UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS

FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS

RELATÓRIO

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA POR ENSAIO DE

PENEIRAMENTO E ANÁLISE DE RESÍDUOS

Discentes: Torben Ulisses da Silva Carvalho 11123000107

Leonardo Vilarinho Antunes Junior 11123001707

MARABÁ-PA

2014

1. INTRODUÇÃO

A análise granulométrica consiste na determinação das dimensões das

partículas que constituem as amostras (presumivelmente representativas dos

sedimentos) e no tratamento estatístico dessa informação. Basicamente, o que

é necessário fazer, é determinar as dimensões das partículas individuais e

estudar a sua distribuição, quer pelo peso de cada classe dimensional

considerada, quer pelo seu volume, quer ainda pelo número de partículas

integradas em cada classe. Na realidade, estas três formas têm sido utilizadas

[1].

Trata-se de uma característica de extrema importância na determinação

das propriedades físicas de um solo com aplicações práticas, entre outros nos

seguintes campos: Estudos de drenagem; Estudos de erosão; Adsorção de

nutrientes e pesticidas. Propriedades tais como plasticidade das massas, a

permeabilidade e a resistência à verde dos materiais cerâmicos, são fatores

dependentes da granulometria, a qual também influi na proveniência

(designadamente sobre a disponibilidade de determinados tipos de partículas e

sobre as rochas que lhes deram origem), em várias etapas de produção

(transporte, compactação, sinterização, etc.) e na microestrutura do material.

Para quantificar as frações do solo, há necessidade de separá-las

previamente. Dependendo do tamanho, utiliza-se o peneiramento.

A análise granulométrica por peneiramento é o método mais antigo,

caracterizado por medidas diretas e utilizado em uma faixa de tamanhos de

100000 a 37 µm, e de grande aplicação em laboratórios. A superfície de

peneiramento das peneiras, malha, é constituída por aberturas quadradas ou

retangulares, formadas por fios trançados perpendicularmente. Todas as

peneiras utilizadas constituem uma série padronizada, cujas aberturas estão

relacionadas entre si por uma progressão geométrica, possibilitando a

comparação dos resultados da classificação [2].

No Brasil, segundo a ABNT NBR 6502/195, temos a seguinte

classificação dos solos de acordo com sua granulometria [3]:

Bloco de rocha – Fragmentos de rocha transportados ou não, com

diâmetro superior a 1,0 m;

Matação – fragmento de rocha transportado ou não, comumente

arredondado por intemperismo ou abrasão, com uma dimensão

compreendida entre 200 mm e 1,0 m;

Pedregulho – solos formados por minerais ou partículas de rocha, com

diâmetro compreendido entre 2,0 e 60,0 mm. Quando arredondados ou

semi-arredondados, são denominados cascalhos ou seixos. Divide-se

quanto ao diâmetro em: pedregulho fino – (2 a 6 mm), pedregulho médio

(6 a 20 mm) e pedregulho grosso (20 a 60 mm);

Areia – solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou

partículas de rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0

mm. As areias de acordo com o diâmetro classificam-se em: areia fina

(0,06 mm a 0,2 mm), areia média (0,2 mm a 0,6 mm) e areia grossa (0,6

mm a 2,0 mm);

Silte– solo que apresenta baixo ou nenhuma plasticidade, baixa

resistência quando seco ao ar. Suas propriedades dominantes são

devidas à parte constituída pela fração silte. É formado por partículas

com diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm;

Argila – solo de graduação fina constituída por partículas com dimensões

menores que 0,002 mm. Apresentam características marcantes de

plasticidade; quando suficientemente úmido, molda-se facilmente em

diferentes formas, quando seco, apresenta coesão suficiente para

construir torrões dificilmente desagregáveis por pressão dos dedos.

Caracteriza-se pela sua plasticidade, textura e consistência em seu

estado e umidade naturais.

Contudo, a determinação da granulometria é uma etapa crítica em todos

os processos que de alguma maneira envolvam materiais na forma de pós. Caso

realizado incorretamente podem ser geradas perdas econômicas decorrentes de

produtos de baixa qualidade de altas taxas de rejeição.

Portanto, no decorrer deste trabalho estudaremos a classificação dos

grãos da amostra estudada (massa argilosa), fazendo o uso de peneiras para a

separação e análise granulométrica e fazendo a inspeção macrográfica

visualmente do material.

2. OBJETIVOS

Determinar a distribuição de tamanho de partículas de solos através de

histogramas e curvas de massa acumulada e determinar a porcentagem de

resíduos presentes nas amostras e discutir possíveis influências e nas etapas de

conformação, secagem ou queima.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Para a realização da prática foram utilizados os seguintes materiais e

equipamentos:

Amostra de solo argiloso (100 g);

Agitador mecânico de peneiras;

Peneiras (1,18mm, 1,0mm, 0,6mm, 0,42mm, 0,21mm, 0,15mm e

0,075mm);

Balança analítica;

Almofariz e pistilo;

Secador de cabelo.

Foi pego a argila seca em estufa à temperatura de 105° C a 110°C que

se encontrava previamente por 24 h, depois desfragmentou-se no almofariz

todos os torrões eventualmente ainda existentes, tomando cuidado para não

mascarar os resultados, mostrado pela Figura 01.

Figura 01 - Amostra desfragmentada no almofariz.

Fonte: Autores.

Após passar o material cominuído somente na peneira de 1,18 mm foi

pesado 100 g da amostra, utilizando a balança também para pesar as peneiras

individualmente, anotando-se os valores.

Utilizando o agitador de peneiras (Figura 02), colocou-se os 100 g de

material pesado anteriormente nas peneiras de 1,0, 0,6, 0,42, 0,21 e 0,075 mm,

organizadas de forma decrescente, foram afixadas para o bom andamento do

experimento e ligou-se o agitador por aproximadamente 45 segundos. Desta

forma, as massas retidas e acumuladas em cada peneira foram anotadas.

Figura 02 - Agitador de Peneiras.

Fonte: Autores.

Por fim, a massa retida na peneira de 1,18 mm foi submetida a uma

lavagem na peneira de 0,075 mm em água corrente para retirada da parte

argilosa e as partículas restantes sobre a malha foram secadas e analisadas

para caracterização de sua composição.

Para os cálculos do material passante nas peneiras foi utilizada a

Equação 01.

Qf = (Mh−Mi

Mh) × 100 (01)

𝑄𝑓 = porcentagem de material passado em cada peneira;

𝑀ℎ = massa do material submetido ao peneiramento fino;

𝑀𝑖 = massa do material retido acumulado em cada peneira.

Três parâmetros foram utilizados para dar suporte sobre a curva granulométrica:

Diâmetro efetivo (D10): É o ponto característico da curva granulométrica

para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto de 10%, tal que 10%

das partículas do solo possuem diâmetros inferiores a ele.

Coeficiente de uniformidade (Cu): Dá uma ideia da distribuição do tamanho

das partículas do solo; valores próximos de um indicam curva granulométrica

quase vertical, com os diâmetros variando em um intervalo pequeno,

enquanto que, para valores maiores a curva granulométrica irá se abatendo

e aumentando o intervalo de variação dos diâmetros. Vide Equação 02.

Cu =D60

D10 (02)

A representação da curva granulométrica apresenta vantagens, pois os

solos com Cu, aproximadamente iguais, serão representados por curvas

paralelas. Os solos que apresentam Cu < 5 são denominados uniformes; e com

Cu > 15 desuniformes. Para valores de Cu entre 5 e 15 são denominados de

medianamente uniformes.

Coeficiente de curvatura (Cc): Dá uma medida da forma e da simetria da

curva granulométrica e é determinada pela Equação 03.

Cc =(D30)2

D60 .D10 (03)

Para um solo bem graduado, o valor do coeficiente de curvatura, deverá

estar entre 1 e 3. Portanto, a distribuição do tamanho de partículas é proporcional,

de forma que os espaços deixados pelas partículas maiores sejam ocupados

pelas menores. Para solos granulares há maior interesse no conhecimento do

tamanho das partículas, visto que, algumas de suas propriedades estão

relacionadas com os mesmos, o que não ocorre com os solos finos.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A partir dos cálculos realizados em cada peneira, foi construída a tabela

01, exibindo a relação do tamanho da malha das peneiras e suas frações

passantes e retidas.

Tabela 01 - Frações retidas e passantes nas peneiras.

Peneira

(mesh)

Diâmetro da

Partícula

(mm)

Massa

Retida (g)

Fração

Mássica

Retida (%)

Fração

Acumulada

Retida (%)

Fração

Mássica

Passante (%)

18 1,0 13 13 13 87

30 0,6 27,1 27,1 40,1 59,9

40 0,42 12,8 12,8 52,9 47,1

70 0,21 18,3 18,3 71,2 28,8

100 0,15 6,1 6,1 77,3 22,7

200 0,075 9,5 9,5 86,8 13,2

Coletor Coletor 13,3 13,3 100 0

Fonte: Autores.

Foi apontado que a peneira com malha de 30 mesh reteve maior

quantidade de massa que as demais, e a peneira com malha de 100 mesh foi a

que menos reteve. O coletor teve 13,3% da massa retida.

Utilizando dos dados da Tabela 01, foram construídos um histograma da

massa retida acumulada, visualizado na Figura 03, e a curva de distribuição

granulométrica (Figura 04) tendo o eixo das abcissas os valores de diâmetros

das partículas, em escala logarítmica, e nas ordenadas a fração mássica

passante acumulada, em escala aritmética.

Figura 03 - Histograma de fração retida e fração retida acumulada.

Fonte: Autores.

13

40,152,9

71,2 77,386,8

100

13

27,1

12,8

18,3

6,19,5

13,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1,0 0,6 0,42 0,21 0,15 0,075 Coletor

Massa R

etida (

%)

Diâmetro da Partícula (mm)

Massa Retida Acumulada Massa Retida

Figura 04 - Curva de Análise Granulométrica.

Fonte: Autores.

Seguindo a norma ABNT NBR-NM248, foram divididas seções

demonstrando as granulometrias apresentadas no material estudado. Foi visto

pela curva de análise granulométrica que no D13 a partícula tem granulometria

característica de areia fina, entre 0,06 mm a 0,2 mm. No D30 a granulometria

apresentada consiste entre 0,2 mm e 0,6 mm (0,23 mm), característica de areia

média. Quando traçada uma linha relacionando o D60 ao diâmetro de partícula,

esta encontra com o início da granulometria característica de areia grossa (entre

0,6 mm a 2,0 mm).

Após lavar o material retido na peneira de abertura 1,18 mm, na peneira

de malha 0,075 mm, observou-se uma quantidade mínima de material orgânico

podendo perceber grãos translúcidos, característica de quartzo. Também pode-

se perceber pequenos cascalhos visualizados na Figura 05. O quartzo presente

na composição do material faz com que a resistência mecânica aumente, por

outro lado, os cascalhos e pedregulhos podem acarretar concentrações de

tensões no produto final. A maior parte consiste de areia de diversas

granulometrias, visto na Figura 06. Devido à abertura das peneiras ser

relativamente grande, há uma parte de argila que passou diretamente para o

coletor.

Figura 05 - Quartzo e cascalho na amostra lavada.

Fonte: Autores.

Figura 06: Amostra após a lavagem.

Fonte: Autores.

5. CONCLUSÕES

Essa prática deixou clara a importância de uma análise granulométrica para

o processamento de produtos cerâmicos, podendo quantificar e dimensionar

características dos grão provenientes na matéria-prima. As análises de

dimensões das partículas é importante pois permite deduzir indicações sobre a

proveniência, composição e propriedades do material. A amostra estudada, após

ser lavada, foi caracterizada com uma composição rica em areia e quartzo,

porém sem matéria orgânica.

Com isso, é passivo de aceitação que o ensaio granulométrico foi realizado

corretamente, cumprindo com os objetivos.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Dias, J. A.. A Análise Sedimentar e Conhecimentos dos Sistemas Marinhos.

Versão preliminar, 2004.

[2] Souza, G. G. Caracterização Mineralógica de Minério de Ferro. Universidade

Federal de Minas Gerais – UFMG, Belo Horizonte, 2010.

[3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Rochas e

solos: NBR 6502. Rio de Janeiro, 1995. 18 p.