Aula de Granulometria

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  • GRANULOMETRIA E

    TEXTURA DO SOLO

    Aula 1

    Prof. Miguel Cooper

    LSO 310- Fsica do Solo

  • Definio de solo

    Conjunto de corpos naturais composto de uma mistura varivel de minerais

    intemperizados ou no e de matria orgnica que cobre a terra com um fina

    camada e que fornece, desde que contenha quantidades necessrias de ar e de

    gua, amparo mecnico e subsistncia para as plantas.

  • O perfil de solo

  • Granulometria do Solo

    Conceito - A granulometria do solo vem a ser a

    distribuio de suas partculas constituintes,

    de natureza inorgnica ou mineral, em

    classes de tamanho.

    As classes de tamanho das partculas

    inorgnicas so tambm chamadas de

    fraes granulomtricas.

  • Areia

    0,05 a 2 mm

    Silte

    0,02 a 0,05 mm

    Argila

    Menor que 0,02 mm

    A textura do solo se

    refere proporo

    relativa das classes de

    tamanho de partculas

    de um solo.

    Cada classe de

    tamanho (areia, silte e

    argila) pode conter

    partculas de mesma

    classe mineral.

  • Granulometria do Solo

    A granulometria do solo representa uma de

    suas caractersticas mais estveis, sendo

    determinada por meio da anlise

    granulomtrica.

  • Textura do solo esta relacionada com:

    1) Mineralogia

    _FRAO AREIA minerais 1 (quartzo e outros

    silicatos)

    _FRAO ARGILA minerais 2 (argilominerais:

    caulinita, esmectita, etc, e xidos: hematita,

    goethita, etc)

    2) CTC

    3) rea superficial Especfica ASE

    4) Porosidade e densidade do solo

  • Relao entre tamanho de partcula e tipo de mineral presente

    _O quartzo dominante na frao areia e em fraes mais grosseiras de

    silte.

    _Silicatos primrios como o feldspato, hornoblenda e mica esto

    presentes na areia e em menores quantidades na frao silte.

    _Minerais secundrios, como xidos de ferro e alumnio, so

    predominantes na frao silte de menor dimetro e na frao argila mais

    grosseira.

  • Tamanho de partcula & Superfcie Especfica

    rea superficial especfica (ASE) do solo aumenta com

    a diminuio do tamanho das partculas que o

    constituem.

  • Superfcie especfica

  • TERRA FINA SECA AO AR

    (TFSA) & ESQUELETO DO

    SOLO

  • Terra Fina Seca ao Ar (TFSA)

    1. Definida como sendo a parte dosolo que passa atravs de umapeneira de malha de 2,0 mm.

    2. A anlise granulomtrica realizada a partir da TFSA.

    Esqueleto do Solo

    1. A parte do solo que fica retidana peneira de 2,0 mm denominada Esqueleto do solo.

    2. O esqueleto do solo pode serclassificado em:

    Cascalho fino ou seixo- 2 a20 mm.

    Cascalho grosso ou pedra-20-50 mm.

    Cascalho de 2 mm a 20 mmde dimetro

    Calhau de 20 mm a 20 cm dedimetro

    Mataco maior do que 20 cmde dimetro

    (Manual de descrio e Coleta desolo em Campo)

  • FRAES

    GRANULOMTRICAS DA

    TFSA

  • Fraes Granulomtricas

    Uma frao granulomtrica representa uma classe de tamanho de partcula, que definida

    por um limite superior e um limite inferior de

    acordo com a escala adotada.

    As partculas de uma mesma classe ou frao granulomtrica podem variar quanto forma,

    estrutura e composio qumica, podendo ser

    cristalinas ou amorfas.

  • Principais Fraes

    Granulomtricas da TFSA

    Frao Areia ( maiores partculas)

    Frao Silte ou Limo ( partculas de tamanhointermedirio)

    Frao Argila ( menores partculas)

  • FRAO GRANULOMTRICA

    DIMETRO (mm)

    Mataco > 200Calhau 200 20

    Cascalho 20 - 2Areia grossa 2 0,2

    Areia fina 0,2 0,05Silte (ou limo) 0,05 0,002

    Argila < 0,002

    Classes de tamanho de partculas do solo

  • Escalas de tamanho

    As escalas para classificao do tamanho das partculas da TFSA foram organizadas

    arbitrariamente, como fruto de observaes

    empricas.

    No Brasil, utilizam-se basicamente duas escalas:

    Escala de Atterberg ou Internacional

    Escala do Departamento de Agricultura dosEUA.

  • Escalas para classificao das

    fraes granulomtricas do solo

  • Escala da SBCS & EMBRAPA

    Frao Dimetro

    Areia Grossa 2,0 - 0,2 mm

    Areia Fina 0,2 - 0,053 mm

    Silte 0,053-0,002 mm

    Argila < 0,002 mm

  • Anlise Comparativa dos tamanhos relativos

    das fraes granulomtricas

    Argila -1 mm : cabea de alfinete

    Silte 25 mm : bola de gude

    Areia muito fina 50 mm : bola de bilhar

    Areia fina 125 mm : bola de bocha

    Areia mdia 250 mm : bola de futebol

    Areia grossa 500 mm : esferas de 0,5 m de dimetro

    Areia muito grossa 1000 mm : esferas de 1,0 m de dimetro

  • ANLISE GRANULOMTRICA

    Amostragem e preparo da amostra

    Pr- Tratamento

    Mtodos de Determinao

    Tempo de Sedimentao

  • Esquema de amostragem e

    preparo de amostras

    separao do esqueleto do solo (frao maior que 2mm) peneiramento TFSA

  • Pr- tratamento

    Finalidades: Remover os agentes cimentantes estabilizadores da

    estrutura do solo, individualizando as partculas

    primrias;

    Manter a argila em suspenso aquosa estveldurante o decurso da anlise granulomtrica.

    Principais agentes cimentantes: Matria orgnica

    xidos de ferro e de alumnio

    Carbonato de clcio

    Ctions floculantes: clcio, magnsio, hidrognio.

  • Disperso da amostra

    A remoo dos agentes cimentantes e adisperso da amostra de solo realizada

    empregando mtodos fsicos e/ou mecnicos

    tais como:

    Agitao

    Ebulio em gua

    Tratamento qumico ( disperso com compostosde sdio: hidrxido de sdio, hexametafosfato de

    sdio)

  • Mtodos de anlise

    Determinao da Classe Textural pelo Mtodo doTato

    Anlise Laboratorial do Tamanho das Partculas

    Peneiragem ou Tamisamento: empregadopara obteno de terra fina e das diferentes

    classes de areia.

    Sedimentao: empregado para obteno dafrao argila.

  • Determinao da Classe Textural

    pelo Mtodo do Tato

    A determinao da classe texturalpelo tato de grande valor prtico

    em pesquisas de campo, como

    tambm na classificao.

    Preciso desse mtodo dependeem grande parte da experincia e

    prtica do observador

  • Anlise Laboratorial

  • Solos isentos de carbonatos e com teor de carbono inferior a 3%.

  • Agitador de Wiegner

    Agitao a 30 rpm por 16h

    (metodologia original)

    Mesa Agitadora

    Agitao a 130 rpm por 16h

    (modificao do mtodo)

    timer

  • Agitao a 130 rpm por 16h

    (Capacidade: 40 amostras)

    10 g TFSA + soluo

    dispersante

  • Tamisagem da areia

  • LEI DE STOKES

    Em 1850, G.G. Stokes determinou trs fatores queafetam a velocidade final de partculas caindo

    atravs de um fludo, definindo uma frmula

    conhecida por Lei de Stokes.

    Os trs fatores so:

    Dimetro da partcula;

    Diferena de densidade entre a partcula e ofludo;

    Viscosidade do fludo;

  • Dimetro da partcula

    A velocidade final de sedimentao de uma partculaem fludo proporcional ao quadrado do dimetro da

    partcula.

    Vlido para partculas com dimetros entre 0,2 mmou 200 um ( limite inferior da areia grossa) e 0,2 um (

    limite inferior da argila grossa).

    Partculas > 200 um provocam excessiva turbulnciadurante a queda.

    Partculas < 0,2 um so afetadas pelo movimentobrowniano e podem nunca sedimentar.

  • Diferena de densidade

    Quanto maior a diferena entre a densidade dapartcula e a do fludo mais rpida a sedimentao.

    Frao do solo

    Dimetro

    (m) Tempo de sedimentao

    Areia muito grossa 2000 ( = 2mm) 0,03 s

    Areia fina 200 2,7 s

    Silte 20 4,5 min

    Argila 2 7,7 h

    Argila fina 0,2 32 d

    Argila ultra fina 0,002 860 anos

    (*) considerou-se: temperatura 20 C; densidade da gua 1000 kg m-3;

    densidade de partculas 2700 kg m-3, viscosidade da gua 10-3 Pa s.

    Tempo de sedimentao para uma partcula de solo em queda

    equivalente a uma distncia vertical de 10 cm (*)

  • Viscosidade do Fludo

    A velocidade de queda de uma partcula menor quanto maior a viscosidade do fludo.

    A viscosidade da gua aumenta medidaque a temperatura cai.

  • LEI DE STOKES

    )(18

    12

    lpgv

    Acelerao da

    gravidade ( cm s2)

    Dimetro da

    partcula (cm)Densidade do fludo

    (g cm-3)

    Densidade do partcula

    (g cm-3)

    Velocidade de

    queda atravs de

    um fludo ( cm s-1) Viscosidade do fludo

    (g cm-1 ou poise)

  • Limitaes

    A frmula de Stokes foi deduzida para caso departculas esfricas, perfeitamente lisas, de

    dimetros muito reduzidos, caindo com

    velocidades limiares, em um meio homogneo,

    em equilbrio e longe do efeito das paredes do

    vaso.

    A Lei de Stokes no se aplica portanto spartculas grosseiras do solo.

    As partculas do solo tem formas irregulares. Asargilas por exemplo tem formato de lminas ou

    placas.

  • Os mtodos de anlise

    granulomtrica por

    sedimentao separam

    as partculas do solo

    mais precisamente pelo

    tempo de sedimentao

    do que propriamente

    pelos dimetros.

  • Tempo de Sedimentao

    Pode-se deduzir a frmula para obteno do

    tempo de sedimentao de uma dada partcula

    a partir da Lei de Stokes fazendo

    onde h a altura de queda em cm e t o tempo em

    segundos.

    2)(2

    9