Este programa experimental tem quatro objetivos fundamentais. O primeiro consiste em quantificar a influência da quantidade de cal, da porosidade da mistura compactada, do teor de umidade e do tempo de cura sobre a resistência à compressão simples no solo-cal estudado. O segundo é verificar a validade do uso da relação vazios/cal na estimativa da resistência à compressão simples, da resistência à tração e da rigidez inicial das misturas solo-cal. O terceiro é analisar a variação a porosidade, em amostras de interesse, das diferentes misturas. E o quarto é a adaptação de um modelo que possa prever a variação da porosidade deste solo tratado com cal.
O programa experimental desta pesquisa foi desenvolvido a partir da metodologia de Projeto de Experimentos. Segundo Ribeiro & Ten Caten (2003) trata-se de uma metodologia apoiada fortemente em conceitos estatísticos, destinada a otimizar o planejamento, a execução e a análise de um experimento. O uso de Projeto de Experimentos permite que se estruture a sequência de ensaios de forma a traduzir os objetivos pré-estabelecidos pelo pesquisador. Assim, as variáveis da presente pesquisa podem ser classificadas em dois grupos: variáveis independentes e variáveis dependentes. As variáveis independentes são todos os fatores do experimento que podem causar algum efeito sobre as variáveis dependentes, e são divididas em fatores controláveis, fatores constantes e fatores de ruído:
Metodologias para a Previsão do Comportamento Mecânico e para a Análise da Variação da Porosidade de um Solo Siltoso Tratado com Cal em Diferentes Tempos de Cura
o peso específico do solo-cal: expresso através da porosidade (η) inicial de moldagem ou do peso específica aparente seco (γd) da mistura
compactada;
o quantidade de cal (Ca): massa de cal (ca) dividida pela massa de solo seco, expressa em porcentagem;
o teor de umidade (ω): massa de água (a) dividida pela massa de solo seco, expresso em porcentagem;
o tempo de cura úmida: tempo de permanência do corpo-de-prova na câmara úmida após a moldagem até o seu rompimento, expresso em dias;
• fatores constantes:
o tipo de solo: caulim rosa;
o tipo de agente cimentante: cal hidratada (tipo CH II); o temperatura durante a moldagem: 23º ± 2ºC;
o taxa de deformação nos ensaios de resistência à compressão simples: 1,14% por minuto;
• fatores de ruído
o velocidade de moldagem dos corpos-de-prova: a moldagem foi realizada em uma prensa que não é automatizada;
As variáveis dependentes são as variáveis de resposta do experimento:
• resistência à compressão simples (qu); • resistência à tração (qt);
• rigidez inicial (Go); • sucção matricial (Su);
Amanda Dalla Rosa Johann (amandadallarosa@yahoo.com.br) Tese de Doutorado: PPGEC/UFRGS, 2013
• porosidade (
η
);A relação vazios/cal (Vv/Vca) definida como sendo o volume absoluto de vazios (Vv) dividido
pelo volume absoluto de cal (Vca) presentes nas amostras compactadas, é uma variável
derivada dos fatores controláveis e será utilizada na análise dos dados.
Basicamente, o programa experimental foi dividido em quatro etapas. Na primeira etapa foram realizados os ensaios de caracterização física do solo e da cal e os ensaios de dosagem da cal, com o objetivo de classificar os materiais e acessar as propriedades necessárias ao desenvolvimento das etapas seguintes.
N segunda etapa foi realizada uma bateria de ensaios de resistência à compressão simples e de resistência à tração sobre os pontos de moldagem pré-estabelecidos de acordo com o programa de ensaios detalhado no item 3.4. Esta etapa foi desenvolvida para avaliar a influência isolada de cada uma das variáveis investigadas sobre a resistência à compressão simples e sobre a resistência à tração dos solo tratado. Ainda nesta etapa, foram realizadas medidas de sucção matricial em amostras de interesse.
Na terceira etapa foram realizados ensaios para a obter de rigidez inicial das misturas solo-cal estudadas, o programa de ensaios está detalhado no item 3.4. Esta etapa teve como objetivo avaliar a influência isolada de cada uma das variáveis investigadas sobre a rigidez do material tratado.
Na quarta etapa foram realizados ensaios de Porosímetro por Intrusão de Mercúrio (PIM), em amostras de interesse, das diferentes misturas. Esta etapa teve como objetivo avaliar a porosidade dessas misturas ao longo do tempo de cura. O programa detalhado para os ensaios de análise da variação da porosidade encontram-se no item 3.4.
A Tabela 3.1 apresenta as etapas do programa experimental, bem como o tipo e número de ensaios que foram realizados em cada etapa.
No item 3.4 encontram-se detalhadas as etapas para a realização dos ensaios de resistência à compressão simples, de resistência à tração, de medidas de rigidez inicial e de análise da variação da porosidade. Como o programa de ensaios foi baseado em resultados obtidos na etapa de caracterização, ele será apresentado após os itens referentes aos métodos e materiais.
Metodologias para a Previsão do Comportamento Mecânico e para a Análise da Variação da Porosidade de um Solo Siltoso Tratado com Cal em Diferentes Tempos de Cura
Tabela 3.1 – Etapas e Ensaios do Programa Experimental
Etapa Material Tipo de Ensaio Número de ensaios
Ensaios de
Caracterização Caulim
Massa Específica Real
dos Grãos 3
Análise Granulométrica 1 Limite de Plasticidade 1 Limite de Liquidez 1
Compactação 1
Cal Massa Específica Real dos Grãos 3 Dosagem Cal Caulim-cal (Método do ICL - 1997) Método Rogers et al 1
Resistência Mecânica Caulim-cal Resistência à compressão simples 384 Medidas de Sucção Matricial 54
Caulim-cal Resistência à Tração por Compressão Diametral 108
Rigidez inicial Caulim-cal Medida de Rigidez Inicial pelo equipamento
Ultrassônico 480
Análise da Variação da
Porosidade Caulim-cal
Porosímetro por Intrusão
de Mercúrio (PIM) 6
Portanto, nos itens 3.2 e 3.3, são apresentados os métodos e materiais utilizados durante o programa experimental, a justificativa para a escolha dos mesmos, sua descrição, bem como referências às normas técnicas utilizadas.