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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL – UAEC
ÁREA DE GEOTECNIA – LABORATÓRIO DE SOLOS
DISCIPLINA: MECÂNICA DOS SOLOS EXPERIMENTAL
Massa Específica dos Grãos (Densidade Real)
Professora: Veruscka Escarião D. Monteiro
Assistente: Conrado
Estagiário de docência: Rômulo
Grupo 04: Diva Guedes
Elis Gean
Iarly Vanderlei
Jeovanesa Regis
Campina Grande, Julho de 2013.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Estufa
Figura 2: Aparelho de dispersão e copo com chicanas metálicas
Figura 3: Picnômetros de 500ml
Figura 4: Termômetro
Figura 5: Bomba de vácuo
Figura 6: Dessecador a vácuo
Figura 7: Balança
Figura 8: Funil de vidro
Figura 9: Amostra de Solo na Peneira de 4,8 mm
Figura 10: Pesagem das amostras
Figura 11: Picnômetros de nº 4 e nº 5
Figura 12: Pesagem do Picnômetro Nº 4 + Água
Figura 13: Pesagem do Picnômetro Nº 5 + Água
Figura 14: Amostra Transferida para o Copo de Dispersão
Figura 15: Amostra no Dispersor Ligado
Figura 16: – Acréscimo de Água Destilada no Dispersor
Figura 17: Amostra transferida para o Picnômetro
Figura 18: Picnômetros na Bomba de Vácuo
Figura 19: Acréscimo de água destilada até 1cm abaixo do gargalo
Figura 20: Acréscimo de água destilada até a marca de referência
Figura 21: Pesagem Picnômetro + Amostra + Água
Figura 22: Picnômetro + Termômetro
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ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO _________________________________________________ 4
1.1 Justificativa__________________________________________________ 4
1.2 Objetivos____________________________________________________4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA____________________________________5
3. MATERIAIS E MÉTODOS______________________________________6
3.1 Materiais__________________________________________________6
3.2 Métodos__________________________________________________7
4. RESULTADOS______________________________________________11
4.1 Cálculos _________________________________________________11
4.2 Análise e Discussão dos Resultados ___________________________12
5. CONCLUSÃO _______________________________________________13
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS_____________________________14
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MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS (DENSIDADE REAL)
1. INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa
O solo é composto de partículas sólidas de várias formas e diferentes dimensões,
o espaço entre essas partículas pode ser preenchido com diversas quantidades de água
(solução) e ar (gases).
Quando se vai analisar um solo, busca-se usar parâmetros que caracterizem esse
solo, um parâmetro que é bastante representativo é a massa específica dos grãos por
apresentar pouca variação em seus resultados.
Dessa forma a determinação da massa específica é muito importante, pois é um
dos parâmetros que indicam a que tipo de solo pertence à amostra e como consequência
o seu uso correto na construção civil.
1.2 Objetivos
Calcular a massa específica dos grãos de solo que passam na peneira de 4,8 mm, de acordo com a NBR 6508/1984 (ABNT), pelo método do picnômetro.
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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Segundo Carlos de Sousa Pinto, a massa específica dos grãos dada por:
ρ s=M s
V s , embora não seja o suficiente para indicar o tipo de solo fazendo-se
necessários outros índices, como a porosidade, o grau de saturação do solo e o teor de
umidade do solo; ela é fundamental para o cálculo desses índices citados acima, que
juntos podem indicar o tipo de solo da amostra.
A massa específica, segundo Alberto Pio Fiori e Luidi Carmgnani, é a razão
entre a massa dos grãos e o volume ocupado por eles, à massa levada em conta é aquela
que subsiste após a perda de todo a água intersticial, por processo de secagem em estufa
(não se considerando a água que entra na composição química dos minerais). Portanto
não deve ser confundida com massa específica aparente, pois a massa específica
aparente leva em consideração os volumes vazios da amostra, o que deve ser evitado na
construção civil, pois o índice de volume de vazios causa uma variação na identificação
do solo.
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais
Estufa capaz de manter a temperatura entre 60 e 65ºC e entre 105 e 110ºC;
Aparelho de dispersão com hélices metálicas e copo munido de chicanas
metálicas;
Picnômetro de 500ml;
Bomba de vácuo com registros, vacuômetro e conexões, capaz de aplicar um
vácuo de 88 kPa, para remoção do ar aderente às partículas do solo;
Termômetro;
Balança (com capacidade de 1,5 kg);
Funil de vidro (14 cm de diâmetro de boca);
Conta-gotas;
Cápsula de porcelana;
Dessecador a vácuo;
Espátula de aço;
Pinça metálica;
Bisnaga de borracha.
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Figura 2: Aparelho de dispersão e copo com chicanas metálicas
7
Figura 1: Estufa
Figura 3: Picnômetros de 500ml Figura 4: Termômetro
3.2 Métodos
O ensaio foi baseado nos passos descritos nas NBR 6457/1986 e NBR
6508/1984.
No laboratório o solo já estava peneirado e homogeneizado. Foram pesadas duas
amostras de 50g cada (M 1¿, como determina a norma pra solos argilosos quando se usa
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Figura 5: Bomba de vácuo Figura 6: Dessecador a vácuo
Figura 7: Balança Figura 8: Funil de vidro
picnômetros de 500 ml; e com o restante do solo foi determinado o teor de umidade
segundo a NBR 6457/1986.
A amostra foi colocada em uma cápsula e adicionou-se água destilada até ela
ficar completamente imersa. A recomendação é de deixar o material imerso por no
mínimo 12 horas, mas no laboratório não tivemos esse tempo de espera, sendo o mistura
imediatamente transferida para o copo de dispersão, onde a cápsula foi lavada com água
destilada para não haver desperdício de material.
Adicionou-se água destilada até metade do volume do copo e dispersou por
cerca de 2 minutos, nas duas amostras. É importante ressaltar que a norma exige no
mínimo 15 minutos, mas no nosso ensaio não foi possível deixar por todo esse tempo.
Após a dispersão, as amostra foram colocadas no picnômetros nº 4 e nº5, com
auxílio do funil de vidro, lavando-se o funil e o copo com água destilada para a total
remoção do material.
Mais água destilada foi adicionada até aproximadamente metade do volume dos
picnômetros, em seguida, aplicou-se bomba de vácuo por 2 minutos. A norma indica no
mínimo 15 minutos. Foi acrescentada água até 1cm abaixo da base do gargalo e aplicou-
se a bomba de vácuo por mais 2 minutos. Novamente a norma exige no mínimo 15.
Os picnômetros foram deixados em repouso até que a temperatura dos mesmos
se equilibrasse com a do ambiente; com o conta-gotas, foi adicionada água destilada até
coincidir com a marca de referência. Em seguida foi pesado o conjunto: picnômetro +
solo + água, e anotado como M 2.
Com auxílio do termômetro, determinou-se a temperatura T do conteúdo do
picnômetro. E para determinar M 3 pesou-se o picnômetro apenas com água destilada
isenta de ar, na mesma temperatura em que foi obtido M 2.
9Figura 9: Amostra de Solo na Peneira de
4,8 mmFigura 10: Pesagem das amostras
10
Figura 13: Pesagem do Picnômetro Nº 5 + Água
Figura 14: Amostra Transferida para o Copo de Dispersão
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Figura 16: – Acréscimo de Água Destilada no Dispersor
Figura 15: – Amostra no Dispersor Ligado
Figura 17: Amostra transferida para o Picnômetro
Figura 18: Picnômetros na Bomba de Vácuo
Figura 19: Acréscimo de água destilada até 1cm abaixo do gargalo
Figura 20: Acréscimo de água destilada até a marca de referência
12
Figura 21: Pesagem Picnômetro + Amostra + Água
Figura 22: Picnômetro + Termômetro
4. RESULTADOS
4.1 Cálculos
Os dados obtidos no ensaio estão na Tabela abaixo.
Tabela 1: Dados coletados através do método do PicnômetroNº Procedimento do Ensaio Referência Picnômetro Nº: 4 Picnômetro Nº: 51 Peso da Amostra Úmida M 1 50 g 50 g2 Picnômetro + Amostra + Água M 2 668,7 g 652,5 g3 Picnômetro + Água M 3 636,2 g 621,9 g4 Temperatura da Água ºC 30ºC 30ºC5 Massa Específica da Água ρt 0,9957 g/cm3 0,9957 g/cm3
6 Massa Específica dos Grãos δ7 Umidade Média do Solo H 2,45 g/cm³
A massa específica dos grãos é calculada usando a fórmula:
δ=M 1( 100
100+h )[M 1( 100
100+h )+M 3−M 2]ρt
δ = Massa Específica Relativa dos grãos do solo;
M 1= Massa da amostra úmida;
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M 2 = Massa do picnômetro com solo e água até a marca, na temperatura T de
ensaio;
M 3 = Massa do picnômetro com água até a marca, na temperatura T de ensaio;
h = Umidade inicial da amostra;
ρt = Massa específica da água, na temperatura T de ensaio.
δ 1=50( 100
100+2,45 )[50( 100
100+2,45 )+636,2−668 ,7]0,9957=2,89 g /cm3
δ 1=50( 100
100+2,45 )[50( 100
100+2,45 )+621,9−652,5]0,9957=2,67 g/cm3
S=δ 1+δ 2
2=2 ,825 g /Cm ³
De acordo com a NBR 6508/84, os valores de ρ não podem diferir em mais que
0,02 (g/ cm³):
4.2 Análise e Discussão de Resultados
Durante a realização do ensaio podemos destacar os erros grosseiros cometidos
principalmente em relação ao não cumprimento dos tempos estabelecidos pela norma,
para a imersão da amostra em água destilada durante a preparação do solo, o tempo no
difusor e na bomba de vácuo. Que juntamente com a variação da umidade do ar, erros
de manuseio dos instrumentos e a tabela de calibração utilizada, contribuíram para as
diferenças nos resultados obtidos para a massa específica.
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5. CONCLUSÃO
O método do Picnômetro aplicado neste ensaio, se realizado conforme a descrito
na norma NBR 6508/1984 pode ser considerado eficaz na determinação da massa
específica dos grãos.
Mesmo que os resultados obtidos não tenham sido satisfatórios, o ensaio serviu
para mostrar a importância do mesmo e como pode-se aplicá-lo na engenharia civil.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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