Relatório - Determinação DA Massa Específica DOS Grãos PDF

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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Departamento de Engenharia CivilCurso de Engenharia de Produção Civil Laboratório de SolosMecânica dos SolosRelatório nº 01Determinação da massa específica dos grãosRealizado por:João Paulo Cardoso Dutra Luiz Gustavo Marcus Paulo Alves S. Saúde ...

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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Departamento de Engenharia Civil Curso de Engenharia de Produção Civil Laboratório de Solos

Mecânica dos Solos

Relatório nº 01 Determinação da massa específica dos grãos

Realizado por: João Paulo Cardoso Dutra Luiz Gustavo Marcus Paulo Alves S. Saúde Marina Rocha

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Abril, 2015 OBJETIVO: Determinar

o

teor

de

umidade

e

usá-lo

para

determinar

a

massa

específica/densidade dos grãos do solo. INTRODÇÃO A umidade do solo ou teor em água é definida como a massa da água contida em uma amostra de solo dividido pela massa de solo seco, sendo expressa em quilogramas de água por quilogramas de solo, ou, multiplicando-se por 100, tem-se em porcentagem. É grande a variação de umidade de um solo para outro, algumas argilas do México, por exemplo, apresentam umidade da ordem de 400%. A umidade é um índice muito expressivo, principalmente para os solos argilosos, que têm sua resistência dependente do teor de água presente nos mesmos. Na natureza não existem solos com teor de umidade igual a zero. Esta condição é apenas obtida em laboratório, mesmo assim, após um determinado período exposto ao tempo, a amostra irá absorver a umidade do ar. Na Mecânica

dos

solos o peso

específico

real

dos

grãos é

definido

numericamente como o peso dos sólidos dividido pelo seu volume. De um modo geral este valor não varia muito de solo para solo. Não importa se é argila, areia ou pedregulho pois o fator preponderante é a sua mineralogia, ou seja, depende principalmente da rocha matriz que deu origem ao solo. O ensaio para determinação do Peso Específico Real dos Grãos é padronizado no Brasil pela norma ABNT NBR 6508/84. O método consiste basicamente em determinar o peso seco de uma amostra por simples pesagem e em seguida determinar seu volume baseando-se no princípio de Arquimedes. MATERIAL UTILIZADO:  Balança de precisão;  Aparelho de dispersão;  Picnômetro;  Termômetro;  Estufa;  Bomba de vácuo;

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 Funil;  Prato de porcelana;  Espátula. PROCEDIMENTOS: 1-

Separar 3 recipientes com aproximadamente 50g de solo e pesa-los corretamente. Anotar como M1;

2-

Preparar os recipientes de acordo com a NBR 6457, para a retirada de toda umidade presente no solo, utilizando-se da estufa;

3-

Anotar a massa de solo seco;

4-

Colocar o solo seco em cápsula juntamente com água destilada, até o solo ficar totalmente imerso com duração de 12 horas, no mínimo;

5-

Transferir a mistura de solo e água para o copo de dispersão, utilizando água destilada para que não haja perda de solo até o copo ficar com metade de seu volume total;

6-

Ligar o dispersor e deixar por 15 minutos;

7-

Utilizando o funil, transfir o material para o picnômetro;

8-

Caso seja preciso, adicione água destilada ao picnômetro até que atinja metade de seu volume;

9-

Aplicar vácuo de no mínimo 88kPa, durante 15 minutos, com agitações periódicas do picnômetro dentro desse intervalo de tempo;

10- Acrescentar água destilada até a distância de 1 centímetro abaixo da base do gargalo e aplicar a pressão de vácuo já mencionada durante o mesmo intervalo de tempo; 11- Deixar o picnômetro em repouso até que sua temperatura se estabilize com a temperatura ambiente; 12- Utilizando de um conta-gotas, adicione água destilada até que a base do menisco coincida com a marca de referência do picnômetro; 13- Pesar o conjunto picnômetro+solo+água e anotar como M2; 14- Anotar a temperatura do picnômetro, e, logo em seguida obter, na curva de calibração correspondente, a massa do picnômetro cheio de água até a marca de referencia, anotando-a como M3;

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RESULTADOS E DISCUSSÕES Com todos os procedimentos realizados, tornou-se possível calcular a massa específica/densidade dos grãos do solo. Tal índice é encontrado a partir da seguinte equação:

Na qual: M1 = massa da amostra úmida; M2 = massa total (picnômetro+solo+água); M3 = massa (picnômetro+água); W = teor de umidade; δT = densidade da água de acordo com a temperatura da amostra. Essa fórmula pode ser resumida a:

Dado que

.

Para o cálculo do teor de umidade, as cápsulas de solo úmido e de solo seco foram pesadas. Os resultados estão tabelados a seguir: Tabela 1 - Dados de massa dos solos úmido e seco: Cápsula Solo úmido (g) 48 106 107

50,7 46,97 46,91

Solo seco (g) 49,08 45,46 45,37

Peso

Massa

Massa Seca (g) cápsula (g) evaporada (g) 13,33 1,62 35,75 13,75 1,51 31,71 14,19 1,54 31,18

Com a análise dos dados, é possível obter a massa média de solo que evaporou (Mw) e a massa de solo seco média (Ms): Mw = 1,5567 g; Ms = 32,88 g.

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O teor de umidade (W), portanto, será

Para equilibrar as medições e o resultado dos experimentos, adotou-se um fator de correção, já expresso na equação (1), no qual:

O experimento foi realizado em duplicata. Os valores acima relacionados (W, Fc) foram utilizados em ambos os testes. Os resultados estão na tabela a seguir: Tabela 2 - Resultado das amostras de solo para experimento de Densidade de grãos: M1 Amostra 1 Amostra 2

50 g 50 g

M2 649,50 g 649,66 g

M3 617,5175 g 617,5175 g

δT 0,9962 (28,2 ⁰ C) 0,9965 (27,1 ⁰ C)

Marina, colocar aqui os cálculos do M3. ; ) Finalmente, através da equação (1), os valores finais para as densidades das amostras 1 e 2 foram obtidos: δ1 = 3,018 g/cm³; δ2 = 3,050 g/cm³. Para os testes em duplicata em laboratório, o ideal é que o módulo da diferença entre as duas densidades encontradas seja igual ou inferior a 0,02 g/cm³. No experimento do grupo, percebe-se que o valor encontrado foi um pouco acima do valor esperado:

CONCLUSÕES: Seguindo todas as instruções contidas na NBR 658/84 e aqui descritas, foram calculadas as massas específicas/densidades dos grãos de duas amostras de 50g, por se tratar de solo argiloso. Por fim, o valor encontrado para a diferença entre as

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densidades das amostras é acima do tolerado, identificando que o ensaio não é aceitável. Para validar o experimento, tal ensaio deve ser repetido até que a diferença seja igual ou menor que 0,02 g/cm³. Algumas considerações ao fato de o resultado não atender a norma vigente podem ser feitas, tais como a possível perda de grãos durante o processo de lavagem dos equipamentos e a perda de pressão quando a amostra fica sujeita à pressão em decorrência da precariedade dos utensílios utilizados. Ainda assim, apesar de desfavorável, o resultado foi bem próximo do esperado. BIBLIOGRAFIA: NBR 6508/84; ALMEIDA, Gil Carvalho de. Caracterização Física e Classificação dos Solos. 2005. Universidade Federal de Juiz de Fora. Faculdade de Engenharia. Departamento de Transportes. Sites: Acesso em 07/04/2015. Acesso em 07/04/2015. Acesso em 07/04/2015.

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