Comparação entre os métodos pipeta e densimetro

COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DE PIPETA E DENSÍMETRO, APLICADOS A AMOSTRAS DE SOLO DE ARMAR, BENTONITA E CAULIM

Aline de Viegas Beloni

Bruna Sá Britto Valério

Dr. Antônio Marcos de Lima Alves

Resumo: Seis amostras de três diferentes solos (armar, bentonita e caulim) foram submetidas a analise granulométrica por sedimentação pelos métodos da pipeta e do densímetro, seguindo respectivamente os procedimentos adotados pelo Laboratório de Engenharia Costeira - Setor de Sedimentologia e pelo Laboratório de Engenharia Civil - Setor de Geotecnia, ambos localizados na Universidade Federal do Rio Grande - FURG. Comparando as frações granulométricas entre os dois métodos não houve diferenças significativas (na ordem de 8%), o que pode ser atribuído às inúmeras distinções que existem entre os métodos.

Palavras-chave: pipeta, densímetro, armar, bentonita, caulim.

1. Introdução

No estudo do comportamento mecânico de solos compreende-se a determinação, a partir dos ensaios de laboratório ou campo, de diversos parâmetros relacionados à caracterização básica do material. Dentre os ensaios necessários à caracterização, um dos mais importantes é o teste de granulometria, que definirá as diferentes frações de tamanho de grãos que compõem o solo em estudo. Na análise granulométrica de solos finos, duas técnicas são frequentemente empregadas: o método da pipeta e o método do densímetro, estes caracterizados como métodos indiretos de separação dos solos.

De acordo com Suguio (1973), os métodos indiretos de separação dos sedimentos são geralmente mais precisos e aplicáveis, sem muita dificuldade, a partículas com menos de 0,001 mm de diâmetro, esta aplicação baseasse na lei de Stokes que possibilita calcular a resistência friccionada exercida sobre uma partícula esférica em queda em um meio fluido calmo de sedimentação.

O método da pipeta, descrito em SUGUIO (1973), é fundamentado pelas mudanças de concentração de partículas em suspensão originalmente uniforme, que abrange varias amostras, em determinados períodos de tempo, e o método do densímetro é baseado nos mesmos princípios do método da pipeta, onde a densidade da mistura é medida através de um densímetro, dentro de um determinado intervalo de tempo, prevista na ABNT NBR 7181/1988. Apesar dos dois métodos terem o mesmo fundamento teórico eles se diferem bastante durante a execução e analise dos dados.

Segundo SUGUIO (1973), estudos gerais apontam o método da pipeta como o mais eficiente para analise granulométrica de solos finos.

Desse modo, o presente trabalho propõe como principal objetivo a analise e comparação das técnicas utilizadas nos procedimentos dos métodos da pipeta e do densímetro, aplicadas a amostras de solos armar, bentonita e caulim.

1. Materiais e métodos

1. Materiais

O estudo foi elaborado a partir de amostras de solos de Armar, Bentonita e Caulim, em cada amostra utilizou-se duas combinações de variações de pesos 120 e 30 gramas para solos arenosos e 70 e 30 gramas para solos argilosos.  Estas amostras foram submetidas a ensaios granulométricos, aplicando dois métodos indiretos de separação: o método da pipeta e do densímetro.

Os ensaios foram caracterizados em dois laboratórios, Laboratório de Engenharia Civil - Setor de Geotecnia (método do densímetro) e Laboratório de Engenharia Costeira - Setor de Sedimentologia (método da pipeta), ambos são localizados na Universidade Federal do Rio Grande - FURG.

Os solos analisados neste estudo são descritos abaixo:

• Armar: é um solo que corresponde ao horizonte B profundo subdividido em Bt1, Bt2 e Bt3 (horizontes de acumulação de argila iluvial), vermelho amarelado, sendo bruno avermelhado no B2, franco argilo-arenoso, com estrutura bem desenvolvida em blocos subangulares; muito friável ligeiramente plástico e ligeiramente pegajoso; transição para o C, difusa e plana) sua formação é nos terrenos sedimentares da Barreira Litorânea II. É um solo muito utilizado nas indústrias de fertilizantes da região e em obras de terraplanagem (FETEN, 2005; BASTOS et al, 2008). A amostra analisada tem sua jazida comercial localizada entre a cidade de Pelotas/RS e Rio Grande/RS nas proximidades da BR-392.

• Bentonita: é um mineral formado essencialmente por argilominerais que pertencem ao grupo das esmectitas, uma família de argilas com propriedades semelhantes. Origina-se frequentemente pela alteração química de cinzas vulcânicas. Apresenta as seguintes características: unidade estrutural 2:1, partículas muito finas, elevada carga superficial, cátions (trocáveis) entre as camadas, altamente expansiva, inchamento quando em presença de água (afastamento das camadas) e elevada plasticidade. As amostras de bentonita natural NA-35 utilizadas no estudo foram produzidas pela empresa Shumacher Insumos /RS.
• Caulim: é um solo formado basicamente pela presença de caulinita, pertencendo ao grupo de silicatos de hidratos de alumínio. Origina-se da alteração de silicatos de alumínio, particularmente dos feldspatos. É um dos minerais mais utilizados nas indústrias apresentando características como: quimicamente inerte, é branco, creme ou rosa, apresenta ótimo poder de cobertura quando usado como pigmento ou como extensor em aplicações de cobertura e carga, é macio e pouco abrasivo, possui baixas condutividades de calor, empilhamento de camadas 1:1, baixo poder de retenção de água, praticamente ausência de expansibilidade e consistência plástica em teores de umidade relativamente baixos, (LUZ, 1993). As amostras de caulim utilizadas na analise são produzidas pela empresa Inducal/RS.

1. Métodos

As amostras de armar, caulim e bentonita foram submetidas a ensaios granulométricos por meio de duas técnicas: o método da pipeta (SUGUIO, 1973) e densímetro (ABNT NBR 7181/ 1988).

1. Método da Pipeta

O ensaio de pipetagem foi realizado de acordo com a obra de SUGUIO (1973), conforme segue:

• Tomar certa quantidade de sedimento e deixar descansar em 50 ml de defloculante - Pirofosfato de sódio, por 24 horas;
• Passadas às 24 horas lavar com água destilada a solução (solo e defloculante) na peneira 0,062 mm;
• Depositar o material passante na peneira 0,062 mm em uma proveta de 1 litro e completar até a marca de 1 litro com água destilada;
• Colocar a proveta com a solução em uma bancada;
• Agitar a amostra com o auxilio de um embolo e aguardar o tempo de sedimentação para realizar a coleta;
• Depois de realizada a coleta deve-se agitar a solução novamente com o embolo e aguardar o próximo tempo de sedimentação para coletar o material;
• São realizadas 7 coletas em tempos de sedimentação pré-determinados, a cada coleta o material coletado é disposto em um becker que é pesado e colocado em estufa até a secagem do sedimento;
• As coletas até a 5ª pipetagem são efetuadas com a pipeta a 10 cm de profundidade do topo e as demais a 5 cm;
• A diferença entre sedimento seco + becker e o peso do becker vazio, representa a quantidade em gramas de sedimento referente a determinado diâmetro de grão (silte e argila) extraído em determinado tempo de sedimentação, conforme tabela 1.

Tabela 1 - Tempos, profundidades e granulações para análise granulométrica por pipetagem.

Pipetagem	Diâmetro (mm)	Prof. Pipeta (cm)	Sedimentação	Escala ϕ
1º	1/32	10	1’56’’	5silt
2º	1/64	10	7’44’’	6silt
3º	1/128	10	31’00’’	7silt
4º	1/256	10	2h3’	8clay
5º	1/512	10	8h10’	9clay
6º	1/1024	5	16h21’	10 clay
7º	1/2048	5	65h25’	11 clay
8º	---	---	---	12 clay

• Após secagem do material retido na peneira 0,062 mm realizar o peneiramento dos grosseiros da amostra na escala ϕ e ϕ;[pic 1]
• Passar os dados obtidos para uma planilha eletrônica e gerar uma curva granulométrica com o auxilio do programa Sysgran 3.0.
• Os percentuais de areia, silte e argila são obtidos através da curva granulométrica, com os limites granulométricos estabelecidos, conforme tabela 2.

Tabela 2 - Classificação granulométrica de Udden-Wentworth - valores expressos em mm e ϕ (LEEDER, 1982), e terminologia de wentworthtraduzida por SUGUIO (1973), apud VELOSO (2001), reformada pelo autor.