Curva característica

As curvas características dos solos foram obtidas usando-se a técnica de ensaio do papel filtro, conforme procedimento definido na norma D5298 (ASTM, 2010). Mede-se, por meio do ensaio, a sucção mátrica e a sucção total conforme a disposição do papel em relação ao corpo de prova. A sucção mátrica é obtida através de papéis filtro em contato com o corpo de prova, enquanto a total por meio de papéis filtro que não estão em contato com o mesmo. Para ambos é necessário o isolamento do sistema solo-papéis por pelo menos sete dias, sendo que quanto mais próximo o volume do CP for do volume da cápsula que irá acomodá-lo, mais rápido atingir-se-á o equilíbrio. Nesta pesquisa, adotou-se o tempo de equilíbrio de 10 dias. A Figura 3.11 mostra o esquema de posicionamento dos papéis filtro em relação à amostra, sendo que existem três papéis filtro em contato com o CP – os dois das extremidades para proteção do interno contra contaminação, sendo que o da extremidade inferior também é pesado e usado como controle – e dois sem contato (pesa-se os dois para controle, porém o mais próximo que foi considerado). O papel filtro utilizado foi da marca JPROLAB, modelo JP42 Faixa Azul, 80 g/m2, 0,00021 g de cinzas e permeabilidade ao ar de 3 l/s.m2. Ressalta-se que este papel foi calibrado por Borges et al. (2010).

Figura 3. 11 - Esquema de colocação dos papéis-filtro (Modificado – Guimarães, 2002)

• Obtenção dos corpos de prova

Utilizou-se corpos-de-prova de 50 mm de diâmetro e 25 mm de altura. Estes CP’s foram obtidos a partir das amostras deformadas de solo, com umidade igual à de campo. A fim de remoldar este solo nas mesmas condições naturais, adotou-se um procedimento de compactação semi-estático, no qual uma massa de solo pré-definida era levada à compactação através da prensa de CBR, controlando-se a altura da amostra e, portanto, o índice de vazios (Figura 3.12a). Uma vez que este índice de vazios atingisse o de campo, suspendia-se a ação

Sucção total

52 da prensa e extraía-se o CP do molde com o auxílio do extrator do mini-Proctor (Figura 3.12b). Salienta-se que foram usados os mesmos anéis metálicos e discos de plástico que são utilizados na compactação mini-Proctor.

Para o solo laterítico, extremamente poroso em campo (e = 2,2), não foi possível realizar a compactação para este índice de vazios, uma vez que se trabalhou com amostras deformadas e as cimentações ocorrentes em campo foram perdidas. Neste caso, adotou-se o valor de índice de vazios 1,6, correspondente ao índice de vazios do solo laterítico encontrado no Campo Experimental do PPGG – UnB, a um metro de profundidade (Guimarães, 2002).

(a) (b)

Figura 3. 12 - (a) Processo de compactação semi-estática - (b) CP de solo obtido

• Imposição de umidades aos corpos de prova

Uma vez moldados, os CP’s eram secos ou molhados a partir da umidade natural, a fim de se atingir graus de saturação previamente estipulados (Figura 3.13). Quando os mesmos chegavam à condição desejada, atestada pela massa do CP, montava-se o ensaio propriamente dito. Pretendia-se um total de catorze pontos para cada curva característica, representando os seguintes graus de saturação: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 45%, 55%, 65%, 75%, 85%, 90% e 95%.

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(a) (b)

Figura 3. 13 - (a) CP's durante a imposição da umidade desejada - (b) umedecimento de um CP de solo saprolítico

• Montagem e isolamento dos corpos de prova com papel filtro

Primeiramente, seca-se os papéis filtro em estufa por 2 horas a 110 ºC. Em seguida, a montagem do ensaio se dá com o posicionamento dos papéis filtro que ficarão em contato com o CP sobre um filme de PVC (Figura 3.14a). Logo depois, coloca-se o CP sobre estes papéis filtro (Figura 3.14b). Este conjunto é, então, inserido na cápsula que o armazenará durante o tempo de equilíbrio. Em seguida, posiciona-se o espaçador de plástico sobre o CP e faz-se a colocação dos papéis filtro que não estarão em contato direto com CP sobre o mesmo (Figura 3.14c). Finalmente, fecha-se a cápsula com auxílio de fita isolante (Figura 3.14d), a coloca-se em uma caixa de isopor também selada com fita isolante e armazena-se o conjunto em câmara úmida à temperatura constante.

Destaca-se que os papéis-filtro utilizados na aferição da sucção total e o interno (meio) da sucção mátrica têm 4,5 cm de diâmetro, enquanto os outros – exteriores da mátrica – têm diâmetro igual a 4,9 cm

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(a) (b)

(c) (d)

Figura 3. 14 - (a) Papéis filtro da sucção mátrica sobre filme de PVC - (b) CP sobre os papéis filtro da sucção mátrica - (c) Colocação dos papéis filtro da sucção total - (d) Cápsula isolada

• Aferição da sucção

Após os dez dias de equilíbrio, as cápsulas são abertas e se pesa, rapidamente, os papéis filtro úmidos em balança com divisão de 0,00001 g. Subsequentemente, os coloca em estufa a 110 ºC por no mínimo quatro horas, seguindo com a pesagem dos papéis secos. A partir do valor de umidade encontrado, utiliza-se as Eq. 3.2 e 3.3 para se obter a sucção em kPa (Borges

et al., 2010).

𝑆𝑢𝑐çã𝑜 (𝑘𝑃𝑎) = e[(161,44−𝑤)/24,04] _{, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑤 > 55% Equação 3.2}

55 Também se utiliza da Eq. 3.4 para transformar este valor de kPa para pF (logaritmo da coluna d’água em centímetros).

𝑆𝑢𝑐çã𝑜 (𝑝𝐹) = 𝐿𝑜𝑔₁₀[𝑆𝑢𝑐çã𝑜 (𝑘𝑃𝑎). 10,197] Equação 3.4

Ademais, com os valores da sucção em pF e o índice de vazios, obtido conforme se narra no tópico seguinte, é possível plotar a sucção multiplicada pelo índice de vazios (sucção transformada) versus o parâmetro grau de saturação. Camapum de Carvalho e Lerouiel (2004) propõem essa transformação que possibilita estimar a sucção no decorrer de um ensaio no qual o índice de vazios e a umidade são conhecidos.

• Índice de vazios e grau de saturação dos CP’s após o equilíbrio

Uma vez feito o procedimento para determinação da umidade dos papéis filtro, pesa-se cada CP e mede-se, com paquímetro, o diâmetro em três pontos do corpo, bem como sua altura. Em seguida, procede-se com o ensaio da balança hidrostática conforme preconizado pela NBR 10838 (ABNT, 1988), que fornecerá outra medida de índice de vazios. Este ensaio se vale do princípio de Arquimedes para obter o volume do corpo de prova. Ao seu final, determina-se a umidade de cada CP, umidade esta que será usada para o cálculo do grau de saturação, tanto para o índice de vazios obtido por meio das medidas com paquímetro quanto por meio da balança hidrostática.