Ensaios para determinar Indices Fisicos de Solos

Ensaios para determinar Indices Fisicos de Solos

Introdução

Nesse relatório, apresentamos três métodos, com os quais é possível encontrar os três índices físicos básicos, necessários para calcular os demais índices físicos de um solo, são eles: massa especifica do solo, teor de umidade higroscópica e massa especifica dos sólidos. Respectivamente dados pelo método do caixote, método da estufa e método do picnômetro.

São descritos os materiais e a aparelhagem usados nos experimentos, o procedimento realizado e claro, os resultados obtidos.

Os ensaios da estufa e do caixote foram repetidos três vezes, de acordo com o mínimo recomendado, afim de se obter maior precisão nas características das amostras com o solo estudado, solo este, sedimentar (dizer mais características).

Na parte final do relatório, com os ensaios findos e os dados disponíveis, calculamos os demais índices físicos, mas antes do resultado numérico, fazemos uma análise das formulas usadas para encontrá-los, importante para a compreensão do que cada índice realmente significa.

Os índices “derivados” dos índices físicos determinados nos ensaios são:

  1. Índice de vazios

  2. Porosidade

  3. Grau de Saturação

  4. Grau de Aeração

  5. Massa especifica do Solo Seco

  6. Massa especifica do Solo Saturado

  7. Massa especifica do Solo Submerso

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Método do Caixote

Esse método visa determinar a massa especifica de um solo qualquer. A maneira pela qual se chega ao resultado é obvia, porque ρ = Msolo / Vsolo e no ensaio é quantificado justamente a massa do solo para um volume conhecido .

São feitos ao menos 3 ensaios com amostras diferentes do solo a ser estudado.

Apesar dos resultados terem a unidade 1 g/cm3, as medidas de massa foram verificadas na casa de 0,01 g e as medidas de comprimento na ordem de 0,01 mm. Assim os resultados são altamente precisos.

Materiais e Métodos

Neste ensaio a aparelhagem necessária foi:

  1. recipiente paralelepipédico;

  2. balança com capacidade para 20000g e sensível a 1g;

  3. bandeja metálica;

  4. régua biselada;

  5. paquímetro;

Para o ensaio é preciso uma amostra de volume um pouco maior ao do volume do recipiente usado no ensaio. Essa amostra representa o solo ensaiado.

O ensaio se deu de acordo com as seguintes etapas:

Colocou-se a amostra na bandeja somente com as mãos, não desagregando os torrões de solo. Antes de encher o recipiente com a amostra mediu-se a massa do recipiente (Mr). Neste processo tornou-se cuidado para não compactar o solo.

Depois a amostra foi rasada com a régua biselada, deixando o volume da amostra igual a do recipiente e então verificou-se a massa do conjunto recipiente-amostra (Mrt).

Por fim, as dimensões do recipiente foram medidas com o paquímetro.

Resultados

Foram colhidos os seguintes dados:

  • Quanto as dimensões do recipiente

b = 298,25 mm l = 201,35 mm e h = 151,90 mm // Volume total = 9122 cm3

  • Quanto a massa

DESCRIÇÃO SÍMBOLO

DADOS

Nº Recipiente Nº

Massa do Recipiente Mr (g)

Massa (Recipiente + Amostra) Mrt (g)

Massa da Amostra Msolo = (Mrt - Mr)

Volume do Recipiente Vt = Vsolo (cm3)

Volume especifico do solo ρ (g/cm3)

1

2

3

1900,89

1900,89

1900,89

13680,00

13723,00

13525,00

11779,11

11822,11

11624,11

9122

9122

9122

1,291

1,296

1,274

Média aritmética: ( 1,291 + 1,296 + 1,274 )/3 // ρ = 1,287

Nota-se que nenhum resultado individual distorceu-se da média em mais de 5%

5% de 1,287 = 0,064  Intervalo dos resultados [ 1,223 ; 1,351 ]

Através desse método objetivo encontra-se rapidamente a massa especifica do solo.

Vale ressaltar que durante o procedimento os torrões de solo não foram desagregados, já que está é uma característica do solo e com tal não deve ser alterada .

A massa especifica encontrada no ensaio está entre os valores típicos encontrados que é de

1,2 g/cm3 < ρ < 5 g/cm3 .

Método da Estufa

Para determinar o teor de umidade de um solo, o ensaio mais indicado e usado é o da estufa, por conta da o seu alto nível de precisão e relativa fácil aplicabilidade; relativa, pois uma desvantagem é o fato deste ensaio não poder ser feito em campo, pois é preciso uma estufa elétrica e os resultados são obtidos, em pelo menos um dia após, a amostra ser colocada na estufa.

O cálculo de teor de umidade pode ser efetuado porque o que é quantificado neste ensaio é a massa de água que o solo perde durante o tempo que permanece na estufa. Como a massa do solo também é verificada antes de ser posto na estufa tem-se o teor de umidade higroscópica:

w = Magua / Msolido

Materiais e Métodos

Para a realização do ensaio foram utilizadas:

  1. estufa elétrica capaz de manter a temperatura constante entre 105ºC e 110ºC;

  2. cápsula de porcelana;

  3. balança com capacidade de 200g e sensível a 0,01g;

  4. espátula de aço com lâmina flexível e ponta arrendodada;

  5. pinça metálica;

  6. peneira de 2,00 mm de abertura.

O procedimento se deu da seguinte forma:

Primeiro, aproximadamente 50 g do solo a ser estudado, foi passado na peneira.

Antes da amostra ser colocada na cápsula , verificou-se a massa da cápsula vazia (Mcap). Então se depositou a amostra na cápsula e a massa do conjunto foi medida (Mcum).

Feito isso, o conjunto cápsula-amostra foi deixado na estufa por um período de (???) horas.

Quando retirado da estufa, logo quantificou-se a nova massa do conjunto (Mcsec).

Este ensaio foi realizado com três amostras diferentes, ou seja, utilizou-se três cápsulas e os três conjuntos foram deixados na estufa ao mesmo tempo.

Resultados

DESCRIÇÃO SÍMBOLO UNIDADE

DADOS

Cápsula Nº

Massa conjunto úmido Mcum g

Massa conjunto seco Mcsec g

Massa da cápsula Mcap g

Massa da água Magua = Mcum - Mcsec g

Massa dos sólidos Msolido = Mcsec - Mcap g

Teor de umidade w %

1

2

3

76,9

75,9

75,0

48,3*

48,0

47,5

26,6

25,9

25,0

28,6

27,9

27,5

21,7*

22,1

22,5

131,80

126,24

122,22

Média aritmética: (131,80 + 126,24 + 122,22 ) / 3 // w = 126,75 %

Nota-se que nenhum resultado individual distorceu-se da média em mais de 5%

5% de 126,75 = 6,34  Intervalo dos resultados [ 120,41 ; 133,09 ]

Como visto, o ensaio não apresenta dificuldades, além do fato de que é preciso uma estufa elétrica e que isso aumenta consideravelmente o custo do ensaio.

Algo válido a se acrescentar, é que a água que deve ser perdida pelo solo na estufa é somente a água livre (higroscópica), por isso a importância da temperatura ser bem controlada.

No caso dos solos residuais, o cuidado tem que ser ainda maior, já que nesses solos a água de hidratação é removida a 100ºC.

O resultado encontrado para o teor de umidade higroscópica está acima dos teores normalmente determinados.

Método do Picnômetro

Esse ensaio tem como objetivo determinar a massa especifica dos sólidos presentes no solo.

O que se calcula primeiramente é uma espécie de massa especifica relativa do solido, relativa, porque o resultado é um numero sem unidade, ou seja, é na verdade, uma proporção. Essa constante multiplicada pela massa especifica do material com o qual o solido foi comparado (água a dada temperatura), nos dá de fato, a massa especifica do solido, conforme desejado.

É cabível, uma demonstração da formula utilizada para definir a massa especifica do solido:

ρ (relativo) = M(solo)/V(solo) = M(solo)/ M(água deslocada)

M(água deslocada) /V(solo)

M(água deslocada) = M(água) – [M(conj. água+amostra) – M(conj.amostra)]

M(água) = M(conj.água) - M(conj)

São realizadas as pesagens necessárias, tendo como recipiente para a amostra um picnômetro, cujo principal característica é ter seu volume invariável, ou seja, sabemos exatamente o volume do fluido, ou conjunto heterogêneo que esta sendo pesado.

Depois de calculado ρ (relativo), utilizamos uma tabela para encontrar a massa especifica da água a dada temperatura, e a multiplicamos por ρ (relativo).

No processo é utilizada uma bomba de vácuo, para que a precisão no volume do picnômetro seja maior, já que com a bomba, evitam-se bolhas de ar.

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