UNIVERSIDADE UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN UNIDADE ACADEMICA DE ENGENHARIA CIVIL – UAEC ÁREA DE GEOTECNIA – LABORATÓRIO DE SOLOS
DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS
Professora: Veruscka Escarião D. Monteiro Grupo: Bruna Barbosa de Souza Célio Freire Freitas Virgínia Almeida R. Carvalho Yana de Medeiros Silva
Campina Grande, Maio de 2015
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – As fases fases do solo................................................. ........................................................................... ............................... ..... 5 Figura Figura 2 - Balança Balança ............................. ....................................................... .................................................... ....................................... ............. 6 Figura 3 – Aparelho Aparelho de dispersão dispersão ................................................. ...................................................................... ..................... 6 Figura 4 – Vacuômetr Vacuômetro o ............................................... ........................................................................ ....................................... .............. 6 Figura 5 – Funil de Vidro ................................................ .......................................................................... ................................... ......... 7 Figura Figura 6 - Termômetro Termômetro ............................................... ........................................................................ ....................................... .............. 7 Figura 7 – Picnômetros, Béqueres e Amostras de Solo ................ ........ ................ ................ ............ .... 7 Figura 8 - Pesagem Picnômetro + Água ............... ....... ................ ................ ................ ................ ................ ............ .... 8 Figura 9 – Amostras Amostras Imersas Imersas .................................................. ........................................................................... ........................... 8 Figura 10 – Dispersão Dispersão da Amostra ............... ....... ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............. ..... 9 Figura 11 – Picnômetro com Amostra ............... ....... ................ ................ ................ ................ ................ ................ ........ 9 Figura 12 – Aplicaçã Aplicação o de Vácuo Vácuo ................................................... ........................................................................ ..................... 9 Figura 13 – Picnômetros + Água + Solo ............................................................. 9
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Dados Dados Experimen Experimentais tais .................................................. ..................................................................... ................... 10
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Sumário
1.INTRODU 1.INTRODUÇÃO ÇÃO ................................................. .......................................................................... ............................................... ...................... 4 1.1 Justificati Justificativa va ................................................. ........................................................................... ....................................... .............4 1.2 Objetivos... Objetivos........................... .................................................. .................................................... ....................................... ............. 4 2. REVISÃO REVISÃO BIBLIOGRÁF BIBLIOGRÁFICA ICA ............................................................ .......................................................................... .............. 5 3.MATERIA 3.MATERIAIS IS E MÉTODOS MÉTODOS .............................................. ........................................................................ ............................... ..... 6 3.1 Materiais Materiais ................................................ ......................................................................... ........................................... .................. 6 3.2 Métodos Métodos ................................................ ......................................................................... ........................................... .................. 7 4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS ............................................................... 10 4.1 Cálculos Realizados ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............... ....... 10 4.2 Análise dos Resultados ................................................................... 11 5. CONCLUSÕ CONCLUSÕES ES .................................................. ............................................................................ ......................................... ............... 12 6. REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................ ........ ................ ................ ............... ............... ................ ............. ..... 13
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DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS (DENSIDADE REAL)
1. INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa O experimento para determinação da massa específica dos grãos apresenta grande relevância no campo da engenharia civil devido à necessidade da identificação das propriedades do solo para posterior caracterização caracterização do mesmo. O solo é solicitado de diferentes maneiras pela maioria das obras de engenharia, seja para receber as cargas das construções ou, até mesmo, servindo como material de construção, como por exemplos exemplos em barragens e aterros de estradas. Portanto, o desempenho dos materiais que são utilizados nos maciços terrosos está diretamente associado à estabilidade estabilidade e comportamento comportamento funcional das obras.
1.2 Objetivos Este experimento tem como objetivo a determinação da massa específica (densidade real) dos grãos que passam na peneira de 4,8 mm, utilizando utilizando como norma regulamentadora regulamentadora a ABNT NBR 6508/94, através da utilização de um picnômetro.
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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Segundo Caputo (1988) , “os solos são materiais q ue resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química”.
Ao explicitar o conceito de desintegração desintegração mecânica o autor descreve como agentes a água, temperatura, vegetação e ventos, resultando na formação de pedregulhos, areias, siltes e até mesmo argila, e anuncia que a decomposição química acarreta uma mudança nas propriedades químicas e mineralógicas das rochas originais. As partículas sólidas sólidas ocupam apenas uma parte do volume total de um solo, ao restante do volume se é dado o nome de vazios, que pode ser ocupado por água ou ar. A partir dessa observação é feita a divisão do solo nas três seguinte fases: partículas sólidas, sólidas, ar e água (Pinto, 2006). Pinto (2006) afirma que “o comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma das três fases”. Para expressar a proporção entre as fases, s ão
utilizadas diversas diversas relações, algumas delas estão expressas na Figura 1.
Figura 1 – As fases do solo: (a) no estado natural, natural, (b) separado em volume, (c) em função do volume de sólidos
Fonte: Pinto (2006)
Para a identificação do estado do sólido são empregados índices obtidos a partir da correlação entre os pesos e os volumes das três fases. Entre esses índices está a massa específica dos grãos (densidade real), que é o objetivo de estudo no presente experimento e relatório. relatório. Conforme o conceito dado em Índices... (2008) a massa específica dos grãos “é a massa da fase sólida por unidade de volume. Sendo uma relação de massa por volume a unidade mais usada é a t/m3, que numericamente é igual ao g/cm3, preferida em laboratórios de geotecnia ”.
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais
Amostra de solo colhida na cidade de Boa Vista Aparelho de dispersão, com hélices metálicas substituíveis ; Béquer; Picnômetro de de 500 cm³, calibrado a 20º C, com a respectiva curva curva de calibração; Bomba de vácuo com registros, vacuômetro vacuômetro e conexões, conexões, capaz capaz de aplicar um vácuo de 88 kPa, para remoção do ar aderente às partículas do solo; Termômetro graduado em 0,1º C, de de 0° a 50º C; Balança que permita pesar pesar nominalmente nominalmente até 1,5 kg, com resolução de 0,01g e sensibilidade compatível; Funil de vidro; Conta-gotas.
Figura 2 – Balança
Figura 3 – Aparelho
Figura 4 – Vacuômetro
de Dispersão
Fonte : Google
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Figura 5 – Funil de Vidro
Figura 6 - Termômetro
Fonte: Google
Figura 7 – Picnômetros, Béqueres e Amostras de Solo
Fonte: Própria
3.2 Métodos
A amostra de solo foi seca ao ar livre, homogeneizada homogeneizada e passado na na peneira de 4,8 mm. Separou-se 50 g para cada amostra. (A norma exige que o material seja seco em estufa); Pesou-se cada picnômetro picnômetro cheio de água água até a marca de referência e anotou-se como M 3;
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As amostras amostras foram colocadas em béqueres com água em quantidade quantidade suficiente para imersão completa do material e deixada em repouso por alguns minutos. (Na norma é especificado que a amostra fique imersa durante 12h, o que não foi seguido no laboratório); As amostras amostras foram levadas para o dispersor e foi feita a dispersão dispersão por alguns minutos, mas não chegaram a 15 min, como se especifica na norma, e foi realizado no próprio béquer e não no copo de dispersão; Transferiu-se a amostra amostra para o picnômetro, com o auxílio do funil de vidro, lavando-se o béquer com água para completa remoção do material, tomando-se a precaução de evitar perda do mesmo; Adicionou-se água até cerca da metade do volume do picnômetro. picnômetro. A seguir, aplicou-se vácuo durante alguns instantes, não respeitando o tempo de 15 min especificado pela norma; Acrescentou-se Acrescento u-se água até cerca de 1 cm abaixo da base do gargalo e aplicou-se pressão de vácuo novamente, durante o mesmo intervalo de tempo; Adicionou-se água até até que a base base do menisco coincidisse com a marca marca de referência do picnômetro; Pesou-se o conjunto conjunto picnômetro picnômetro + solo + água e anotou-se anotou-se como M 2; Determinou-se a temperatura do conteúdo do picnômetro; A determinação determinação da umidade foi feita através do do experimento experimento de de teor de umidade, de acordo com a NBR 6457;
Figura 8 - Pesagem Picnômetro + Água
Fonte: Própria
Figura 9 – Amostras Imersas
Fonte: Própria
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Figura 10 – Dispersão da Amostra
Figura 11 – Picnômetro com Amostra
Fonte: Própria
Figura 12 – Aplicação de Vácuo
Fonte: Própria
Figura 13 – Picnômetros + Água + Solo
Fonte: Própria
Fonte: Própria
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4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS
A tabela a seguir contém os dados obtidos no laboratório que serão utilizados na determinação da massa específica dos grãos.
Tabela 1 – Dados Experimentais Nº
PROCEDIMENTO DO ENSAIO
Referência
Picnômetro Nº:
Picnômetro Nº:
1
Peso da Amostra Úmida
M1
50 g
50 g
2
Picnômetro + Amostra + Água
M2
668,6 g
652,9 g
3
Picnômetro + Água
M3
637,8
621,5
4
Temperatura da Água
ºC
34
34
5
Massa Específica da Água
0,9944 g/cm³
0,9944 g/cm³
6
Umidade Média do Solo
t
h
1,1% Fonte: Própria
4.1 Cálculos Realizados
Com os dados obtidos, podemos determinar as massas específicas das amostras através da seguinte fórmula: 100 100 h x t 100 M 1. 100 h M 3 M 2 M 1.
Onde: M1 = Massa do solo úmido M2 = Massa do (Picnômetro + solo + água), na temperatura do ensaio M3 = Massa do picnômetro cheio de água, na temperatura do ensaio. h = Umidade inicial da amostra 10
t
= Massa específica específica da água, água, na temperatura do ensaio = Massa Massa Específica Específica relativa dos grãos grãos
Utilizando os valores obtidos experimentalmente, obtemos para a amostra 1:
) ( ( [ ()] )] Da mesma forma para a amostra 2:
) ( ( [ ()] )]
4.2 Análise dos Resultados
Através dos cálculos apresentados na seção anterior, obtivemos dois valores distintos para massa específica nas duas amostras. Para a amostra 1, e para a amostra 2 o valor encontrado foi . Podemos notar que os resultados obtidos diferem em , o que nos leva a conclusão de que, seguindo os critério a norma ABNT NBR 6508, que indica que esses resultados não podem diferir em mais de , não podemos classificar nosso ensaio como satisfatório. O resultado final para a massa específica dos grãos das amostras, que tiveram secagem prévia ao ar, é dado pela média dos dois valores encontrados e, portanto, .
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5. CONCLUSÕES
Avaliando os resultados obtidos através do experimento realizado, podemos concluir que o fato de não se ter seguido verdadeiramente os procedimentos ditados na norma, acarretou no acúmulo de erros, notado na diferença entre os valores encontrados para cada amostra. Os resultados diferiram em 0,08 g/cm³, quando a norma limita esse valor a 0,02 g/cm³. Entre os motivos que levaram a esse desfalque, podemos citar:
O solo solo foi seco ao ar livre, e não não em estufa; Para dispersão dispersão da da amostra amostra não não foi utilizado o copo copo munido munido de chicanas metálicas, mas o próprio béquer; No procedimento não foi utilizado água destilada; As amostras não ficarem imersas durante 12h; As dispersões não tiveram as durações necessárias; necessárias; A aplicação aplicação de vácuo no no experimento experimento foi rápida, apenas apenas com a intenção intenção de demonstrar a sequência.
Apesar das observações feitas acima, o valor médio encontrado está dentro da faixa de valores habituais e aceitáveis para solos, que varia de 2,3 a 2,9 g/cm³. Os principais constituintes minerais nos solos são quartzo, feldspatos e silicatos, os quais apresentam massa específica média de 2,65 g/cm³, o que justifica os valores obtidos. Por fim, sabendo que nosso experimento tinha como principal fim demonstrar aos alunos o método para obtenção da massa específica do solo, podemos considerar considerar que os objetivos foram alcançados, visto que foi possível a compreensão de todo o processo e a obtenção de um valor final que condiz com a literatura abordada em sala de aula.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. 3ª Edição. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. CAPUTO, Homero Pinto. MECÂNICA DOS SOLOS E SUAS APLICAÇÕES: FUNDAMENTOS. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1988. ÍNDICES FÍSICOS. FÍSICOS. DAVILLA, Cellio. Disponível em: . Acesso em: 03 maio 2015. ABNT NBR 6508/84 – Grãos de solo que passam na peneira de 4,8 mm – Determinação da massa específica
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