Ensaios triaxiais em CPs saturados com água

Para a água foram realizados ensaios triaxiais do tipo deformação controlada e tensão controlada. Conforme mencionado anteriormente, com o intuito de avaliar os efeitos de um ciclo de secagem e umedecimento na resistência ao cisalhamento do solo, foram adotados,

116 para a água, dois procedimentos de ensaio distintos. Para o caso do primeiro procedimento experimental, os corpos de prova, após compactados na umidade ótima e, portanto, com grau de saturação da ordem de 85%, foram levados para a câmara triaxial e submetidos a saturação por contrapressão, sem secagem prévia (SS). Esta fase de saturação foi padronizada em cinco dias para cada corpo de prova pois, por se tratar de amostras compactadas, a medição do parâmetro B ficava comprometida, sendo que foi constatado que com esse tempo de saturação o B ficava superior à 0,90.

Após a saturação por contrapressão os CPs foram submetidos ao estágio de adensamento, o qual teve duração média de 120 min, sendo suficientes para a definição do t100, indicativo de término virtual da fase de adensamento primário. Após a fase de

consolidação, os corpos de prova foram submetidos à fase de cisalhamento com uma taxa de deslocamento de 0,05 mm/min. A imposição da ruptura ao corpo de prova se deu por acréscimos de tensão axial, preservando-se a tensão confinante efetiva constante durante a fase de cisalhamento.

Para o caso do segundo procedimento experimental, os corpos de prova, após compactados na umidade ótima, foram submetidos a um processo de secagem ao ar por cinco dias, complementado por secagem em estufa a 70ºC por 48 horas. Essa metodologia foi denominada de com secagem prévia dos CPs (CS).

Em seguida, para o procedimento com secagem prévia, testou-se diferentes métodos para atingimento da saturação dos corpos de prova, sendo que alguns deles foram inviabilizados em função do aparecimento de volume considerável de trincas de grandes dimensões nas amostras, provocado pelo processo de saturação propriamente dito. A primeira tentativa de saturação pós secagem dos corpos de prova foi por intermédio da imersão dos CPs, sem envelopamento, em um Becker cheio de água destilada. Poucos minutos após a imersão os corpos de prova apresentaram diversos trincamentos, os quais inviabilizaram a utilização dessa técnica. Esse procedimento está ilustrado na Figura 57, a qual apresenta: (a) amostras após secagem e antes da saturação; (b), (c), e (d) amostras após saturação por imersão.

117 Figura 57 – Saturação dos CPs com água após secagem e sem proteção.

Optou-se então por proteger os CPs com uma membrana látex na tentativa de eliminar os trincamentos decorrentes do alívio de tensões provocado provavelmente pela redução da sucção nas amostras. Após quatro horas de submersão observou-se que os trincamentos continuaram, embora em menor magnitude. Além disso, a saturação não se mostrou muito eficiente, principalmente na parte central de cada CP. Na Figura 58 é possível acompanhar o procedimento de saturação com os seguintes detalhes: (a) e (b) CPs imersos no Becker; (c) trincamento no topo; (d) detalhe da ineficiência desse processo de saturação na parte central dos CPs.

(a) (b)

118 Figura 58 – Saturação dos CPs com água após secagem e com proteção.

Por fim, optou-se pela utilização da câmara triaxial apenas, onde os CPs foram submetidos a saturação por contrapressão. Esta fase também foi padronizada em cinco dias para cada corpo de prova, pelos mesmos motivos anteriormente expostos. Após a fase de consolidação, os corpos de prova foram submetidos à fase de cisalhamento com uma taxa de carregamento que variou entre 5,0 e 9,0 kPa/min de forma a garantir uma duração mínima dessa fase em 120 min. Conforme a Tabela 13, em ambos tratamentos, os ensaios triaxiais foram realizados com tensões de confinamento de 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa e 400 kPa. Para cada tensão de confinamento adotada realizou-se ensaios em triplicata e a envoltória de resistência ao cisalhamento do solo nessa condição de saturação foi definida utilizando os doze ensaios realizados.

Com esses dois tratamentos foi possível, por um lado, analisar as variações de resistência do solo compactado quando saturado com água, com e sem secagem prévia, e por outro, comparar as resistências apresentadas pelo solo quando saturado por diferentes fluidos, todos ensaiados com a mesma metodologia, ou seja, com secagem prévia dos CPs.

(a) (b)

(c) (d)

119 3.8.2 Ensaios triaxiais em CPs saturados com etanol

Os ensaios triaxiais saturados com etanol foram do tipo deformação controlada. Para a saturação com o etanol os CPs compactados na umidade ótima foram submetidos ao processo de secagem ao ar por cinco dias e dois dias a mais de secagem complementar em estufa a 70ºC.

Após a secagem os CPs foram levados para a câmara triaxial e submetidos a saturação com etanol por contrapressão, de uma forma análoga ao procedimento adotado para a água, também durante cinco dias. Após a fase de consolidação, os corpos de prova foram submetidos à fase de cisalhamento, com uma taxa de deslocamento axial de 0,05 mm/min.

O ensaio triaxial com as amostras saturadas com etanol demandou algumas adaptações na forma de aplicação de pressões às amostras. No ensaio triaxial rotineiro, cujos fluidos presentes são água e ar, a pressão neutra e, consequentemente, os medidors de variação de volume, são conectados diretamente ao topo e à base dos CPs via mangueiras, e a pressão neutra correspondente é aplicada através de água existente no sistema. Por se tratar de ensaios triaxiais especiais, cujo fluido presente nos poros do solo difere da água e do ar apenas, houve a necessidade do desenvolvimento e utilização de duas interfaces, em aço inox, para que fosse possível utilizar a linha de aplicação de pressão neutra com água para aplicação da pressão neutra com etanol, sem que os dois fluidos (água e etanol) se misturassem. Para isso, como é sabido que a água e o diesel não se misturam com facilidade, tampouco o diesel e o etanol, valeu-se desse princípio para fazer a adaptação no sistema para a realização do programa experimental.

Na Figura 59 o princípio de imiscibilidade dos fluidos utilizados é apresentado, com destaque para: (a) proveta com água; (b) proveta com diesel sobre a água (sem se misturarem); (c) proveta com etanol sobre o diesel e ambos sobre a água (sem mistura); (d) interfaces em aço inox, desenvolvidas com base no princípio da imiscibilidade entre os três fluidos.

120 Figura 59 – Adaptação no sistema de aplicação de pressão para diferentes fluidos.

A mangueira de aplicação de pressão neutra do sistema triaxial convencional foi conectada à parte inferior da primeira interface (água/diesel) através de um engate rápido. Desta forma, a pressão neutra aplicada com água ao entrar em contato com o diesel, na primeira interface, sem se misturarem, transmite para esse fluido a mesma pressão existente na água. Esta primeira interface, por sua vez, teve uma mangueira instalada em sua parte superior a qual foi conectada à parte inferior da segunda interface (diesel/etanol).

Como também o diesel e o etanol não se misturam, esse segundo aparato, cheio de etanol, teve uma mangueira instalada em sua parte superior, a qual pôde ser conectada diretamente no topo e à base do CP saturado com etanol dentro da câmara triaxial. Esse procedimento proporcionou que a pressão neutra do sistema fosse transmitida para o diesel na primeira interface e este, por sua vez, transmitisse a mesma pressão para os CPs através da segunda interface.

Na Figura 60 esse arranjo é apresentado de uma forma mais global.

121 Figura 60 – Esquema do ensaio com CPs saturados com etanol.