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~L#J - ANALISE CRANlJLOMtTRlCA

S.MARIO

1 Objstiva

ANEXO - LaINIn do dsasrmam

1 OSJETIVO

Esta Norma prescreve o metodo para a analise granuloktric3 de solos, rea I i zada

por peneiramento ou por uma combinacao de sedimentacao e peneiramento.

2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES

Na apl icacao desta Norma e necessario con&l tar:

NBR 5734 - Peneiras para ensaio - Especificacao

NBR 6457 - Preparacao de amostras de solo para ensaio normal de compacta& e

ensaios de caracterizacao - Metodo de ensaio

NBR 6508 - Graos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - DeterminacBo da

massa especif ica - Hetodo de ensaio

3 APARELHAGEY

A aparelhagem necessaria para a execucao do ensaio e a que se segue:

a) estufa capaz de manter a temperatura entre 60’~ a 65OG e entry 105~~ e

11oOc;

b) balancas que permitam pesar nominalmante ZOO g, 1.5 kg, 5 kg e 10 kg, come

rasolucoes de O,Dl g. 0,l g, 0,s g e 1 g, respectivamente, e sensibilidades

compativeis;

c) recipientes adequados. tais coma dessecadores, que permitam guardar amos - tras sem variacao de umidade;

ore: ~ojaa - NSR 7181/84 c&2 _ hmi# Sradlaira da ConmUFIo civil CE-~: 04.02 _ c,,miab ti ESWIO ds kiantiiiacb l CompaCk de 6do’

m ND,,,,. substlli a NER 7181/82 lmlui s Errata I@ 1 dr ASR/WSS

SISTEMA NACIONAL DE

METROLOGIA, NORMALIZACAO

E QUALIDADE INDIJSTRI’AL

l

hbwas&we: lob.

ABNT - ASSOCIACAO BRASILEIRA

DE NORMAS TtCNlCAS

Q

wu: 824.131.4 13 dpinm

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d) aparelho de dispersao (Figura l), corn hilices substituiveis (Figura 2) e

cope munido de chicanes (Figura 3); a rotasso da hilice do aparelho Go de

ve ser inferior a 9.000 rpm;

e) proveta de vidro, corn cerca de 450 ma de altura e 65 mm de di%aetro, corn

trago de referancia indicando 1,000 cm3 a 20°C;

f) densimetro de bulbo sim&rico, calibrado a 20°C e corn resolugso de 0,001,

graduado de 0,995 a 1,050; (ver Figura 4);

g) term&netro graduado em O,l°C, de O°C a 50°C;

h) relogio corn indicagao de Segundo!;

i) Gquer de vidro, corn capacidade de 250 ems;

j) proveta de vidro, corn capacidade de 250 cmae resolugso de 2 cm’;

k) tanque para banho, corn dimensces adequadas 6 imersao das provetas ate o tra

go de refer%cia, capaz de manter a temperatura da suspensqo aproximadaman

te constanta durante a fase de sedimentagSol;

1) peneiras de 50, 38, 25, 19, 9.5, 4.8, 2.0, 1,2, 0.6, 0.42, 0.25.

0.15 e 0,075 mm, de acordo corn a NBR 5734;

m) escova corn cerdas matzlicas;

n) agitador mecgnico de peneiras. corn dispositivo para fixa5ao de at; seis pe

neiras, inclusive tampa a fundo;

o) bagueta de vidro;

p) bisnaga.

4 ExEClJ~AO DO ENSAIO

4.1 Preparap& da omostra

Tomar a quantidade de amostra preparada de acordo corn a NBR 6457.

4.2 @era&ks pre&tinares

4.2.1 Oetermlnar corn as resoluczes da Tabela 1 abaixo a ma.ssa da amostra seca ao

ar e anotar come n t’

TABELA 1 - DatanainasEo do paso da amostra saca aa ar

o hnens.io dos gr5os maiores

Balanga a ser utllizada

cant idos na amostra (mm)

Capacidade nominal (kg)

Resolug~o

(cl)

’ 25 10 1

5 a 25 5 0.5 < 5 1.5 0.1

1 Este banho 6 dispensivel quando o ensaio for efetuado em ambiente corn tempera tura aproximadamente constante.

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NRR 7’1111,lQRd 2

FIGURA 1 - Apmlho de dispersHo

I- 0 95

I

FIGURA 2 - De& da h&lice

FIGURA 4 - Denrimtro

FIGURA 3 - Copo de dispws5a

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4.2.2 Passar este material na peneira de 2.0 mm, tomando-se a precaug?lo de des -

manchar no almofariz todos os torr6es eventualmente ainda existentes, de mode a

assegurar a retengao na peneira somente dos graos maiores que a abertura da ma -

lha*.

4.2.3 Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mn a flm de eliminar o material fi

no aderente e secar em estufa a 105’C / llO°C, ati constsncia de massa.Omaterial

assim obtido 6 usado no peneiramento grosso.

Nota: Para determinagao da distribuigk granuloktrica do material, apenas par

peneiramento, proceder coma segue:

a) do material passado na peneira de 2.0 mn tomar cerca de 120 g. Pesar es

se material corn resolugSode 0,Ol ge anotar coma Mh. Tomar ainda cerca

de 100 g para t&s determinafoes da umidade higroscopice (h). de acordo

corn a NBR 6457;

b) lavar na peneira de 0,075 res o material assim obtido, vertendo-se a&a

potivel S baixa pressso;

c) proceder coma descrito a partir de 4.4.

4.3 Sedimentu&o

4.3.1 00 material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120 g, no case de

solos arenosos, ou 70 g, no de solos siltosos e argilosos, para a sedimentagao e

o peneiramento fino. Pesar esse material corn resolugSo de 0.01 g e anotar corn, Mh.

Tomar ainda cerca de 100 g para t&s determinacoes da umidade higroscopica (h) ,

de acordo corn a NBR 6457.

4.3.2 Transferir o material assim obtido para urn b6quer de 250 cm’ e juntar, corn

auxilio de proveta, coma defloculante. 125 cm3 de solug~o de hexametafosfato de

s&do corn a concentraggo de 45.7 g do sal por 1.000 cm3 de solug~os. Agitar o g

quer ati que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no minima 12 horar

4.3.3 Verter, entao, a mistura no cope de dispersao, removendo-se corn igua de?

tilada, corn auxilio da bisnaga, o material aderido ao biquef. Adicionar iigua de?

tilada ati que seu nlvel fique 5 cm abaixo das bordas do cop0 e submeter i -asSo

2 Utilizar a escova corn cerdas meta’licas para auxiliar a retirada dos grgos reti dos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos OS passos que envolvam 0 peneiramento.

3 A solugao de hexametafosfato de sodio deve ser tamponada corn carbonato de so die ati que a solugSo atinja urn pH entre 8 e 9, evitando assim a reversao d;i solugao para ortofosfato de s6dio. Em solos para OS quais o defloculante e a concentragao indicados nao forem eficazes na dispersso, deve-se investlgar o tipo e a dosagem do defloculante mais adequados.

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do aparelho dispersor durante 15 minutes’.

5

4.3.4 Transferir a dispersao para a proveta e remover corn igua destilada, corn a;

xilio da bisnaga. todo o material aderido ao cope. Juntar igua destilada ati atin

gir o trago correspodente a 1.000 cm3; em seguida, colocar a proveta no tanque pa_

ra banho ou em local corn temperatura aproximadamente constante. Agitar freqiientc

mante corn a bagueta de vidro para menter, tanto quanto possivel, as particulas em

suspensao. Logo que a dispersk atinja a tamperatura de equilibrio, tomar a prove -

ta e, tapando-lhe a boca corn uma das r6os, executar, corn auxilio da outra,. movi -

mantes enirgicos de rotagao, durant’e 1 minuto. pelos quais a boca da prbveta pas

se de cima para baixo e vice-versa.

4.3.5 Imediatamante apk terminada a agitagso, colocar a proveta sobre uma mesa.

anotar a hora exata do inicio da sedimentagao e margulhar cuidadosamente o dens; -

metro na dispersao. Efetuar as leituras do densimetro correspondentbs aos tempos

de sedimantagzo (t) de 0,5, 1 e 2 minutes’. Retirar lenta e cuidadosamente o den

simetro da dispersao. Se o ensaio “50 estiver sendo realizado em local de tempera

tura constante. colocar a proveta no banho onde permaneceri ati a Gltima leitura.

fazer as leituras subseqientes a 4,8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas, a

contar do iniclo da sedimantagao.

4.3.6 Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e cuidado

samente o densimetro na dispersao. Todas as leituras devem ser feitas na parte su

perior do menisco, corn interpolagao de 0,0002, ap& o densimetro ter ficado em e

quilibrio. Assim que uma dada leitura seja efetuada. retirar o densimatro da dis

persao e coloJ-lo numa proveta corn igua limpa, i masma temperatura da dispersso.

4.3.7 Apck cada leitura. excetuadas as duas primairas, medir a temperatura da

dispersao, corn resolugao de O,l°C.

4.3.8 Realizada a Gltime, verter o material da proveta na peneira de 0,075 ma.

proceder j remoggo corn igua de todo o material que tenha aderido ss suas paredes

e efetuar a lavagem do material na peneira menclonada. empregando-se igua pot&e1

i baixa pressso.

’ Solos que contenham grsos susceptiveis de sofrerem quebra devem ser dispersos em urn interval0 de tempo menor.

5 Recomenda-se repetir as t&s primelras leituras. Para tanto, agitar novamente a proveta, conforma descrito em 4.3.4 e refazer as leituras para OS tempos de

0,5, 1 e 2 minutos.

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6 NBR710111swl

4.4 Peneircmento fin0 Secar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa, i temperatura de 105’C

a llO°C, at6 const&cia de massa, e, utilizando-se o agitador mac&ico, passar

nas peneiras de 1,2, 0.6. 0.42, 0.25, 0.15, 0,075 mm’. Anotar corn resolucio

de 0,Ol g as massas retfdas acumuladas em cada penaira.

4.5 Peneimento gross0

4.5.1 Pesar o meterial, retido na peneira de 2.0 mn. obtido conforma 4.2.3, corn

a resolugso indicada em 4.2.1 e anotar.como M . 9

4.5.2 Utilizando-se o agitador msckico, passar esse material nas peneiras de

50, 38, 25, 19, 9.5 e 4.8 rd. Anotar corn a resolugzo indicada em 4.2.1 as

massas retidas acumuladas em cada peneira.

5 CALCULOS

5.1 Massa total da mostra seca Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a expressso:

Onde:

(5 -Ml MS = x 100 + I4

(100 + h) 9

nS = massa total da amostra seca

% = massa da amostra seca ao ar

Mg - massa do material seco retido na peneira de 2,0 mm

h = umidade higros&pica do material passado na paneira de 2,0 mn

5.2 Porcentagens de materiais que pussam MS peneims de 50, 38, 25, 19, 9,5,

4,B e 2,O mn

Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas,ut~i -

lirando a expressao:

Q9 -

(MS - Hi) x 100

NS

Onde:

Q, = porcentagem de material passado em cada peneira

nS = massa total da amostra seca

“i = massa do material retido acumrlado em cada peneira

s ~0 case de solos uniformes, pode ser necesssrio utilizar, tanto no peneiramn

to fine c- no grosso, peneiras intermediirias iquelas indicadas.

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5.3 porcentagene de material em suspensiio

Calcular as porcentagens correspondentes a cada leitura do densimetro, referidas

a massa total da amostra, utilizando-se a expressao:

Onde :

Q,= N x ’ v Lsc (L - Ld) 7

(6 - 6d) ' Mh x 100

(100 + h)

Q, = porcentagem de solo em sus’pensso no instante da leitura do densimetro

N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 rrm, calculado confor

me indicado em 5.2

6 = massa especifica dos graos do solo, em g/cm3

6d = massa especifica do meio dispersor, i temperatura de ensaio, em g/cm’

v = volume da suspensao, em cm’

6c = massa especifica da sgua, a temperatura de calibraggo do densimetro

OOOC), em g/cm3

L = i’eitura do densimetro na suspensao

Ld = leitura do densimetro no meio dispersor (ver Anexo), na mesma temperat

ra da suspensio

‘h - massa do material Gmido submatido j sedimentagao, em g

h = umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,gr~n;

5.4 E&&r0 das pticuZas de solo em suspensZ0

Calcular o dismetro r&imo das particulas em suspensaoa, no moment0 de cada leitu

ra do densimetro, utilizando-se a express20 (Lei de Stokes):

Onde :

d = di&netro miximo das particulas, em mm

n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor, a temperatura de ensaio, em

g x s/cm2

a = altura de queda das particulas, corn resolugao de 0.1 cm, correspodente a

leitura do densimetro, em cm (ver Anexo)

7 Para efeito de ca’lculo, considerar:

hd = 1,000 g/cm3; V = 1.000 cm3 e 6c = 1,000 g/cm3

s 0 di%oetro dximo das partlculas em suspensso, no moment0 de cada leitura do densimetro, pode tambern ser determinado pelo,m6todo grsfico de Casagrande (ver Anexo) .

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t - tempo de sedimentacao. em s

6 - nes5aespecTficadDsgr~sdosolo,determinadadeacordoamaNBR6~08,emg/cm~;

‘d I massa especifica do meio dispersor, 5 temperatura de ensaio, em g/cm3

rota: Para efeito de cilculo, considerar 6d = 1,000 g/cm3 e u correspondente

ao coeficiente de viscosidade da igua (ver Tabela 2).

TABELA 2 - Vlsaesiddr da 6@a IVabrss am 10 S Q X sk.m*) ---

,+w.u: Para temperaturas intermediirias, obter a viscosidade da igua por interp2

lacao I inear.

5.5 Porcentagem de materiais que passam na6 peneims de 1,2, 0,6, 0,42, os25,

0.15 e 0,075 mn

Calcular as porcentagens de materiais que passam nas peneiras acima referidas, I!

tilizando-se a expressao:

Qf = Mh x 100 - Hi (100 + h)

x N Hh x 100

Onde:

Qf = porcentagem de material passado am cada peneira

Mh - massa do material rimido submetido ao peneiramento fino ou a sedimenta

CSO, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramanto ou

por combinacio de sedimentaGo e peneiramento, respectivamente

h - umidade higroscopica do material passado na peneira de 2,0 mm

“i = massa do material retido acumulado em cada peneira

N = porcentagem de material que passa na peneira de 2.0 mn, calculado corfor

me indicado em 5.2.

6 RESULTADOB

0 resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em abcissas OS

dismetros das particulas, em escala logaritimica, e em ordenadas as porcentagens

das particulas menores do cue os dia^metros considerados, em escala aritmdtica.

IANExo

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UBR 7101l1984

ANEXO - LEITURA 00 OENSI-METRO

9

A-l VARlA@iO DAS LEITURAS DO DENSlhWTRO. NO ME10 DISF’ERSOR, EM FUNCAO DA TEMPERATURA

A-l.1 Para cada densimetro construir a curva de variagao das leituras. Ld, no

maio dispersor, em fungao da temperatura.

A-l.2 Para tanto, diluir, em proveta, 125 cm’ da solucao indicada em 4.3.2, em

875 cm3 de igua destilada.

A-l.3 Corn a proveta imarsa em urn recipiente corn igua, provido de dispositlvo e

ra controle de temperatura, variar a tamperatura do meio dispersor e obter diver -

sas leituras densiktricas. em uma faixa compreendida entre 10°C e 35’C, as quais

devem ser feitas na parte superior do menisco.

A-1.4 Corn os valores obtidos construir uma curva, coma exemplificado na Figura 5.

A-2 VARlA#O DA ALTURA OEQUEDA DAS PARTkULAS EM FUN@0 DA LEITURA DO DENSMETRO

A-2.1 Para cada densimetro construir as curvas de variagao da altura de queda

das particulas, de 2’. em fungao da leitura do denslmetro.

A-2.2 Para tanto, determinar a distjncia, 2, de cada trago principal da gradua

gao ao centro de volume do densimetro ; a para isso medir a diskcia de cada tra

go principal da graduagao do densimetro 2 base da haste e somar a essa distsncia

metade da altura do bulb0 (medida da base da haste a extremidade do bulbo).

A-2.3 Corn OS valores obtidos construir uma curva correlacionando as alturas de

queda. 5, corn as leituras do densimatro, corn0 exemplificado na Figura 6. Essa cur

va i villda para as leituras efetuadas nos dois primeiros minutes de ensaio, quan

do o densimetro permanece mergulhado na dispersao.

A-2.4 Para as leituras subsequentes construir uma curva correlacionando as altu -

ras de queda corrigidas, 2’ , corn as leituras do densimetro, coma exemplificado na

Figura 6, utilirando a seguinte expressso:

V a’ =a -a

2A

Onde :

va = volume da parte imersa do densimetro, obtido pesando-se o densimatro ou

imergindo-o em igua em uma proveta graduada

A = srea da secao interna da proveta, obtida dividindo-se ‘0 volume de

1.000 cm3 pela distkcia medida entre o fundo da proveta e o trago car _

respondenta a esse volume

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NBR 718111684

FIGURA 5 - Exemplo de curva de varia$io das leituras do densimetro. no meio disperser, em fun& da temperatura

)4-m. - -. . =. ’ - .““““““. *

z I*- 2

3 CURVA o

8 zoo-

IPam OB trir primeiroa biturae)

i

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A-3 oETERMlNACA0 DO DliiMTRO MkXlMCl DAS PARTk3JLAS PELO NOMOORAMA DE A. CASAGRANDE

A-3.1 A determinagso do di%etro msximo das particulas pela Lei de Stokes pod=

ser feita utilizando-se o nomograma elaborado por Casagrande. A Figura 7 fornece

as indicagoes necessirias para sua elaboragao e a Figura 8 apresenta urn nomograma

ja’ elaborado. 0 nomograma, constituindo-se em representagSo grsfica da Lei de

Stokes, 6 adaptive1 a qualquer densimetro, desde qua se tenha feito a correlagao

entre as alturas de queda e as leituras do densimetro. Esta correlagao pode ser

feita no p&prio nomograma, marcando-se contiguamente i escala das alturas de quc

da as leituras correspodentes do denslmetro, lembrando. por&a, que a correlagio

para as trG5 primairas leituras. correspondentes aos tempos de sedimentagao de 0.5.

1 e 2 minutos, i diferente daquela para as leituras subseqlentes. A chave para a

utilizacao do nomograma esti apresentada na Figura 8.

A-3.1.1 Para exemplificar. considerem-se os seguintes dados obtidds de ensaio:

L - leltura do densimetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,028

t - tempo de sedimentagao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 minutos

T - temperatura da suspensao . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21°C

6- massa especifica dos grgos do solo . . . . . . . . 2.56 g/cm”

Considere-se, ainda, que, para o densrmetro utilizado no ensaio, as curvas de va -

riagso da altura da queda das particulas em fungi0 da leitura do densimetro sejam

aquelas exemplificadas na Figura 6. Para L = 1,028 obtim-se, portanto, a’ = 17 cm.

A seguir, proceder corwo segue:

a) ligar OS valores 2~6 e 21, das respectivas escalas 6 e T, por uma re

ta que cortar5 a escala A no ponto 11,6;

b) outra reta ligando OS valores de 17.0 cm e 4 minutos, das respectivas

escalas a a t, determinari, na escala V. a velocidade de 0,068 cm/s;

c) uma terceira reta, ligando este valor ao ponto 11,6, na escala A. COT

tars a escala d no ponto 0,028 mm, que G o djsmetro &ximo procurado

das partlculas am suspenszo, para este exemplo.

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12 hBR 71S1/1964

Id

w

-ll

16

NY

,l

1

X

FIGURA 7 - Coest~qlo do nemogmna ds ha#ffmb

A,W

5 --

6 --

7 --

0 --

0 --

10 --

n --

12 --

13 --

z5 --

so

35

40

NOTACAO

f

35

30

25

20

15

10

FIGURA 8 -. Nomograma de Caragrnnde

LCI DE STOKES

d= AiT

A. 1.000 n

6 -bd v=

+

CHAVE

d vt

1 ..- _...___. .._._ -l”...“.“,.~ ..,., ,~. ,.~ ,.,.,, ~, .,. .., .,., .,. .