granulometria - ecivilufes · granulometria geotÉcnica ... p e ip) - limites de atteberg. 10 60 d...

Pa

rte

1:

Co

nce

ito

s B

ásic

os

Granulometria

GEOTÉCNICA

Grãos individuais Tamanho, forma, rugosidade, mineralogia, superfície específica Relações entre fases Porosidade, índice de vazios, grau de saturação, teor de umidade, massas específicas total e seca, densidade relativa dos grãos , compacidade relativa Solo como um todo Distribuição granulométrica, limites de consis- tência, atividade coloidal

Co

nc

eit

os G

eo

técn

ico

s B

ásic

os

FORMA DAS PARTÍCULAS

1 – Volumosa : associadas a intemperismo físico de

rochas e minerais

2 – Laminar : têm esfericidade muito pequena,

predominantemente argilominerais;

3 - Fibrilar : raros, exemplo: depósito de corais e

argila de atapulgita (Fabricação de Absorventes

químicos em remédios e medicamentos, inseticidas e

pesticidas.)

Formas dos Grãos ou Partículas P

ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

EQÜIDIMENSIONAL

(poliédrica)

Forma tipicamente

encontrada nas frações

pedregulho, areia e

silte.

Pode ser encontrada,

tipicamente em baixas

proporções, na fração

argila.

Grão de quartzo aumentado 200 vezes

Formas dos Grãos ou Partículas

Mica na fração fina:

aumento de 10.000 vezes

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

LAMELAR OU PLACA (uma dimensão predomina

sobre as outras duas)

Tipicamente

encontrada na fração

argila.

Pode ocorrer nas

frações silte

(argilominerais, mica) e

areia (mica).

Formas dos Grãos ou Partículas T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

TUBULAR E CILÍNDRICA (duas dimensões predominam sobre a terceira)

Encontrada na fração argila (argilominerais)

Largura da foto: 4,7mm Largura da foto: 2mm

Haloisita Atapulgita

Foto

mic

rogra

fia E

letr

ônic

a

Foto

mic

rogra

fia E

letr

ônic

a

Araruna (2006) Geotecnia na Arquitetura 7

ANGULOSIDADE- descreve a angulosidade de

solos grossos (areias e pedregulhos).

Descrição Critério

angular partículas têm pontas agudas e faces relativamente planas

com superfícies rugosas

sub-angular partículas têm pontas arredondadas e faces relativamente

planas com superfícies rugosas

sub-arredondada partículas têm faces quase planas mas têm pontas

arredondadas

arredondada partículas não apresentam pontas


Forma de partículas Volumosas: Rugosidade dos Grãos P

ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

(fração grossa – Muller, 1967)

Angular

Sub-angular

Sub-redonda

Redonda

Bem-redonda

Araruna (2006) 9

FORMA - descreve a forma dos solos grossos em

plana, alongada, e plana e alongada.

Descrição Critério

plana partículas com largura/espessura 3

alongada partículas com comprimento/largura 3

plana e alongada partículas com largura/espessura > 3

partículas com comprimento/espessura > 3


Superfície Específica (Ss) P

ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Definições: As / V ou As / M

As = área da superfície da partícula

V = volume da partícula M = massa da partícula

Forças de superfície / Força gravitacional

Forças de superfície: forças eletrostáticas, forças eletro

magnéticas, hidratação de íons

Quanto maior Ss maior a influência relativa de forças de origem elétrica

Exercício: Calcular a superfície específica de

de argila um metro cúbico de terra com

densidade (Da) igual a 1,4 g/cm3 e com 40%

de argila (que possui superfície específica

igual a 100 m2/g).

r = 1,4 g/cm3 = 1.400 kg/m3

40% de argila = 560 kg de argila/m3 de terra

= 560.000 g argila/m3 de terra

1 g = 100 m2

560.000 g = X

X = 56.000.000 m2/m3 ou 56 km2/m3 de terra

Superfície Específica (Ss)


ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Lado de

Partícula

Cúbica (cm)

Número de

Partículas

Volume Total

(cm3)

Área de

Superfície

(cm2)

As / V

(1/cm)

1 1 1 6 6

1m = 10-4 1012 1 60.000 60.000

1mm = 10-7 1021 1 60.000.000 60.000.000

gmcmgm

mS

cmgm

gmcmgcm

cmS

cmgcm

s

s

/3.2/65.21

16

/65.2,111

/103.2/65.21

16

/65.2,111

2

33

2

33

24

33

2

33

m

m

rm

r

A superfície específica aumenta com a diminuição do tamanho das partículas


ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Partícula Superfície Específica (m2/g)

Areia (0,1mm) 0,03

Caulinita 10-20

Ilita 80-100

Montmorilonita 800

Haloisita 40

Vermiculita 5-400

Clorita 5-50

6g de montmorilonita têm aproximadamente a mesma área de superfície de um campo oficial de futebol!

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Tamanho de Grãos

argila silte areia pedregulho

fina media grossa

calhau matacão

Diâmetro dos Grãos (mm)

0,002 0,05 4,8 76 0,4 2

Solos Coesivos Solos Granulares

Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa

Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento

250 1000

Classificação ABNT

Areia

Pedregulho

Silte Argila

invisível nesta escala

Tamanhos

relativos

Invisíveis à

olho nu

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Esfera de 8m de diâmetro Esfera de 12000Km de diâmetro

1,52x106 vezes

partícula de argila de 0,05mm partícula de pedregulho de 76mm

17

areias

• na Geotecnia a areia se refere a materiais granulares com reduzida percentagem de finos que não interferem significativamente no seu comportamento

18

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

19

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 0,05 mm

Souza Pinto (2000)

20

extração de areia para construção civil

proximidades do Rio Guandú

21

extração de areia para construção civil

proximidades do Rio Guandú

22

argila e silte

a separação entre as frações argila e silte é

freqüentemente tomada como 0,075mm que

corresponde a peneira #200, que é a mais fina

peneira usualmente empregada em

Laboratórios de Geotecnia

ao conjunto de silte e argila denomina-se

fração de finos dos solos

23

argila rija

boulder clay

24

argila lamelar

25

argila mole Norwegian quick clay

natural amolgada

Muir Wood (1990)

26

depósitos de argila mole

Barra da Tijuca

27

depósitos de argila mole Barra da Tijuca e Recreio dos Bandeirantes

28

depósitos de argila mole

Barra da Tijuca (península e arredores)

29

solos residuais Duque de Caxias

30

solos residuais talude na rodovia Washington Luís (D. de Caxias)

dobra

31

identificação dos solos por

meio de ensaios

Tamanhos de Partículas de

Solos

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

Análise Granulométrica Peneiramento

Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas pré-estabelecidas em Normas Técnicas

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Jogo de peneiras

Amostra de solo

Peneirador

Distribuição Granulométrica P

ropri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

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


Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)

MatacãoPedraABNT SilteArgilaPedregulhoAreia

médiafina finogrossa médio grosso

SilteArgila PedregulhoAreiamédiafina grossa 21 43

SilteArgila PedregulhoAreiafina grossamédia

MIT

SUCS

Po

rcen

tag

em q

ue

pas

sa

(%) P

orcen

tagem

retida (%

)

Peneiramento

Sedimentação

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

Pro

pri

edad

es Í

nd

ice: G

rão

s I

nd

ivid

uais

Análise Granulométrica Sedimentação

2

18Dv ws

m

37

Informações necessárias a classificação

percentagem de pedregulho, areia e finos - requer análise granulométrica

forma da curva de distribuição granulométrica (CNU e CC)

CNU (coeficiente de não uniformidade) - indica quão graduada é uma curva de distribuição granulométrica.

• onde D60 e D10 são os diâmetros de partícula correspondente a 60% e 10% da percentagem que passa na curva de distribuição granulométrica.

CC (coeficiente de curvatura) - indica a forma da curva de distribuição granulométrica entre D60 e D10.

• onde D60, D30 e D10 são os diâmetros de partícula correspondente a 60%, 30% e 10% da percentagem que passa na curva de distribuição granulométrica.

plasticidade (L, P e IP) - limites de Atteberg.

10

60

D

DCNU C

D

D x DC302

60 10

Propriedades das

Curvas de Distribuição Granulométrica T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

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


Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)





MIT

SUCS

Índ

ices

Fís

ico

s: S

olo

com

o u

m t

od

o

D10

D70

Di = Diâmetro Efetivo

Coeficiente de Não Uniformidade

CNU = D60/D10

Coeficiente de Curvatura

CC = D302/(D60xD10)

39

classificação de solos grossos

O Sistema Unificado considera que um

pedregulho é bem graduado quando seu

coeficiente de não uniformidade é superior a 4

e que uma areia é bem graduada quando o seu

coeficiente de não uniformidade é superior a 6.

Além disto, é necessário que o coeficiente de

curvatura, esteja entre 1 e 3

40

D60 e D10

Solos: Propriedades Índice Curvas de Distribuição Granulométrica T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

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


Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)





MIT

SUCS

Argila

Areia

Silte-areno-argiloso

Índ

ices

Fís

ico

s: S

olo

com

o u

m t

od

o

Solos: Propriedades Índice Curvas de Distribuição Granulométrica T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

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


Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)





MIT

SUCS

Índ

ices

Fís

ico

s: S

olo

com

o u

m t

od

o

1

4

3 2

5

granulometria - ecivilufes · granulometria geotÉcnica ... p e ip) - limites de atteberg. 10 60 d...

Documents