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) –
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):
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):
- Pesa-se uma pequena amostra úmida de solo:
. - Leva-se ao forno a
até massa constante e pesa de novo: . - Calcula-se
Passo 3
Índice: Massa específica dos grãos –
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):
Teoria: define-se
Ensaio (picnômetro):
- Pesa-se uma quantidade seca de solo,
. - Coloca-se o solo dentro de um picnômetro vazio e pesa-se o conjunto:
. - Enche-se o picnômetro com água até a marca, retira as bolhas, seca o exterior e pesa de novo:
. - 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
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
- Escolhe-se um conjunto de peneiras padronizadas.
- Passa-se a amostra seca e pesa-se o resíduo em cada peneira.
- Calcula-se a percentagem retida em cada uma.
b) Fração fina (< 0,075 mm): método do hidrómetro ou balanceamento de sedimentos - Dispõe-se o solo em uma solução e mede-se a sedimentação com o hidrómetro em tempos pré-determinados.
- 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:
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:
- 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. - 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):
Teoria: unidade de peso do solo (massa por volume). Importante para estudos de compactação e estabilidade.
Ensaio (método do molde):
- Pesa-se um molde vazio:
. - Enche-se o molde com solo úmido, nivela-se e pesa-se:
. - Mede-se o volume do molde,
. - Calcula-se a densidade úmida:
- Seque-se o solo e pese de novo para obter a densidade seca:
Resposta
Os principais índices físicos determinados diretamente em laboratório são:
- Teor de água (
) – ensaio gravimétrico; - Massa específica dos grãos (
) – picnômetro; - Distribuição granulométrica – peneiramento e sedimentação (hidrómetro);
- Limites de Atterberg (liquidez e plasticidade) – aparelho de Casagrande e teste de fio;
- Densidade aparente (úmida e seca) – método do molde.