Ensaio de Tensão de Expansão

A tensão de expansão dos solos indeformados estudados foi determinada por três métodos diferentes: 1 - carregamento após expansão com diferentes tensões verticais de consolidação; 2 - expansão e colapso sob tensão, 3 - volume constante; nas misturas de solo-cal, a tensão de expansão foi determinada pelo método volume constante. A Figura 3.5 mostra os métodos de determinação.

Método 1 (carregamento após expansão com diferentes tensões verticais de consolidação)- as amostras do solo após serem moldadas nos anéis foram carregadas a umidade constante a diferentes tensões de consolidação por estágio (10, 20, 80, 320, 640 e 1280 kPa para o solo de Cabrobó, 10; 40 e 80 kPa para o solo de Ipojuca e 10; 20; 40 e 160 KPa para o solo de Paulista). Ao atingir a tensão de inundação as amostras foram inundadas e as deformações foram medidas. As deformações foram medidas em intervalos de tempo até a estabilização ser alcançada. Após a estabilização foram consolidadas sobre aumento de tensão. A tensão de expansão é a média das tensões obtidas em cada corpo de prova, correspondente àquela da altura inicial.

Figura 3.5 Métodos de avaliação da tensão de expansão (FERREIRA e FERREIRA, 2009)

Método 2 (Expansão e colapso sob tensão) a amostra de cada solo foi colocada na célula e ajustada à prensa, em seguida cada corpo de prova foi submetido ás mesmas tensões dos corpos de prova do Método 1, inundados e medidas as deformações ocorridas. Com as deformações e tensões verticais de inundações, foi obtida por regressão linear a reta que melhor ajusta os pontos e a partir da equação foi obtida a tensão de expansão para deformação nula de cada solo. No solo de Cabrobó foram também aplicadas as tensões de 320, 640 e 1280 kPa.

Método 3 (volume constante) - a amostra foi inundada e à medida que o volume do mesmo aumentava de volume, foi colocada uma sobrecarga para impedir esta variação. Nas primeiras horas de ensaio, permitiu-se uma pequena expansão de 0,02 mm para a aplicação da sobrecarga. A soma das sobrecargas correspondeu a uma tensão, que é a tensão de expansão do solo a volume constante e na outra não se considerou a deformação do sistema, mantendo- se a leitura inicial constante do deflectômetro.

3.3.9 Ensaio de resistência à compressão simples

As amostras utilizadas para os ensaios de resistência à compressão simples (ABNT, NBR 12025/2012) foram moldadas mediante a compactação estática, em três camadas, na energia normal até atingir a altura desejada. Ao fim da compactação de cada camada, foi executada a escarificação na superfície para proporcionar uma maior aderência entre as interfases. Para este processo, utilizou-se um cilindro bipartido de bronze com 50 mm de diâmetro e 100mm de altura,

Baseado na norma ASTM D5102/96, foram moldados dois corpos de prova do solo sem cal e dois corpos de prova para cada teor de cal desejado exceto no solo de Ipojuca foram realizados três corpos de provas. Após a compactação, os corpos de prova foram retirados do molde cilíndrico e pesados. Em seguida, foram enrolados em folha de alumínio, identificados e deixados em cura por 48 horas a uma temperatura de 65°C.

Foi analisado o rompimento dos corpos de prova das misturas de solos sem cal e de solos estabilizados quimicamente pela cal, com teores pré-determinados de 3, 5 e 7%, pelos critérios de Eades e Grim (1966). Inicialmente, caso necessário adicionou-se outros teores de solo-cal. Para a ruptura dos corpos de prova foi utilizada a célula do triaxial com anel dinamométrico de capacidade máxima de 50 kN e velocidade de 0,48 mm/min. O valor da resistência à compressão simples de cada mistura, para cada teor de cal especificado e para cada período de cura analisado, foi determinado através do valor da média aritmética dos dois resultados obtidos.

3.3.10 Ensaio para se obter a curva contração ou secagem (sucção)

Nas amostras indeformadas dos solos de Cabrobó e Paulista e compactado de Ipojuca foi determinada a sucção mátrica pelo método do papel filtro. Moldando o solo em anéis de 75

mm e altura de 20 mm e colocando dois papeis filtro (Whatmam, 42) um no topo e outro na base em contato direto com o solo que foram envolvidos com filme de PVC em camadas e colocados em ambiente com temperatura constante (MARINHO 1994). Após 14 dias determinou-se a umidade dos papéis filtro em balança analítica com sensibilidade de 0,0001g.

A determinação da curva contração-secagem de um solo pode ser obtida por meio de várias técnicas. Foi utilizado o método do papel filtro (Marinho, 1994) cujos ensaios foram realizados utilizando anéis de diâmetro que variaram (40 a 75 mm) e altura de 20 mm. Utilizou-se o papel filtro Whatman Nº42, com diâmetro de 55 mm e a curva de calibração de Chandler et al. (1992). A metodologia consiste em moldar os corpos de prova e em seguida fazer o umedecimento através do processo de absorção de vapor com os procedimentos indicados a seguir.

Corpos de prova dos solos foram compactados no cilindro do Proctor na umidade ótima e peso específico seco máximo com energia do Proctor normal para os três solos. Nas amostras compactadas, foram cravados anéis com pontas aniceladas. As alturas dos corpos de provas eram apenas 80% das alturas dos anéis. A diferença entre as alturas foi deixada para que o solo quando expande-se, ficasse ainda comprimido dentro do anel. De cada cilindro do Proctor, foram moldados 3 corpos de provas e pesados.

Os corpos de provas assim moldados foram colocados dentro de um aparato Figura 3.6a umedecidos pelo processo de absorção de vapor e deixado expandir linearmente sem sobrecarga até atingir a umidade saturada. O tempo necessário variou dependendo do solo; observou-se a expansão do solo ao absorver umidade.

Após o período de umedecimento os corpos de prova foram pesados em balança analítica de precisão de 0,001g, avaliado diâmetro e altura em oito pontos diametralmente opostos por meio de um paquímetro com sensibilidade de 0,1mm observou-se no anel.

Em cada corpo de prova foram colocados dois papéis filtros, em contato, um no topo e outro na base. Envolveu-se ambos com filme de PVC em camadas (Figura, 3.6). Decorridos 7 dias foram realizadas a pesagem dos papéis filtro em uma balança (analítica) de sensibilidade de 0,0001g (determinando a umidade do solo) e a medição de diâmetro e altura do corpo de prova para identificar o seu volume.

Os corpos de prova foram submetidos a uma secagem lenta em ambiente com temperatura e umidade relativa controlada. Esperou-se o tempo suficiente para que a umidade pudesse reduzir 3% nos solos de Cabrobó e Paulista e 5% no solo de Ipojuca; ao ser atingido o peso calculado pela variação de umidade, colocava-se o papel filtro no topo e na base e repetia-se o processo descrito acima.

Figura 3.6 Etapas do ensaio da curva contração-secagem. a) câmara de umedecimento b) papel filtro e corpo de prova embalado.

b)

a)

4. CARACTERIZAÇÕES E ANÁLISES DO COMPORTAMENTO DE SOLOS