Foi recebido no laboratório um bloco indeformado para a realização dos seguintes ensaios:
a. Determinação da umidade (
): tomou-se uma amostra cuja massa era
. Esta amostra foi colocada numa estufa a
por cerca de 18 h , após sua massa era
.
b. Determina a densidade dos grãos
: tomou-se uma amostra de
, no seu estado natural. Esta amostra foi colocada em um picnômetro que foi completado em segunda com água deaerada; a massa do conjunto era
. A massa do mesmo picnômetro, cheio só com água, à mesma temperatura, era
.
c. Determinação da densidade (natural) do solo (
): moldou-se um corpo-de-prova cilíndrico, com
de diâmetro e
de altura, de massa
.
d. Para o corpo-de-prova do item
, determine a massa e o volume de sólidos, a massa e o volume de água, e o volume de ar.
e. Com os índices físicos determinados nos ensaios mencionados acima, calcule o índice de vazios, a porosidade, o grau de saturação e a densidade seca.
a. Determinação da umidade (
b. Determina a densidade dos grãos
c. Determinação da densidade (natural) do solo (
d. Para o corpo-de-prova do item
e. Com os índices físicos determinados nos ensaios mencionados acima, calcule o índice de vazios, a porosidade, o grau de saturação e a densidade seca.
Passo 1
O enunciado pede, para um solo recebido em bloco, que a partir de quatro ensaios (umidade, densidade de grãos, densidade natural e medidas de amostra cilíndrica) a gente determine em sequência:
- o teor de umidade
; - a densidade de grãos
; - a densidade natural
; - para a amostra cilíndrica, as massas e volumes de sólidos, água e ar;
- e, por fim, os índices físicos: índice de vazios
, porosidade , grau de saturação e densidade seca .
Vamos usar fórmulas clássicas da mecânica dos solos e a relação entre massa e volume.
Passo 2
Determinar o teor de umidade
.
Massa inicial da amostra: .
Massa após secagem: .
Massa de água:
Massa inicial da amostra:
Massa após secagem:
Massa de água:
Teor de umidade:
Passo 3
Determinar a densidade de grãos
pelo picnômetro.
Dados: (massa de sólidos);
(picnômetro cheio só com água);
(picnômetro + sólidos + água).
A massa de água deslocada pelos grãos é
Dados:
A massa de água deslocada pelos grãos é
Como a água tem densidade
, o volume de sólidos é
Logo
Passo 4
Determinar a densidade natural
pelo corpo-de-prova cilíndrico.
Massa do cilindro (solo natural):
Dimensões: diâmetro , altura
.
Volume total
Massa do cilindro (solo natural):
Dimensões: diâmetro
Volume total
Portanto
Passo 5
Para o mesmo corpo-de-prova, calcular massas e volumes de sólidos, água e ar.
Já sabemos . Então, se
é a massa total (sólidos+água), a massa de sólidos é
Já sabemos
e a massa de água
Volume de sólidos
volume de água
e volume de vazios (águ
r)
Deste volume de vazios, a parte ocupada por água já é
, sobrando o volume de ar
Na verdade:
Corrigindo: já tínhamos
então
Atenção: na verdade definimos
. Logo já temos
Isso mostra que houve troca de notação; o correto é
e daí
Passo 6
Calcular os índices físicos:
Índice de vazios
Índice de vazios
Porosidade
Grau de saturação
Densidade seca
Resposta
w
{,}100 (10,0%)
Para o corpo-de-prova: ,
,
,
,
Para o corpo-de-prova: