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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CAI{LOS DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA A MECA NICA DOS SOLOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO JOÃO BAPTISTA NOGUEIRA SÃO CARLOS 1995 _ fi Nogueira, João Baptista N 778m Mecânica dos Solos - Ensaios de Laboratório/João Baptis- ta Nogueira, São Carlos, EESC-USP, 1995 248p. 1. Mecânica dos Solos. I. Título CDO - 624. 15 1 Digitação: Maristela Zotesso Batissaco Desenho: Antonio Claret Carriel Fotografia: Paulo Ceneviva Impressão e Acabamento: Serviço Gráfico (EESC-USP) Publicação no. 094/95 SUMÁRIO GRANDEZAS, SÍMBOLOS E UNIDADES...... ............. . . .... XIII CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ...... . .. .. . . .. . .. ... 1 1. 1 - Tipos de Amostras .................................................................... 2 1.2 - Equipamentos e Acessórios ....................................................... 2 1.3 - Resultados de Ensaios ... . ......................................... 6 1.4 - Estrutura do Texto ................................................................ 8 CAPÍTULO 2 - RETIRADA DE AMOSTRAS ...................................... 11 2.1 - Equipamentos e Acessórios ...................................................... 12 2.1.1 - Equipamentos ............................................................... 12 2.1.2 - Acessórios .................................................................. 12 2.2 - Procedimento para a Amostragem ............................................ 12 2.2.1 - Amostra Deformada ..................... ' ............................. 13 11 2.2.2 - Amostra Indeformada . 2.3 - Cuidados a serem Tomados. 2.3.1 - Amostra Deformada 2.3.2 - Amostra Indeformada . . ................ 13 19 ... 19 19 2.4 - Dimensionamento da Amostra ........ 21 2.4.1 - Amostra Deformada .............. . ............................. 22 2.4.2 - Amostra Indeformada .......... . ........................... 22 2.5 - Exemplo ............................... . . ............. 22 CAPÍTULO 3 - PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS .. . .................... 27 3.1 - Equipamentos e Acessórios ............. . . .......................... 29 3.1.1 - Equipamentos .. . . ........................ 29 3.1.2 - Acessórios ......... . . ........................ 29 3.2 - Material Granular ..... . ............ 30 3.2.1 - Granulometria e Massa Específica dos Sólidos ............ 30 3.2.2 - Massa Específica Seca Mínima e Máxima ...... . ........ 31 3.3 - Solo ........................................................................................ 33 3.3.1 - Com Secagem Prévia ........... ................................... 34 3.3.2 - Sem Secagem Prévia ......... ................................. 35 3.4 - Testes de Identificação ............. . . ................................ 35 3.4. 1 - Material Granular .................. 36 3.4.2 - Solo ......... . .. .......... 37 III CAPÍTULO 4 - IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS ................................. 41 4.1 - Equipamentos e Acessórios ..................................................... 42 4.1.1 - Acessórios ................................................................... 42 4.2 - Preparação das Amostras .............................................. . ..... 43 4.3 - Grupos de Solos ............................................ . .43 4.3.1 - Solos Grossos .................................... . . ................ 43 4.3.2 - Solos Finos .......................................... . .......... 43 4.3.3 - Solos Altamente Orgânicos ......................................... 44 4.4 - Características Gerais dos Solos ............................................... 44 4.4.1 - Cor .............................................................................. 44 4.4.2 - Odor ............................................................................ 44 4.4.3 - Umidade ...................................................................... 44 4.4.4 - Estrutura ...................................................................... 45 4.4.5 - Grau de Cimentação .............................................. ...... 46 4.4.6 - Material Cimentante ..................................................... 46 4.4.7 - Angularidade e Forma dos Grãos .............................. _ .. 47 4.4.8 - Consistência ................................................................. 49 4.4.9 - Outras Informações ...................................................... 49 4.5 - Identificação dos Solos Grossos ............................................... 49 4.5.1 - Tamanho das Partículas ................................................. 50 4.5.2 - Graduação do Solo ........................................................ 51 4.5.3 - Angularidade e Forma ................................................... 52 4.5.4 - Cor ............................................................................... 52 4.5.5 - Características de Amostras Indeformadas ..................... 52 4.5.6 - Identificação .................................................................. 52 4.6 - Identificação dos Solos Finos ................................................... 52 IV 4.6.1 - Textura .................................... . 4.6.2 - Resistência a Compressão ............ . 4.6.3 - Dilatância .................................. . .... 54 .55 . . 56 4.6.4 - Dureza .............. ........ ........... . .. 58 4.6.5 - Plasticidade...................................... 58 4.6.6 - Identificação dos Solos Finos Inorgânicos . 59 4.6.7 - Identificação dos Solos Finos Orgânicos ........ . 60 4.6.8 - Identificação dos Solos Finos quando Pr (#200) > 15% .......................... . .......... 60 4.7 - Solos Altamente Orgânicos .................................................. 61 4.8 - Relatório de Identificação ................................. . . ............. 61 4.9 - Folha de Identificação .............................. . ................ 61 4.10- Exemplos................................................... . ........................ 61 CAPÍTULO 5 - ÍNDICES FísICOS ...................................................... 69 5.1 - Equipamentos e Acessórios ................................................. ,' .. 71 5.l.1 - Equipamentos .............................................................. 71 5.1.2 - Acessórios .................................................................... 71 5.2 - Massa Específica do Solo ......................................................... 72 5.2.1 - Corpo de Prova Cilíndrico ............................................ 72 5.2.2 - Por Imersão ................................................................. 74 5.3 - Teor de Umidade ............................. . . ........................ 74 5.4 - Simbologia e Unidades ........................................................... 75 5.5 - Cálculo dos Índices Físicos ............ .. . .. 75 v 5.5. 1 - Massa Específica do Solo ... . 5.5.2 - Teor de Umidade ....... , .............. . . .... 75 ..77 5.5.3 - Massa Específica dos Sólidos. .. ....... ..... 77 5.5.4 - Massa Específica Seca........... . ... ". .... .... 77 5.5.5 - Massa Específica Submersa ....................................... 78 5.5.6 - Índice de Vazios ........................ ".. .. ........ .... . .......... 78 5.5.7 - Porosidade .................................. ........... . ............... 78 5.5.8 - Grau de Saturação ........ ............. . ' ......... 79 5.5.9 - Massa Específica da Água ........................................... 79 5.6 - Exemplo .................................................................................. 79 CAPÍTULO 6 - MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS"" ... " ............. 83 6.1 - Equipamentos e Acessórios.......... " .............................. " ........ 84 6.1.1 - Equipamentos .............................................................. 84 6.1.2 - Acessórios .............................................. " ........... " ...... 84 6.2 - Material Granular ........................................... " ....... "" .... "."" .. 84 6.3 - Solo ......................................................................................... 86 6.4 - Cálculo da Massa Específica dos Sólidos ................................... 88 6.5 - Exemplo .................................................................................. 89 CAPÍTULO 7 - ANÁLISE GRANULOMÉTRICA. ............................... 93 7.1 - Equipamentos e Acessórios ...................................................... 94 7.1.1 - Equipamentos ............................................................... 94 7. 1.2 - Acessórios .................................................................... 94 VI 7.2 - Preparação da Amostra. 7.2.1 - Material Granular 7.2.2 - Solo ............................... . 7.3 - Ensaio de Peneiramento ......................... . 7.3.1 - Material Seco ............................ . 7.3.2 - Solo Lavado ................. . 7.4 - Ensaio de Granulometria Conjunta 7.5 - Cálculo do Ensaio ............. . 7.5.1 - Peneiramento ................. . 7.5.2 - Granulometria Conjunta ... . 7. 6 - Resultados ....................................... ......... . 7.7 - Exemplo ................................................ . CAPÍTULO 8 - LIMITES DE CONSISTÊNCIA 8.1 - Preparação da Amostra ................................... . 96 96 96 . ............ 97 . .. 97 . ... 98 ..... 99 . .. 102 102 . ..... 103 .. 104 . ........... 105 II J .. III 8.1.1 - Com Secagem Prévia ................................................. 112 8.l.2 - Sem Secagem Prévia ................................................. 112 8.2 - Limite de Liquidez - Aparelho de Casagrande ....................... 113 8.2.1 - Equipamentos ............................................................ 113 8.2.2 - Acessórios ................................................................ 113 8.2.3 - Condições do Aparelho de Casagrande .......... . ...... 114 8.2.4 - Procedimento.................... ........... . .......... 114 8.3 - Limite de Liquidez - Ensaio do Cone .................................... 116 8.3. 1 - Equipamentos. 8.3.2 - Acessórios. VII 8.3.3 - Condições do Penetrômetro .. 8.3.4 - Procedimento ................................ . 8.4 - Limite de Plasticidade .............................................. ". 116 '. 117 117 .. 117 121 8.4.1 - Equipamentos. ............... .................. ........... ....... 121 8.4.2 - Acessórios .................................................................. 121 8.4. 3 - Procedimento ....................................... ............ 12 I 8.5 - Limite de Contração ..................................................... ......... 123 8.5.1 - Equipamentos ............................................................ 123 8.5.2 - Acessórios ................................................................ 123 8.5.3 - Procedirnento .......................................................... ] 24 8.6 - Índice de Plasticidade ........................................................... 127 8.7 - Exemplo ............................................................................... 128 CAPÍTULO 9 - ENSAIO DE COMPACTAÇÃO ............................... 133 9. 1 - Equipamentos e Acessórios .................................................... 134 9.1.1 - Equipamentos ............................................................. 134 9.1.2 - Acessórios .................................................................. 134 9.2 - Preparação das Amostras ....................................................... 134 9.2.1 - Com Secagem Prévia .................................................. 134 9.2.2 - Sem Secagem Prévia .................................................. 136 9.3 - Procedimento ......................................................................... 136 9.4 - Cálculo de Ensaio .................................................................. 139 VlI1 9.5 - Exemplo CAPÍTULO 10 - COMPACIDADE RELATIVA.. 10.1 - Equipamentos e Acessórios. 10.1.1 - Equipamentos 10.1.2 - Acessórios .. 10.2 - Tipos de Ensaios 10.3 - Preparação da Amostra 10.4 - Índice de Vazios Máximo. 10.5 - Índice de Vazios Mínimo 10.5.1 - Ensaio tipo A 10.5.2 - Ensaio tipo B .............. . 10.5.3 - Ensaio com Amostra Úmida 10.6 - Resultados ... 10.7 - Exemplo BIBLIOGRAFIA. ANEXO A - INFORMAÇÕES GERAIS ..... AI-Geral ..................... . A2 - Áreas ............... . 140 143 144 · 144 · 144 ... 144 · . 145 . .. 146 · . 147 148 · . 149 · . 149 150 · 151 . ..... 153 .... .... ... 155 .. 155 155 IX A3 - Volumes. A 4 - Massas Específicas . A 5 - Relações Trigonométricas .. 156 .. 156 . ......... 157 ANEXO B - NORMAS ................................................................ 159 RI - Associação Brasileira de Normas Técnicas ...................... 160 R2 - American Society for Testing and MateriaIs. . ....... 161 R3 - Outras Normas de Interesse .......................................... 163 ANEXO C - MASSA ESPECÍFICA DA ÁGUA ................................. 165 ANEXO D - VISCOSIDADE DINÂMICA DA ÁGUA ..................... 167 ANEXO E - ÍNDICES FísICOS ......................................................... 169 E. 1 - Determinação do Volume por Imersão ............................ 169 E. 2 - Massa Específica Submersa .............................................. 171 E.3 - Alteração no Teor de Umidade ........................................ 173 EA - Água no Solo ................................................................... 174 ANEXO F - MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS ........................... 177 x F.l - Calibração do Picnômetro 177 F.2 - Proposta da ASTM . . 178 F.3 - Massa Específica dos Sólidos. .. 181 ANEXO G - PENEIRAS PARA ENSAIOS ... . ...... 183 ANEXO H - ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO. . ........ 185 H.I - Lei de Stokes .... . ..... 185 H.2 - Diâmetro Equivalente .... 187 H.3 - Massa Específica da Suspensão. . ....... 191 H.4 - Ação do Densímetro ......... . . ... 192 H. 5 - Calibração do Densímetro ..... . 196 H. 6 - Correções das Leituras .......... . 199 H.6.1 - Formação do Menisco ........................................ 200 H.6.2 - Variação da Temperatura ..................................... 201 H.6.3 - Introdução do Defloculante .................................. 202 H. 7 - Solução Defloculante ................................................... 202 H.8 - Tanque de Imersão ..................... . . .......................... 203 H.9 - Percentagem de Ocorrência ....... . .. ................. 204 ANEXO I - LIMITES DE CONSISTÊNCIA. . ...... 213 XI I. I - Aparelho de Casagrande .213 1.2 - Limite de Contração ............. . . ............ 2\ () 1.3 - Verificação do Penetrômetro ..... . . .. 222 ANEXO J - COMPACTAÇÃO DE SOLO ... . ..... 223 II - Dimensões do Equipamento ... . .224 l2 - Verificação do Equipamento ..... . . ............. ,. ..... 226 J 3 - Energia de Compactação ....... . . ... 228 ANEXO K - COMPACIDADE RELATIVA ...................................... 231 K I - Mesa Vibratória Eletromagnética ...... . . ................... 231 K2 - Mesa Vibratória Comum ............. . . ................. 231 K3 - Tipos de Cilindros ...................... . ........ 233 K 4 - Massa e Volume do Cilindro ......................... . . ........ 237 K5 - Mesa Eletromagnética de Vibração Vertical ..................... 238 K6 - Mesa Vibratória Comum .,. ....... ,. .......... ,. .......................... 239 ANEXO L - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ............. 241 L. 1 - Estrutura ...... ,. .................................................................. 241 XII L.2 - Regras de Estilo. 244 L.2.1 - Para Escrita dos Símbolos ......... . ....... 245 L.2.2 - Para Escrita dos Nomes do Símbolos .............. 245 L.2.3 - Para Unidades Formadas por Multiplicação ou Divisão .......... ........... ............................. . .......... 246 L.2.4 - Para a Escrita dos Números ............................... 247 L.3 - Erros que devem ser Evitados .................. .. . ........... 248 GRANDEZAS, SÍMBOLOS E UNIDADES GRANDEZA SÍMBOLO UNIDADE ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE g mls2 ALTURA cm Bulbo do Densímetro H(b) Genérica H Inicial H(o) ÁREA: cm2 Genérica A Inicial A(o) Interna da Proveta A (pv) COEFICIENTE DE: Curvatura Cc Não Uniformidade Cu COMPACIDADE RELATIVA Dr COMPRIMENTO L cm DENSIDADE Água Destilada, TOC dw(T) Água Destilada, T = 20°C dw(20) XIV Genérica d Sólidos ds Suspensão, t = ti, TOC di(T) Suspensão, t = ti, T = 20°C di(20) DIÂMETRO: cm, mm Efetivo DIO Equivalente D· 1 Genérico O Interno da Proveta D(pv) DISTÂNCIA ENTRE CENTRO DE VOLUME DO BULBO DO DENSÍ- METRO: cm Ponto qualquer na haste z Superfície da suspensão Zr EMPUXO E kN ENERGIA DE COMPACTAÇÃO EC kJ/m3 ENSAIO DE CONE: mm Leitura Inicial Ro Leitura Final R ESPESSURA z cm, mm FATOR CORRETIVO DE TEMPE- RATURA K FORÇA: kN Genérica F Neutra U Peso W Peso do Densímetro ao ar Wd Peso Submerso W' xv GRAU DE: % Compactação GC Saturação Sr ÍNDICE DE: Plasticidade IP % Vazios - Genérico e Vazios - Inicial eo Vazios - Mínimo emin Vazios - Máximo emáx LARGURA B cm, mm LEITURA COM O DENSÍMETRO: Água Destilada, t tj, rc rw(T) Suspensão, t = ti, TOc ri(T) Suspensão, t = ti, T = 20°C ri(20) Notação Simplificada: de ri (T) r(H) de ri(T) corrigida r' (H) de rw(T) rw(H) , de rw(T) corrigida rw(H) Correção devido ao: defloculante c(df) memsco c(m) temperatura c(T) LIMITE DE: % Contração LC Liquidez LL Plasticidade LP MASSA DE: kg,g Água Mw Água Inicial Mw(o) Água + Picnômetro M2 Água + Picnômetro + Sólidos Cápsula (Tara) Mercúrio Parafina Picnômetro Sólidos Sólidos Maiores que Di Sólidos Menores que Di Sólidos Retidos na peneira i Solo Solo - Inicial Suspensão, t = ti MASSA ESPECÍFICA Água, Toe Água, destilada a 4°e Água destilada, T = 200 e Ar Inicial da Suspensão Mercúrio Parafina Seca Seca Máxima Sólidos, TOC Sólidos, T = 20°C Solo Solo Saturado Solo Submerso Suspensão, t = ti, T = 20°C NÚMERO DE: XVI MI M(c) M(Hg) M(par) M(p) Ms Ms(> Di) Ms« Di) MJ# i) M pwcn Pw(4) Pw(20) p(ar) po p(Hg) p(par) Pd Pd,máx p;;(T) ps(20) p Psat p' Pi(20) Camadas (Ensaio de Compactação) n Golpes Soquete/Camada N PENEIRA # kg/m.i,g/cm3 XVII PERCENTAGEM DE PARTíCULAS % Areia P(S) Argila P(C) Maiores do que Di PC> DI) Menores do que Di P« Di) Passando em uma peneira Pp(#) Pedregulhos P(G) Retida em uma Peneira Pr(#) Silte P(M) POROSIDADE n % PRESSÃO: kPa Atmosférica p(atm) Genérica p Neutra li TEMPERATURA oe Ambiente T (amb) Genérica T Inicial To TEMI)O h,min, s Genérico t Inicial to TENSÃO TOTAL: kPa Confinante °3 Vertical 0 y TEOR DE UMIDADE: % Genérico W Higroscópico w(h) Inicial W o Moldagem w(m) Ótímo wot XVIII VELOCIDADE: Queda de uma partícula (Lei de Stokes) VISCOSIDADE DINÂMICA VOLUME: Água Ar Bulbo do Densímetro, T = 20°C Bulbo do Densímetro, Toe Final Genérico Imerso do Densímetro Mercúrio Parafina Sólidos Sólidos menores que Di Solo Solo - inicial Suspensão, no instante t = ti Útil-Picnômetro Vazios cm/s v ~l Pas m"\ cm~ Vw V(ar) Vó(20) Vb(T) VI' V VU) V(Hg) V(par) Vs V « D) S I V V" Vi V(p) V v CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO o solo é um dos materiais cujas propriedades são estudadas ao lon- go do curso de engenharia civil, assim como, o aço e o concreto Enquanto estes podem ser considerados materiais homogêneos, em face de um processo de fabricação que permite controlar tanto a qualidade quanto a quantidade de seus componentes, o solo é um material heterogêneo, pois que, nenhum processo de controle ocorre durante a sua formação. Devido a essa não homogeneidade é que se pode afirmar serem os solos materiais pontualmente diferentes originando disso a importância dos resultados de ensaios, tanto in situ quanto em laboratório, e o reconhecimento de que a mecânica dos solos é uma ciência cujos dados devem ser obtidos, de preferência, experimentalmente. A caracterização de um solo pode ser realizada através de ensaios in situ ou em laboratório, cada um deles apresentando vantagens e desvanta- gens.Assim,em um ensaio in situ o resultado leva em consideração as ca- racterísticas estruturais do solo,suas eventuais descontinuidades, o que pode não acontecer em um ensaio de laboratório em face das dimensões redu- zidas dos corpos de prova. Por outro lado, no laboratório pode-se ter um maior controle das condições limites do ensaio, do material a ser ensaiado e da precisão das medidas realizadas, além da possibilidade de se repetir aqueles ensaios cujos resultados forem considerados não satisfatórios. Um outro fator a ser levado em consideração é o económico, com os ensaios in situ sendo mais caros que os correspondentes ensaios de laboratório mesmo com o custo adicional de obtenção das amostras indeformadas. Para que o tempo dispendido na realização de ensaios não possa ser considerado perdido é preciso ter em mente as recomendações quanto ao cuidado com as amostras, com os equipamentos, com as medidas 2 realizadas e obediência à norma vigente de cada ensaio, bem como, evitar os erros acidentais ou os sistemáticos durante a reaiização das medidas. 1.1 - TIPOS DE AMOSTRAS o solo pode ser definido como todo material encontrado na superficie da crosta terrestre, podendo ser facilmente removido por uma ferramenta qualquer e formado por um conjunto discreto de partículas (geralmente minerais mas, algumas vezes, contendo matéria orgânica) e quantidades variáveis de um líquido e um gás, geralmente, água e ar. . Em função do tamanho das partículas os solos podem ser divididos em dois grupos: materiais granulares (areias e pedregulhos, com menos de 5% das partículas com tamanhos menores do que 0,075 mm) e os solos (arenosos, argilosos ou siltosos), propriamente, ditos. Quanto a origem das partículas os solos podem ser inorgânicos ou orgânicos. Para a caracterização do solos, inicialmente, deve ser obtida uma amostra representativa desse solo, de dimensão maior e que, posteriormente, será tratada e transformada em amostras reduzidas necessárias a realização de cada ensaio. Essa amostra representativa, obtida por um processo qualquer isento de vício, poderá ser uma amostra deformada ou indeformada. Da amostra representativa deformada serão retiradas amostras reduzidas, através de processo próprio, em quantidade suficiente para a realização dos ensaios de classificação, enquanto que, da amostra indeformada serão retirados os corpos de prova necessarios, nas dimensões normatizadas, para a realização dos ensaios estruturais do solo. Desde o recebimento pelo laboratório, das amostras vindas do campo, até sua utilizaçãodevem ser tomados todos os cuidados para que elas continuem representativas dos locais onde foram amostradas. 1.2 - EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS Em um laboratório de mecamca dos solos dois conjuntos de instrumentos são utilizados, tanto na realização dos ensaios quanto na 3 medida das grandezas, para a obtenção dos resultados. Um deles é formado pelos equipamentos e o outro pelos acessórios, e em cada ensaio descrito nos capítulos seguintes,estão colocados em itens diferentes. A classificação de um instrumento como equipamento ou acessório não segue nenhu-ma regra, e, é mais em função de custo, vida útil ou outro parâmetro qualquer. Os equipamentos de um laboratório de mecânica dos solos podem ser distribui dos em dois grupos conforme a sua utilização seja geral ou específica. No primeiro grupo, de utilização comum a mais de um ensaio, estão as balanças, as estufas, os dispersores, as bombas de vácuo, os tornos de talhagem de corpos de prova e outros mais. No segundo grupo, de utilização em um único tipo de ensaio, estão as prensas (ensaios de resistência ao cisalhamento ou de consolidação), picnômetros, conjuntos de compactação, permeâmetros e outros tantos. Como acessórios estão as espátulas, cápsulas de alumínio ou de porcelana, paquímetros, densímetros, defletômetros e muitos outros. Antes, durante e após a realização de um ensaio será sempre necessano medir grandezas, algumas de forma direta e outras indiretamente. Assim, as massas das amostras, a temperatura de um líquido, o diâmetro e a altura de um corpo de prova são obtidos diretamente através de uma balança, de um termômetro ou com um paquímetro, respectivamente, enquanto que o volume de um corpo de prova será obtido através de uma fórmula, desde que possível, ou pelo processo de imersão em um líquido qualquer. Cada equipamento ou acessório de medida foi construido para realizar medidas até um certo valor. O máximo valor que cada instrumento pode medir define a sua capacidade de medida, enquanto que, o tamanho do menor intervalo marcado sobre a escala de medidas define a resolução. Na Tabela 1.1 estão mostrados os valores da capacidade e da resolução de alguns instrumentos. Instrumento Capacidade Resolução Balança com prato superior 1.200 g 0,01 g Balança de plataforma 40 kg 1 g Termómetro 50 0e l°e Paquímctro 150 mm 0,01 mm Dcnsímetro 1,040 glcm3 0,001 glcm3 Defletómetro 25 mm 0,001 mm Tabela 1.1 - Exemplos de capacidade e resolução de instrumentos 4 Durante a realização das medidas deve-se tomar sempre muito cuidado para se evitar os erros acidentais, provenientes de descuidos, e os erros sistemáticos por defeitos dos instrumentos. Para mostrar a influência de um erro acidental no resultado do teor de umidade de uma amostra foi montada a Tabela 1.2 ilustrando dois casos: o CASO 1 mostra a determinação do teor de umidade utilizando uma amostra de massa pequena, enquanto que no CASO 2 foi usada uma amostra com massa maior. Foi admitido que tanto a estufa quanto a balança não apresentam erros sistemáticos e a tara das cápsulas está correta. Na coluna 1, da Tabela 1.2, estão os valores corretos das duas determinações e nas colunas 2, 3, 4 e 5 estão simulados erros de ± 0,05 g nas determinações da massa de solo ou na de sólidos, respectivamente. Enquanto no CASO 1 o desvio nas medidas está variando de -2,8 a + 2,9 do valor correto do teor de umidade, no CASO 2 o desvio é de -0,1 a +0,1, para o mesmo erro nas medidas das massas. 1 2 3J 4 5 Cápsula # P-144 Solo + Tara g 13,17 13,22 13,12 13,17 13,17 Sólidos + Tara g 12,65 12,65 12,65 12,70 12,60 Tara g 10,49 Massa de Água g 0,52 0,57 0,47 0,47 0,57 Massa de Sólidos g 2,16 2,16 2,16 2,21 2,11 Teor de Umidade % 24,1 26,4 21,8 21,3 27,0 Desvio = 2,3 -2,3 -2,8 2,9 CASO 1 Cápsula # M-44 Solo + Tara g 96,55 96,60 96,50 96,55 96,55 Sólidos + Tara g 83,23 83,23 83,23 83,28 83,18 Tara g 27,95 Massa de Água g 13,32 13,37 13,27 13,27 13,37 Massa de Sólidos g 55,28 55,28 55,28 55,33 55,23 Teor de Umidade % 24,1 24,2 24,0 24,0 24,2 Desvio = +0,1 -0,1 -0,1 +0,1 CASO 2 Tabela 1.2 - Medida do teor de umidade Com as balanças atuais, elétricas ou eletrônicas, o erro na medida da massa torna-se mais diticil de acontecer, mas como está em consideração erros acidentais ocasionados por diferentes fatores é bom estar sempre atento quando da realização de medidas e tomar os cuidados necessários para não cometer esse tipo de erro. Pode-se perceber, pelos valores mostrados na Tabela 1.2, que quanto menor o valor das massas envolvidas maior deverá ser a atenção na hora da leitura, e que o erro cometido na determinação da massa de sólidos acarreta um desvio maior no resultado As recomendações seguintes podem levar a diminuir os erros acidentais· # a prancheta e a folha de ensaio devem permanecer sempre junto do operador. # não conversar durante a realização da medida e sua anotação na H)lha de ensaio. # certifique-se antes da capacidade e resolução do seu instrumento de medida. # verifique se não há corrente de ar sobre a balança e se ela está nivelada. # para instrumentos que necessitam de calibração verificar se já foi feita e se ainda está correta. # verificar as condições de limpeza dos instrumentos. # escrever os números com clareza na folha de ensaio. Com o passar do tempo outros cuidados acabarão pOl serem descobertos, e por isso, a atenção deve ser redobrada no início de suas atividades no laboratório Além dos erros acidentais e sistemáticos existem aqueles erros cometidos no último digito quando da realização de uma medida deveido a resolução do instrumento. Por exemplo, a medida do comprimento de um cilindro metálico AB mostrado na Figura I. 1 poderá ser realizada através de uma régua comum, com uma resolução de I mm, ou com um paquímetro com nônio acoplado. Com a régua foi possível obter um valor de AB = 27 mm Com o paquímetro, cuja resolução é de 0,05 mm, vê-se que o zero do nônio está situado entre 27 e 28ml11. Procurando agora a divisão do nônio que se encontra sobre uma divisão da escala principal vê- se que é a correspondente a segunda e portanto o comprimento AB =~ 27, 10 mm que é uma estimativa mais próxima do valor real, e o erro cometido com a régua é igual a -0,10 mm. A escolha do instrumento de medida definindo sua capacidade e resolução, depende da precisão exigida na determinação da medida. Assim 6 se, apenas dois algarismos significativos fossem suficientes para indicar o comprimento do cilindro, uma régua com resolução de I mm seria o instrumento adequado. Se um maior número de algarismos significativos fosse exigido, um paquímetro, como o usado no exemplo, é mais apropriado para realizar a medida o 2 3 4 5 11 12 13 Figura 1.1 - Esquema ilustrativo de uma medida mm Illlllllímetro Os erros cometidos em cada medida são propagados quando são efetuadas operações aritméticas envolvendo essas grandezas. Para se avaliar o erro propagado em uma operação aritmética será preciso aplicar a teoria dos erros. 1.3 - RESULTADO DE ENSAIOS Quase todos os ensaios de mecamca dos solos se encontram, atualmente, normatizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e elas devem ser respeitadas para que os resultados obtidos possam ser comparados aquelas obtidos em outros laboratórios sob as mesmas condições. Algumas associações produtoras de normas costumam especificar o intervalo de aceitação dos resultados Por exemplo. a ABNT especifica 7 que os valores da massa específica dos sólidos, cujo desvio for superior a 0,020 glcm3 do valor médio, sejam rejeitados e uma nova média, com os valores que se enquadram no intervalo, seja calculada. Como exemplo, imagine que dois operadores, com a mesma experiência, deverão determinar a massa específicados sólidos usando picnômetros padronizados, seguindo uma mesma norma e realizando medidas em cinco diferentes temperaturas, porém, todas elas dentro do intervalo de calibração de cada picnômetro. Todos os valores da massa específica dos sólidos, calculados para cada temperatura, foram referenciados a temperatura de 20 oe e os valores obtidos estão mostrados na Tabela 1.3. Dos resultados obtidos, pelos dois operadores, para a massa específica (média) dos sólidos pode-se afirmar que ambos conseguiram repetir os valores em cada determinação, dentro das condições exigidas pela Norma Brasileira. Temperatura °C TI T2 T3 T4 T5 Massa específica dos Sólidos glcm3 2,754 2,793 2,772 2,748 2,766 CRITÉRIO DE REJEIÇÃO DE VALORES Massa Específica (média) dos Sólidos ps: 2,767 g/cm3 (n = 5) Intervalo de Aceitação dos Valores: 2,747 < p. < 2,787 Valor não Aceito: 2,793 Massa Específica (média) dos Sólidos ps: 2,760 g/cm3 (n = 4) Intervalo de Aceitação dos Valores: 2,740 < ps < 2,780 Valor não Aceito: Nenhum OPERADOR 1 Temperatura °C TI T2 T3 T4 T5 Massa Específica dos Sólidos glcm3 2,801 2,795 2,784 2,809 2,763 CRITÉRIO DE REJEIÇÃO DE VALORES Massa Específica (média) dos Sólidos ps: 2,790 g/cm3 (n = 5) Intervalo de Aceitação dos Valores: 2,770 < ps < 2,8]0 Valor não Aceito: 2,763 Massa Específica (média) dos Sólidos ps: 2,797 g/cm3 (n = 4) Intervalo de Aceitação dos Valores: 2,777 < ps < 2,817 Valor não Aceito: Nenhum OPERADOR 2 Tabela 1.3 - Comparação de resultados de um mesmo ensaio 8 No entanto, comparando-se os resultados médios obtidos pelos operadores, Operador I . ps = 2,797 g/cm' Operador 2 ps = 2,760 g/cm3 vê-se que a diferença entre eles é de 0,037 g/cm3 maior que o valor admitido em norma. Com isso pode-se dizer que os dois operadorés não conseguiram reproduzir os resultados e será, então, preciso procurar a causa da diferença entre os valores obtidos. 1.4 - ESTRUTURA DO TEXTO Este texto foi escrito com o objetivo de auxiliar aqueles que estão se iniciando no aprendizado da mecânica dos solos, tanto na parte teórica quanto na laboratorial, e portanto, terão que conhecer os procedimentos próprios de cada ensaio. Para isso, o texto foi dividido em duas partes: na primeira delas, com dez capítulos, estão descritos os ensaios, enquanto, na segunda parte doze anexos complementam alguns capítulos e outros apresentam informações gerais. Nos Capítulos 2 e 3 estão descritas a forma de obtenção de amostras deformadas e indeformadas e a preparação necessária para a realização de cada ensaio, enquanto no Capítulo 4 estão descritos os testes de identificação, visual e táctil, para os solos. . No Capítulo 5 descreve-se a determinação do teor de umidade e da massa específica do solo a partir de uma amostra indeformadas em bloco ou de um corpo de prova compactado, ambos de forma cilindrica, quando seu volume poderá ser calculado em função de suas dimensões como para um corpo de prova de forma irregular quando seu volume só poderá ser obtido pelo processo de imersão. Nos Capítulos 6, 7 e 8 estão descritos os ensaios de massa específica dos sólidos, de granulometria e de limites de consistência. Nos Capítulos 9 e 10 estão descritos os ensaios de compactação de um solo e de um material granular. No final de alguns capítulos foram colocados exemplos tirados de ensaios realizados no Laboratório de Geotecnia da Escola de Engenharia 9 de São Carlos da Universidade de São Paulo. Na segunda parte do texto estã'o doze anexos, dos quais os quatro primeiros são de informações gerais, os sete seguintes são relacionados aos ensaios descritos na primeira parte e o último anexo apresenta um resumo, naquilo que nos interessa, do Sistema Internacional de Unidades. Entre as duas partes do texto está indicada uma pequena bibliografia. CAPÍTULO 2 - RETIRADA DE AMOSTRAS A caracterização de um solo, através de parâmetros obtidos em ensaios de laboratório, depende, simultaneamente, da qualidade da amostra e do procedimento dos ensaios. Tanto para a amostragem quanto para os ensaios existem normas, brasileiras e estrangeiras, que regem o assunto e que portanto devem ser obedecidas. Em qualquer laboratório de geotecnia dois tipos de amostras são usadas na realização desses ensaios. A amostra deformada, uma porção de solo desagregado, deve ser representativa do solo que está sendo investigado, apenas, quanto a textura e constituição mineral. Ela é usada na identificação visual e táctil, nos ensaios de classificação (granulometria, limites de consistência e massa específica dos sólidos), no ensaio de compactação e na preparação de corpos de prova para ensaios de permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Essas amostras, até um metro abaixo da superfície do terreno, poderão ser obtidas através de ferramentas simples (pás, enxadas, picaretas e outras mais apropriadas a cada caso), enquanto que para uma profundidade maior ter-se-á necessidade de ferramentas especiais (trados ou um amostrador de parede grossa). A amostra indeformada, geralmente de forma cúbica ou cilíndrica, deve ser representativa da estrutura e teor de umidade do solo, na data de sua retirada, além da textura e composição mineral. Ela é usada para se determinar as características fisicas do solo "in situ", como os índices fisicos, o coeficiente de permeabilidade, os parâmetros de compressibilidade e de resistência ao cisalhamento. Uma amostra indeformada pode ser obtida de diversas maneiras dependendo da cota da amostragem, da densidade do solo e da posição do lençol freático; assim, 12 para solos moles abaixo do nível d'água será usado um amostrador de parede fina, enquanto que, para solos acima do nível d'água e mais densos deve-se abrir um poço até a cota de interesse e retirar um bloco de solo usando uma caixa metálica como fôrma e com as dimensões apropriadas ao tipo e número de ensaios a realizar. Na retirada, no transporte e no manuseio, de qualquer um dos dois tipos de amostras, devem ser tomados cuidados extras para que a amostra não sofra nenhuma avaria. Os equipamentos e acessórios, o procedimento da amostragem, os cuidados e o dimensionamento de cada uma das amostras serão descritos nos itens seguintes. 2.1 - EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 2.1.1 - Equipamentos Trados de diversos tipos e diâmetros Amostrador de parede grossa Caixa metálica Amostrador de parede fina 2.1.2 - Acessórios Sacos de lona ou de plástico de diferentes tamanhos Pás, enxadas, picaretas, facas, espátulas, conchas Fogareiro a gás Parafina Tecido, tipo estôpa ou similar Etiquetas Caixas de madeira, serragem 2.2 - PROCEDIMENTO PARA A AMOSTRAGEM Para cada um dos tipos de amostras representativas o procedimento 13 na amostragem será diferente. A seguir será descrita a forma de se obter uma amostra deformada e uma amostra indeformada em bloco, em uma camada acima do nível d' água. 2.2.1 - Amostra Deformada Para este tipo de amostragem deve-se inicialmente, fazer uma limpeza no local de trabalho, retirando a vegetação superficial, raízes e qualquer outra matéria estranha ao solo, para só depois iniciar o processo de coleta da amostra. Se a cota de retirada da amostra estiver, no máximo, um metro abaixo da superficie do terreno pode-se fazer uma escavação, até a cota de interesse, com uma das ferramentas indicadas e, então, fazer a coleta. Entre um e seis metros de profundidade pode-se usar o trado cavadeira, desde que, o furo não precise de revestimento. Para uma profundidade maior do que seis metros ou quando o solo necessitar um tubo de revestimento do furo deve-se usar o trado helicoidal, Figura 2. I. Quando o trabalho com o trado helicoidal se tornar dificil ou para amostragem abaixo do níveld'água, quando poderá se tornar pouco eficaz, pode-se utilizar um amostrador de parede grossa, que é cravado dinamicamente no solo através de energia fornecida pela queda livre de um martelo, Figura 2.2. A quantidade de amostra retirada pelo trado helicoidal e pelo amostrador de parede grossa só permite a realização dos ensaios de classificação (granulometria, limites de consistência e massa específica dos sólidos). A amostra deverá ser colocada em saco de lona ou de plástico resistente, identificada através de uma etiqueta amarrada à boca do saco e contendo informações sobre o local, número, profundidade e data da amostragem. Além dessas informações deve-se fazer uma planta do local indicando os dados necessários a recuperação do ponto amostrado. Uma identificação visual e tactil da amostra retirada deve ser realizada indicando-se o resultado na folha de locação do furo, Figura 2.3. 2.2.2 - Amostra lndeformada A retirada de uma amostra indeformada pode ser feita por dois diferentes processos: o primeiro, através de uma escavação manual, utilizando uma caixa metálica como fOrma, Figura 2.4, e o segundo com a 14 cravação de um amostrador de parede fina, Figura 2.5. Apenas o primeiro processo de retirada de uma amostra indeformada será descrito. EXTENSÃO DO CABO HELICOIDAL Figura 2.1 - Tipos de trado CAVADEIRA 15 .---------------------------_._--~ TA Figura 2.2 - Amostrador de parede grossa LOCAÇÃO EM PI"ANTA SEM E.'WALA [~ BLOCOB P~ 12,8 +RN SAI"AS DE 't' "~,, dimensões em metros Figura 2.3 - Locação de poço LOCAL CAM PUS \lSP SÃO CARLOS DATA 21110 /78 POço N: PI COTAS RN ~ 819,70 D - 8S cm BOCA DO POÇO 820,40 TOPO DO BLOCO: 816,20 AMOSTRA DEFORMADA: 818,00 IDENTIFICAÇÃO AREIA MÚDlA A FINA, ARGILOSA VERMELHA 16 L TOPO? LATERAL LATERAL Figura 2.4 - Caixa metálica para amostra em bloco Uma amostra indeformada, em bloco, poderá ser retirada em diversas posições como mostrado na Figura 2.6. O procedimento de retirada de uma amostra indeformada, em bloco, no fundo de um poço é semelhante a retirada em qualquer outra posição, a menos de algumas peculiaridades do próprio poço. O poço deverá ser aberto até, aproximadamente, dez centímetros acima da cota do topo do bloco ( cota zero), pelo poceiro, com um diâmetro que permita ao técnico, encarregado de continuar o serviço, faze- lo de forma coneviente, Figura 2.7a. Caso não seja possível por apresentar o poço um diâmetro pequeno o bloco poderá ser retirado na parede (posição 5) lembrando que o fundo do poço deverá atingir uma cota mais baixa. Utilizando a caixa metálica o técnico deverá marcar, no fundo do poço a área onde a amostra será retirada e com cuidado ir removendo o solo externo a essa área, Figura 2.7b, até que se tenha um degrau de, mais ou menos, sete centímetros. A caixa deverá ser ajustada ao solo, com a ponta biselada voltada para baixo e iniciar uma escavação em sua volta e, ao mesmo tempo, ir 17 pressionando, levemente, a caixa provocando sua descida, Figura 2.7c. Quando o topo da caixa atingir a cotá zero deverá haver um excesso de solo, da ordem de 3cm, Figura 2.7.d, que não deverá ser retirado neste momento. HASTE JANELA VÁLVULA L DEPENDE DO SOLO Di Figura 2.5 - Amostrador de parede fina 1 r-' ,-. L, ,UL 2 ~ U 3 --15 ~J ~.- 4 Posição: 1 e 2 : Talude de um corte 3 : Superfície do terreno 4 : Fundo do poço 5 : Parede do poço Figura 2.6 - Retirada de amostra indefonnada o bloco deverá ser cortado próximo a base da caixa para que possa ser separado do terreno, mantendo-se também um excesso de solo, como mostrado na Figura 2.7.e. Entre o bloco e a caixa haverá sempre uma folga cuja espessura dependerá do tipo de solo amostrado. Um solo argiloso permitirá uma 18 folga menor do que um solo arenoso. Dependendo da existência de condições favoráveis dentro do poço o excesso de solo na base e no topo do bloco poderá ser aí retirado e colocadas, em seguida, a tampa e o fundo da caixa, Figura 2.7.f É sempre preferível realizar essa operação, após a subida do bloco para a superficie do terreno. (a) (b) (c) +10 + (d) ( e) (f) + Figura 2.7 - Sequência de amostragem de um bloco o bloco deverá ser elevado a superncie do terreno com todo o cuidado a fim de se evitar qualquer alteração estrutural no solo. O excesso de solo, do topo e da base ou a tampa e o fundo da caixa, deverá ser retirado e uma primeira camada de parafina, com espessura mínima de dez milímetros, aplicada. Logo em seguida, colocar uma etiqueta no topo do bloco indicando os dados necessários à sua identificação. As laterais da caixa só, então, devem ser retiradas e aplicada uma camada de parafina sobre as faces do bloco, reforçando os cantos e arestas para garantir uma boa ligação com a camada aplicada no topo e na base. Com essa primeira camada de parafina estará garantida a manutenção do teor de umidade da amostra, mas não a preservação da sua estrutura, 19 representativa da estrutura do solo in situ. Para a preservação da estruturá, o bloco deverá ser envolvido com um tecido poroso e, em seguida, aplicada uma segunda camada de parafina. Uma segunda etiqueta deverá ser colocada, preferencialmente, sobre o topo do bloco com as informações necessárias a sua localização. Finalmente, desenhar a planta de localização do poço tendo como referência algum ponto imutável com o tempo e indicando todos os demais dados necessários, bem como, o nome do solo a partir dos testes de identificação visual e táctil, Figura 2.3. 2.3 - CUIDADOS A SEREM TOMADOS 2.3.1 - Amostra Deformada Toda e qualquer matéria, orgânica ou não, estranha ao solo deverá ser excluída da amostra. Se esta operação for dificil de ser realizada no campo deve-se informar sobre a existência dessa matéria, para que no laboratório sejam tomadas as providências necessárias. 2.3.2 - Amostra Indeformada Os cuidados a serem tomados com essas amostras devem ser maiores do que aqueles com uma amostra deformada, indo desde a abertura do poço até sua utilização em laboratório. Estes cuidados com a amostra devem ser para a manutenção do teor de umidade e da estrutura do solo "in situ". A seguir serão descritos os cuidados necessários durante as fases de retirada, tratamento com parafina e tecido, transporte para o laboratório, armazenamento e utilização da amostra. Durante a abertura do poço e a retirada do bloco deve-se tomar cuidado para que: a. em amostra retirada à superficie do terreno, o sol não incida diretamente sobre o bloco provocando um secamento superficial do solo. b. o poceiro não leve a escavação até a cota do topo do bloco. c. a caixa não seja cravada no solo e, com isso, podendo provo- car uma alteração na estrutura do solo, principalmente se for um solo arenoso fofo. A caixa deve descer justa sem cortar o solo e sem um grande 20 esforço do operador. d. a caixa envolva, completamente, a amostra não permitindo folgas; se isto, não for possível preencher a folga com o solo solto, com um mesmo teor de umidade. e. a amostra não sofra nenhuma vibração, principalmente, para solos arenosos finos. f a amostra não tombe bruscamente quando da sua separação do terreno natural. g.o transporte da amostra até a superficíe do terreno seja rápido. Durante o tratamento do bloco com parafina e tecido deve-se cuidar para que: h. este tratamento não seja feito no fundo do poço ou em lugar fechado, pois a parafina ao derreter emana gases que podem provocar mal estar. i. a parafina, da primeira camada, não esteja muito quente, prin~ cipalmente, em solos com grandes vazios evitando-se com isso a sua penetração nointerior do bloco. I a primeira etiqueta seja colocada no topo do bloco indicando a posição correta em campo. k. o tecido poroso colocado, sobre a primeira camada de para- fina, envolva o bloco sem folga, porém, sem pressioná~lo. e . a parafina colocada sobre o tecido esteja a uma temperatura mais alta permitindo uma aderência maior entre essas camadas e criando uma casca, parafina-tecido-parafina, rígida e impermeável. m. a segunda etiqueta esteja também sobre o topo do blow onde foi colocada a primeira etiqueta e de fácil visualização no laboratório. Durante o transporte da amostra principalmente, se foram usados diferentes meios cuidar para que: para o laboratório, de transporte, deve-se n. o bloco seja colocado dentro de uma caixa de madeira e pro- tegida por serragem ou outro material qualquer. o. a caixa de madeira seja identificada como contendo material frágil e indicando a posição na qual deverá permanecer durante o transporte. Durante o período de armazenamento no laboratório. em que deverá ficar aguardando a realização dos ensaios, tornar cuidado para que: p. a amostra permaneça em câmara úmida saturada, em local 21 seguro e que não seja movimentada sem necessidade. q. a etiqueta esteja visível e legível. Durante a retirada de corpos de prova, para a realização dos ensaios, tomar cuidado para que: r. a retirada da parafina e do tecido não provoquem uma altera- ção na estrutura do solo. Use uma tesoura para cortar o tecido, se necessário. s. a amostra não fique exposta ao ar, por um período longo, após a retirada de uma parte dela. Coloque um pano úmido sobre essa região da amostra se for continuar a usá-la, em seguida. t. antes de retornar o bloco à camãra úmida coloque parafina, nas partes onde ela foi retirada, fazendo uma boa ligação entre a parafina existente e a recolocada. u. um plano de utilização do bloco deve ser feito, antes de se iniciar o corte, indicando os locais de onde serão retirados os corpos de prova para a realização de cada ensaio. Lembre-se que êste poderá ser o único bloco disponível para a caracterização do solo amostrado. 2.4 - DIMENSIONAMENTO DA AMOSTRA o dimensionamento da amostra a ser retirada é função do tipo e do número de ensaios que serão realizados, bem como, da condição atual e futura do local da amostragem. Para o dimensionamento de uma amostra deformada deve-se partir da massa de sólidos estimada para cada ensaio e calcular o total necessário. Para se chegar na massa de solo que deverá ser retirada, será preciso conhecer o teor de umidade da jazida, o que poderá ser feito por uma estimativa visual e táctil ou através de um processo rápido. Para uma amostra indeformada deve-se partir das dimensões dos corpos de prova e assim chegar-se ao número e às dimensões necessárias de cada bloco. Será preciso levar em consideração que durante a realização dos ensaios poderá ocorrer uma perda de material e que alguns ensaios deverão ser repetidos. Além disso, a condição do local após a amostragem poderá não permitir a retirada de novas amostras, bem como, a sua distância até o laboratório e a movimentação do pessoal e equipamento para a 22 amostragem trarão custos adicionais a obra. Assim uma sobra de material no laboratório, desde que, não excessiva é sempre preferível a uma falta de material. 2.4.1 - Amostra Deformada Nas quantidades indicadas a seguir já estão incluidas as sobras quando da preparação das amostras para a realização dos ensaios e são para solos que tenham partículas menores do que 4,8mm (# 4). Ensaios de classificação: limites de consistência, granulometria, massa específica dos sólidos: Ms = 2,0 kg. Ensaio de compactação, (EC = 585 kJ/m\ no cilindro pequeno e com cinco pontos: - com reuso do solo - sem reuso do solo Compactação de corpo de prova - com 5 cm de diâmetro e 12,5 cm de altura - com 6,5cm de diâmetro e 2,Ocm de altura 2.4.2 - Amostra Indeformada Ms = 4,0 kg Ms = 20,0 kg Ms = 1,0 kg/CP M = 07 kg/CP s ' Este tipo de amostra, geralmente, um bloco cúbico com lados variando entre 20 e 30cm, permitirá a retirada de 9 a 18 corpos de prova, com Scm de diâmetro e 12,Scm de altura, desde que o solo esteja em boas condições. O bloco não deverá ter um lado menor do que 20cm, pois isso, diminuirá muito o número de corpos de prova com as dimensões já citadas, nem deverá ter dimensão maior do que 30cm, pois isso, aumentará muito o seu pêso, dificultando o manuseio em campo e no laboratório, com um risco maior de alteração estrutural. O solo que é retirado do bloco durante a moldagem dos corpos de prova é suficiente para se realizar os ensaios de classificação do solo. 2.5 - EXEMPLO Em IOde outubro de 1990 foram retiradas, uma amostra deforma- 23 da e uma indeformada em bloco, de uma areia fina argilosa vermelha, à profundidade de I m no Bairro de Santa Felícia em São Carlos. Com a amostra deformada deverão ser realizados ensaios de classificação, de compactação e moldados corpos de prova para ensaios de permeabilidade, adensamento e compressão triaxial rápido e adensado rápido, conforme mostrado na Tabela 2.1. Da amostra em bloco deverão ser moldados corpos de prova, retirados das posições indicadas na Figura existente na Tabela 2.2, para a realização dos ensaios de permeabilidade, adensamento e compressão triaxial rápido e adensado-rápido. Nas Tabelas 2.1 e 2.2 estão mostrados os dois programas de ensaios que serão realizados com esse solo. 24 Areia Fina Argilosa Local: São Carlos. Santa Fclícia Poço: 1 Saco: 2 c3 ProL 1m Vermelha Data: Amostragem 10/10/90 Início dos Ensaios 10/02/91 Condições Iniciais: W o = 13,7% (12/10/90) Límpa, sem raizes Amostra deixada secar à sombra até w == 10% Discriminação dos Ensaios Ensaio Data Técnico Observação Granulometria Conjunta 10/02 Usar H.M.F.S. Límites de Consistência 11/02 Milton Repousar 12 horas antes Massa Específica dos Sólidos 12/02 do ensaio Compactação 13/02 Sem reuso, 6 pontos, (EC == 585 kJ/m3) cilindro p(;queno Compactação de Corpos de Prova Especificação: W = Wot ± }0/o GC 2: 95% D (cm) H (cm) V (cm') N CP Triaxial: 5,0 12,5 245,44 3 12 Permeabilidade: 5,0 cm 10,0 cm 196,35 3 2 Adensamento: 6,0 2,0 56,55 1 1 Ensaio Data Técnico Observação Triaxial não drenado realizar duas a3 == 50 kPa 18/02 100 19/02 Zé séries de ensaios 200 20/02 Luis com medida de Triaxial adensado não drenado a3 = 50 kPa 24/02 pressão neutra 100 26/02 200 28/02 v = 0,1 mm/min r----------------- ----- 1------1-----------------Permeabilidade 18/02 carga variável Bene 2 ensaios r----------------- 1-----------------Consolidação 19/02 ao = 25 kPa; medir k para estágios pares Tabela 2.1 - Programa de Ensaios - Amostra Deformada 25 Areia fina Local: São Carlos - Santa Felícia argilosa Poço: 1 Bloco: 3 Prof.: 4,2 m vermelha Data: Amostragem 10/10/90 Início Ensaios 14/03/91 /1/ BLOCO CÚBICO I ",' v.T'/ " I:,', ',' DE LADO " a= 25 cm "\ ' '. I " " :1 ' .:p ./ ' 'I' a -, -(, , ",: ' . ' , , ,I' o' o , o °oJ-' 17 . ;' ~ . ', . . . ,' .. , ' , Discriminação dos Ensaios CP Ensaios Data Técnico Observação Granulometria 14/03 Usar H.M,F.S. Limites de Consistência 15/03 Milton Repousar 12 hs. Massa Específica dos Sólidos 16/03 antes do ensaio 1 Compressão Simples 24/03 Anel de 0,5 kN Triaxial não drenado: 2 0'3 = 50 25/03 Medir 3 100 kPa 26/03 Zé 4 200 27/03 Pressão Triaxial Adensado não drenado Luis 5 0'3 = 50 kPa 30/03 Neutra 6 100 01104 7 200 03/04 v = 0,1 mm/mino 8 Consolidação 24/03 0'0 = 10 kPa, Bene medir k (pares) 9 Permeabilidade, ~h = 20 cm 25/03 D=5cm H=lOcm Tabela 2.2 - Programa de Ensaios - Amostra Indeformada CAPÍTULO 3- PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS No Capítulo 2 - Retirada de Amostras foram descritos os tipos e os cuidados a serem tomados com as amostras, representativas do solo, bem como, a quantidade, em termos de massa seca, necessária a realização de cada um dos ensaios. Da amostra representativa indeformada serão moldados corpos de prova, nas dimensões requeridas em cada ensaio, e que deverão, ainda, manter as condições estruturais e de teor de umidade do local onde o solo foi retirado. Da amostra representativa deformada serão retiradas amostras reduzidas, na quantidade requerida em cada ensaio, e que deverão também manter a representatividade do solo amostrado. Para que isso aconteça, a amostra representativa deformada deverá ser submetida a um processo de preparação, seguindo procedimento normatizado, para a sua transformação em amostras reduzidas e impedindo que os resultados dos ensaios sejam comprometidos por erros cometidos nesta fase A Figura 3.1 mostra as diversas etapas que devem ser cumpridas desde a amostragem do solo até a aplicação dos resultados à prática da engenharia geotécnica, tanto para as amostras deformadas quanto para as indeformadas. A parte, à esquerda, da Figura 3.1 se refere as amostras indeformadas das quais são moldados os corpos de prova necessários à realização dos ensaios de resistência, de consolidação e de permeabilidade, enquanto à parte direita se refere as amostras deformadas utilizadas nos ensaios de classificação, de compactação e na preparação de corpos de prova para ensaios de permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento 28 MOLDAR CORPO DE PROVA ENSAIOS DE: RESISTÊNCIA CONSOLIDAÇÃO PERMEABILIDADE -----J L_~~ORMADA _J ~EPARAR AMOSTRA INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS '------------ , iAPlJCAÇÃO ~~PROJETO 1-------------------------------- Figura 3.1 - Esquema de utilização das urnostras 29 Neste capítulo serão descritos, de forma separada para os materiais granulares e para os solos, os processos de preparação de amostras deformadas para os ensaios de classificação e de compactação. A retirada de corpos de prova, de uma amostra indeformada, será descrita no Capítulo 5 - Índices Físicos. A compactação de corpos de prova será descrita em um outro volume. 3.1 - EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 3.1.1 - Equipamentos Repartidor de amostras. Estufa com termostato que permita manter a temperatura no intervalo de 105 a 1100 C. Balanças que permitem determinar massas até 2,0 e 10,0 kg, com resoluções de 0,1 e 1,Og, respectivamente. Figura 3.2 - Repartidor de Amostra 3.1.2 - Acessórios Peneiras com aberturas de 4,8 (#4), 0,42 (#40) e 0,075 (#200) mm. Cápsulas de alumínio Bandeja metálica 30 Almofariz e soquete com ponta de borracha Destorroador de madeira Figura 3.3 - Acessórios 3.2 - MATERIAL GRANULAR Material granular é aquele que tem menos de 5% de suas partículas com tamanhos menores que 0,075mm (#200). São as areias (tamanho das partículas variando entre 0,075 (#200) e 4,8mm (#4)) e os pedregulhos (tamanho das partículas variando entre 4,8 (#4) e 76,0 mm). A classificação de um material granular é realizada a partir dos resultados dos ensaios de peneiramento, da massa específica dos sólidos, da massa específica seca máxima e mínima e da avaliação dos testes de identificação quanto a angularidade e forma das partículas, bem como, dos seus minerais componentes. O procedimento adotado na preparação de uma amostra de areia, para cada ensaio, vale também para os pedregulhos, a menos dos valores da massa seca inicial de cada ensaio, por isso, na descrição serão comentados apenas os fatos relacionados as areias. 3.2.1 - Granulometria e Massa Específica dos Sólidos 31 A amostra recebida do campo deverá ser, inicialmente, deixada secar ao solou em um lugar bem ventilado. Se o material, em sua condição natural, contiver partículas maiores que 4,8mm (#4) e mais do que 5% de finos (Di < 0,075 mm), fazer um peneiramento inicial nessas peneiras para retirar as partículas maiores e diminuir os finos. Para facilitar a retirada dos finos pode-se acrescentar um defloculante do material e, em seguida, peneirá-lo na # 200. O material seco será misturado, com cuidado para que não se percam partículas, de forma a tomá-lo homogêneo e, em seguida, usando um repartidor de amostras realizar um primeiro desdobramento da amostra de campo até se obter uma massa de sólidos, da ordem, de 2,Okg. A esta amostra deve-se acrescentar um pouco de água para deixá-la úmida e realizar um quarteamento manual sobre uma superficie lisa. A amostra úmida evita a segregação e a perda de partículas durante o processo. Na Figura 3.4 está esquematizado o processo de quarteamento manual, que se inicia com uma amostra representativa de 2.000g e finaliza com 4 amostras reduzidas de 125g de sólidos, cada uma. Duas delas serão usadas nos ensaios de peneiramento e de massa específica dos sólidos, enquanto as duas restantes deverão ser guardadas para a repetição dos ensaios, se necessário. Essas amostras deverão ser levadas para uma estufa e deixadas secar para em seguida serem colocadas em um dessecador e deixadas resfriar até a temperatura ambiente. A massa seca de cada uma delas não poderá ser inferior a 100g. 3.2.2 - Massa Específica Seca Mínima e Máxima Inicialmente, proceder como descrito no item anterior até se obter, no primeiro desdobramento, uma massa de sólidos, da ordem, de 10 kg. Para a obtenção da amostra de ensaio pode ser utilizado um repartidor de amostras ou o processo manual mostrado na Figura 3.5. Se utilizado o processo manual este deverá ser realizado sobre um plástico e com a amostra úmida a fim de se evitar segregação ou perda de partículas das quatro amostras reduzidas obtidas no final do processo, Figura 3.5, cada uma delas com massa mínima de 2,5 kg de sólidos, duas serão usadas nos ensaios e as outras duas guardadas para conferência, se necessário. 32 /~--------------------~------------------~ Ms /4 Ms /8 Ms /16 MASSA ESPECiFICA DOS SÓUDOS PENEfRAMENTO Figura 3.4 - Quarteamento de material granular Essas amostras deverão ser levadas a estufa e deixadas secar, para 33 em seguida serem colocadas em um dessecador e deixadas resfriarem até a temperatura ambiente. Finalmente, essas amostras estarão prontas para os ensaios. Figura 3.5 - Quarteamento de material granular (Ensaio de compactação) 3.3 - SOLO Sempre que um material tenha mais do que 5% de partículas, com tamanhos menores que 0,075mm (#200), este será denominado de solo. A preparação de urna amostra de solo, para a realização dos ensaios de classificação e de compactação, será descrita de duas diferentes maneiras: com secagem prévia da amostra recebida do campo e sem essa secagem. Para os solos finos, com alto teor de argila ou com um argilo- mineral ativo, o processo de preparação da amostra, sem secagem prévia, deve ser sempre usado a fim de se evitar uma possível alteração, às vezes, irreversível nas suas propriedades devido às características do argilo- mineral presente. Como, nem sempre há condições de, inicialmente, se determinar qual o tipo de argilo-mineral presente no solo, o processo de preparação da amostra sem secagem, deve ser sempre o preferido. Os ensaios de classificação do solo são granulometria, limites de consistência e massa específica dos sólidos. 34 3.3.1 - Com Secagem Prévia A amostra recebida do campo, em sua condição natural de teor de umidade, deverá ser colocada em uma bandeja e deixada secar à sombra, em local com ventilação moderada, até alcançar o teor de umidade higroscópico. Durante esse tempo a amostra deverá ser, constantemente, revolvida e desmanchados os torrões. Seo solo contiver partículas maiores que 4,8mm (#4) estas deverão ser removidas manualmente ou através de um peneiramento. Terminado o peneiramento deve-se lavar a peneira usada, para retirar as partículas aderidas a malha e recolher esse material em uma vasilha, à parte e deixá-lo secar, nas mesmas condições descritas no parágrafo anterior, até o teor de umidade higroscópico. Em seguida juntar esse material àquele que passou através da peneira de 4,8mm (#4) de abertura para compor a amostra inicial do solo. Com um repartidor de amostras ou através do processo manual realizar um desdobramento dessa amostra, de acordo com as indicações mostradas na Figura 3.6, de forma a obter a massa de sólidos necessária a realização de cada ensaio, de acordo com os valores mostrados na Tabela 3.l. As amostras reduzidas, obtida no final do quarteamento e não aproveitadas deverão ser guardadas para uma, eventual, repetição dos ensaios. A massa de cada uma das amostras reduzidas deverá ser suficiente para realizar todos os ensaios de classificação ou o de compactação. 4Ms 2Ms Figura 3.6 - Quarteamento de um solo 35 Ensaio Massa Específica dos Sólidos Análise Granulométrica Conjunta Limites de Consistência (Passa #40) Compactação (EC = 585 kJ/m3; Cilindro Pequeno) Sem reuso (por ponto) Com reuso ela 3.1 - Estimativa da Massa de Sólidos 3.3.2 - Sem Secagem Prévia 200 200 300 2.000 3.500 A amostra recebida do campo, em sua condição natural de teor de umidade, se contiver partículas maiores do que 4,8mm (#4), deverá ser passada através dessa peneira para a separação das partículas maiores ou estas separadas manualmente. As partículas retidas e a malha da peneira deverão ser lavadas para a retirada das partículas menores nelas aderidas. A suspensão deverá ser recolhida em vasilha à parte, e a água em excesso deixada evaporar até se atingir um teor de umidade próximo ao da amostra de campo. Juntar as duas porções, homogeneizar a amostra e por um processo rápido qualquer determinar o teor de umidade. Para cada ensaio, a ser realizado, tomar uma massa de solo que permita a realização do ensaio e de uma eventual repetição de acordo com a indicação contida na Tabela 3.1. Se o teor de umidade da amostra, em sua condição natural, estiver muito baixo será conveniente proceder-se, tal como descrito em 3.3.1, para se evitar o perigo da segregação de partículas durante a movimentação da amostra. Na Figura 3.7 está mostrado um esquema de separação manual das partículas de um solo ou material granular. 3.4 - TESTES DE IDENTIFICAÇÃO A preparação de amostras para os testes de identificação será des- 36 crita, separadamente, para material granular e para solo Figura 3.7 - Esquema de quarteamento manual Para os solos, além do processo de preparação da amostra, serão descritos três testes, bastante rápidos e simples, que darão uma primeira indicação do tipo de solo 3.4.1 - Material Granular Deixar secar à sombra a amostra recebida do campo. Durante o secamento quebrar os torrões, se houver e revolver o material procurando deixar a amostra homogênea Com um repartidor de amostras ou através do processo de quarteamento manual reduzir o tamanho da amostra até obter a massa de sólidos necessária a sua identificação, segundo os valores mostrados na Tabela 3.2, em função do tamanho máximo das partículas 37 D (máx.) Ms mm g kg 4,8 200 = 9,5 400 = 19,0 = 1 38,1 = 8 76,0 = 50 Tabela 3.2 - Massa Seca Mínima 3.4.2 - Solo A amostra, recebida do campo,deve ser deixada secar à sombra, em lugar de pouca ventilação, e durante esse período o solo deve ser remexido procurando-se deixar a amostra homogênea. Com um repartidor de amostras ou através do processo de quarteamento manual reduzir o tamanho da amostra inicial, até o necessário a identificação, que está em torno de 500g de sólidos. Para a realização dos testes de impregnação, desagregação e de sedimentação, cujos resultados permitirão uma avaliação inicial sobre o tipo de solo fino, a amostra não deve conter partículas maiores do que 0,42mm (#40). Para a realização do teste de impregnação deve-se preparar uma pasta, com o solo, e esfregá-la na palma de uma das mãos e, em seguida, colocar a mão embaixo de uma torneira com vazão moderada. O solo será identificado como siltoso, se após vários minutos de água corrente sobre a mão e alguma fricção, ainda permanecer uma mancha clara. O solo será identificado como argiloso, se após vários minutos de água corrente sobre a mão e muita fricção, ainda permanece uma mancha mais escura. A Figura 3.8 mostra à esquerda uma mancha oriunda de um solo argiloso e à direita uma mancha de um solo siltoso. Para o teste de desagregação pegar um torrão de solo sêco e colocá- lo em um recipiente contendo água, porém sem imergí-Io totalmente. O solo será identificado como siltoso se a desagregação for rápida e como argiloso se essa for lenta. 38 Figura 3.8 - Resultado do teste de impregnação Para o teste de sedimentação, em água, deve-se, inicialmente, preparar um pasta, sem torrões e com um teor de umidade menor. Transferir uma parte dessa pasta para um copo e adicionar, cerca de, 500 cm3 de água destilada e com um bastão homogeneizar a suspensão. A seguir, colocar a suspensão em uma proveta de volume útil de 200 cm3, tomar a homogeneizar a suspensão e apoiar a proveta em uma superficie plana e deixar que as partículas se sedimentem, de acordo com o seu tamanho, formando camadas bem distintas, na parte inferior da proveta. As partículas de areia rapidamente formarão a primeira camada com os grãos podendo ser visualizados, enquanto as partículas de silte demorarão alguns minutos para se sedimentarem. As partículas de argila permanecerão em suspensão um tempo mais longo, mostrando uma água suja na parte superior da proveta. A Figura 3.9 mostra à esquerda um solo argiloso, com a água ainda bem escura, no centro um solo siltoso com uma camada de água limpa sobrenadante a suspensão e à direita um solo arenoso, com quase todas as partículas já sedimentadas. O tempo de sedimentação para os três casos é o mesmo. Como nesse teste não está sendo usado defloculante as partículas estarão se sedimentando em flóculos e não individualmente como no ensaio de sedimentação. 39 Figura 3.9 - Teste de Sedimentação Os resultados obtidos nesses testes e a identificação de um solo como arenoso, siltoso ou argiloso devem ser entendidos como preliminares e deverão ser confirmados com os testes descritos no Capítulo 4. CAPÍTULO 4 - IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS A identificação de um solo, através de testes rápidos e sem a utilização de equipamentos, é de grande importância para a engenharia geotécnica, pois poderá ser realizada no campo e sem a necessidade das instalações de um laboratório. Ela tem o particular interesse em agrupar solos com características semelhantes permitindo definir o tipo e número de ensaios necessários à sua caracterização de um modo mais correto. A habilidade para se identificar corretamente os solos, através dos testes visuais e tácteis, será, rapidamente, adquirida com a assistência de um profissional experiente. A realização desses testes por aqueles que estão iniciando seus estudos de mecânica dos solos é de fundamental importância para conhecerem e distinguirem os diferentes tipos de solos, com que, no futuro poderão vir a trabalhar. No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através da Norma NB-617 normatizou, até o momento, o procedimento para a identificação das amostras obtidas em uma sondagem de simples reconhecimento, enquanto a American Society For Testing and MateriaIs (ASTM) através da norma D-2488 descreve os procedimentosnecessários à identificação e descrição dos vários tipos de solos, de uma forma mais geral. Neste capítulo serão utilizadas as informações fornecidas pela norma americana na identificação dos solos. Além da identificação do solo através dos testes visuais e tácteis deve-se apresentar informações suplementares, sempre que possível, quanto as características geológicas, pedológicas e termos regionais usados na área em estudo, bem como, a presença de materiais não pertencentes ao solo, a existência de vazios macroscópicos, raizes. Todas as demais julgadas necessárias. As dificuldades encontradas durante a amostragem 42 também são informações que devem constar do processo de identificação de um solo. No final deste Capítulo estão relacionados, em duas tabelas, os testes que deverão ser aplicados aos solos grossos, incluindo os materiais granulares, e aos solos finos; e também, alguns exemplos de como o relatório final de identificação deve ser apresentado. 4.1 - EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 4.1.1 - Acessórios peneiras de aberturas 4,8mm (#4) e 0,075mm (#200) bisnaga de borracha recipientes de vidro facas e espátulas lentes de aumento cápsulas de alumínio cápsulas de porcelana dessecado r bandeja metálica destorroador de madeira Figura 4.1 - Acessórios para Testes de Identificação 43 4.2 = PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS As amostras reduzidas utilizadas nos testes de identificação devem ser representativas dos solos de onde foram obtidas e estarem, cuidadosamente, identificadas quanto ao local da amostragem. As amostras reduzidas devem ser preparadas de acordo com o descrito no Capítulo 3 - Preparação de Amostras. 4.3 - GRUPOS DE SOLOS Inicialmente, o solo em estudo deverá ser identificado como pertencente a um dos três grandes grupos: solos grossos, finos a altamente orgânicos. A maior parte dos solos possuem partículas que se enquadram em mais de um desses grupos, sendo necessário identificar qual o grupo predominante. Essa separação se baseia no tamanho das partículas, para os dois primeiros grupos e na presença de matéria orgânica para o último. 4.3.1 = Solos Grossos São aqueles que têm mais de 50%, em massa, de suas partículas visíveis a olho nú. O intervalo de variação dos tamanhos dessas partículas está entre 0,075mm (#200) e 76mm, e são as areias e os pedregulhos. Quando o solo tem menos de 5% de partículas com tamanho menor que 0,075mm esse solo passa a ser chamado de um material granular. 4.3.2 - Solos Finos São aqueles solos que têm mais de 50%, em massa, de suas partículas passando através da peneira de abertura 0,075mm (#200) e não são visíveis a olho nú. Esses solos podem ser subdivididos em siltes e argilas. Os siltes apresentam pequena ou nenhuma plasticidade e, também, pequena ou nenhuma resistência quando secados ao ar, enquanto as argilas apresentam plasticidade dentro de um intervalo maior de variação do teor de umidade e, também, uma alta resistência quando secadas ao ar. 44 Os solos finos podem ser identificados como inorgarucos ou orgânicos levando-se em conta a ausência ou a presença de um teor de matéria orgânica capaz de influenciar suas propriedades. Os solos finos inorgânicos têm cores mais claras do que os orgânicos. 4.3.3 - Solos Altamente Orgânicos São também denominados de solos turfosos e se caracterizam pela presença de material fibroso vegetal, em vários estágios de decomposição. Têm cores escuras (marrom, preto) e se as amostras são recentes apresentam um odor característico de matéria orgânica. Para amostras secas basta molhá-las e esquentá-las um pouco que o odor reaparece. 4.4 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SOLOS 4.4.1 - Cor Esta é uma característica muito importante para a descrição de um solo. Como até este momento não há uma tabela padrão de cores no Brasil é recomendado o uso das seguintes designações: branco, cinza, preto, marrom, amarelo, vermelho, roxo, azul e verde, podendo-se utilizar ainda os termos claro e escuro (ABNT,NB-617). Na identificação da cor de um solo deve-se usar uma amostra úmida e descobrir qual cor é predominante. Se duas cores tem igual proporção as duas devem ser citadas. Quando mais de duas cores apresentam a mesma proporção para definir a cor do solo deve-se usar o termo variegado. 4.4.2 - Odor Mais característico de solos altamente orgânicos devido a existência da matéria orgânica constituinte do solo. Odores não usuais devem ser informados. 4.4.3 - Umidade Para amostras, cuja umidade não foi afetada durante ou depois de 45 sua amostragem, é conveniente indicar a condição do solo em campo, de acordo, com as informações contidas na Tabela 4.1: 4.4.4 - Estrutura Para a descrição do tipo de estrutura, através de observação in situ DESCRI ÃO Seco Á ua não é visível nem sensível ao tato Úmido Á ua não é visível, mas sensível ao tato Molhado Á ua está visível 4.1 - Umidade Natural ou de amostras indeformadas em bloco, verificar as características do solo e comparar com as informações da Tabela 4.2. Indicar as espessuras dos extratos alternados e das lentes, bem como, a existência de vazios macroscópicos. Características do Solo Est Estratos alternados de Espessura> 6mm Estratificada diferentes materiais, Espessura < 6mm Laminada cores, espessura Textura muito fina Varvítica Plano de fratura bem Opacos Fissurada definido. Pequena re- sistência ao fratura- Polidos (estriados) Estriada mento Massa de solo coesivo quando quebrada re- sultam torrões angulares, resistentes a poste- Torroada rior quebra Camada de solo com textura diferente da do Em lente solo acima e abaixo Solo com mesma cor, textura e demais carac- Homogenea terísticas Tabela 4.2 - Identificação da Estrutura de um Solo 46 4.4.5 - Gnm de Cimentação Para a descrição do grau de cimentação da estrutura de um solo grosso pressionar um torrão seco, entre o polegar e o indicador e avaliar a pressão necessária a quebra do torrão. Comparar o resultado com as informações da Tabela 4.3. Descrição do Resultado Pressão Grau de Ci- Aplicada mentação Torrão quebra ou esfarela Pequena Fraco Média Médio Torrão não se quebra Grande Forte Tabela 4.3. - Identificação do Grau de Cimentação 4.4.6 - Material Cimentante Quanto a identificação do tipo de material cimentante da estrutura de um solo grosso, a mais comum é a do carbonato de cálcio por ser este o mais frequente. A reação química entre o carbonato de cálcio e o ácido clorídrico resulta na formação de gás carbonico, conforme mostrado na equação (4.1 ) Para se identificar a presença de carbonato de cálcio no solo, basta pingar algumas gotas de ácido c1oridrico diluído (uma parte de HCe , 10 N, para três partes de água destilada) sobre o solo e observar o que nele acontece. O resultado observado deve ser comparado com as informações contidas na Tabela 4.4, para indicar a presença ou não do carbonato de cálcio, como agente cimentante, daquele solo. Descrição da Reação com HC e Presença Não há formação de bolhas (C02) Nenhuma Há formação lenta de bolhas Fraca Formação rápida e intensa de bolhas Forte t======'===='============~=======-._~ Tabela 4.4 - Presença de Carbonato de Cálcio 47 4.4.7 - Angularidade e Forma dos Grãos Este é um critério aplicável somente às areias grossas e aos pedre- gulhos. A angularidade indica o quanto a partícula se afasta ou se aproxima de uma esfera e a forma nos dá a mesma indicação quanto ao cubo. Para a descrição da angularidade de uma partícula verificar como estão as suas bordas e faces, como ilustrado na Figura 4.2 e comparar com os dados da Tabela 4.5. ANGULAR SUB-ANGULAR ARREDONDADA ESFEROIDAL Fonte: Pcttijohn (1949) Figura 4.2 - Esquema para descrição da angularidade
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