ANÁLISE GRANULOMÉTRICA: SEDIMENTAÇÃO

Universidade Federal de Goiás

Escola de Engenharia Civil e Ambiental

Laboratório de Mecânica dos Solos I – Prof.(a): Márcia Maria dos Anjos Mascarenha

RELATÓRIO TÉCNICO

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

Relatório n° 002.2017

Bruna Paulina Oliveira Costa

Mariana Caixeta Braga

Raquel Paim Freitas

Goiânia – GO

2017

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA: SEDIMENTAÇÃO

1. INTRODUÇÃO

O ensaio de granulometria é o processo utilizado para a determinação da percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de partículas representa na massa total ensaiada. Através dos resultados obtidos deste ensaio é possível a construção da curva de distribuição granulométrica, tão importante para a classificação dos solos bem como a estimativa de parâmetros para filtros, bases estabilizadas, permeabilidade, capilaridade etc. A determinação da granulometria de um solo pode ser feita apenas por peneiramento ou por peneiramento e sedimentação, se necessário.

Gráfico 1 - Curva granulométrica

[pic 1]

No gráfico de curva granulométrica, podemos dividi-lo em três  processos principais de separação: sedimentação, peneiramento fino e peneiramento grosso.  O ensaio de sedimentação é utilizado para determinar a granulometria de solos compostos de materiais finos, como as argilas. Este método foi desenvolvido por Bouyoucos e Casagrande. Este ensaio é baseado na “Lei de Stokes” segundo a qual partículas num meio aquoso depositam-se com velocidades proporcionais aos seus diâmetros. O tempo necessário para que uma porção superficial de uma coluna de líquido contenha apenas partículas de diâmetros menores que um diâmetro estabelecido é calculado aplicando-se a Lei de Stokes.

1. OBJETIVOS

Determinar as dimensões das partículas de granulometria fina e suas proporções relativas a partir dos ensaios de sedimentação  de forma a se obter o traçado da curva granulométrica de uma amostra de solo. 

1. METODOLOGIA

Os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,075mm, são tratados de forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação baseado na Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de queda, de uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores partículas sedimentam-se mais lentamente que as partículas maiores.

O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma suspensão de solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de partículas que ainda não sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o uso da lei de Stokes, pode−se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de modo que com estes dados, a curva granulométrica é completada.

3.1. Material Utilizado

Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são:

- Água destilada;

- Solução defloculante;

- Balança;

- Cápsulas;

- Estufa;

-Provetas;

- Termômetro graduado em 0,1ºC;

- Densímetro;

A zona onde os sólidos sedimentados inclui, predominantemente, as partículas mais pesadas, com sedimentação mais rápida é chamada de zona D. Em uma zona de transição acima do material sedimentado, existem canais através dos quais o fluido se eleva, esse fluido é expelido da zona D à medida que esta zona é comprimida. A zona C é uma região de distribuição variável de tamanhos e de concentração não uniforme. A zona B é uma zona de concentração uniforme, com aproximadamente a mesma concentração e distribuição que a inicial. A zona A constitui a região de líquido límpido. À medida que a sedimentação continua, as alturas de cada zona variam. Quando todas as partículas sólidas sedimentam, formando a região de compactação, o fenômeno que rege o processo passa a ser o de acomodação do leito de partículas compactadas. Em geral, nota-se uma pequena variação na altura desse leito de partículas, sendo mais acentuada quando a suspensão é composta por flocos, que tendem a se deformar devido ao peso da camada de líquido situada acima deles. Assim, o processo de empacotamento do leito ocorre de forma mais lenta. Durante o ensaio de proveta registra-se o deslocamento da interface superior da polpa com o tempo.

1. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

Massa específica das partículas: 2,44 g/cm³ (determinado no último ensaio)

Massa específica da água: 1 g/cm³

Peso do solo úmido: 70g

Densímetro: nº 6

Proveta: nº 3

Massa do material úmido para sedimentação: 70g

Massa específica da água na temperatura de calibração: 1g/com³

Sabendo-se o número da proveta e do densímetro é possível saber através da calibração dos mesmos qual fórmula usar para calcular a altura de queda e a leitura do densímetro no meio dispersor, lembrando que o ensaio foi feito sem defloculante.

a = -177,61L + 193,87

a' = -177,61L + 193,09

Ld = 0,00001T²- 0,0008T + 1,0118

a: altura de queda para as quatro primeiras leituras (cm)

a': altura de queda para as leituras subsequentes (cm)

L: Leitura do densímetro (g/cm3)

Ld: Leitura do densímetro no meio dispersor (g/cm3)

T: Temperatura (ºC)

Para calcular o diâmetro das partículas presentes na amostra usada para o ensaio de sedimentação foi usada a lei de Stokes:

d =[pic 2]

: viscosidade[pic 3]

a : altura de queda

: massa específica dos grãos[pic 4]

: massa específica da água[pic 5]