Análise Granulométrica de Solos

Objetivo

Determinar a distribuição do tamanho das partículas que constituem o solo, utilizando técnicas combinadas de peneiramento para a fração grossa (partículas maiores que 0,075mm) e sedimentação para a fração fina (partículas menores que 0,075mm). Este ensaio fornece dados fundamentais para a classificação geotécnica do solo, avaliação de suas propriedades físicas e comportamento mecânico, sendo essencial para projetos de fundações, pavimentos, barragens e outras obras geotécnicas.

Normas Aplicáveis

ABNT NBR 7181, ASTM D422, ISO 17892-4

Equipamentos e Materiais Necessários

• - Conjunto de peneiras:
• • Série grossa: 76mm, 38mm, 19mm, 9,5mm, 4,8mm e 2,0mm
• • Série fina: 1,2mm, 0,6mm, 0,42mm, 0,25mm, 0,15mm e 0,075mm
• • Fundo coletor e tampa
• • Agitador mecânico de peneiras (opcional)
• - Equipamentos para sedimentação:
• • Densímetro calibrado (escala 0,995 a 1,050 g/cm³)
• • Provetas de vidro de 1000ml com tampa
• • Termômetro com precisão de 0,1°C
• • Cronômetro ou temporizador
• • Dispositivo agitador mecânico para dispersão
• • Banho termostatizado (opcional)
• - Equipamentos para preparação:
• • Balança com precisão de 0,01g
• • Estufa ventilada (105-110°C)
• • Almofariz e mão de gral com ponta de borracha
• • Quarteador ou lonas para quarteamento manual
• • Dessecador com sílica-gel
• • Béqueres de 250ml e 500ml
• • Bastão de vidro e espátulas
• • Pisseta com água destilada
• - Reagentes:
• • Solução defloculante: hexametafosfato de sódio (45,7g/L)
• • Água destilada
• - Acessórios complementares:
• • Bandejas metálicas
• • Escovas para limpeza das peneiras
• • Recipiente para descarte da suspensão
• • Planilhas para registro de dados

Preparação da Amostra

A amostra deve ser seca ao ar, desagregada e quarteada até obter quantidade suficiente para ensaio (cerca de 1kg para solos grossos e 100g para solos finos).

Procedimento Passo a Passo

1. 1. Preparação da amostra:
2. a. Secar o solo ao ar ou em estufa a temperatura não superior a 60°C
3. b. Desagregar os torrões cuidadosamente com almofariz e mão de gral
4. c. Homogeneizar a amostra e obter por quarteamento:
5. - Cerca de 1kg para solos arenosos
6. - Cerca de 500g para solos argilosos
7. d. Pesar a amostra com precisão de 0,01g (M₁)
9. 2. Peneiramento grosso (partículas > 2,0mm):
10. a. Preparar a série de peneiras: 76mm, 38mm, 19mm, 9,5mm, 4,8mm e 2,0mm
11. b. Montar as peneiras em ordem decrescente de abertura
12. c. Colocar a amostra na peneira superior e tampa
13. d. Agitar manualmente ou em agitador mecânico por 5-10 minutos
14. e. Pesar o material retido em cada peneira com precisão de 0,01g
15. f. Calcular a porcentagem retida e passante em cada peneira
16. g. Reservar o material passante na peneira de 2,0mm para análise de finos
18. 3. Preparação para sedimentação (caso necessário):
19. a. Tomar 120g do material passante na peneira 2,0mm
20. b. Transferir para béquer de 250ml
21. c. Adicionar 125ml de solução defloculante (hexametafosfato de sódio a 45,7g/L)
22. d. Agitar vigorosamente e deixar em repouso por pelo menos 12 horas
24. 4. Dispersão mecânica:
25. a. Transferir a mistura solo-defloculante para o copo do dispersor
26. b. Lavar o béquer com água destilada e adicionar ao copo
27. c. Completar com água destilada até cerca de 5cm abaixo da borda
28. d. Ligar o dispersor e agitar por 15 minutos
29. e. Transferir a suspensão para proveta de 1000ml
30. f. Completar com água destilada até a marca de 1000ml
32. 5. Ensaio de sedimentação:
33. a. Preparar banho termostatizado a temperatura constante (opcional)
34. b. Tampar a proveta e agitar vigorosamente durante 1 minuto
35. c. Colocar a proveta no banho ou em local de temperatura estável
36. d. Iniciar cronometragem assim que a proveta for colocada em repouso
37. e. Introduzir cuidadosamente o densímetro na suspensão
38. f. Realizar leituras nos tempos: 0,5min, 1min, 2min, 4min, 8min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 8h e 24h
39. g. Registrar a temperatura da suspensão em cada leitura
40. h. Em cada leitura, registrar a densidade da suspensão com precisão de 0,001g/cm³
42. 6. Peneiramento fino (partículas entre 2,0mm e 0,075mm):
43. a. Após a última leitura, transferir o material da proveta para peneira de 0,075mm
44. b. Lavar cuidadosamente para remover as partículas finas
45. c. Transferir o material retido para bandeja e secar em estufa (105-110°C)
46. d. Montar conjunto de peneiras: 1,2mm, 0,6mm, 0,42mm, 0,25mm, 0,15mm e 0,075mm
47. e. Colocar o material seco no conjunto de peneiras e agitar por 5-10 minutos
48. f. Pesar o material retido em cada peneira
50. 7. Correções das leituras do densímetro:
51. a. Preparar proveta com 1000ml de água destilada + defloculante (mesma concentração)
52. b. Inserir o densímetro e efetuar a leitura (correção do menisco)
53. c. Para cada leitura do ensaio, aplicar:
54. - Correção do menisco (Cm): obtida no item 7b
55. - Correção de temperatura (Ct): 0,000068 × (T - T₀) × Rd, onde T é a temperatura da leitura, T₀ é a temperatura de calibração e Rd é a densidade dos grãos
56. - Correção do defloculante (Cd): obtida em proveta com água + defloculante
57. - Leitura corrigida = Leitura original + Cm - Ct - Cd
59. 8. Cálculos para a curva granulométrica completa:
60. a. Para peneiramento grosso e fino:
61. - % Retida = (massa retida / M₁) × 100
62. - % Passante = 100 - % retida acumulada
63. b. Para sedimentação:
64. - Diâmetro das partículas: d (mm) = 0,005531 × √(L/t) × √(1000/(Gs-1)) × √(30η/980)
65. - % Passante = (Gs/(Gs-1)) × ((R × 100)/(Ms × Gs))
66. - Onde: L = profundidade efetiva (cm), t = tempo (min), η = viscosidade da água, R = leitura corrigida, Ms = massa seca da amostra (g)
68. 9. Representação gráfica:
69. a. Construir curva granulométrica em escala semilogarítmica
70. b. Eixo das abscissas (horizontal): diâmetro das partículas em escala logarítmica
71. c. Eixo das ordenadas (vertical): porcentagem passante em escala natural
72. d. Unir os pontos obtidos no peneiramento e na sedimentação
73. e. Identificar as frações de pedregulho, areia, silte e argila
75. 10. Determinação de parâmetros relevantes:
76. a. Diâmetro efetivo (D₁₀): diâmetro correspondente a 10% passante
77. b. Coeficiente de uniformidade (Cu): Cu = D₆₀/D₁₀
78. c. Coeficiente de curvatura (Cc): Cc = (D₃₀)²/(D₁₀×D₆₀)
79. d. Frações granulométricas conforme escala adotada (ABNT, ASTM, AASHTO, etc.)

Cálculos e Análise de Resultados

Referências/Bibliografia

ABNT NBR 7181 - Solo - Análise granulométrica ASTM D422 - Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils ISO 17892-4 - Geotechnical investigation and testing - Laboratory testing of soil - Part 4: Determination of particle size distribution