INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE SECAGEM NOS LIMITES DE CONSISTÊNCIA DE UM SOLO TROPICAL LATERÍTICO
André Soares de Castro
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Macaé, R.J.andresoaresdecastro15@gmail.com
Jonas
Antunes de Souza
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Macaé, R.J.jonasbanda1@hotmai.com
Felipe Soares Santos
Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Macaé, R.J.felipessantos95@gmail.com
Lucas Marques Pires da Silva
Universidade
Federal do Rio de Janeiro, Macaé, R.J.lucas.mpds@hotmail.com
Gustavo Vaz de
Mello Guimarães, D.Sc.
Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Macaé, R.J.guimaraes@macae.ufrj.br
RESUMO
Os limites de consistência são fundamentais para a caracterização de solos finos, isto é, constituídos de siltes e argilas. Dentre os solos com elevados teores de partículas finas estão os solos lateríticos. Os solos lateríticos são o produto de intemperismo em zonas de clima tropical, sendo comumente encontrado no Brasil. Geralmente possuem em sua composição presença de ferro, sua coloração avermelhada característica deve-se a isso. Muitas vezes a água presente no estado natural destes solos, dependendo da composição mineralógica existente, possui influência significativa no seu comportamento. Internacionalmente são realizados diferentes processos de secagem para preparação de amostras antes de se iniciar os ensaios de caracterização. Dessa forma, existem diferentes processos para a realização de ensaios que determinam os limites de liquidez e plasticidade o que pode conduzir a diferentes resultados. No caso dos limites de Atterberg esses processos são relativos as umidades inicias para a realização dos ensaios, a saber: umidade natural, umidade higroscópica e secagem total em estufa. Assim, amostras de solo tropical laterítico da Cidade de Macaé no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, foram utilizadas para a verificação da influência desses três diferentes processos de secagem no resultado dos limites de Attemberg. Por fim, busca-se como objetivo específico analisar os efeitos dos mesmos limites para solos com diferentes idades de formação.
ABSTRACT
The consistency’s limits are fundamental to fine soil’s characterization, in other words, the soil that is constitutes of clay and silt. Inside that group of soils there are lateritics soils. The lateritic soils are intemperism’s product at tropical zones and easily found in Brazil. Genenally they have iron in composition, because of that they have red color. Many times the water present in natural state of this kind of soil, depending on their mineralogic composition, has significance influence at his comportament. Internacionally there are perform different drying processes to prepare the sample before the characterization’s test. In that way, there are differents process to perform test that determine liquidity’s limit and plasticity’s limit. In Atterberg’s limits case this processes are concerning between initial humidity to do the test. This humidities are natural, higroscopic and total drying at kiln. So, the tropical lateritic soil’s sample of Macaé city at state of Rio de Janeiro, Brazil, was used to verify the influence of this three typs of drying at Atterberg’s limits results. Lastly, a specific objetive to analize the effects of this limits to soils with diferentes formation’s age.
1- MATERIAIS E MÉTODOS
1.1- Coleta de amostras
A coleta de amostras se deu no Campus UFRJ Macaé – Professor Aluísio Teixeira, localizado na Av. Aluizio da Silva Gomes, 50 - Novo Cavaleiros, Macaé – RJ (Figura 1).
As amostras foram tomadas em um mesmo talude em alturas diferentes a fim de se estudar, também, os efeitos das diferentes idades de formação do solo. Foram coletadas amostras na altura da base, meio e topo do talude. As amostras foram devidamente lacradas afim de manter as características originais do solo coletado e transportadas em um carrinho-de-mão até o laboratório.
Figura 1 – Localização do talude
1.2- Tipos de solo
O solo retirado ao pé do talude ainda possui fragmentos da rocha sã em sua composição sendo, portanto, um exemplar de saprólito, imediatamente acima verifica-se uma formação de solo jovem e, por fim, no topo, encontra-se solo maduro (Figura 2 e 3).
Figura 2 - Disposição
Figura 3 - Tipos de Solos
1.3- Preparação de amostras
1.3.1- Preparação das amostras sem secagem
Após a coleta descrita no tópico anterior levadas ao laboratório para
obtenção da Umidade Natural. Em seguida, para os ensaios de limite
liquidez e plasticidade, foram separadas 200 g de cada tipo de solo para
o destorroamento. Desta massa inicial, 100 g de solo já destorroado
foram separadas para eventuais necessidades posteriores e outras 100 g
para seus respetivos ensaios, conforme previsto na ABNT NBR 6457:1986.
1.3.2- Preparação das amostras com secagem ao ar
Após a coleta descrita no tópico anterior, parcelas das amostras dos solos coletados foram retiradas para o processo de secagem e destorroamento – prerrogativas para os ensaios propostos.
O processo de secagem ao ar se deu em um espaço, na cobertura do próprio laboratório geotécnico, protegido dos intemperes e de animais, que poderiam vir a comprometê-las (Figura 4 e 5). As parcelas de solo permaneceram secando ao ar até a constância de umidade. Estabelecida a constância de umidade, determinou-se, assim, a umidade higroscópica de cada parcela de solo, iniciando-se em seguida o processo de destorroamento das parcelas de solo para a realização dos ensaios (Figura 6). A separação da massa e o preparo da amostra Higroscópica, também respeitaram as condições prevista pela ABNT NBR 6457:1986, citadas no item anterior (1.3.1).
Figura 4 – Local de Secagem
Figura 5 – Amostras em Secagem
Figura 6 – Processo de Destorroamento
1.3.3- Preparação das amostras com secagem em estufa
Por fim, parcelas dos solos coletados – topo, meio e base – foram
separadas e postas para secar em estufa, à temperatura de 105° C, por um
prazo superior a 24 horas (Figura 11). Em seguida, as massas de solo
foram devidamente separadas e destorroadas conforme a ABNT NBR
6457:1986, para a realização dos ensaios de limites de liquidez e
plasticidade.
1.4- Granulometria
O ensaio de granulometria foi realizado sem o processo de sedimentação e sem o desfloculante. O solo foi lavado na peneira de 75 μm (denominada 200), assim perde-se o material fino do solo, a argila, silte e um pouco da areia fina (Vale lembrar que segundo a ABNT NBR 6502:1995 para ser classificado como areia fina o grão deve ter diâmetro entre 0,06 mm e 0,2 mm). Como o material foi pesado antes de ser lavado obtém-se o valor de finos do solo após a pesagem do material seco retido na peneira 200.
O material retido na peneira 200 foi utilizado para o peneiramento
segundo a ABNT NBR 7181:1984. Utiliza-se a peneira com abertura de 2 mm
para separar o material que irá para o peneiramento grosso do material
que vai para o peneiramento fino. No peneiramento grosso utilizou-se
peneiras com abertura de 25 mm, 19,1 mm, 9,52 mm, 6,7 mm, 4,75 mm, 3,35
mm, 2,36 mm e 2,00 mm. Já para o peneiramento fino foram utilizadas as
peneiras 1,70 mm, 1,18 mm, 0,850 mm, 0,600 mm, 0,425 mm, 0,300 mm, 0,212
mm, 0,150 mm, 0,106 mm e 0,075 mm. Para ambos peneiramentos se utilizou
uma mesa vibratória por quinze minutos.
1.5-
Limites de Atterberg
Esses limites definem uma umidade que o solo deixa de se comportar como semissólido e passa a se comportar como plástico - Limite de plasticidade - e quando o solo deixa de se comportar como plástico e passa a se comportar como líquido - Limite de liquidez – (Pinto, 2015). O limite de plasticidade foi definido por Atterberg (1911) e o limite de liquidez em Terzaghi 1962. Os ensaios seguiram a ABNT NBR 6459:1984 para o limite de liquidez e a ABNT NBR 7180:1984 para o limite de plasticidade. O solo utilizado em ambos ensaios foi o solo passante na peneira de abertura 0,425 mm (Peneira 40).
Vale a pena lembrar que segundo a ABNT NBR 6457:1984 a umidade de um solo é obtida pesando a capsula com o solo húmido e o peso da capsula com o solo seco, sendo que o peso da capsula já era conhecido. O processo de secagem se dá com o solo disposto na capsula por 24 horas em uma estufa à 105±5ºC. Com essas informações calcula-se a umidade com a fórmula:
Para determinar o limite de plasticidade até uma umidade esperada, assim o solo umido é rolado sobre uma placa de vidro até atingir o formato do gabarito metálico (Figura 7), se o solo estiver fissurando neste momento determina-se essa umidade, segundo a ABNT NBR 6457:1984, esta umidade é o limite de plasticidade. Se o solo não fissurar será preciso revolve-lo até que ele perca água e se ele fissurar antes de atingir o gabarito será necessário adicionar mais água.
Já para determinar o limite de liquidez utiliza-se o aparelho de Casagrande (Figura 8). Este é composto por uma concha e um motor elétrico que faz com que a concha caia de uma altura de 10 mm duas vezes por segundo. O solo é disposto sobre a concha e com o cinzel abre-se um espaço no solo. O limite de liquidez é a umidade, determinada segundo a ABNT NBR 6457:1984, que o espaço aberto pelo cinzel no solo feche 13 mm com 25 golpes (Figura 8). O ensaio começa umidificando o solo abaixo de limite de liquidez, assim obtém-se um par de pontos de golpes e umidade, esse processo é repetido por 5 vezes. Com os dados em mãos realiza-se um ajuste linear de umidade pelo logaritmo neperiano dos golpes, com essa função calcula-se a umidade para 25 golpes e esta será o limite de liquidez.
Figura 7 – Realização do ensaio de Limite de plasticidade
2- RESULTADO E DISCUSSÕES
Figura 9 – Análise granulométrica
Nota-se que o solo jovem tem uma quantidade superior de finos
que o maduro, possivelmente isso deve-se ao colúvio pois as amostras
foram extraídas de uma região tropical.
2.2- Limite de liquidez
2.2.1- Solo com umidade natural (Sem secagem prévia)
Figura 10 – Curvas para o cálculo do limite de liquidez do solo amostrado sem secagem
Analisando da figura 10 dos resultados obtidos através do Ensaio do
Limite de Liquidez é possível observar que o limite de liquidez para
cada camada com o solo sem secagem prévia, assim os limites de liquidez
dos solos saprólito, jovem e maduro são 55%, 56% e 43% respetivamente.
Figura 11 – Curvas para o cálculo do limite de liquidez do solo amostrado e seco ao ar
Analisando a figura 11 dos resultados obtidos através do
Ensaio do Limite de Liquidez é possível observar que o limite de
liquidez para cada camada com o solo seco ao ar livre, assim os limites
de liquidez dos solos saprólito, jovem e maduro são 57%, 58% e 40%
respetivamente.
Figura 12 – Curvas para o cálculo do limite de liquidez do solo amostrado e seco na estufa
Analisando a figura anterior dos resultados obtidos através do
Ensaio do Limite de Liquidez é possível observar que o limite de
liquidez para cada camada com o solo seco em estufa, assim os limites de
liquidez dos solos saprólito, jovem e maduro são 44%, 41% e 35%
respetivamente.
2.3- Limite de plasticidade
2.3.1- Solo com umidade natural (Sem secagem prévia)
2.3.2 - Solo seco ao Ar
2.3.3 - Solo seco na estufa
3- CONCLUSÃO
A partir dos ensaios que foram feitos nota-se que os dados obtidos com o solo sem secagem e seco ao ar livre convergem ao contrario dos dados com o solo seco em estufa.
O solo seco ao ar livre mantém uma umidade intrínseca ao grão. A presença dessa umidade mantém as suas características físicas. Logo, em comparação ao solo sem secagem para o saprólito e jovem há uma tendência de acréscimo de umidade e para o solo maduro há uma tendência de decréscimo de umidade. Sendo em uma proporção observável em ambos os casos.
Ao colocar o solo na estufa a umidade intrínseca é perdida então suas características devem mudar, porém isso requer mais estudos. Entretanto, é notória a perda da tendência de proporção do caso anterior. Observa-se no estudo que há uma discrepância entre os valores de umidade do solo maduro em comparação aos de mais solos. Nesse solo há a presença de matéria orgânica, houve a retirada manual de raízes e galhos como recomendado pela norma ABNT NBR 6457:1986. Porém, foi impossível a retirada total.
Essa mesma norma diz que para a realização dos ensaios de limite de
liquidez e limite de plasticidade sem secagem prévia (umidade natural) é
necessário que menos de 10% do material de uma amostra representativa
fique retido na peneira numero 0,42 mm. Para as 3 regiões de estudo essa
percentagem não foi atendida. Porém, para fins acadêmicos, os ensaios
foram realizados normalmente para essa situação, otimizando as
comparações. Entretanto, houve grande dificuldade em obter resultados
com essas amostras devido a quantidade de areia.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Gustavo por toda sua paciência para nos ensinar e à
Universidade federal do Rio de Janeiro por ceder o espaço.
REFERÊNCIAS
Pinto, C.S. (2015) - Mecânica dos Solos 3ª ed. São Paulo, Oficina de Textos.
Terzaghi, K. e Peck, R.B. (1962) - Mecânica dos Solos em Engenharia Prática, Rio de Janeiro.
Atterberg, A e Die Plastizita¨t der Tone. (1911) - Int. Mitt. Bodenkd.
ABNT NBR 6457:1986 – Amostras de Solo – Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização.
ABNT NBR 6459:1984 – Determinação do Limite de Liquidez.
ABNT NBR 6502:1995 – Rochas e solos.
ABNT NBR 7180:1984 – Determinação do Limite de Plasticidade.
ABNT NBR 7181:1984 – Análise Granulométrica.