Prof. Patrício Pires – patricio.pires@gmail.com
Caracterização táctil visual,
Granulometria e determinação do Teor de umidade
28/05/2013
Caracterização Táctil Visual
2
Amplamente utilizado;
Engenharia civil;
Perfuração de poços de petróleo;
Geologia/Engenharia Geológica;
Agronomia;
Biologia;
Simples reconhecimento;
Toma-se com um valor para referência inicial;
Apresentação de perfis geológicos;
Investigações de campo;
Pode ser confirmado com ensaios de laboratório;
Muitas vezes a única informação;
Sondagens a trado
3
4
Deslizamento do Túnel Rebouças
Engenharia civil e Geologia de engenharia
Identificação de interface de rocha alterada, tipo de solos e permeabilidade.
5
Perfuração de poços de petróleo;
Perfuração de poços de petróleo;
6
Caracterização Táctil Visual
7
Normas:
Número Nome Obs.
NBR-6502 Rochas e solos Terminologia
NBR-13441 Rochas e solos Simbologia
NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário
NBR-5734 Peneiras de ensaio
NBR-6484 Solo – Sondagem de simples reconhecimento com SPT – Método de Ensaio NBR-7250
Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos
ASTM-2488 Standard Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure)
Caracterização Táctil Visual
8
Condições Gerais
As amostras devem ser examinadas, procurando identificá-las no mínimo, através das seguintes características:
a. Granulometria;
b. Plasticidade;
c. Compacidade (solos grossos)*;
d. Consistência;
e. Rugosidade e forma;
f. Cor;
g. Origem.
*determinada pelo valor do número de
golpes do ensaio SPT.
Caracterização Táctil Visual
9
Condições Gerais
OBS.: O comportamento plástico dos
solos, sendo de grande importância para fins de engenharia civil, constitui um
critério fundamental na identificação e caracterização de solos. Tendo
preponderância sobre a granulometria.
Caracterização Táctil Visual
10
Condições Específicas:
a. Granulometria;
Argila;
Silte;
Areia;
Pedregulho;
Calhau;
Matação;
Matacão > 200mm Calhau 60 < < 200mm Pedregulho 2 < < 60mm
Areia 0,06 < < 2mm Silte 0,002 < < 0,06mm Argila < 0,002mm
Tamanho de Grãos
T.M.P. de Campos (2007)
argila silte areia pedregulho
fina media grossa
pedra de
mão matacão Diâmetro dos Grãos (mm)
0,002 0,06 0,6 2 60
Solos Coesivos Solos Granulares
Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento
200 1000
Classificação ABNT 6502
Bloco de Rocha 0,2
Caracterização Táctil Visual
12
Condições Específicas:
a. Granulometria;
Procura-se classificar o solo em duas divisões:
1. Grosso: ásperos ao tato
2. Fino: macios ao tato
Visualmente verifica a predominância do tamanho dos grãos. Visualmente podemos identificar até décimos de milímetros.
Para solos grossos: predominância de grãos maiores que 2 mm classificados como pedregulhos e menores que 2 mm classificados como areia.
A experiência faz com que possamos diferencia entre fracões finas, médias e grossa de areia e pedregulho.
Escalas granulométricas adotadas pela
A.S.T.M., A.A.S.H.T.O, M.I.T. e ABNT
Tamanhos de Partículas de Solos
T.M.P. de Campos (2007)
Areia Silte Argila
grossa média fina grosso médio fino
Colóide
Espessura da folha de caulinita Espessura da folha de ilita Esp. da folha de montmorilonita
Diâmetro da molécula d´água
Limite do microscópio óptico
Comprimento de onda do Raio X Gama de ultramicroscopia Limite do microscópio
eletrônico
Peneiramento
Limite de visibilidade a olho nu
Sedimentação Centrifugação
Comportamento controlado por forças elétricas Comportamento
controlado por forças de massa
Caracterização Táctil Visual
15
A separação dos solos finos de solos grossos se faz na #200 (0,074mm) por lavagem do material.
Areias e siltes não apresentam coesão entre os grãos;
Pode-se ainda inferir sobre se o solo é bem graduado ou mal graduado
Bem graduado: grande variedade de tamanhos de grãos;
Mal graduado: pode ser uniforme ou de granulometria aberta;
Caracterização Táctil Visual
Bem Graduado
Solo Uniforme
Solo de granulação
aberta
Caracterização Táctil Visual
17 b)
Angulosidade (Rugosidade) dos Grãos (areias,
pedregulhos e matacões)
Caracterização Táctil Visual
18
C.
Forma (pedregulos, paralelepídos e matações)
Placa Alongada
Placa alongada
Caracterização Táctil Visual
19
d) Umidade:
e) Reação ao HCl:
Seco Ausência de umidade seca ao toque
Úmido Úmido, mas a água não está visível
Saturado Água livre (normalmente abaixo do lençol freático)
Não Tem Não visível
Fraca Forma poucas bolhas
Forte Forte reação, formação de muitas bolhas
Caracterização Táctil Visual
20
f) Cimentação:
Principais tipos de cimento: ferro, sílica e calcário.
g) Consistência (finos):
Fraca Quebra-se (desintegra) facilmente com a pressão dos dedos
Moderada Quebra-se (desintegra) moderadamente com a pressão dos dedos Forte Não desintegra com a pressão dos dedos
Muito mole Polegar penetra mais de 1 In. (25mm)
Mole Polegar penetra cerca de 1 In. (25mm) Firme Polegar penetra cerca de 1 /4 In. (6mm)
Duro Polegar não penetra, mas marca o solo com o mínimo
Rija Não marca o solo
Solo solto
Solo friável
Solo firme Solo extremamente firme (rijo)
Mesmo solo:
rijo e fluido
Caracterização Táctil Visual
g)
Consistência (geral):
Caracterização Táctil Visual
h)
Cor;
• Tabela de cores ou Tabela de Musell
• A cor deve ser descrita para a condição úmida. Se na condição seca essa deve ser reportada.
Caracterização Táctil Visual
h)
Cor;
Tabela de cores ou
Tabela de Musell
24
Cor
Caracterização Táctil Visual
Caracterização Táctil Visual
i)
Odor;
•
Orgânica ou incomum;
j)
Turfa;
26
Preparação da amostra
1. Eliminar grãos maiores que 3 in (75mm);
2. Mensurar a quantidade da fração maior que 3 in;
3. Na fração menor que 75mm estimar a fração de pedregulho, areia e finos;
4. Se a fração menor que 75mm for menos de 5% do total indicar o termo, traços de finos;
Caracterização Táctil Visual
27
Identificação
1. Um solo é classificado como sendo fino ou grosso se tiver mais de 50% desta mesma fração
Identificação de solos finos;
1. Separar se possível a fração maior 0,42mm (#40);
2. Efetuar os teste de Resistência seca, dilatância e tenciadade;
Caracterização Táctil Visual
Granulometria - textura
Solos Grossos ou Granulares (mais de 50% é areia e/ou pedregulho):
Areias e pedregulhos;
Oriundos de intemperismos físico;
Governadas pelas forças de massa;
Mineral predominante é o quartzo
Pode ocorrer areias micáceas (raras), em formas de placa;
Pode ter ocorrido intemperismo químico e o quartzo existente é oriundo residual deste intemperismo.
Granulometria - textura
29
INFLUÊNCIA DO TEOR DE MICA NA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO RESIDUAL EM TALUDES DE SOLOS SAPROLÍTICOS DE GNAISSE
Os vários escorregamentos em encostas naturais de solos saprolíticos com presença de material micáceo no Brasil denotam a importância do estudo da influência do teor de mica na resistência residual. Vale mencionar que, entre os solos formados em ambiente tropical, aqueles que contêm apreciável teor de mica são os que apresentam menores resistências.
Sandroni (1981) correlaciona as proporções de feldspato e mica com a resistência ao cisalhamento, válida para solos residuais de ganisse do Rio de Janeiro. O autor observou que quanto maior o teor de mica menor a resistência ao cisalhamento de pico.
Granulometria - textura
Solos Finos ( mais de 50% de silte e/ou argila):
Siltes, Argilas e coloides;
Coloides são partículas inferior a 1mm;
Siltes são finos não plásticos;
Argilas são finos plásticos, apresentam coesão;
Formados pelo intemperismo químico;
Classificação de campo - NBR7250
31
Caracterização Táctil Visual
32
1. Dilatância;
1. Moldar uma esfera com diâmetro de 25mm do solo úmido;
2. Faça vibrar a esfera na mão e observe o comportamento do material com respeito ao aparecimento de água na superfície;
3. A rapidez do aparecimento de água e seu desaparecimento por esmagamento é uma característica do tipo de finos do solo;
Nenhuma Sem mudança visível do solo
Lenta A água aparece lentamente durante a vibração e não desaparece ou desaparece lentamente quando apertada
Rápida A água aparece rapidamente durante a vibração e desaparece rapidamente quando apertada
Caracterização Táctil Visual
33
2. Resistência Seca RS;
1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na consistência de um manteiga;
2. Adicionar água se necessário para a modelagem;
3. Seca ao sol, ao ar ou em estufa em temperatura inferior a 60°C;
4. Essa resistência é uma medida da fração argílica do solo (coloides)
5. A RS aumenta com o aumento da plasticidade;
6. Elevadas resistências secas são consideradas argilas tipo CH;
7. Silte típico RS baixa;
8. Areias finas e siltes podem ter a mesma RS, mas são diferenciadas pelo tato (areia áspera e silte macio);
Caracterização Táctil Visual
34
2. Resistencia Seca RS;
Nenhuma Desfragmenta-se com o manuseio
Baixa Desfragmenta-se com alguma pressão do dedos
Média Desfragmenta-se com pressão considerável dos dedos
Alta Não desfragmenta-se com a pressão do dedos. Quebra-se entre o polegar e uma superfície dura
Muito Alta Não se quebra entre o polegar e superfície dura
Caracterização Táctil Visual
35
3. Tenacidade;
1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na consistência de um manteiga;
2. Adicionar água se necessário para a modelagem;
3. Molda-se um rolo de 3 mm até o limite de plasticidade;
4. Após a fragmentação junta-se os pedaços e faz-se o amassamento até inferir a resistência do material;
5. Quanto mais resistente for o cilindro (material), mais potente será a fração argílica;
6. Reduzida resistência indica argila orgânica ou de baixa plasticidade ou argilas cauliníticas;
Caracterização Táctil Visual
36
3. Tenacidade;
Baixa Pouca pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade Média Média pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade
Alta considerável pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade
Caracterização Granulométrica
37
Peneiramento Grosso;
Sedimentação;
Peneiramento fino;
Coleta e preparação de amostras
38
Com secagem prévia;
Por quarteamento ou com repartidor de amostras reduzir até a quantidade requerida para o ensaio;
Granulometria:
Caracterização Granulométrica – NBR 7181
39
Peneiramento Grosso;
Caracterização Granulométrica
40
Sedimentação;
Caracterização Granulométrica
41
Peneiramento fino;
Areias
• na Geotecnia a areia se refere a materiais
granulares com reduzida percentagem de finos
que não interferem
significativamente no seu comportamento
areias
• solos em que a fração areia é superior a 50%
(classificação geotécnica)
• areias com teor de finos com 20%, 30% ou 40%
têm o seu comportamento influenciado pela fração argila e o seu modelo de comportamento é mais
semelhante ao das argilas
areias
• areia - teor de finos reduzido (menor que 12%), cujo
comportamento é função do contato entre os grãos (mineral-mineral),
geralmente quartzo, de diâmetro superior a 0,06 mm
Rio Doce, Colatina-ES.
45
Gazeta on line
Geotecnia na Arquitetura
46
extração de areia para construção civil proximidades do Rio Guandú
Geotecnia na Arquitetura
47
extração de areia para construção civil proximidades do Rio Guandú
48
argila rija
49
argila lamelar
50
argila mole Norwegian quick clay
natural amolgada
Muir Wood (1990)
51
depósitos de argila mole Barra da Tijuca
Análise Granulométrica Por peneiramento
Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas pré-
estabelecidas em Normas Técnicas
Peneiramento da Amostra Total
Peneira Material retido % da Am.
Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que
# mm (g) total (g) solo (g) Total Acumul. passa
1 ½ 38,10 0,00 0,00 0,00 0 0 100,00
3/4 19,10 0,00 0,00 0,00 0 0 100,00
3/8 9,25 447,17 447,17 0,00 0 0 100,00
5/16 7,93 517,40 517,40 0,00 0 0 100,00
1/4 6,35 510,65 510,65 0,00 0 0 100,00
4 4,76 629,71 630,44 0,73 0 0 99,96
8 2,38 485,72 487,77 2,05 0 0 99,83
10 2,00 571,48 572,38 0,90 0 0 99,78
Peneiramento da Amostra Parcial
M. am. seca
ao ar = 70,00 g Massa da am. parcial corr. = 69,06 g
Peneira Material retido % da Am.
Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que
# mm (g) total (g) solo (g) Parcial Acumul. passa
20 0,84 459,91 460,93 1,02 1,48 1,48 98,30
40 0,42 389,03 390,87 1,84 2,66 4,14 95,64
60 0,250 383,74 386,94 3,20 4,63 8,78 91,02
100 0,149 338,12 341,69 3,57 5,17 13,94 85,86
200 0,074 368,31 378,51 10,20 14,77 28,72 71,12
Análise Granulométrica
Sedimentação
Lei de Stokes:
velocidade de queda de partículas sólidas em suspensão em uma solução água-solo é
proporcional ao quadrado do diâmetro das partículas
Análise Granulométrica
Sedimentação
Sedimentação
No do densímetro = 6326 Massa específica dos grãos= 2,665 g/cm³ Correção inicial = 2,00 Correção devido ao menisco = 1,00
Tempo Tempera- Leit.do Leit. cor- % da Am. % da Am. Altura de Diâmetro
(min) tura (oC) dens. rigida Parcial total queda (cm) (mm)
0,5 24,0 30,7 29,50 68,255 68,102 12,12 0,06380
1 24,0 29,2 27,99 64,774 64,629 12,39 0,04562
2 24,0 27,7 26,49 61,294 61,156 12,66 0,03260
4 24,0 26,7 25,49 58,973 58,841 12,11 0,02256
8 24,0 25,9 24,69 57,117 56,989 12,26 0,01604
15 24,0 24,9 23,68 54,797 54,674 12,44 0,01180
30 24,0 24,2 22,98 53,173 53,053 12,56 0,00839
60 24,0 23,5 22,28 51,548 51,433 12,69 0,00596
120 24,0 22,7 21,48 49,692 49,581 12,83 0,00424
240 24,0 21,7 20,47 47,372 47,266 13,01 0,00302
480 24,0 20,7 19,47 45,051 44,950 13,19 0,00215
1440 24,0 19,7 18,47 42,731 42,635 13,37 0,00125
Curva Granulométrica
Diâmetros Efetivos
(mm)
D10= 0,0000 D15= 0,0000 D30= 0,0000 D50= 0,0046 D60= 0,0276 D85= 0,1446
Coeficientes de Não Uniformidade
e de Curvatura
CNU = - CC = -
P eneira No (SUCS) 20" 30"
18"16"14"12"
8"
6"5"4"
3"
2"
1 ½"
1"
3/4"
1/2"
3/8"5/16"1/4"
4
6
810
16
20
30
50 40
60
100
200
100 90 80 70 60 50
Porcentagemretida (%)
40 30 20 10 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Porcentagemque passa (%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Calhau Matacão
ABNT Argila Silte fina Areiamédia grossa fino Pedregulhomédio grosso
Argila Silte fina Areia média grossa 1 Pedregulho2
3 4
Argila Silte fina Areiamédia grossa Pedregulho
SUCS MIT
Araruna (2006) Geotecnia na Arquitetura
58
solos residuais
Duque de Caxias
Granulometria
Três parâmetros são utilizados para dar uma informação sobre a curva granulométrica
Diâmetro efetivo (D10): É o ponto característico da curva granulométrica para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto de 10%, tal que 10% das partículas de solo possuem diâmetro inferiores a ele.
Coeficiente de uniformidade (Cu): Dá uma ideia da distribuição do tamanho das partículas do solo;
Obs.: 1 - valores próximos de um indicam curva granulométrica quase vertical, com os diâmetros variando em um intervalo pequeno;
Obs.: 2 - valores maiores que um a curva granulométrica irá se abatendo e aumentando o intervalo de variação dos diâmetros.
Cu = D60 / D10
Coeficiente de curvatura (Cc): Dá uma medida da forma e da simetria da curva granulométrica e é igual a:
C D
D x D
C
30 2
60 10
Propriedades das
Curvas de Distribuição Granulométrica
T.M.P. de Campos (2011)
Diâmetros Efetivos
(mm)
Coeficientes de Uniformidade
e Curvatura
Peneira N o (SUCS) 30"
12"
6"
3"
2"
1"
1/2"
4
10
20
40
60
100
200 Porcentagem retida )%(
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm)
Porcentagem que passa (%)
Matacão Pedra
ABNT Argila Silte fina Areiamédia grossa fino Pedregulhomédio grosso
Silte
Argila Areia Pedregulho
média
fina grossa 1 2 3 4
Silte
Argila Areia Pedregulho
fina média grossa
MIT
Índices Físicos: Solo como um todo SUCS
D10 D60
Di = Diâmetro Efetivo
Coeficiente de Não Uniformidade
CU = D60/D10
Coeficiente de Curvatura
CC = D302/(D60xD10)
tipos de granulometria
Bem Graduado
Cu ≥ 4 para pedregulho
Cu ≥ 6 para areias
Cc>3 ou Cc<1
Solo Uniforme – mal graduado
Cu < 4 para pedregulho
Cu < 6 para areias
Solo de granulação aberta – mal graduado
Cu ≥ 4 para pedregulho
Cu ≥ 6 para areias
1≤Cc≤3
Solos: Propriedades Índice
Curvas de Distribuição Granulométrica
T.M.P. de Campos (2011)
Diâmetros Efetivos
(mm)
Coeficientes de Uniformidade
e Curvatura
Peneira N o (SUCS) 30"
12"
6"
3"
2"
1"
1/2"
4
10
20
40
60
100
200 Porcentagem retida )%(
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm)
Porcentagem que passa (%)
Matacão Pedra
ABNT Argila Silte fina Areiamédia grossa fino Pedregulhomédio grosso
Silte
Argila fina Areia média grossa 1 Pedregulho2
4 3
Silte
Argila Areia Pedregulho
fina média grossa
MIT
Índices Físicos: Solo como um todo SUCS
1 4
3 2
5
Caracterização Granulométrica
63
Número Nome Obs.
NBR-6502 Rochas e solos Terminologia
NBR-13441 Rochas e solos Simbologia
NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário
NBR-5734 Peneiras de ensaio
NBR-6457 Amostras de Solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização
NBR-7181 Solo – Análise Granulométrica
NBR-6459 Solo – Determinação do Limite de Liquidez
NBR-7180 Solo – Determinação do limite de plasticidade
NBR-7183 Determinação do limite e relação de contração de solos NBR-6508 Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da massa específica