UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRASDEPARTAMENTO DE CINCIA DO SOLO SETOR DE FSICA DO SOLOCaixa Postal 37 - TELEFAX (035) 829-1251 CEP 37.200-000 - LAVRAS-MG

FSICA DO SOLO PRTICA

CURSO DE PS-GRADUAO EM SOLOS E NUTRIO DE PLANTAS

Prof. Mozart Martins Ferreira, Dr. Prof. Moacir de Souza Dias Junior, Ph.D. Jlio Csar Bertoni, M.Sc. Ana Rosa Ribeiro Bastos, M.Sc.

2000

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INSTRUES PARA AS AULAS PRTICAS DE FSICA DO SOLO INSTRUES GERAIS 1. Ler com ateno as instrues da aula prtica antes de tentar conduzi-la. 2. Anotar quaisquer modificaes sugeridas pelo professor, laboratorista ou aluno. 3. Caso note algum dano ou mal funcionamento na aparelhagem, informe imediatamente ao professor. 4. necessrio lavar ou limpar todo o equipamento usado antes de deixar o laboratrio. 5. Os resultados de algumas das aulas prticas devero ser calculados utilizando as planilhas eletrnicas para o clculo de anlise fsica do solo, as quais devem ser adquiridas na Coordenadoria de Extenso da Universidade Federal de Lavras. 6. Os relatrios devero ser datilografados e os grficos devero ser feitos usando qualquer aplicativo disponvel no mercado. INSTRUES PARA CONFECO DOS RELATRIOS Os relatrios devem incluir: 1. Introduo: a introduo deve conter um pargrafo inicial mostrando a importncia e aplicao do tpico em estudo. A seguir deve-se apresentar uma reviso de literatura sobre o

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assunto em estudo. Finalmente no ltimo pargrafo deve-se apresentar o objetivo da aula prtica. 2. Material e Mtodos: apresentar uma descrio resumida do material e mtodo utilizado. 3. Resultados e Discusso: neste item deve-se apresentar os dados obtidos na forma de tabelas e/ou grficos os quais devero ser discutidos com os dados dos outros grupos e com os dados constantes na literatura. 4. Concluso: apresentar neste item uma apreciao dos resultados. 5. Bibliografia: citar a bibliografia consultada, na forma correta. 6. Apndice: neste item o aluno dever desenvolver uma planilha eletrnica para o clculo de suas anlises usando os aplicativos QPRO ou EXCEL. Compare os resultados obtidos usando as planilhas desenvolvidas neste item com os resultados obtidos usado as planilhas desenvolvidas por Dias Junior (1995), quando for o caso.

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AULA PRTICA N. 1 - DENSIDADE DE PARTCULAS A densidade de partcula uma caracterstica intrnseca do solo, dependendo apenas dos constituintes da frao slida do solo. determinada pela proporo relativa de material mineral e orgnico e suas respectivas densidades. A densidade da matria orgnica varia de 1,0 a 1,3 g cm-3, enquanto que a densidade da parte mineral varia de 2,50 a 5,20 g cm-3. 1.1. Material - picnmetro - bomba de vcuo - balana analtica ( 0,001 g) dessecador - termmetro mL) - balo volumtrico com rolha esmerilhada (50 mL) 1.2. Mtodos 1.2.1. Mtodo do Picnmetro - bureta (50 - gua destilada - estufa eltrica -

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Pesar aproximadamente 3 g de TFSA, a qual ser usada no clculo do peso do solo seco. Pesar aproximadamente 25 g da mesma TFSA e colocar na estufa a 105-110C umidade. durante 24 horas e determinar a sua

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Transferir para o picnmetro as 3 g de TFSA e adicionar gua destilada at a metade do volume do picnmetro.

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Colocar o picnmetro nesta condio no dessecador, o qual est acoplado a uma bomba de vcuo. Remover todo o ar do picnmetro usando vcuo at que todo o ar do interior do picnmetro mais solo seja eliminado, fato este evidenciado quando o borbulhamento no interior do picnmetro cessar.

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Completar o volume do picnmetro e, a seguir, tampar o picnmetro com a sua rolha de tal maneira que o seu capilar seja preenchido por gua.

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Secar o exterior do picnmetro e determinar o peso do conjunto: picnmetro + solo dentro + gua. Determinar picnmetro. a temperatura da gua no interior do

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Determinar o peso do conjunto: picnmetro + gua. Calcular o peso de solo seco contido nas 3 g de TFSA atravs do uso da umidade previamente determinada. Determinar a densidade de partculas.

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1.2.2. Mtodo do Balo Volumtrico Aferir o volume do balo volumtrico. Pesar 20 g de TFSE e transferir para balo volumtrico de 50 mL. Colocar na bureta aferida com o balo, lcool etlico at a marca do zero. Colocar no balo com TFSE mais ou menos 25 mL de lcool. Agitar o balo durante 1 minuto, para facilitar a penetrao do lcool nos capilares do solo.

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Deixar repousar por 15 minutos e completar o volume do balo com lcool etlico. Fazer a leitura do nvel de lcool na bureta (L). Determinar o volume de TFSE usando a expresso: V = 50 L Calcular a densidade de partculas usando a expresso: Dp = 20 / V

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1.3. Bibliografia BLAKE, G.R. & HARTGE, K.H. Particle density. In: Methods of soil analysis. Part 1, 2nd ed., Madison, American society of Agronomy, 1986. pp 377 - 382. BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. Third edition. McGraw-Hill Book Company, NY, 1986.

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AULA PRTICA N. 2 - ANLISE TEXTURAL PELO MTODO DE BOUYOUCOS O mtodo de anlise textural sugerido por Bouyoucos (1927) usado quando se deseja uma anlise rpida dos constituintes slidos do solo, sem que seja necessria grande preciso. Devido a isso, este mtodo vem sendo utilizado na anlise de rotina. 2.1. Material - Agitador Hamilton Beach ou similar analtica - Becker de 250 mL - NaOH 1N mL - Hidrmetro Termmetro - Peneira N. 270 (0,053 mm) Cronmetro - Conjunto de peneiras 2.2. Mtodo Pesar uma dada quantidade de TFSA que corresponda a 50 g de TFSE e colocar em copo metlico do agitador e adicionar gua destilada at cobrir a amostra. Adicionar 10 mL de NaOH 1N e deixar em repouso por 15 minutos. - Estufa - Proveta de 1000 Balana

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Adicionar gua destilada suficiente para atingir 2/3 da altura do copo metlico. Agitar durante 20 minutos a 6000 rpm. Passar toda a suspenso atravs da peneira 0,053 mm para proveta de 1000 mL e completar o volume da proveta com gua destilada.

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A frao areia deve ser colocada em becker previamente tarado e identificado. Levar para secar a 105-110C e determinar o peso seco aps esfriar em dessecador.

-

Fracionar a areia total em um conjunto de peneiras colocadas na seguinte ordem: 1; 0,5; 0,2 e 0,1 mm e expressar o peso retido em cada peneira em porcentagem de TFSE.

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Calcular o tempo de sedimentao da menor partcula de silte, usando a expresso: t = (9 h ) / [2 (Dp - Df) g r2] Onde: t = tempo de sedimentao (s) h = profundidade de coleta (cm) = viscosidade da gua (poises) Dp = densidade de partculas (g cm-3) Df = densidade da gua (g cm-3) g = acelerao-2

gravitacional

no

laboratrio

(g

=

978,4221 cm s ) r = raio da menor partcula a se sedimentar (cm)

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-

Homogeneizar com agitador prprio e deixar t minutos em repouso. Aps t minutos, coletar a suspenso a uma profundidade de 5 cm. A suspenso coletada em uma proveta de 250 mL. Colocar o hidrmetro e fazer a leitura da argila. Determinar a temperatura da suspenso. Em funo da temperatura, fazer a seguinte correo da leitura do hidrmetro:

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1) Adicionar 0,2 leitura do hidrmetro para cada grauacima de 68F (temperatura de calibrao do hidrmetro).

2) Subtrair 0,2 leitura do hidrmetro para cada grauabaixo de 68F. Com a leitura corrigida do hidrmetro, calcular a porcentagem de argila.

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Com os resultados da areia total e da argila, calcular por diferena a porcentagem de silte Determinar a classe textural. Repetir o procedimento anterior sem a utilizao do NaOH e determinar a porcentagem de argila dispersa em gua. Calcular o ndice de floculao.

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2.3. Bibliografia BOUYOUCOS, G.J. A recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soil. Am. Soc. Agr. J. 1951. 43:434-438.

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BOUYOUCOS, G.J. An improved type of soil hydrometer. Soil Sci. 1950. 76:377-378. BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. Third edition. McGraw-Hill Book Company, NY, 1986. DAY, P.R. Physical basis of particle size analysis by the hydrometer method. Soil Sci. 1950. 363-374. DAY, P.R. Experimental confirmation of hydrometer theory. Soil Sci. 1953. 75-181. GEE, G.W. & BAUDER, J.W. Particle-size analysis. In: Methods of soil analysis. Part 1, 2nd ed., Madison, American society of Agronomy, 1986. pp 383-411.

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AULA PRTICA N. 3 - ANLISE TEXTURAL PELO MTODO DA PIPETA O mtodo da pipeta utilizado universalmente na anlise granulomtrica do solo, devido, principalmente, sua preciso; entretanto, um mtodo trabalhoso. 3.1. Material - Agitador Hamilton Beach ou similar - Becker de 100 mL - NaOH 1N -Hidrmetro - Peneira N. 270 (0,053 mm) - Pipeta de 10 mL 3.2. Mtodo Pesar uma dada quantidade de TFSA que corresponda a 10 g de TFSE e colocar em copo metlico do agitador e adicionar gua destilada at cobrir a amostra. Adicionar 10 mL de NaOH 1N e deixar em repouso por 15 minutos. Adicionar gua destilada suficiente para atingir 2/3 da altura do copo metlico. Agitar durante 20 minutos a 6000 rpm. Passar toda a suspenso atravs da peneira 0,053 mm para proveta de 500 mL e completar o volume da proveta com gua destilada. - Balana analtica - Estufa - Proveta de 500 mL - Termmetro - Cronmetro - Conjunto de peneiras

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A frao areia deve ser colocada em becker previamente tarado e identificado. Levar para secar a 105-110C e determinar o peso seco aps esfriar em dessecador.

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Fracionar a areia total em um conjunto de peneiras colocadas na seguinte ordem: 1; 0,5; 0,2 e 0,1 mm e expressar o peso retido em cada peneira em porcentagem de TFSE.

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Calcular o tempo de sedimentao da menor partcula de silte, usando a expresso: t = (9 h ) / [2 (Dp - Df) g r2] Onde: t = tempo de sedimentao (s) h = profundidade de coleta (cm) = viscosidade da gua (poises) Dp = densidade de partculas (g cm-3) Df = densidade da gua (g cm-3) g = acelerao-2

gravitacional

no

laboratrio

(g

=

978,4221 cm s ) r = raio da menor partcula a se sedimentar (cm)

-

Homogeneizar com agitador prprio e deixar t minutos em repouso. Aps t minutos, pipetar uma alquota de 10 mL da suspenso a uma profundidade de 5 cm. Transferir para uma cpsula tarada e identificada a suspenso coletada e levar para estufa a 105-110C durante 24 horas. Esfriar em dessecador e determinar o peso do material.

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Calcular a % de argila de acordo com a orientao abaixo: 13

10 g de TFSE ------------ 500 mL X TFSE 0,2 g de TFSE ------------ Y g de Argila + NaOH 100 g de TFSE ------------W W% = 500 Y (argila + NaOH) -----------10 mL X = 0,2 g de

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Sabe-se que 1N de NaOH = 40 g / L 40 g de NaOH soluo) X ------------10 mL NaOH X = 0,4 g de ------------1000 mL (no preparo da

0,4 g de NaOH ------------ 500 mL (diludo na proveta) X -----------10 mL (pipetado) X = 0,008 g de NaOH 0,2 g TFSE de NaOH Logo: % de Argila = W - 4% Repetir a anlise sem a utilizao do NaOH e determinar o teor de argila dispersa em gua. Calcular o ndice de floculao. ------------ 0,008 g de NaOH Z Z = 4%

100 g de TFSE ------------

3.3. Bibliografia BAVER, L.D. ; GARDNER, W.H. & GARDNER, W.R. Particle size analysis. In: -------- Soil Physics, 4 ed., N.Y., John Wiley & Sons Inc. 1972. 40-43p.

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GEE, G.W. & BAUDER, J.W. Particle-size analysis. In: Methods of soil analysis. Part 1, 2nd ed., Madison, American society of Agronomy, 1986. pp 383-411.

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AULA PRTICA N. 4 - DENSIDADE DO SOLO, UMIDADE ATUAL , UMIDADE DE SATURAO, VTP, MICROPOROSIDADE e MACROPOROSIDADE Os monlitos de solo so muito teis para a avaliao de determinadas relaes solo-gua. Os monlitos de solo devem ser obtidos de tal maneira que preserve o mais prximo possvel a sua estrutura da natural. 4.1. Material - Amostrador de Uhland dos monlitos - Gaze - Anel elstico - Cilindros - Estufa - Parafina - Fio de linha 4.2. Mtodo Retirar uma amostra utilizando o amostrador de Uhland e outra formada de torres, do solo utilizado nas aulas anteriores. As amostras devero ser numeradas para identificao. 4.2.1. Monlito No laboratrio, revestir a parte inferior do cilindro contendo o monlito com gaze, prendendo-a com um anel elstico. 17 - Balana - Faca - Unidade de suco - Torres de solo - Aquecedor - Bandeja para saturao

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Manter a extremidade do cilindro coberta virada para baixo. Determinar o peso total do conjunto. Umedecer a amostra colocando-a em uma bandeja contendo 1 cm de altura de gua. Manter a altura de gua constante (tanto quanto possvel). Quando a parte superior do monlito estiver umedecida por capilaridade, adicionar gua bandeja, de modo a apenas cobrir o monlito. Este processo poder demorar at 24 horas ou mais.

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Determinar o peso do monlito saturado, aps ter eliminado as gotas de gua aderidas no cilindro e na gaze. Colocar o monlito na unidade de suco tenso de 0,06 atm. Aps cessar a drenagem, que geralmente ocorre num intervalo de tempo de 24 horas, remover o monlito e determinar o seu peso. Secar o monlito na estufa (105-110C), at peso constante e determinar o peso seco. Determinar o peso e o volume do cilindro, alm do peso da gaze mais elstico quando secos, saturado e a 0,06 atm.

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Calcular a densidade do solo, umidade atual, porosidade total calculada, microporosidade, macroporosidade, umidade de saturao, porosidade total determinada e poros bloqueados.

4.2.2. Torro Preparar o torro de modo a deix-lo mais ou menos arredondado. Amarrar o torro com fio de linha ( 15 cm), pesando-o para determinar o seu peso mido.

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Introduzir o torro na parafina lquida (60C) vrias vezes at o recobrimento total do torro. 18

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Pesar o torro com parafina ao ar. Pesar o torro com parafina imerso em gua destilada. Determinar o peso do solo seco e o volume do torro e a seguir determinar a densidade do solo.

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4.3. Bibliografia FERREIRA, M.M. Influncia da mineralogia da frao argila nas propriedades UFV. Viosa, fsicas 1988, 79 de p. latossolos (Tese de brasileiros. Doutorado). GROHMANN, F. Porosidade. In: ------ Elementos de Pedologia. Polgono, SP, 1972. 77-84. LEAMER, R.W. & SHAW, B. A simple apparatus for measuring noncapillary porosity on an extensive scale. J. Am. Soc. Agron. 33:1003-1008, 1941. OLIVEIRA, L.B. Determinao da macro e microporosidade pela "mesa de tenso" em amostras de solo com estrutura indeformada. M.A., IPEANE, Boletim Tcnico n 14, P.A.B., 1968, 3:197-200. SCARDUA, R. Porosidade livre de gua de dois solos do municpio de Piracicaba. SP. ESALQ-USP. Tese de Mestrado, 1972. 83 p.

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AULA PRTICA N. 5 - ESTABILIDADE DE AGREGADOS EM GUA A estrutura do solo uma propriedade fsica muito importante para o desenvolvimento das plantas. Na sua avaliao podem ser usados mtodos diretos ou indiretos. Os mtodos diretos so os de observao macro e microscpica. Entre os mtodos indiretos esto os que usam outras propriedades como critrio para avaliar a estrutura. Estes mtodos usam propriedades tais como: estabilidade de agregados, porosidade, permeabilidade, etc. Dentre os inmeros fatores que afetam a agregao do solo, a gua , provavelmente, o que mais ateno recebeu pelos pesquisadores. Os estudos realizados levaram concluso de que as caractersticas da agregao que resistem ao da gua tm importncia e significao para o comportamento do solo em condies de explorao agrcola. 5.1. Material - Agitador com jogo de peneiras - Atomizador - Estufa - Dessecador 5.2. Mtodo 1. Coletar na camada de 0-30 cm de profundidade uma amostra de aproximadamente 500 g formada de torres. - Placa de Petri - Peneiras de 7 e 4 mm - Balana

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2. No laboratrio, secar a amostra ao ar com cuidado de no deform-la. 3. Utilizar para anlise de agregado, frao que passa em peneira de 7 mm e fica retida na de 4 mm. 4. Em quatro placas de Petri devidamente identificadas, pesar 25 g da amostra.

5. Em duas amostras, fazer um pr-tratamento que consiste noumedecimento lento com um atomizador, realizando a anlise aps 2 horas. 6. Transferir a amostra para a peneira superior do aparelho de peneiramento em gua e agitar durante 15 minutos.

7. Secar em estufa a 105-110C por 24 horas e determinar opeso de agregado em cada classe de tamanho, exprimindoo em porcentagem da amostra inicial. 8. Para as duas placas de Petri que no sofreram prtratamento, seguir a metodologia partir do item 6. 9. Aps a pesagem dos agregados de cada placa de Petri, coloc-los no copo do agitador mecnico e adicionar 10 mL de NaOH 1N, adicionar gua at 1/3 do copo metlico e agitar durante 5 minutos. 10.Passar a suspenso atravs do mesmo jogo de peneiras utilizado no ensaio determinando o peso da areia retido em cada peneira. 11.Calcular a porcentagem de agregados estveis conforme descrito na apostila de aula terica pgina 42. 5.3. Bibliografia

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GROHMANN, F. Anlise de agregados de solos. Bragantia. 1960, 19(13):201-213. KEMPER, W.D. Aggregate stability. In: -------- Methods of soil analysis. Part 1. 1986. 425-442. Dias Junior, M. de S. Notas de aula de fsica de solo. UFLA, Lavras, 1996. 168p.

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AULA PRTICA N. 6 - CONSISTNCIA DO SOLO Com a crescente utilizao de mquinas agrcolas no preparo do solo ou na aplicao de tratos culturais ou at mesmo na colheita, observou-se uma maior incidncia de trfego nas reas cultivadas. Alm disso, este trfego feito muitas das vezes sem o menor controle da umidade do solo, a qual, entre outros parmetros, um dos principais condicionadores da capacidade de suporte de carga dos solos. Portanto, modificaes na consistncia do solo devido variao da umidade afetar diretamente a resistncia do solo ao preparo, bem como sua capacidade suporte de carga e sua resistncia compresso. Assim, o manejo adequado da umidade de importncia solos. na fundamental Portanto, de para evitar que a o compactao de grande dos valia espera-se decises devero de ser

conhecimento dos limites de consistncia dos solos poder ser tomada quando ou no determinadas realizadas. Os limites de consistncia so valores de umidades que separam os estados de consistncia de um solo. Assim, o limite de liquidez separa o estado lquido do plstico; o limite de plasticidade separa o estado plstico do semi-slido e o limite de contrao o estado semi-slido do slido. 6.1. LIMITE DE LIQUIDEZ 6.1.1. Material - Aparelho e cinzel de Casagrande 24 - Balana operaes agrcolas

- Estufa de alumnio - Esptula

- Cpsula de porcelana e - gua destilada

6.1.2. Calibrao do aparelho de Casagrande Calibrar a altura mxima de elevao do ponto da concha que bate na base utilizando o calibrador prprio a uma altura de 1 cm. As demais condies para um bom funcionamento do aparelho j foram previamente verificadas pelo responsvel pelo laboratrio de fsica do solo. 6.1.3. Mtodo 1. O ensaio dever ser realizado com material de solo que passa na peneira 40 (abertura 0,42 mm). 2. Colocar em uma cpsula de porcelana cerca de 400 g de solo, adicionar gua destilada suficiente para formar uma pasta. Cobrir a cpsula de porcelana com plstico e deixar 24 a 48 horas em repouso. Em outra cpsula de porcelana colocar cerca de 400 g de solo, adicionar gua destilada suficiente para formar uma pasta. Para esta condio o ensaio deve ser feito imediatamente enquanto para a primeira condio o ensaio deve ser feito aps 24 a 48 horas. Observe que parte deste material ser usado na determinao do limite de plasticidade. 3. Com a concha do aparelho de Casagrande na mo, colocar cerca de 50 g de solo mido e alisar a superfcie de tal forma a obter uma camada de espessura 1 cm na seo 25

mais profunda e com o comprimento mximo de 2/3 do dimetro da concha. 4. Com o cinzel abrir uma ranhura ao longo do plano de simetria do aparelho. O cinzel deve permanecer normal concha durante o movimento de abertura. 5. Colocar cuidadosamente a concha no aparelho. 6. Girar a manivela razo de duas revolues por segundo e contar o nmero de golpes necessrios para que as bordas inferiores da ranhura se unam 1 cm ao longo do eixo de simetria. 7. Misture novamente o solo na cpsula e repita novamente o item 6. Se a diferena entre o nmero de golpes for de 1 a 2, continuar o ensaio, caso contrrio repetir o item 6 at que se obtenha a diferena do nmero de golpes de no mximo 2. 8. Retirar parte do solo junto s bordas que se uniram e determinar a umidade do solo. 9. Adicionar gua destilada amostra e homogeneizar a pasta. 10.Repetir os itens 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 at que se tenha 5 pares de valores de umidade e nmero de golpes. Os nmeros de golpes devem estar entre 10 e 40, sendo 2 acima e 2 abaixo e um prximo de 25 golpes. 11.Usando os programas QPRO, ou EXCEL ou SIGMA PLOT, determinar a regresso linear do tipo: Umidade = a + b log (nmero de golpes) 12.O limite de liquidez ser a umidade correspondente a 25 golpes.

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6.2. LIMITE DE PLASTICIDADE 6.2.1. Material - Placa de vidro com 5mm de espessura e com uma face esmerilhada - Estufa - Esptula - Cilindro comparador com dimetro de 3 mm - Balana - Cpsula de porcelana e de alumnio - gua destilada 6.2.2. Mtodo 1. O ensaio dever ser realizado com material de solo que passa na peneira 40 (abertura 0,42 mm). 2. Usar para este ensaio parte do material preparado no item 2 do ensaio do limite de liquidez. 3. Rolar parte do solo preparado no item 2, com a palma da mo, sobre a superfcie esmerilhada da placa de vidro. 4. Interromper o ensaio quando as seguintes condies forem observadas: a) bastonete estiver com dimetro de 3 mm, b) aparecimento de fissuras no bastonete. 5. Colocar o trecho do bastonete fissurado em cpsula de alumnio e determinar a umidade. 6. Repetir os itens 3, 4 e 5 at obter um mnimo de 5 valores de umidade. 7. O limite de plasticidade ser igual mdia aritmtica dos valores das umidades. 27

Nota: O ndice de plasticidade ser igual diferena entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade. 6.3. LIMITE DE CONTRAO 6.3.1. Material - Recipiente para moldagem do corpo de prova - Estufa - Esptula - Placa de vidro com trip - Balana - Cpsula de porcelana e de alumnio - gua destilada - Mercrio - Parafina 6.3.2. Mtodo 1. O ensaio dever ser realizado com material de solo que passa na peneira 40 (abertura 0,42 mm). 2. Usar para este ensaio parte do material preparado no item 2 do ensaio do limite de liquidez. 3. Determinar a umidade inicial da amostra do item 2. 4. Colocar em uma cpsula de porcelana cerca de 50 g de solo e adicionar gua destilada o necessrio para atingir a umidade correspondente a dez golpes do ensaio do limite de liquidez. Veja procedimento semelhante no exerccio nmero 3, pgina 24, da apostila da aula terica. 5. Homogeneizar a amostra do item anterior. 28

6. Untar as paredes laterais e o fundo do recipiente de moldagem, com leo ou vaselina, a fim de impedir a aderncia do solo s paredes durante a moldagem e secamento inicial. 7. Colocar no molde uma quantidade de pasta equivalente a um tero do volume do molde. 8. Dar batidas ligeiras do molde em uma superfcie dura, espalhando e obrigando o ar a sair da pasta. 9. Repetir o processo at que o molde esteja totalmente preenchido com solo, e todo o ar tenha sado. A amostra deve estar saturada. Para verificar esta condio, determine o grau de saturao usando a seguinte expresso: S = Vgua / Vvazios 10.Retirar o solo que excede o molde 11.Obter a massa do solo e do molde. 12.Colocar o conjunto na estufa at secagem. 13.Determinar a massa do molde mais slidos. 14.Calcular a umidade de moldagem. 15.Determinar a massa (Mc) e o volume (Vo) do molde, sabendo-se que: Vo = (M1 - Mc) / 13,6 Onde: M1 = massa do molde + mercrio 16.Determinar o volume final do corpo de prova seco conforme descrito a seguir: a) Imergir o corpo de prova dentro de uma cuba de mercrio, utilizando-se da placa de vidro com trip. O 29 para que o corpo de prova tenha um volume inicial conhecido.

mercrio transbordado ser recolhido e seu volume ser determinado atravs da expresso: Vf = Mhg / 13,6 b) O volume final do corpo de prova seco ser igual ao volume de mercrio transbordado. 17.Calcular a massa de slidos pela expresso: Ms = Mmido moldagem / (1 + umidade de moldagem) 18.Calcular o limite de contrao (LC) pela expresso: LC = [Um - (Vo - Vf) / Ms] Dw Onde: Um = umidade de moldagem Vo = volume inicial do corpo de prova, igual ao volume do molde Vf = volume final do corpo de prova seco Ms = massa de slidos Dw = densidade da gua 19.Repetir o ensaio de acordo com Dias Junior e Miranda (1998). 6.4. Bibliografia BAVER, L.D. The Atterberg consistency constants. J. Am. Soc. Agron. 1930, 22:935-948. BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. Third edition. McGraw-Hill Book Company, NY, 1986. DIAS JUNIOR, M.S.; MIRANDA, E.E.V. Metodologia para determinao do limite de contrao modificada. Cincia e Agrotecnologia, v.22, n.3, 1998.

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STANCATI, G.; NOGUEIRA, J.B. & VILAR, O.M. Ensaios de laboratrio em mecnica dos solos. USP. Escola de Engenharia de So Carlos. 1981.208p.

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AULA PRTICA N. 7 - COMPACTAO DO SOLO PROCTOR NORMAL

A compactao de um solo em laboratrio tem a finalidade de determinar a curva de variao da densidade do solo em funo da umidade, para uma dada energia de compactao. 7.1. Material - Cilindro e soquete de compactao 4,76 e 19,1 mm - Balana com capacidade de 10 kg capacidade de 1 kg - Bandejas metlicas madeira ou metlico - Extrator de amostras - Cpsulas de alumnio 7.2. Mtodo 1. Secar a amostra ao ar, caso seja necessrio. 2. Colocar 5 kg da amostra de solo numa bandeja metlica a qual foi previamente passada na peneira 4,76 mm. 3. Determinar a umidade da amostra. 4. Pulverizar uma pequena quantidade de gua ao solo e homogeneiza-lo. - Estufa Destorroador de Balana com - Peneiras de aberturas

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5. Colocar o solo solto no cilindro at uma altura tal que, o solo aps compactado, tenha uma altura igual a 1/3 da altura do cilindro. 6. Com o soquete aplicar 25 golpes tendo o cuidado de distribuir os golpes por toda a rea do solo dentro do cilindro. 7. Repetir os itens 5 e 6 mais duas vezes. Observe que o nmero de camadas usadas neste ensaio igual a 3. 8. Terminada a operao de compactao, retirar cuidadosamente o colar. Cuidar para que o solo no exceda de 1 cm da borda superior do cilindro e nem que o cilindro no fique totalmente preenchido. 9. Retirar o excesso de solo de tal maneira que o volume do solo seja igual ao volume do cilindro. 10.Determinar a massa do solo + cilindro. 11.Colocar o cilindro no extrator de amostra e retirar o solo. 12.Determinar a umidade do solo compactado, retirando do interior do corpo de prova, uma amostra que ser composta por parte do solo do tero superior, mdio e inferior. 13.Aps retirada da amostra para determinao da umidade, colocar o restante do corpo de prova junto com o restante do solo da bandeja e destorro-lo. 14.Determinar a densidade do solo para esta condio de umidade. 15.Pulverizar uma certa quantidade de gua e homogeneizar o solo.

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16.Repetir os itens 5 a 15 at se obter pelo menos 5 pontos, sendo 2 abaixo e dois acima e 1 prximo umidade tima de compactao. 17.Obtidos os pares de valores de umidade (eixo X) e densidade do solo (eixo Y), plotar o grfico e traar a curva que melhor se ajuste aos pontos. 18.Determinar o valor da densidade do solo mxima (pico da curva) e a umidade tima. 7.3. Bibliografia BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. Third edition. McGraw-Hill Book Company, NY, 1986. STANCATI, G.; NOGUEIRA, J.B. & VILAR, O.M. Ensaios de laboratrio em mecnica dos solos. USP. Escola de Engenharia de So Carlos. 1981.208p. ABNT, ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. Ensaio normal de compactao, mtodo brasileiro, NBR 7182, 1982.

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AULA PRTICA N. 8 - COMPRESSIBILIDADE DO SOLO A facilidade com que o solo no saturado decresce de volume quando sujeito a presses chamada compressibilidade. A curva de compresso do solo tem sido usada como a base para o estudo da compactao (Dias Junior, 1994; Dias Junior e Pierce, 1996), pois representa graficamente a relao entre o logaritmo da presso aplicada e algum parmetro relacionado com o estado de empacotamento do solo, mais freqentemente a densidade do solo (Ds) e/ou ndice de vazios (Holtz e Kovacs, 1981). Assim sendo, obtendo-se a curva de compresso de um dado solo, pode-se fazer inferncias sobre a capacidade suporte do mesmo e, consequentemente, visando uma agricultura de preciso, traar mapas de trafegabilidade com o objetivo de se evitar compactao adicional do solo. 8.1. Material Amostrador de Uhland; Anel volumtrico Gaze; Anel elstico; Latas de alumnio; Fita adesiva; Faca; Bandeja monlitos; 8.2. Mtodo - Ensaio de Compressibilidade 1. Determinar o peso do anel volumtrico e da lata de alumnio para saturao dos gua destilada; Unidade de suco; Extrator de placa porosa; Balana (0,01 g); Papel filtro; Consolidmetro; Cronmetro; Estufa (105-110C).

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2. Fazendo uso do amostrador de Uhland, retirar uma amostra indeformada (corpo de prova) do solo. 3. Transferir o anel volumtrico, com o corpo de prova, para a lata de alumnio, lacrando a mesma para se evitar uma possvel alterao da umidade. 4. No laboratrio, com o auxlio da faca, retirar o excesso de solo do corpo de prova (determinando-se a umidade atual no material retirado), ajustando a sua face superior e inferior para que possua o volume do anel volumtrico. 5. Determinar o peso do anel volumtrico + corpo de prova e revestir a face inferior com gaze, prendendo-a com o anel elstico. 6. Para os ensaios de compressibilidade com umidades diferentes da umidade atual, passar para o item 7, caso contrrio, passar para o item 10.

7. Saturar o corpo de prova com gua destilada (conforme aula pratica n.o 04),por 24 horas. 8. Aplicar ao corpo de prova uma suco de acordo com a umidade desejada. 9. Aps o fim da drenagem, retirar a gaze e o anel elstico, determinando, ento, o peso do conjunto anel volumtrico + corpo de prova, verificando se o peso corresponde a umidade desejada. 10. A seguir, colocar sobre as duas faces do corpo de prova, um crculo de papel filtro, submetendo a amostra ao ensaio de compressibilidade (Bowles, 1986), no consolidmetro. 11. Aps o encaixe do anel volumtrico + corpo de prova na clula de compresso, verificar se o extensmetro e a clula de compresso esto fixados adequadamente no consolidmetro, e iniciar a aplicao da primeira presso, de 25 kPa, fazendo a leitura no extensmetro, nos tempos de 00, 15, 30, 1, 2, 4, 8 e 15, at se obter 90% da deformao mxima para a presso aplicada (utilizar planilha em anexo) conforme descrito por Holtz e Kovacs (1981).

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12.

Assim que se obter 90% da deformao mxima (aos 15 minutos,

aproximadamente), paralisar o ensaio de compressibilidade, elevando ento a presso para 50 kPa, e reiniciar a leitura. Fazer o mesmo para as presses de 100, 200, 400, 800 e 1.600 kPa, ao fim da qual encerrar o ensaio, retirando o conjunto anel volumtrico + corpo de prova do consolidmetro, e secando-o em estufa a 105-110 0C. 13. Determinar o peso do corpo de prova seco em estufa + anel volumtrico e do anel volumtrico, calculando-se a umidade correspondente. 14. Plotar as densidades no eixo das ordenadas (escala decimal) versus as presses aplicadas no eixo das abcissas (escala logartmica), obtendo-se a curva de compresso do corpo de prova ensaiado. 15. Obter a presso de pr-consolidao de acordo com Dias Junior & Pierce (1995).

16.

Plotar a presso de pr-consolidao versus a umidade correspondente,

ajustando o modelo p= 10 (a+bU) (Dias Junior, 1994; Kondo, 1998). 8.3. Bibliografia BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. 3. Ed. New York, McGraw-Hill, 1986. DIAS JUNIOR, M.S. Compression of three soils under long-term tillage and wheel traffic. East Lansing, Michigan State University, 1994. 114p. (Tese de Doutorado) DIAS JUNIOR, M.S.; PIERCE, F.J. A simple procedure for estimating preconsolidation pressure from soil compression curves. Soil Technol., 8:139-151, 1995. HOLTZ, R.D.; KOVACS, W.D. An introduction to geotechnical engineering. Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1981. 733p.

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KONDO, M.K. Compressibilidade de trs Latossolos sob diferentes usos. Lavras, Universidade Federal de Lavras, 1998. 105p. (Dissertao de Mestrado)

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AULA PRTICA N. 9 - CURVA CARACTERSTICA DE GUA DO SOLO Em solos homogneos, existe uma correlao contnua entre o potencial matricial e a umidade, a qual descrita pela curva caracterstica de gua do solo. Para altas umidades, nas quais fenmenos capilares so de importncia na determinao do potencial matricial, a curva caracterstica depende da geometria da amostra, isto , do arranjo dos poros. Ela passa a ser funo da densidade do solo e da porosidade. Para baixas umidades, o potencial matricial praticamente independe de fatores geomtricos, sendo a densidade do solo e a porosidade de pouca importncia na sua determinao. A relao entre o potencial matricial e a umidade do solo no geralmente uma funo unvoca. Esta relao pode ser de duas maneiras: a) Por secagem, tomando-se uma amostra de solo inicialmente saturada de gua e aplicando gradualmente suces maiores; b) Por umedecimento, tomando-se uma amostra de solo inicialmente seca ao ar e permitindo-se seu umedecimento gradual por reduo da suco. Cada mtodo fornece uma curva contnua, mas as duas, em geral, sero diferentes. O fenmeno denominado Histerese. 9.1. Material

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- gua destilada suco - Extrator de placa porosa - Latas de alumnio - Gaze

- Estufa - Balana

Unidade

de

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9.2. Mtodo 9.2.1. Curva de Secagem 1. Saturar a amostra com gua destilada por 24 horas.

2. Coloc-la nos respectivos aparelhos para obteno daumidade s suces correspondentes a 0,02; 0,04; 0,06; 0,1; 0,33; 1; 5 e 15 atm.

3. Aps o equilbrio, pesar a amostra mida e lev-la parasecagem em estufa a 105-110C por 24 horas.

4. Esfriar em dessecador e pesar a amostra seca.5. Calcular a umidade gravimtrica, expressando os resultados em porcentagem. 6. Converter os resultados para umidade volumtrica e plot-la no eixo X em escala natural, enquanto que a suco dever ser plotada no eixo Y em escala logartmica. 9.2.2. Curva por Umedecimento 1. Colocar na unidade de suco amostra de solo seca ao ar. 2. Ajustar sucessivamente s suces de 0,02; 0,04; 0,06 e 0,1 atm.

3. Aps o equilbrio (aprox. 8 horas) retirar a amostra, pesar ecoloc-la em estufa a 105-110C para secagem por 24 horas. 4. Esfriar em dessecador e pesar a amostra seca. 5. Calcular a umidade gravimtrica, expressando os resultados em porcentagem.

6. Converter os resultados para umidade volumtrica e plot-lano eixo X em escala natural, enquanto que a suco dever ser plotada no eixo dos Y em escala logartmica.

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9.3. Bibliografia BARBOSA, R.O. Reteno de gua de um perfil alfissolo do municpio de Lavras, MG. ESAL, Tese de Mestrado, 103p. 1978. FREIRE, J.C. Reteno de umidade em perfil oxissol do municpio HILLEL, D. de Soil Lavras, MG. ESALQ/USP, Tese de Mestrado, 76p., 1975. and water physical principles and processes. NY. Academic Press, pp. 63-68, 1972. KLUTE, A. Water retention: laboratory methods. In: Methods of soil analysis. Part 1, 2nd ed., Madison, American society of Agronomy, 1986. pp 635-686.

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AULA PRTICA N. 10 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE O coeficiente de permeabilidade pode ser determinado em laboratrio atravs dos ensaios de carga constante ou carga varivel. O ensaio de carga constante se aplica melhor a solos com permeabilidade alta, enquanto que o ensaio de carga varivel a solos com permeabilidade baixa. 10.1. Ensaio de Carga Constante 10.1.1. Material - Permemetro - Estufa - Cilindro de Uhland alumnio 10.1.2. Mtodo 1. Com o amostrador de Uhland retirar uma amostra indeformada de solo. 2. Determinar o dimetro e altura do corpo de prova. 3. Determinar a massa do corpo de prova. 4. Colocar na base do permemetro uma camada de areia grossa com espessura aproximadamente de 2 cm. 5. Apoiar o corpo de prova sobre a areia. Colocar parafina no muito quente ao redor do corpo de prova a 1/4 da sua altura. 6. Colocar outra camada de areia at 3/4 da altura do corpo de prova e com parafina completar a altura do corpo de prova. - Balana - Termmetro Latas de

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7. Colocar sobre o corpo de prova uma camada de areia grossa com espessura aproximadamente de 2 cm. 8. Saturar o corpo de prova. O corpo de prova ser considerado saturado quando o fluxo que entra no corpo de prova for igual ao que sai. 9. Determinar o valor da carga que dever permanecer constante durante o ensaio que igual distncia entre os nveis d'gua de montante e jusante.

10.

Coletar cerca de 100 cm3 de gua em um recipiente

graduado, determinando o tempo necessrio para este preenchimento. 11.Determinar a temperatura da gua durante o ensaio. 12.Repetir os itens 10 e 11 pelo menos 5 vezes. 13.Calcular o coeficiente de permeabilidade (K) atravs da expresso: K = (V L) /( A H t) Onde: V = volume de gua percolado no tempo t, em cm3 L = altura do corpo de prova, em cm A = rea do corpo de prova, em cm2 H = altura de carga, cm t = tempo decorrido para percolar o volume V, em segundos

14.

Calcular o coeficiente de permeabilidade a 20C usando K20 = KT (T / 20) Onde:

a expresso:

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K20 = coeficiente de permeabilidade a 20C KT = coeficiente de permeabilidade a TC T = viscosidade da gua a TC 20 = viscosidade da gua a 20C 10.1.3. Bibliografia BOWLES, J.A. Engineering properties of soils and their measurements. Third edition. McGraw-Hill Book Company, NY, 1986. STANCATI, G.; NOGUEIRA, J.B. & VILAR, O.M. Ensaios de laboratrio em mecnica dos solos. USP. Escola de Engenharia de So Carlos. 1981.208p.

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