos mtodos de laboratrio em estufa, pelo mtodo Expedito da queima com lcool e pelo mtodo Expedito do Speedy. Em virtude disto, o mesmo representa uma das etapas para concluso da disciplina de Mecnica dos Solos I, aplicada ao curso de Engenharia Civil.

4

INTRODUONa primeira prtica, iremos realizar ensaios para determinao do teor de umidade em solos, por mtodos de estufa e Expeditos da queima de lcool e speedy.

5

OBJETIVOS OBJETIVO GERALO objetivo do presente trabalho mostrar os conhecimentos adquiridos atravs das aulas em laboratrio e a aplicao dos mesmos nas atividades que foram executadas, exibindo os mtodos utilizados e a ordem de servio para perfeita execuo das atividades.

6

DETERMINAO DE UMIDADE EM ESTUFA CONCEITOTeor de umidade dos solos a razo entre a massa dgua contida no solo, evaporvel em estufa a 105 110 C, e a massa de gros do solo seco em estufa, mesma temperatura, at tenacidade de massa. Tem o smbolo h e expresso em percentagem.

OBJETIVOS ESPECFICOSTendo como base os estudos realizados, iremos aqui determinar a umidade em amostras de solos com utilizao de estufa.

APARELHAGEM Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 e 110 C; Balana que permita pesar 200g, sensvel a 0,01g; Cpsulas de alumnio: 4cm x 2cm de altura; Pina metlica.

AMOSTRAEm geral, toma-se 10 a 50g de solo, mas para este experimento, utilizamos trs amostras, donde cada cpsula contm 59,16g, 57,39g e 58,36g.

PROCEDIMENTOS DE EXECUO Pesa-se a cpsula. Para este experimento, utilizamos trs cpsulas; Coloca-se na cpsula de alumnio a amostra de solo e pesa-se o conjunto, donde este ser o peso bruto mido No nosso ensaio,

7

as cpsulas de nmero 72, 40 e 85 pesaram 59,16 gramas, 57,39 gramas e 58,36 gramas, respectivamente;

Leva-se o conjunto para a estufa. Aps um perodo de 24 horas, pesa-se o conjunto novamente, donde este passar a ser o peso bruto seco. Para o nosso ensaio, aps as 24 horas, as cpsulas 72, 40 e 85 passaram a pesar 56,54 gramas, 54,90 gramas e 55,84 gramas, respectivamente.CPSULA N 72 59,16 56,54 22,10 2,62 34,44 7,61 40 57,39 54,90 22,01 2,49 32,89 7,57 7,58 85 58,36 55,84 22,47 2,52 33,37 7,55

PESO BRUTO MIDO PESO BRUTO SECO TARA DA CPSULA PESO DA GUA PESO DO SOLO UMIDADE (%) UMIDADE MDIA (%)

OBSERVAESA utilizao de pelo menos trs cpsulas importantes para garantir a representatividade e uma melhor anlise dos resultados para obteno da mdia, ou seja, caso alguma amostra fornea um nmero suspeito de erro, possvel ao compar-la as demais, saber qual delas est mais afastada da mdia, o que no seria possvel com apenas duas amostras. No caso de se eliminar a determinao mais dispersa e consequentemente com a utilizao das amostras que forneceram valores mais prximos, obtm-se uma mdia mais representativa. Em solos com fraes orgnicas importante notar que a utilizao de estufas convencionais poderia queimar a amostra ocasionando uma falsa determinao da umidade do solo. Sendo o peso seco alterado pela combusto da matria orgnica. Para solucionar tal problema, recomenda-se a utilizao de estufas com temperatura controlada, pois assim com uma menor

8

temperatura e por um tempo mais longo possvel retirar a gua da amostra, sem a queima da frao orgnica. Vale salientar que, ao trabalhar com a pesagem de amostras de pequena massa, qualquer perda de material poder afetar o resultado da umidade. Sendo se suma importncia o cuidado ao manipular as cpsulas, na colocao e retirada da estufa, assim como na pesagem das mesmas. Outro importante cuidado se d com o meio onde se est trabalhando, pois ao determinar a umidade importante evitar ao mximo que o solo perca ou ganhe umidade do ambiente. Devido a pequena quantidade de amostra, a presena de solos granulares com o dimetro relativamente grande, areias grossas e cascalhinho, pode prejudicar o resultado da umidade, pois os mesmos contribuiro com uma massa invarivel, tanto mido quanto seco.

9

DETERMINAO DA UMIDADE PELO MTODO EXPEDITO DA QUEIMA DE LCOOL OBJETIVOS ESPECFICOSEste mtodo fixa o modo pelo qual se determina a umidade de solos e de agregados midos pelo emprego de lcool etlico. A umidade se determina pela adio do lcool amostra e sua posterior queima. Este mtodo s pode ser empregado quando autorizado pela fiscalizao da obra.

APARELHAGEM

Balana que permita pesar 200g sensvel a 0,1g; Cpsula metlica; Esptula de ao com lmina flexvel; Peneira de 2,0mm; lcool etlico; Fsforos.

AMOSTRAToma-se 50 gramas de solo que passa na peneira de 2,0mm, estando o mesmo mais destorroado possvel.

PROCEDIMENTOS DE EXECUO Pesa-se a cpsula; Deposita-se na cpsula a amostra de solo, espalhando-a em toda a superfcie;

Determina-se o peso da cpsula com a amostra mida, donde este ser o peso bruto mido. No nosso ensaio, todas as cpsulas pesaram 50 gramas;

10

Faz-se a mistura de lcool etlico com a amostra, contornando-a com a esptula e inflamando-a em seguida. Esta operao executada trs vezes com adies sucessivas com 15, 15 e 15 mililitros de lcool, 99,3% (Ver anexos 01 e 02, pg. 18);

Pesa-se a cpsula com a amostra do solo seco, donde este ser o peso bruto mido. Neste experimente, o peso bruto seco para as trs cpsulas foi de 46,59 gramas, 46,56 gramas e 46,55 gramas, respectivamente.CPSULA N 1 50,00 46,59 3,41 7,30 2 50,00 46,56 3,44 7,30 7,37 3 50,00 46,55 3,45 7,50

PESO BRUTO MIDO PESO BRUTO SECO PESO DA GUA UMIDADE (%) UMIDADE MDIA (%)

Para este caso, o valor da umidade tabelado. Observe:Ps 46,50 46,60 (%) h 7,50 7,30

Esta tabela s pode ser utilizada para o mtodo da queima de lcool.

OBSERVAESNeste mtodo no possvel a determinao da umidade em solos com fraes orgnicas, pois submetemos o mesmo a uma combusto, com a queima de lcool. A necessidade da utilizao da peneira importante para destorroar o material, possibilitando uma eliminao mais eficaz da gua.

11

Amostras de solos com fraes de areia grosa ou mesmo cascalhinho, impossibilitam uma determinao de uma umidade representativa. Tambm importante cuidados com a manipulao das amostras para que no haja perda de material, como mencionado anteriormente. Observa-se ainda que, com a utilizao de trs determinaes de umidades seria possvel uma anlise mais consistente e representativa do solo. Ao se fazer o ensaio Expedito do lcool, deve-se eliminar qualquer fasca que ainda possa existir antes de colocar mais lcool na amostra. O ensaio feito com o lcool, em comparao com a estufa, pode vir a apresentar aproximadamente 3% de erro.

12

DETERMINAO DA UMIDADE PELO MTODO EXPEDITO DO SPEEDY OBJETIVOS ESPECFICOSDeterminao da umidade em solos com emprego do aparelho Speedy. O mtodo aplicado somente para solos que no contenham pedregulho ou agregado, e apropriado somente para o controle de compactao de solos, solo-cimento e misturas estabilizadas de granulometria fina. A umidade determinada pela presso do gs resultante da reao da gua contida na amostra sore o carbureto de clcio da ampola que se introduz no aparelho.

APARELHAGEMConjunto Speedy (Ver anexo 03, pg. 18): Recipiente ou cmara de presso com presilhas; Tampa com manmetro e borracha de vedao; Balana de manual; Duas esferas de ferro; Tabela de utilizao e calibrao;

Ampolas com cerca de 6,5 gramas de carbureto de clcio (CaCO2).

AMOSTRAO peso da amostra a ser utilizada depende da umidade prevista para a mesma, e de acordo com a seguinte tabela:

13

Umidade Prevista At 10% De 10 a 20% De 20 a 30% > de 30%

Peso da Amostra 20 g 10 g 5g 3g

Para o nosso experimento, usamos 3 amostras de 20 gramas cada, donde, este o peso do solo mido (Ver anexo 04, pg. 19).

PREPARAO DA AMOSTRA DE SOLO Areias e materiais pulverizados: nenhum preparo; Material grosso: pulverizar e passar pela peneira; Material lamacento: pesar primeiro, misturar com areia seca de igual

peso para obter combinao solta.

PROCEDIMENTOS DE EXECUO Pesa-se a amostra. No caso do nosso experimento, estaremos utilizando

3 amostras de 20 gramas cada, como dito anteriormente. Individualmente, essa amostra deve ser colocada dentro da cmara com duas esferas de ao e a ampola de 6,5 gramas carbureto de clcio;

Fechar a cmara hermeticamente e agit-la impetuosamente para cima

e para baixo, de modo a quebrar a cpsula do carbureto de clcio, que pode ser verificada atravs do aumento de presso dentro da cmara, exposto no manmetro. Rolar o aparelho at esfriar o gs. Toda a operao deve durar aproximadamente trs minutos (Ver anexo 05, pg. 19);

L-se a presso atravs do manmetro, aps a mesma se tornar

constante. Isso significa que toda a gua contida na cmara reagiu com o carbureto de clcio, formando um gs acetileno. No nosso experimento, para as trs amostras de 20 gramas de solo cada uma, leu-se: 1,15 Kg/cm, 1,10 Kg/cm e 1,10 Kg/cm, respectivamente;

14

A leitura da presso feita no manmetro deve ser convertida para

umidade, atravs de tabela. Para este ensaio, ao converter de acordo com a tabela, a umidade no speedy foram: 6,1 gramas, 5,8 gramas e 5,8 gramas, respectivamente. A percentagem de umidade calculada atravs destes valores, sendo estas 6,49% 6,15% e 6,15%, concomitantemente;

Abrir vagarosamente o aparelho para liberar o gs e em seguida, abrir a Para determinar a umidade dos solos plsticos, aconselha-se

cpsula completamente para limp-lo e retirar-se as esferas de ao; solo. inicialmente fazer uma aferio, em laboratrio, com amostra representativa do

PESO MIDO LEITURA MANMETRO Kg/cm CONVERSO UMIDADE (%) UMIDADE MDIA

20,00 1,15 6,10 6,49

20,00 1,10 5,80 6,15 6,26

20,00 1,10 5,80 6,15

O ensaio feito com o speedy, em comparao com a estufa, pode vir a apresentar aproximadamente 3% de erro.

CUIDADOS IMPORTANTESPor se tratar de uma reao entre o carbureto e a gua, um gs acetileno txico ir se formar. Portanto, indicado a abertura dessa cmara em ambiente aberto e longe de chamas.

CONCLUSESApesar de neste caso, o mtodo Expedito do speedy ter sido mais eficaz, para determinao da umidade com uma maior preciso, deve-se recorrer ao mtodo em estufa, enquanto que os mtodos Expeditos so apenas

15

indicados quando se necessita uma resposta imediata ou mesmo em condies de campo. (Ver anexo 05, pag. 20)

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE MTODO EM ESTUFA MTODO EXPEDITO DA QUEIMA DE LCOOL MTODO EXPEDITO DO SPEEDY

UMIDADE (%) 7,58 7,40 6,26

METODOLOGIAO presente trabalho teve como objetivo apresentar os resultados encontrados durante realizao de ensaios de determinao de umidade durante o perodo que nos foi estabelecido para desenvolvimento do mesmo.

16

Para cada um dos itens abordados na efetivao deste documento, foram aplicados os conhecimentos adquiridos durante as aulas de laboratrio da disciplina de MECNICA DOS SOLOS I. A partir deste momento, apresentaremos cada expresso utilizada neste trabalho para desenvolvimento de cada item listado a seguir. a) Determinao do teor de umidade atravs do mtodo em estufa Conhecendo o peso bruto mido e o peso bruto seco, podemos tirar a diferena para encontrar o valor do peso total da gua na amostra. Observe:

O peso do solo ser determinado pela diferena entre o peso bruto seco e a tara da cpsula, como a seguir:

Para o caso da umidade, esta ser determinada pela seguinte expresso: h (%) = .

A mdia das umidades feita atravs de mdia aritmtica, somando todas elas e dividindo pela quantidade de ensaios realizados. b) Determinao do teor de umidade atravs do mtodo Expedito da queima de lcool Para determinao da umidade atravs deste mtodo, no houve nenhum algoritmo, pois aps a queima da amostra de solo, tendo-se o peso bruto seco da mesma, o valor da umidade correspondente tabelado, haja vista anteriormente, mas apresentaremos novamente, a seguir:Ps 46,50 46,60 (%) h 7,50 7,30

A mdia das umidades feita atravs de mdia aritmtica, somando todas elas e dividindo pela quantidade de ensaios realizados. c) Determinao do teor de umidade atravs do mtodo Expedito do Speedy

17

No caso da determinao da umidade atravs do speedy, sabemos que a converso da leitura feita no manmetro para umidade feita atravs de tabela. Para se obter a umidade em percentagem, utilizaremos a seguinte expresso: h (%) = A mdia das umidades feita atravs de mdia aritmtica, somando todas elas e dividindo pela quantidade de ensaios realizados.

ANEXOSAnexo 01: Mistura de lcool etlico com a amostra de solo.

18

Anexo 02: Queima das amostras de solo.

Anexo 03: Conjunto Speedy.

Anexo 04: Pesando amostra de solo.

19

Anexo 05: Agitando o Speedy a fim de estourar a cpsula de carbureto de clcio.

Anexo 06: Ensaios realizados em laboratrio, em 10 de Agosto de 2011, s 19 horas.

20

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE NA ESTUFA Cpsula N Peso Bruto mido Peso Bruto Seco Tara da Cpsula Peso da gua Peso do Solo Umidade (%) Umidade Mdia (%)72 59,16 56,54 22,10 2,62 34,44 7,61 40 57,39 54,90 22,01 2,49 32,89 7,57 7,58 85 58,36 55,84 22,47 2,52 33,37 7,55

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE NO LCOOL Cpsula N Peso Solo mido Peso Solo Seco Peso da gua Umidade (%) Umidade Mdia (%)1 50,00 46,59 3,41 7,30 2 50,00 46,56 3,44 7,30 7,37 3 50,00 46,55 3,45 7,50

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE NO SPEEDY Peso Solo mido Leitura Manmetro Kg/cm Umidade no Speedy Umidade (%) Umidade Mdia (%)20,00 1,15 6,10 6,49 20,00 1,10 5,80 6,15 6,26 20,00 1,10 5,80 6,15

1. REFERNCIAS

21

www.recife.pe.gov.br/pr/servicospublicos/emlurb/cadernoencargos/pavim entacao_Determinacaodoteordeumidadedesolos.pdf www.recife.pe.gov.br/pr/servicospublicos/emlurb/cadernoencargos/pavim entacao_Determinacaodaumidadepelometodoexpeditodoalcool.pdf www.recife.pe.gov.br/pr/servicospublicos/emlurb/cadernoencargos/pavim entacao_Determinacaodaumidadepelometodoexpedido.pdf

ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-ME05-94.pdf

22

23