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IDENTIFICAÇÃO TÁTIL-VISUAL DOS SOLOS Aula 06 Prof. Joseleide P. Antunes, Eng. Civil, DSc MECÂNICA DOS SOLOS MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE BRASÍLIA. PRÓ-REITORIA DE EXTENSÃO CAMPUS SAMAMBAIA Brasília / DF – 2018 Curso Técnico em Edificações 1 1. Introdução Para os ensaios de laboratório são programados furos de sondagem para amostragem de acordo com tipo e necessidade da obra. Iniciada a retirada das amostras, sejam elas deformadas ou não, um reconhecimento tátil e visual é executado em campo. Esse reconhecimento tem a finalidade de classificar o solo em termos qualitativos, fornecendo uma rápida descrição das condições naturais em que ele é encontrado. A classificação visual e tátil permite uma visão mais completa das propriedades do solo, visão esta que apresenta-se um pouco difícil para os principiantes. A prática, à medida que mais solos são classificados, permite que com o tempo, até algumas previsões do comportamento sejam feitas, antes mesmo que ensaios mais apurados sejam realizados, naturalmente, com as devidas ressalvas e cuidados. 2 1. Introdução O procedimento que deve ser realizado para uma correta identificação tátil visual dos solos é descrito em algumas normas, sendo que no Brasil o procedimento é padronizado segundo a NBR 6484/2001. No entanto esta norma não esclarece o processo que deve ser realizado na identificação de algumas características. Com objetivo de orientar melhor este processo serão descritos alguns procedimentos da ASTM D2488 (2009) que apresenta os procedimentos necessários à identificação e descrição dos solos de uma forma mais ampla. A identificação tátil visual depende do auxilio de um profissional experiente, sendo recomendada esta assistência aos iniciantes. 3 1.1 Definições Gerais Para a engenharia de solos, embora um tanto simplificadas, as definições preenchem todos os requisitos aos nossos propósitos. Assim chamamos de: Solo – o agregado natural de grãos minerais moderadamente coesos, orgânicos ou inorgânicos, que na natureza tem a capacidade de serem separados por processos mecânicos simples, tal como agitação em água ou simples manuseio. Rocha – é um agregado natural de grãos minerais, compacto, cimentado por uma liga forte e mais ou menos permanente. Solos de grãos grossos – são partículas de minerais visíveis a olho nu e/ou arenosos ao tato quando friccionado entre os dedos. Solos de grãos finos – consiste de partículas e minerais que não podem ser distinguidos a olho nu, usualmente menores que 0,075mm. Essas partículas são lisas ou farinhosas ao tato e quando em contato com água dão a impressão de pasta de sabão. Solo bem graduado – contém uma boa representação de partículas de quase todas as dimensões, com ordenação de grosso a fino. 4 1.1 Definições Gerais Solos uniformes ou pouco graduados – são solos que contém partículas, todas mais ou menos do mesmo tamanho. Pedregulho – são solos de grãos grossos, tendo partículas de diâmetro médio maior que 2mm. Areia – são solos de grãos grossos contendo partículas de diâmetro médio menor que 2mm. Silte – constitui a fração grossa dos solos de granulação fina. Argila – constitui a mais fina e ativa porção dos solos de grãos finos. Solos orgânicos – são solos mais ou menos plásticos que contém matéria orgânica finamente dividida. São usualmente de cor escura, marrom, preto ou cinza e tem o odor típico de matéria orgânica deteriorada. Turfa – é um solo composto de partículas fibrosas de vegetal em decomposição. Com essa noção restrita sobre os muitos tipos de solo, seguimos uma linha de conduta mais geral para a classificação visual e tátil. 5 2. Informações descritivas dos solos Segundo a ABNT (2001) as amostras devem ser examinadas procurando identificá-las no mínimo utilizando as seguintes características: a) Cor; b) Granulometria; c) Plasticidade; d) Origem. Além destas características é interessante identificar o odor e a umidade. 6 2.1 Cor A cor é uma propriedade importante na identificação de solos orgânicos, e dentro de uma dada localidade pode também ser útil na identificação de materiais de origem geológica similar. A indicação da cor deve ser feita logo após a coleta das mesmas, para amostras úmidas. Se a cor representa uma condição seca, isto deve ser estabelecido no registro. Deve ser utilizando no máximo duas designações de cores. Quando as amostras apresentarem mais do que duas cores, deve ser utilizado o termo variegado no lugar do relacionamento das cores. Embora considerado de caráter subjetivo, devem ser utilizadas as seguintes designações: branco, cinza, preto, marrom, amarelo, vermelho, roxo, azul e verde, admitindo-se ainda as designações complementares claro e escuro (ABNT, 2001). 7 2.1 Cor Uma outra forma de classificar a cor é utilizando a Cartela Munsell. A determinação da cor do solo por meio da comparação visual com os padrões da carta de Munsell passou a ser aderida como método oficial de classificação dos solos pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos da América no ano de 1951. Desde então o sistema de cores de Munsell vem sendo utilizado por pesquisadores de solos mundialmente (SIMONSON, 1993). No atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013), a cor, determinada por comparação com os padrões da carta de Munsell, é atributo de diferenciação de algumas classes de solos. O sistema Munsell de cores (MUNSELL SOIL COLOR COMPANY, 1950) classifica as cores em três componentes: Matiz, Valor e Croma, onde o matiz é a cor espectral dominante, o valor é a tonalidade da cor e o croma é a pureza da cor (SURVEY STAFF, 1993). 8 2.2 Odor Esta característica é importante principalmente na identificação de solos orgânico, devendo ser descrito se o odor se é orgânico ou incomum. Solo contendo uma quantidade de material orgânico usualmente tem um odor distinto de vegetação deteriorada. Isto é especialmente aparente em amostras frescas, mas se as amostras são secas, o odor pode frequentemente ser reanimado por aquecimento de uma amostra umedecida. Se o odor é incomum (produto de petróleo, químico, etc..) deve ser descrito. 9 2.3 Umidade A indicação da umidade deve ser feita logo após a coleta das mesmas ou posteriormente desde que a mesma não tenha sido alterada, pois esta descrição é importante para descrição da umidade do solo in situ. Segundo a ASTM (2009) a condição de umidade deve ser descrita conforme Tabela 1. Tabela 1 – Critérios para Descrição de Umidade (ASTM, 2009) 10 Descrição Critérios Seca Água não é visível nem sensível ao tato. Pode apresentar poeira. Úmida Água não é visível, mas sensível ao tato. Saturada Água está livre, visível. Geralmente o solo está abaixo do nível d’água. 2.4 Granulometria O objetivo da separação dos solos pela granulometria é dividir os solos em grupos em função do tamanho das partículas. Inicia- se o procedimento de identificação das amostras separando-as em dois grandes grupos: a) Solos grossos: aqueles nos quais a fração predominante dos grãos é visível a olho nu (pedregulhos e areias) – ásperos ao tato; b) Solos finos: aqueles nos quais a fração predominante dos grãos não é visível a olho nu (siltes e argilas) – macios ao tato. Solos com predominância de grãos maiores que 2 mm devem ser classificados como pedregulhos e com grãos inferiores a 2 mm e superior a 0,1 mm devem ser classificados como areias. Um exame mais acurado permite a subdivisão das areias em: Grossa (grãos da ordem de 1 mm), médias (grãos da ordem de 0,5 mm) e em finas (grãos da ordem de 0,2 mm). Solos com predominância de partículasinferiores a 0,1 mm devem ser classificadas como argilas ou siltes (ABNT, 2001). 11 2.4 Granulometria Segundo a ABNT (2001) deve ser utilizada nomenclatura onde apareçam, no máximo, três frações de solos, por exemplo: argila silto-arenosa, admitindo-se a complementação da descrição quando houver presença de pedregulhos, cascalhos, detritos ou matéria orgânica,concreções, etc... 12 2.5 Plasticidade – Identificação dos solos finos A identificação dos solos grossos (pedregulhos e areias) é relativamente fácil, no entanto a identificação dos solos finos (siltes e argilas) não é simples, devendo levar em consideração testes baseados na plasticidade. Segundo a ABNT (2001) plasticidade é a propriedade dos solos finos argilosos de sofrerem grandes deformações permanentes, sem ruptura, fissuramento ou variação de volume apreciável, sendo que as argilas se distinguem dos siltes pela plasticidade, quando possuem umidade suficiente, e pela resistência coesiva, quando secas ao ar. Conforme descrito no parágrafo anterior a ABNT (2001), não descreve os teste que identificam a plasticidade do material. Para facilitar a identificação dos solos finos serão descritos a seguir alguns testes baseados na ASTM (2009) e em recomendações de Nogueira (1995). 13 2.5 Plasticidade – Identificação dos solos finos Inicialmente os solos finos deverão ser separados em solos orgânicos e inorgânicos. Segundo a ASTM (2009) os solos orgânicos geralmente têm cor preta amarronzada a preta e pode ter odor orgânico. Frequentemente solos orgânicos mudarão a cor, por exemplo, preta a marrom, quando exposto ao ar. Alguns solos orgânicos clarearão a cor significantemente quando seco ao ar. Solos orgânicos não terão dureza ou plasticidade alta e o filete será esponjoso. A ASTM (2009) sugere quatro testes para a identificação de solos finos: resistência seca, dilatância, dureza e plasticidade. No entanto serão apresentados a seguir, em função de sua simplicidade, apenas os testes de resistência à seca e dilatância e dois testes sugeridos por Nogueira (1995) – testes de impregnação e desagregação. 14 2.5.1 Teste de Impregnação e Desagregação Segundo Nogueira (1995), para a realização dos testes de impregnação e desagregação a amostra não deve conter partículas maiores do que 0,42 mm (peneira Nº 40). O teste de impregnação é realizado com uma porção de solo úmido (pasta) que deve ser esfregada na palma de uma das mãos. Após a mão deve ser colocada embaixo de uma torneira com vazão moderada, sendo a identificação do solo realizada conforme Tabela 2. Tabela 2 – Resultado do Teste de Impregnação 15 Descrição Identificação Após vários minutos de água corrente sobre a mão e alguma fricção, ainda permanece uma mancha clara. Silte Após vários minutos de água corrente sobre a mão e muita fricção, ainda permanece uma mancha escura. Argila 2.5.1 Teste de Impregnação e Desagregação O teste de desagregação é realizado com um torrão seco que é colocado em um recipiente contento água, porém sem imersão total. A identificação do solo é realizada conforme Tabela 3. Tabela 3 – Resultado do Teste de Desagregação 16 Descrição Identificação Desagregação rápida Silte Desagregação lenta Argila 2.5.2 Teste de Resistência Seca e Dilatância Segundo a ASTM (2009) para a realização dos testes de resistência seca e dilatância a amostra não deve conter partículas maiores do que 0,42 mm (peneira Nº 40). a) Resistência seca Selecionar material suficiente para moldar uma bola de cerca de uma polegada (25amm) de diâmetro. Moldar o material até que tenha a consistência de massa de vidraceiro, adicionando água se necessário. Do material moldado, fazer no mínimo três amostras para ensaio (uma amostra para ensaio deve ser uma bola de material com cerca de ½ polegada (12 mm) de diâmetro). Deixar a amostra secar ao ar, sol, ou por meios artificiais, desde que a temperatura não exceda 60 °C. A resistência seca é determinada conforme descrito na Tabela 4. 17 2.5.2 Teste de Resistência Seca e Dilatância Tabela 4 – Critérios para Descrição da Resistência Seca 18 Descrição Critérios Nenhuma Amostra seca esmigalha-se em pó com mera pressão do manuseio. Baixa Amostra seca esmigalha-se em pó com alguma pressão dos dedos. Média Amostra seca quebra-se em pedaços ou esmigalha com considerável pressão dos dedos. Alta Amostra seca não pode ser quebrada com a pressão dos dedos. A amostra quebrará em pedaços com pressão feita entre o polegar e uma superfície dura. Muito alta Amostra seca não pode ser quebrada com pressão feita entre o polegar e uma superfície dura. 2.5.2 Teste de Resistência Seca e Dilatância b) Dilatância Selecionar material suficiente para moldar uma bola de cerca de 1/2 polegada (12 mm) de diâmetro. Moldar o material, adicionando água se necessário, até que tenha uma consistência macia, mas não pegajosa. Espalhar a bola de solo na palma da mão com auxílio de uma espátula. Vibrar horizontalmente, golpeando o lado da mão vigorosamente contra a outra mão diversas vezes. Notar a reação da água aparecendo sobre a superfície do solo. Comprimir a amostra fechando a mão ou apertando o solo entre os dedos e anotar a reação de acordo com os critérios apresentados na Tabela 5. 19 2.5.2 Teste de Resistência Seca e Dilatância Tabela 5 – Critérios para Descrição da Dilatância Com os teste de resistência a seca e dilatância é possível identificar porção fina do solo conforme apresentado na Tabela 6. Tabela 6 – Identificação de Solos Finos 20 Descrição Critérios Nenhuma Não há mudança visível na amostra. Lenta A água aparece sobre a superfície da amostra durante a vibração e não desaparece ou desaparece devagar sob compressão. Rápida A água aparece rapidamente sobre a superfície da amostra durante a vibração e desaparece rapidamente sob compressão. Resistência Dilatância Descrição Símbolo Alta a muito alta Nenhuma Argila de alta plasticidade CH Média a alta Nenhuma a lenta Argila de baixa plasticidade CL Baixa a média Nenhuma a lenta Silte plástico MH Nenhuma a baixa Lenta a rápida Silte ML 2.5.2 Teste de Resistência Seca e Dilatância Se o solo estimado tem de 15 a 25% de areia ou cascalho, ou ambos, as palavras “com areia” ou “com cascalho” (qual seja mais predominante) devem ser adicionadas ao nome do grupo. Por exemplo: argila de baixa plasticidade com areia (CL) ou silte com cascalho (ML). Se a percentagem de areia é igual à percentagem de cascalho, usar “areia”. Se o solo estimado tem de 30% ou mais de areia ou cascalho, ou ambos, as palavras “arenoso” ou “cascalhoso” (qual seja mais predominante) devem ser adicionadas ao nome do grupo. Por exemplo: argila de baixa plasticidade arenosa (CL) ou silte arenoso (ML). Se a percentagem de areia é igual à percentagem de cascalho, usar “arenoso”. Identificar o solo como um solo orgânico, OL ou OH, se o solo contém partículas orgânicas que influenciam nas propriedades do solo. 21 2.6 Origem A designação da origem dos solos deve ser acrescentada à sua nomenclatura, devendo ser realizada por profissional habilitado. - solos residuais (recomenda a indicação da rocha mater); - transportados (coluvionares, aluvionares, eólicos, etc); - aterros. Quando, pelo exame tátil-visual, for constatada a presença acentuada de mica, a designação micácea é acrescentada à nomenclatura do solo. 22 3. Roteiro de Análise Escolhido o local e estudado topograficamente, ele deve ser mapeado geologicamente se for uma obra de grandes dimensões, como por exemplo, as barragens, ou túneis. A análise geológica deve incluir, situação das camadas, estratificações, planos de inclinação mergulhos, fissuras, fendas, juntas, cavernas, etc. Estudada a geologialocal, é iniciada a marcação dos pontos de amostragem. Em obras de dimensões menores, o estudo geológico é muito simples, ou mesmo desnecessário. As amostras são retiradas do solo com amostradores apropriados a cada caso e obra, nos pontos previamente marcados ou que se achar necessário durante a execução dos trabalhos. Inicia-se então a identificação de cada uma das amostras, como: local, poço, profundidade, número de amostras, classificação visual e tátil e qualquer condição estranha que porventura seja notada. 23 3. Roteiro de Análise A rotina de observações e anotações que se faz em cada amostra é: 1. Verificar na amostra a ocorrência ou não de matéria estranha ao solo, por exemplo: raízes, pequenas conchas, matéria orgânica, etc. Se for o caso, destacar a presença de tais materiais. 2. Anotar a cor natural da amostra. 3. Anotar o estado de umidade natural do solo, como seco, pouco úmido, úmido, muito úmido. Nesse tipo de observação deve-se levar em conta e anotar a data de retirada da amostra, e a profundidade da mesma, Essas duas últimas observações servem de base para associar os resultados com as estações mais secas ou mais chuvosas da região e com o nível do lençol freático do solo. 4. Anotar a ocorrência de minerais e destacá-los, se eles forem reconhecíveis. 24 3. Roteiro de Análise 5. Certos tipos de solo apresentam odores característicos e particulares que devem ser observados em uma análise de campo, uma vez que pode servir de destaque individual do solo analisado. O cheiro de “pote molhado” do solo, quando este é misturado com água, não é característico ou particular, porque é próprio da argila e raros são os solos que não tem uma pequena porcentagem de grãos finos, o que é suficiente para apresentar o odor. Na classificação de rochas, contudo, o cheiro de “pote molhado” é uma característica que deve ser destacada porque a presença de argila na composição da rocha servirá para classificação individual da mesma. 6. Classificar o solo quanto ao tipo; para isso o solo deve ser analisado dentro de uma escala granulométrica. 25 4. Conclusões Esses testes descritos são simples e um tanto rudimentares, contudo, eles são de valor inestimável no primeiro contato que se tem com a amostra, seja em campo, ou no laboratório. Eles permitem que haja uma maior compreensão no comportamento desse material heterogêneo, que é o solo, a medida que uma maior quantidade de solos forem analisadas. Examinada a amostra, ela deve ser então etiquetada com todas as conclusões dignas de destaque: classificação granulométrica, cor, umidade natural, e observações que a particularizem, tais como, presença de restos animais, minerais, conchas, raízes, situação geológica particular ou anormal, etc. O solo é então enviado ao laboratório, para ensaios mais apurados e completos, para conclusões mais aprimoradas sobre o comportamento, de acordo com os interesses de cada obra. 26 27 Amostra: teste 01 Furo: Tr 01 Profundidade: 0,5 a 1,0 m Local: Anápolis - GO Operador: Larissa Data: 29/01/2007 INFORMAÇÕES DESCRITIVAS DOS SOLOS Cor: vermelho Odor: inodor Umidade: úmida Grupo em que se enquadra o solo 1. SOLOS GROSSOS: mais de 50%, em massa, de suas partículas visíveis a olho nú. 2. SOLOS FINOS: mais de 50%, em massa, de suas partículas passando através da peneira nº 200. IDENTIFICAÇÃO DE SOLOS FINOS Solo orgânico Solo inorgânico Resistência seca Dilatância Descrição Nenhuma Nenhuma Argila de baixa plasticidade Baixa Lenta X Símbolo Média Rápida CL Alta X Muito Alta IDENTIFICAÇÃO DE SOLO GROSSOS Granulometria Pedregulho Areia Grosso (19 a 76 mm) Grossa (ordem de 1 mm) Fino (2 a 19 mm) Média (ordem de 0,5 mm) Fina (ordem de 0,2 mm) Outras Informações: IDENTIFICAÇÃO: Pedregulho argiloso vermelho de baixa plasticidade 28
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