Quais são os índices físicos diretamente determinados por meio de ensaios de laboratório? Descreva como seria os ensaios para essa determinação.

Passo 1

Beleza, o exercício pergunta: “Quais índices físicos da amostra de solo a gente determina diretamente em laboratório e como são feitos os ensaios?” Isso faz parte de Mecânica dos Solos, mais precisamente os “índices de consistência, granulometria, densidade e umidade”. Para responder a isso, a gente vai listar cada índice físico que se mede diretamente e, em seguida, descrever passo a passo o ensaio de laboratório usado para determiná-lo, explicando a teoria por trás de cada um.

Passo 2

Índice: Teor de água (umidade) – w ;=;múmida - msecamsecatimes 100%
Teoria: o teor de água é a razão entre a massa de água presente e a massa de sólidos secos. É importante porque a água influencia a resistência e a deformação do solo.
Ensaio (método gravimétrico):
  1. Pesa-se uma pequena amostra úmida de solo: ú.
  2. Leva-se ao forno a até massa constante e pesa de novo: .
  3. Calcula-se
ú

Passo 3

Índice: Massa específica dos grãos – Gs ;=;rhosrhow ;=;ms / Vsrhow
Teoria: define-se , onde é a densidade dos sólidos do solo e a da água. Esse índice diz quanto o solo “pesa” em relação à água.
Ensaio (picnômetro):
  1. Pesa-se uma quantidade seca de solo, .
  2. Coloca-se o solo dentro de um picnômetro vazio e pesa-se o conjunto: .
  3. Enche-se o picnômetro com água até a marca, retira as bolhas, seca o exterior e pesa de novo: .
  4. Calcula-se o volume de sólidos pela água que entrou e, enfim,
(Basta relacionar as massas medidas para extrair e, daí, .)

Passo 4

Índice: Distribuição granulométrica
Teoria: mostra a porcentagem de cada faixa de tamanho de grão no solo. É essencial para entender comportamento de permeabilidade, compactação e consistência.
Ensaio:
a) Fração grossa (> 0,075 mm): peneiramento
  1. Escolhe-se um conjunto de peneiras padronizadas.
  2. Passa-se a amostra seca e pesa-se o resíduo em cada peneira.
  3. Calcula-se a percentagem retida em cada uma.
    b) Fração fina (< 0,075 mm): método do hidrómetro ou balanceamento de sedimentos
  4. Dispõe-se o solo em uma solução e mede-se a sedimentação com o hidrómetro em tempos pré-determinados.
  5. Usa-se a lei de Stokes para relacionar a velocidade de decantação ao diâmetro médio das partículas.

Passo 5

Índices de consistência (Limites de Atterberg: LL e LP)
Teoria: medem a transição do solo de estado líquido para plástico (LL) e de plástico para semi-sólido (LP). Indicativos da plasticidade e trabalhabilidade.
Ensaio:
  1. Limite de liquidez (LL): usa-se o aparelho de Casagrande
    a) Coloca-se uma pasta de solo no copo, faz-se um sulco, conta-se o número de golpes até o sulco fechar ao longo de 12,7 mm.
    b) Plota-se água vs. número de golpes e obtém-se o teor de água para 25 golpes.
  2. Limite de plasticidade (LP):
    a) Molda-se um fio de solo úmido com 3 mm de diâmetro,
    b) Verifica-se o teor de água em que o fio começa a esfarelar.

Passo 6

Índice: Densidade aparente (úmida e seca)
Teoria: unidade de peso do solo (massa por volume). Importante para estudos de compactação e estabilidade.
Ensaio (método do molde):
  1. Pesa-se um molde vazio: rhoúmida = mmolde+solo úmido - mmoldeV .
  2. Enche-se o molde com solo úmido, nivela-se e pesa-se: rhoseca = rhoúmida1 + w ú.
  3. Mede-se o volume do molde, .
  4. Calcula-se a densidade úmida:
úú
  1. Seque-se o solo e pese de novo para obter a densidade seca:
ú

Resposta

Os principais índices físicos determinados diretamente em laboratório são:
  1. Teor de água ( ) – ensaio gravimétrico;
  2. Massa específica dos grãos ( ) – picnômetro;
  3. Distribuição granulométrica – peneiramento e sedimentação (hidrómetro);
  4. Limites de Atterberg (liquidez e plasticidade) – aparelho de Casagrande e teste de fio;
  5. Densidade aparente (úmida e seca) – método do molde.

Exercícios relacionados