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finos serão aqueles com mais de 35% passando na #200. Os esquemas mostrados a seguir ajudam a classificar o solo após a determinação das informações obtidas nestes. Seguindo-se os passos indicados, da esquerda para a direita, chega-se à classificação desejada. Mecânica dos Solos 40 Figura 1.25. Fluxogramas para a classificação segundo a AASHTO (MACHADO, 2002) As principais características desses grupos são: Grupo A1: pedregulhos e areia grossa (bem graduados), com pouca ou nenhuma plasticidade. Correspondem ao grupo GW do SUCS. Grupo A2: pedregulhos e areia grossa (bem graduados), com material cimentante de natureza friável ou plástica. Os finos constituem a natureza secundária. Esse grupo subdivide-se nos grupos A-2-4, A-2-5, A-2-6 e A-2-7 em função dos índices de consistência. Grupo A3: areias finas mal graduadas não plásticas (IP nulo). Correspondem ao grupo SP do SUCS. Mecânica dos Solos 41 Grupo A4: solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e de argila; Grupo A5: solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e de argila, rico em mica e diatomita; Grupo A6: argilas siltosas medianamente plásticas com pouco ou nenhum material grosso; Grupo A7: argilas plásticas com presença de matéria orgânica; Mecânica dos Solos 42 1.5. ÍNDICES FÍSICOS Os índices físicos são relações estabelecidas entre as fases presentes no solo de modo a caracterizá-lo quanto às suas condições físicas. O solo apresenta três fases, a saber: sólida, líquida e gasosa. As fases líquida e gasosa (ar) constituem o volume de vazios (Vv) presente no solo. As diversas relações obtidas entre as fases do solo são empregadas para expressar as proporções entre as mesmas. O elemento de solo mostrado a seguir ilustra as fases presentes no solo em termos de massas e volumes. Figura 1.26. Fases do solo em função de suas massas e volumes Var, Vw, VS, VV e VT representam os volumes de ar, água, sólidos, de vazios e total do solo, respectivamente. MS, Mw, Mar e MT são as massas de sólidos, água, ar e total. 1.5.1. Relações entre Volumes As relações de volume comumente empregadas são: a porosidade (n), o índice de vazios (e) e o grau de saturação (Sr). A porosidade (n) é definida pela razão do volume de vazios do solo (Vv) por seu volume total (VT). O índice de vazios (e) é a relação entre o volume de vazios do solo (VV) por seu volume de sólidos (VS). O grau de saturação (Sr) expressa a proporção de água presente nos vazios do solo, ou seja, a razão de Vw por VV. T V V V n S V V V e V W r V VS Esses três índices físicos não são obtidos experimentalmente, mas sim através de outros índices físicos. A porosidade expressa a mesma idéia do índice de vazios. Quando seco, o valor de Sr é nulo e, quando saturado, esse valor é de 100%. Mar (zero) MW MS Sólidos Água Ar MT Massas Var VW VS VV VT Volumes Mecânica dos Solos 43 1.5.2. Relações entre Massas e Volumes Os demais índices físicos são expressos por suas relações de massa e volume. A única exceção é para a umidade (w) que expressa a massa de água (MW) presente no solo em função de sua massa de sólidos (MS). As relações mais usuais entre massa e volume são: a massa específica natural do solo ( ), a massa específica dos sólidos ( S) e a massa específica da água ( W). Esses índices físicos estão apresentados logo abaixo. S W M M w T T V M S S S V M W W W V M Na prática geotécnica, é comum a utilização de peso específico ( ) ao invés de massa específica ( ). Estes apresentam a mesma idéia da massa específica com a diferença de que a razão será de peso por volume. T T V P S S S V P W W W V P A Figura seguinte ilustra resumidamente as relações entre Pesos e Volumes. Figura 1.27. Relações entre pesos e volumes Os índices físicos n, e, Sr e w são adimensionais e, excetuando-se o índice de vazios, os demais são expressos em termos de porcentagem. A massa específica é expressa em g/cm3 enquanto que os pesos específicos são expressos em kN/m3 de acordo com o Sistema Internacional (SI). Os índices físicos que comumente são determinados em laboratório são a massa específica natural ( ), a umidade (w) e a massa específica dos sólidos ( S). Os demais índices físicos são calculados através de correlações. Para maiores detalhes sobre a determinação dos índices físicos em laboratório, veja-se, por exemplo, o trabalho de NOGUEIRA (1995). Mecânica dos Solos 44 Os limites de variação desses índices físicos são: 1,0 < < 2,5 (g/cm3) 2,5 < S < 3,0 (g/cm3) 0 < e < 20 0 < n < 100% 0 < Sr < 100% 0 < w < 1500% Costuma-se correlacionar os índices físicos com o índice de vazios e com a porosidade. Quando a correlação é feita com o índice de vazios, adota-se o volume dos sólidos como sendo igual a um (VS = 1). Dessa forma, de acordo com Figura (1.28), obtêm-se as expressões relacionadas a seguir: Figura 1.28. Fases do solo em função do índice de vazios S Wr S W eS M M w .. (1.10); e e V V n T V 1 (1..11); e eS WrS 1 .. (1.12) O valor de W é assumido como W = 1,0 g/cm3. Na expressão para o cálculo da massa específica obtida acima, podem-se obter outros dois índices físicos, a saber: massa específica saturada (Sr = 100%) e massa específica seca (Sr = 0). Essas duas expressões são obtidas matematicamente quando se admite que o solo não sofra variações volumétricas, o que não ocorre nas situações corriqueiras de campo. e eS WrS Sat 1 .. (1.13) Massa específica saturada (Sr =100%) e S d 1 (1.14) Massa específica seca (Sr =0) da expressão anterior pode-se demonstrar que: )1( wd (1.15) Quando a correlação é feita com a porosidade, adota-se o volume total como unitário (Figura 1.29). Mar (zero) Sr.e. W S Sólidos Água Ar S + Sr.e. W Massas Var Sr.e 1 e 1+e Volumes Quando Vs =1 tem-se: e =VV; Vw = Sr.e Mecânica dos Solos 45 Figura 1.29. Fases do solo em função da porosidade As relações obtidas são as seguintes: n n V V e S V 1 (1.16); S wr S W n nS M M w 1 .. (1.17); WrS T T nSn V M ..1 (1.18) A massa específica dos sólidos ( S) possui valor que varia de 2,67 a 2,69 g/cm3 para solos arenosos (correspondente ao quartzo) e de 2,75 a 2,90 g/cm3 para solos argilosos. Argilas lateríticas apresentam valores de até 3,0 g/cm3. Argilas orgânicas moles podem apresentar valores abaixo de 2,5 g/cm3. Quando não se dispõe do valor da massa específica dos sólidos, é comum adotar-se um valor para o solo em análise. A massa específica natural costuma apresentar valores da ordem de 1,6 a 2,0 g/cm3. Quando não é conhecida, pode-se adotar o valor de 2,0 g/cm3 (PINTO, 2000). A massa específica seca apresenta uma faixa de valores que varia de 1,3 a 1,9 g/cm3. Argilas orgânicas moles podem apresentar valores em torno de 0,5 g/cm3. A massa específica saturada encontra-se geralmente em torno de 2,0 g/cm3. Ressalta-se que é comum aparecer no meio técnico a expressão densidade como sendo a massa específica do solo. No entanto, deve-se tomar cuidado com a expressão densidade relativa que expressa a relação entre a massa específica de um material pela massa específica da água a 4ºC ( w ˜ 1,0 g/cm3). Dessa forma, a densidade relativa será sempre adimensional e terá