3.1 TIPOLOGIA DA PESQUISA
A presente pesquisa é caracterizada como pesquisa de desenvolvimento, pois objetiva aperfeiçoar um processo com base nos conhecimentos existentes sem controlar as variáveis envolvidas (BANDEIRA, 1999). Quanto aos procedimentos técnicos, a presente pesquisa é classificada como experimental (WAZLAWICK, 2009).
Tomou-se como hipótese inicial a existência de um padrão de espalhamento para os
solos coesivos quando ensaiados na mesa de consistência a partir do qual possa se obter o Limite de Liquidez dos solos.
3.2 DESCRIÇÃO DA POPULAÇÃO E DA COLETA DE DADOS ADOTADA
O programa de coleta das amostras de solo ensaiadas baseou-se no mapa pedológico da cidade de Mossoró, sendo priorizados os solos do tipo rendzina (Chernossolo) e vertissolos, solos estes coesivos que apresentam limite de liquidez entre 20% e 50%, conforme ensaios de caracterização e classificação de Gurgel et al. (2017). O procedimento de retirada seguiu o que preconiza a NBR 9604:2016. Foram coletados quatro tipos de solo em amostras deformadas de diferentes localidades da região urbana e da zona rural do município de Mossoró5, conforme quadro 1.
Quadro 1 - Coordenadas das amostras coletadas.
Amostra Tipo pedológico Coordenadas
A1 Vertissolo 5°13'45,5"S 37°22'19,3"W A2 Chernossolo 5°15'55,3"S 37°18'06,9"W A3 Chernossolo/Vertissolo 5°22'14,8"S 37°12'45,9"W A4 Vertissolo 5°25'27,7"S 37°12'26,6"W Fonte: Autoria própria, 2019.
As amostras foram retiradas de uma profundidade de 30cm. As amostras retiradas foram levadas ao laboratório de Construção Civil do IFRN/Campus Mossoró em sacos plásticos fechados onde foram secas ao ar, destorroadas e quarteadas. O processo de preparo das amostras obedeceu à NBR 6457:2016.
5 As coordenadas dos pontos nos quais foram retiradas as amostras constam no link que segue: <https://goo.gl/maps/pN8kaSqHWR9S8oVa8>
Em cada ponto foi obtido uma quantidade aproximada de 30 kg de solo, suficiente para realização dos ensaios de granulometria por peneiramento e por sedimentação, densidade real, limite de liquidez e limite de plasticidade. Todos os ensaios foram executados seguindo os procedimentos normativos da Associação Brasileira de Normas técnicas, a saber:
Granulometria do solo – NBR 7181:2018 Densidade real – NBR 6458:2017
Limite de liquidez – NBR 6459:2016 Limite de plasticidade – NBR 7180:2016
Posteriormente, para cada amostra de solo, procedeu-se ao ensaio de consistência na mesa de consistência, seguindo o procedimento descrito na NBR 13276:2016 a fim de se avaliar o comportamento do solo para diversos teores de umidade. Foram moldadas amostras com teores de umidade abaixo e acima do LL obtido pelo método de Casagrande de forma que, para cada amostra, foram obtidos no mínimo 3 pontos no estado plástico e 3 pontos no estado líquido. Destaca-se que o solo ensaiado foi aquele passante na peneira de abertura igual a 0,42mm. A mistura do solo foi feita na argamassadeira e o tempo de mistura cronometrado.
A análise dos dados experimentais foi feita no software MS Excel objetivando-se estabelecer uma relação, por hipótese, entre o teor de umidade da amostra e o espalhamento da massa de solo após o ensaio na mesa de consistência. Considerando também a influência de fatores como a distribuição granulométrica dos grãos e sua massa específica. Foi adotado como hipótese norteadora deste trabalho que para qualquer tipo de solo, quando sua umidade for igual ao limite de liquidez determinado pelo método de Casagrande, os diâmetros finais das massas ensaiadas serão estatisticamente iguais.
3.3 VARIÁVEIS DO ESTUDO
Neste trabalho foram definidas as seguintes variáveis: • Variáveis independentes:
- Tipo de solo;
- Teor de umidade do solo; • Variáveis dependentes: - Limite de liquidez do solo; - Limite de plasticidades do solo; - Distribuição granulométrica; - Massa específica;
- Diâmetro final da massa de solo na mesa de consistência; - Resistência ao cisalhamento do solo.
3.4 COLETA DAS AMOSTRAS
A coleta das amostras foi realizada na data de 20 de junho de 2019, nos pontos descritos no quadro 1 citado anteriormente. Os materiais utilizados foram: enxada e sacos plásticos, além de aplicativo de posicionamento global por satélite para busca das coordenadas (GPS) e automóvel (Figura 14).
Figura 14 - Localização em mapa dos pontos de coleta e momento de coleta da 1º amostra.
Fonte: Autoria própria, 2019.
As amostras coletadas foram levadas ao laboratório de Construção Civil do IFRN/Campus Mossoró, onde passaram por secagem e destorroamento, Figura 15.
Figura 15 - Destorroamento da amostra 2 com almofariz de porcelana e mão de gral.
3.5 DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS SOLOS
A determinação da massa específica das amostras foi realizada obedecendo ao que pede o anexo B da norma NBR 6458:2016. A figura 16 descreve, nessa sequência, a dispersão do solo, a passagem da solução para o picnômetro e a retirada do ar em bomba de vácuo de bancada da marca Pump COD. NOF-650.
Figura 16 - Procedimento de massa específica de solos
Fonte: Autoria própria, 2019.
Prosseguindo-se o ensaio, completou-se o nível de água até 2cm abaixo do gargalo do frasco, aplicado vácuo para remoção do ar e posterior aferição de temperatura prosseguindo-se a pesagem (Figura 17). Para cada amostra foi feita uma determinação de massa específica.
Figura 17 - Ensaio de determinação da massa específica do solo6.
Fonte: Autoria própria, 2019.
6 Conforme amplamente notificado na literatura, a aplicação de vácuo afeta a temperatura do frasco, devendo esta ser aferida após a aplicação do vácuo.
3.6 DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS
A composição granulométrica dos solos foi feita obedecendo a NBR 7181:2018. Dada a natureza argilosa dos solos, optou-se por fazer o ensaio de granulometria conjunta (peneiramento + sedimentação em meio aquoso). A figura 18 descreve a lavagem do solo na peneira de abertura de 2,0mm seguido do peneiramento grosso da amostra lavada e seca em estufa e posterior sedimentação da parte passante na peneira 2,0.
Figura 18 - Procedimento de granulometria conjunta de solos.
Fonte: Autoria própria, 2019.
3.7 DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE DOS SOLOS
A determinação do limite de plasticidade dos solos seguiu o que preconiza a NBR7180:2016 (Figura 19).
Figura 19 - Determinação do limite de plasticidade dos solos.
Fonte: Autoria própria, 2019.
Foram realizadas no mínimo 7 determinações para cada tipo de solo a fim de que os resultados de pelo menos 5 amostras não diferissem da média em mais de 5%.
3.8 DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ DOS SOLOS
A determinação do limite de liquidez das amostras foi feita seguindo ao que pede a NBR 6459:2016, utilizando as amostras de solos previamente secas e destorroadas. Utilizou-se o aparelho de percussão de Casagrande.
3.9 DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA DOS SOLOS PELA MESA DE CONSISTÊNCIA
O ensaio de consistência dos solos pela mesa flow table (Figura 22-a), objetivo principal deste trabalho, foi feito com amostras secas, destorroadas, passadas na peneira de abertura 0,42mm. As amostras foram quarteadas e pesadas em quantidades de 2,5 kg. Foram então misturadas com água em umidade ligeiramente superior ao limite de plasticidade, seguindo a sequência recomendada para argamassas.
A fim de seguir ao procedimento da NBR 6459:2016 quanto ao amolgamento dos solos, que diz que o tempo de mistura do solo deve ser de 15min, alterou-se o tempo de mistura final proposto pela NBR 13276:2016 de 1min para 15min.
Para as primeiras amostras, a mistura foi dificultada pela rigidez da argila dada a baixa umidade, dificultando também a moldagem do tronco cônico (Figura 22-b).
Figura 20 – (a) Mesa de consistência utilizada - (b) Solo moldado em baixa umidade.
Fonte: Autoria própria, 2019.
Após a moldagem (Figura 23-a), fez-se o abatimento do tronco cônico de solo com a aplicação em mesa de consistência de 30 golpes em um intervalo de queda de 30s, após o qual mediu-se o espalhamento final com paquímetro digital de 0,01mm de precisão (Figura 23-b).
Para cada determinação, foi recolhida amostra de solo para determinação do teor de umidade pelo método da estufa.
Figura 21 - (a) Corpo de prova moldado e planificado (b) Medição do espalhamento.
Fonte: Autoria própria, 2019.
O ensaio foi repetido com aumentos de 3% no teor de umidade até serem conseguidas no mínimo 6 determinações. Cada nova etapa do ensaio inicia-se com a adição de 75ml de água (equivalente a um aumento de 3% no teor de umidade) e mistura na argamassadeira por 60s. Considerando a importância do comportamento reológico da mistura solo-água, escolheu-se um tempo de 4min entre a finalização de uma mistura e o início da próxima7.
Utilizando a equação completa de Hyun-Ki, Cortes e Santamarina (2007), foi determinada a resistência ao cisalhamento para cada teor de umidade de cada amostra ensaiada. Uma vez que este parâmetro não é trivial na equação, ou seja, não há fórmula
explicitar para a resistência ao cisalhamento na equação de Hyun-Ki, Cortes e Santamarina
(2007), foi necessário utilizar um método numérico iterativo para obter este parâmetro.
Utilizou-se a ferramenta Solver do software MS EXCEL.
7 Neste intervalo o operador deverá desligar a argamassadeira, moldar o tronco cônico e remover o