SOLOS - ENSAIO DE GRANULOMETRIA SIMPLES POR PENEIRAMENTO -

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O ensaio de granulometria de solos é fundamental no campo da engenharia geotécnica, desempenhando um papel crucial na caracterização e no entendimento das propriedades dos solos. Este procedimento fornece informações valiosas sobre a distribuição e o tamanho das partículas presentes em uma amostra de solo, o que é essencial para diversas aplicações na engenharia civil.

A determinação da granulometria de solos por peneiramento se limita à dimensão mínima possível de 0,074 mm da Peneira Nº 200. Para determinar a curva granulométrica do material que passa na peneira Nº 200 (diâmetro inferior a 0,075 mm) é preciso utilizar o método de sedimentação contínua em meio líquido, baseado na lei de Stokes (assunto para outro post).

Para o peneiramento simples, utilizam-se as peneiras a seguir:

PENEIRAMENTO GROSSO:

2” (50 mm)
1 ½” (38 mm)
1” (25 mm)
3/4″ (19 mm)
3/8” (9,5 mm)
Nº 4 (4,8 mm)
Nº 10 (2,0 mm)

PENEIRAMENTO FINO:

Nº 16 (1,2 mm)
Nº 30 (0,6 mm)
Nº 40 (0,42 mm)
Nº 60 (0,25 mm)
Nº 100 (0,15 mm)
Nº 200 (0,075 mm)

Peneiras intermediárias podem ser utilizadas em casos de solos uniformes, tanto no peneiramento fino como no peneiramento grosso.

PROCEDIMENTO DE ENSAIO: GRANULOMETRIA DE SOLOS

PREPARAÇÃO DA AMOSTRA

A preparação da amostra para a realização do ensaio de granulometria de solos segue as prescrições da norma ABNT NBR 6457 Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização.

1º PASSO: secar a amostra ao ar, até próximo da umidade higroscópica. A amostra deverá ser espalhada em superfície livre de impurezas e umidade, preferencialmente em ambiente que permita a exposição direta à luz solar e circulação natural do vento. Deve-se, ainda, revolver a amostra durante o período de exposição para garantir que a umidade seja uniforme.
2º PASSO: desmanchar os torrões, evitando-se quebra de grãos, e homogeneizar a amostra. A energia aplicada durante o destorroamento não deve ser capaz de quebrar as partículas, o que descaracteriza a amostra.
3º PASSO: verificar na amostra se há material que possa ficar retido na peneira de 76,2 mm (3”). Utilize a peneira para confirmar, descartando da amostra a parcela que ficar retida.
4º PASSO: do material passante na peneira 76,2 mm (3”), analisar visualmente a dimensão máxima contida na amostra para definir, a partir da tabela abaixo, o peso do material necessário para a realização do ensaio de granulometria.

O material assim obtido constitui a amostra a ser ensaiada, anotar como Mt.

ENSAIO DE GRANULOMETRIA DE SOLOS

As etapas descritas a seguir, para a realização do ensaio de granulometria de solos, seguem as prescrições da ABNT NBR 7181 Solo – Análise granulométrica.

1º PASSO: A amostra tomada para o ensaio de granulometria deve ser passada na peneira Nº 10 (2,0 mm), separando o material retido e o material que passa. A amostra retida será utilizada no “peneiramento grosso”.
2º PASSO: Do material passante na peneira Nº 10 (2,0 mm), separar cerca de 100 g para cada uma das 3 cápsulas utilizadas na determinação da umidade higroscópica, que deverão ser pesadas e levadas à estufa, mantendo a uma temperatura de 105 ºC a 110 ºC até constância de massa (geralmente entre 16h e 24h).
3º PASSO: Lavar em água corrente o material retido na peneira Nº 10 (2,0 mm) (na própria peneira Nº 10) a fim de remover as partículas finas aderentes. Após retirar o excesso de água, levar o material à estufa e manter a uma temperatura de 105 ºC a 110 ºC até constância de massa (geralmente entre 16h e 24h). Pesar o material seco, denominado Mg.
4º PASSO: Realizar o peneiramento grosso (material Mg) utilizando as seguintes peneiras: 2” (50 mm), 1 ½” (38 mm), 1” (25 mm), 3/4″ (19 mm), 3/8” (9,5 mm), Nº 4 (4,8 mm) e Nº 10 (2,0 mm). Anotar o peso retido em cada peneira.
5º PASSO: Do material passante na peneira Nº 10 (2,0 mm), separar cerca de 120 g para o “peneiramento fino”. A amostra é denominada Mw.
6º PASSO: Lavar em água corrente o material fino (Mw) na peneira Nº 200 (0,075 mm) a fim de remover as partículas finas aderentes. Após retirar o excesso de água, levar o material à estufa e manter a uma temperatura de 105 ºC a 110 ºC até constância de massa (geralmente entre 16h e 24h).
7º PASSO: Realizar o peneiramento fino (lavado e seco em estufa) utilizando as seguintes peneiras: Nº 16 (1,2 mm), Nº 30 (0,6 mm), Nº 40 (0,42 mm), Nº 60 (0,25 mm), Nº 100 (0,15 mm) e Nº 200 (0,075 mm). Anotar o peso retido em cada peneira.

CÁLCULOS

MASSA TOTAL DA AMOSTRA SECA – Ms

$M_{s} = \frac{M_{t} - M_{g}}{100 - W} \times 100 + M_{g}$

Onde:
Ms é a massa total da amostra seca;
Mt é a massa da amostra seca em temperatura ambiente;
Mg é a massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm;
W é a umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm.

EXEMPLO:

MASSA DA AMOSTRA EM TEMPERATURA AMBIENTE – Mt = 2000 g
MASSA DA AMOSTRA SECA RETIDA NA PENEIRA Nº 10 – Mg = 803 g
UMIDADE HIGROSCÓPICA MÉDIA – w = 0,62 %

$M_{s} = \frac{M_{t} - M_{g}}{100 + W} \times 100 + M_{g} = \frac{2000 - 803}{100 + 0,62} \times 100 + 803 = 1992,62 g$

PORCENTAGENS DE MATERIAIS QUE PASSAM NAS PENEIRAS DE 50 mm 38 mm, 25
mm, 19 mm, 9,5 mm, 4,8 mm e 2 mm (PENEIRAMENTO GROSSO)

$Q_{g} = \frac{M_{s} - M_{r}}{M_{s}} \times 100$

Onde:
Qg é a porcentagem de material passado em cada peneira;
Ms é a massa total da amostra seca;
Mr é a massa do material retido acumulado em cada peneira.

EXEMPLO 1:

MASSA TOTAL DA AMOSTRA SECA – Ms = 1992,62 g (calculado anteriormente)
MASSA DA AMOSTRA SECA RETIDA ACUMULADA NA PENEIRA 1″ (25 mm) – Mr = 187,40 g

$Q_{g} = \frac{M_{s} - M_{r}}{M_{s}} \times 100 = \frac{1992,62 - 187,40}{1992,62} \times 100 = 90,60 \%$

Portanto, a porcentagem de material passante na peneira de 1″ (25 mm) é 90,60%.

EXEMPLO 2:

MASSA TOTAL DA AMOSTRA SECA – Ms = 1992,62 g (calculado anteriormente)
MASSA DA AMOSTRA SECA RETIDA ACUMULADA NA PENEIRA Nº 10 – Mr = 990 g

$Q_{g} = \frac{M_{s} - M_{r}}{M_{s}} \times 100 = \frac{1992,62 - 990}{1992,62} \times 100 = 50,32 \%$

Portanto, a porcentagem de material passante na peneira de Nº 10 (2,0 mm) é 50,32%.

PORCENTAGENS DE MATERIAIS QUE PASSAM NAS PENEIRAS DE 1,2 mm, 0,6 mm, 0,42 mm, 0,25 mm, 0,15 mm e 0,075 mm (PENEIRAMENTO FINO)

$Q_{f} = \frac{M_{w} \times 100 - M_{r}\left ( 100 + w \right )}{M_{w}\times 100} \times N$

Onde:
Mw é a massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;
Mu é a massa do material úmido submetido ao peneiramento fino ou à sedimentação, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramento ou por combinação de sedimentação e peneiramento, respectivamente;
w é a umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm;
Mr é a massa do material retido acumulado em cada peneira;
N é a porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm, calculada anteriormente no EXEMPLO 2.

EXEMPLO:

MASSA DA AMOSTRA QUE PASSA NA PENEIRA Nº 10 – Mw = 198,77 g
MASSA DA AMOSTRA SECA RETIDA NA PENEIRA Nº 16 (1,2 mm) – Mr = 9,70 g
PORCENTAGEM QUE PASSA NA PENEIRA Nº 10 – N = 50,32% (calculado anteriormente)
UMIDADE HIGROSCÓPICA MÉDIA – w = 0,62 %

$Q_{f} = \frac{M_{w} \times 100 - M_{r}\left ( 100 + w \right )}{M_{w}\times 100} \times N = \frac{198,77 \times 100 - 9,70\left ( 100 + 0,62 \right )}{198,77 \times 100} \times 50,32 = 47,85 \%$

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT NBR 6457 Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização
ABNT NBR 7181 Solo – Análise granulométrica

SOLOS – ENSAIO DE GRANULOMETRIA SIMPLES POR PENEIRAMENTO

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