Ensaio do papel filtro

O ensaio do papel filtro neste trabalho tem como principal objetivo obter a curva de retenção para o solo em estudo. A referida técnica é, provavelmente, a mais simples dentre todas as empregadas para se medir sucção. Apesar da simplicidade, no entanto, o método requer cuidados no manuseio dos utensílios utilizados no ensaio, para não influenciar nos resultados obtidos. Desta forma, durante todo o ensaio, o manuseio dos papéis filtro foi realizado com a utilização de luvas de látex e de pinça metálica, para evitar qualquer alteração nas características originais do papel, e em especial, alterações de umidade.

5.5.1. Procedimento do ensaio

O ensaio do papel filtro foi realizado para a determinação da curva característica do núcleo e dos espaldares da barragem. Por meio de amostras deformadas, retiradas do próprio maciço, o material foi compactado (obedecendo aos valores da compactação para o peso específico seco máximo e umidade ótima) em anéis de aço, com diâmetro de 50 mm por uma altura de 20 mm. O grau de compactação adotado para o núcleo foi de GC(núcleo)=95% e para os

espaldares foi de GC(espaldares)=80%

Cada amostra compactada foi submetida a um processo de umidificação, através da exposição, por certo período de tempo, a uma fonte de vapor, conforme exemplificado no esquema da Figura 5.5. Este método foi escolhido, a fim de evitar ao máximo a alteração da estrutura interna de cada amostra.

Para proteger o contato entre a superfície do solo e o anel, e garantir que não ocorresse perda de material que pudesse influenciar no cálculo da umidade, foi utilizado um anel auxiliar para a colocação do amostrador. O processo de umidificação levou alguns minutos, e, a cada período de tempo, o ganho de umidade foi acompanhado por meio de uma balança de precisão de 0,01g.

Após a umidificação, cada amostra passou por um processo de perda de umidade por exposição ao ar ambiente, variando aproximadamente em 1% de umidade. Tomou-se o cuidado

de realizar o controle de perda e ganho de umidade de cada amostra também através de uma balança de precisão.

Figura 5.5 – Esquema de umidificação das amostras.

Fonte: Elaboração própria.

Após atingir a umidade desejada, o ensaio do papel filtro foi realizado, adotando o procedimento padrão descrito na norma ASTM D 5298-03, com algumas alterações, a partir de observações e adequações metodologia propostas por pesquisadores como Rios (2006) e Marinho (2000).

Uma das alterações no procedimento refere-se à sugestão da norma de que o papel filtro seja seco em estufa por, no mínimo, 16 horas antes da sua utilização no ensaio. O ensaio foi feito sem a secagem prévia, pois Marinho (1994) afirma que o procedimento de secar o papel filtro em estufa pode afetar as características de adsorção do mesmo.

Outra alteração se refere ao número de papéis filtro utilizados para uma mesma amostra e a forma de contato dos mesmos com a amostra de solo. Segundo a norma ASTM D 5298-03, para medir a sucção mátrica devem ser colocados em contato com o solo três papéis filtro entre duas amostras de solo. A sucção é medida através do papel filtro do meio (entre as duas amostras), e os outros dois têm a finalidade de proteger o papel filtro central contra a aderência do solo ao mesmo.

No procedimento adotado nos ensaios deste trabalho, foi utilizado apenas um papel filtro em contato com a amostra (ver Figura 5.6), e um segundo papel filtro colocado sobre o primeiro papel. Neste caso, a sucção mátrica é medida a partir da umidade do segundo papel filtro, e o papel em contato com a amostra protegerá o segundo papel de uma possível aderência dos grãos de solo, o que poderia alterar os resultados de umidade dos ensaios.

Figura 5.6 – Comparativo entre o (a) procedimento sugerido pela Norma ASTM D 5298-03 e (b) procedimento conforme adotado na pesquisa.

(a) (b)

Fonte: Elaboração própria.

O papel filtro usado nos ensaios foi o Whatman n° 42, sendo utilizado imediatamente após a retirada da caixa, no estado seco ao ar. Na Figura 5.7, são mostrados detalhes do procedimento utilizado em relação ao manuseio do papel.

Figura 5.7 – Colocação dos papéis de filtro.

Fonte: Elaboração própria.

A amostra e os papéis filtro foram envolvidos com papel filme, a fim de evitar a perda de umidade, e em seguida, envolvidas com papel alumínio, aumentando o isolamento do conjunto. Logo após, as amostras foram colocadas dentro de uma caixa de isopor, para garantir que as mesmas não sofressem grandes variações térmicas durante o período de equalização da sucção entre o papel filtro e a amostra de solo.

O período de equalização entre o papel filtro e as amostras adotado foi de 7 (sete) (a) Colocação do primeiro papel filtro (b) Colocação do segundo papel filtro

dias, segundo recomendações da Norma ASTM D 5298-03.

5.5.2. Resultados do ensaio

Após o período de equalização, as amostras foram desembrulhadas, e o papel filtro foi retirado, no menor tempo possível, com o auxílio de uma pinça metálica, e colocado dentro de uma cápsula metálica com tampa. A cápsula com os papéis filtro foi pesada em uma balança com precisão de (± 0,0001 g) e levada para a estufa.

Após a obtenção de umidade do papel filtro, os valores de sucção para cada valor de umidade foram determinados, por meio das seguintes equações do papel filtro Whatman nº42, obtidas por Chandler et al.(1992), que definem as relações entre umidade e sucção.

Para a umidade do papel filtro “w” > 47%:

� = , − , 8 g _(5.1)

Para a umidade do papel filtro “w” ≤ 47%:

� = ,8 − , g _(5.2)

Com base nos valores obtidos dos ensaios, foi traçada uma curva que interpola os pontos obtidos. Para esta curva ajustada, foi utilizada a equação proposta por Fredlund e Xing (1994). Por meio de uma planilha eletrônica, a curva de retenção foi traçada, partindo de um campo de sucção variando de 0 a 200.000 kPa, conforme o gráfico da Figura 5.8.

Figura 5.8 – Gráfico da relação sucção e umidade.

Fonte: Elaboração própria.