Montagem, Percolação, Saturação e Adensamento das Amostras Ensaiadas

Ensaios triaxiais adensados isotropicamente drenados (CID) em amostras com dimensões de 10,0 cm de diâmetro e 20,0 cm de altura, com medidas de pequenas deformações, através de sensores internos do tipo Hall, foram realizados com o objetivo de analisar as características das curvas tensão-deformação em solos-cimentados artificialmente e em amostras indeformadas.

A realização dos ensaios CID em solos-cimentados artificialmente foi feita com três diferentes índices de vazios que foram baseados nos ensaios de compactação GH 3URFWRU H QD PDVVD HVSHFtILFD DSDUHQWH VHFD GH FDPSR SRVLFLRQDGRV QD OLQKD³$´ com 10% de umidade de moldagem, (A1 = 1,72 g/cm³, que é a massa especifica

109 aparente de campo e fica localizada abaixo da curva do ensaio Proctor normal; A2 =

1,80 g/cm³ na curva do Proctor normal e A3 = 1,88 g/cm³, acima da curva do Proctor

norma, eqüidistante do ponto A1) (ver Figura 4.2); moldados com três diferentes teores

de cimento (C) 2%, 3,5% e 5% e rompidos com tensões efetivas confinantes de cisalhamento de 20, 100 e 300 kPa e contra-pressão de 400 kPa.

No caso das amostras cimentadas artificialmente e curadas na câmara úmida, no sexto dia de cura elas são imersas em um balde com água destilada para facilitar a saturação.

No sétimo dia de cura, a amostra é retirada do balde, que se encontra dentro da câmara úmida e colocada na célula triaxial para montagem do ensaio CID; no caso das amostras indeformadas esse procedimento de montagem é realizado logo após a moldagem evitando-se a saturação prévia. A partir desse momento, tanto o ensaio com amostras naturais indeformadas ou compactadas como as amostras cimentadas artificialmente, seguem o mesmo procedimento descrito a seguir.

Coloca-se a pedra porosa metálica com papel filtro tanto no topo como na base da amostra e logo a seguir coloca-se a membrana de borracha, adaptando-se o top cap para circulação da água de percolação no sentido de baixo para cima da amostra; logo a seguir cola-se e regula-se os sensores de efeito Hall na membrana de borracha, de maneira que seu sinal de resposta fique no trecho linear da calibração e com espaço para deslocamento ainda no trecho linear para evitar leituras no trecho não linear.

Após a montagem e enchimento da célula triaxial com água destilada, inicia-se a circulação de água pela amostra, a percolação da água é feita da base para o topo, com uma carga hidráulica de 10 kPa e tensão confinante de 30 kPa. Após 24 horas de circulação de água e que pelo menos uma quantidade de água igual a metade do volume da amostra ou mais tenha percolado, inicia-se a saturação.

Os ensaios triaxiais CID foram saturados por contra-pressão até 400 kPa, com base no parâmetro de poro-pressão B (Skempton, 1954); com vistas a redução ao máximo da influência da sucção na resistência mecânica. A técnica utilizada foi a aplicação de incrementos de 50 kPa de tensão total, em intervalos de meia hora,

110 mantendo-se constantes as tensões efetivas, no caso 20 kPa. A partir da aplicação da tensão total de 230 kPa verificou-se o parâmetro B de Skempton a cada aplicação de incremento de 50 kPa. O último incremento é o único de 40 kPa e a tensão confinante resultante é de 420 kPa, com contra-pressão de 380 kPa; após a estabilização das pressões obtém se o valor final do Parâmetro B e finalmente aplica-se a contra-pressão de 400 kPa.

Na Figura 4.20 é mostrada a seqüência de instalação da amostra na célula triaxial.

a) Colocação do papel filtro e pedra porosa

b) Colocação da membrana e anéis fixadores de borracha

c) Colocação do top-cap para circulação da água base-topo

d) Colocação e regulagem do sensor de efeito Hall radial

e) Amostra com sensores efeito Hall radial e dois axiais

f) Célula triaxial montada pronta para a percolação Figura 4.20. Seqüência de instalação da amostra na célula triaxial

Os procedimentos gerais dos ensaios triaxiais do tipo CID seguiram, basicamente aqueles descritos por Bishop & Henkel (1962). O solo estará completamente saturado quando o valor do parâmetro B for igual 1,0 ou na prática for pelo menos 0,98; ou ainda, após três medições iguais, com valores próximos a este. Entretanto, para alguns tipos de solos, duros ou muito duros, sejam compactados, estruturados ou cimentados o valor de B na saturação pode ser inferior a 1,0 com 100% de saturação e bem menor do que isso com 95% de saturação.

111 Cruz (2008) apresenta os níveis de saturação de solos estudados por Black e Lee (1973) que consideraram as seguintes categorias de solos:

Solos moles ± argilas moles normalmente adensadas; Solos médios ± argilas ligeiramente sobre-adensadas, argilas e siltes compactados; Solos duros ± argilas sobre- adensadas e areias médias; Solos muito duros ± argilas muito duras, areias muito densas, solos adensados sob altas tensões efetivas, solos com agentes de cimentação, mesmo de estrutura aberta.

Na Tabela 4.6 é apresentado os valores de B para diferentes níveis de saturação de acordo com Black e Lee, 1973.

Tabela 4.6. Valores do parâmetro B para solos típicos na saturação

Categoria de solo Grau de saturação (S) 100% Saturação completa 95% Considerada saturada 90% Próxima da saturação Valores de B Mole 0,9998 0,992 0,986 Médio 0,9988 0,963 0,930 Duro 0,9877 0,690 0,510 Muito Duro 0,9130 0,200 0,100 * OBS:Modificado de Cruz, 2008.

Após a saturação, as amostras com tensão efetiva de 20 kPa foram consideradas adensadas para essa tensão e no caso das amostras com 100 kPa e 300 kPa de tensão efetiva, procedeu-se o adensamento até a estabilização da leitura do medidor volumétrico. Para as tensões efetivas de 100 kPa e 300 kPa as pressões de confinamento de 500 kPa e 700 kPa são aplicadas através de incrementos de tensão de 50 kPa, até atingir a tensão desejada. O comportamento da amostra é acompanhado durante o adensamento pela planilha gerada pelo programa HP, para verificar a variação volumétrica da amostra.

112 4.5.3. Cisalhamento, Desmontagem do Ensaio Triaxial e Exumação das Amostras Ensaiadas

Concluído o adensamento, inicia-se o cisalhamento da amostra a uma velocidade de deformação axial de 0,012 mm/min, velocidade suficientemente lenta para evitar a geração de poro-pressão, que foi medida e monitorada durante a realização de todos os ensaios. A velocidade foi definida com base nas condições de drenagem e através de ensaios triaxiais testes realizados antes da definição do programa experimental. Essa etapa de cisalhamento nos ensaios em amostras cimentadas artificialmente durou em torno de 20 horas e nas amostras indeformadas e compactadas em torno de 30 horas, a partir do início do cisalhamento; ou seja, do momento em que se liga a prensa. Na Figura 4.21 é apresentada a célula triaxial pronta para o início do cisalhamento na prensa de dez toneladas, com a amostra devidamente saturada e adensada.

113 Após, concluído o ensaio, fotografava-se a amostra, desmontava-se o equipamento, media-se o diâmetro da amostra e retirava-se três cápsulas de umidade do solo, uma na base, outra no meio e a terceira do topo, para verificar a umidade e saturação pós-ruptura. Na Figura 4.22 é apresentada uma vista da desmontagem de um ensaio com amostra cimentada artificialmente já rompida, onde se pode visualizar o plano preferencial de ruptura da mesma, formando um ângulo de aproximadamente 45°, amostra CID(2)100A3, rompida no dia 10 de fevereiro de 2010.

(a) Amostra rompida com membrana e sensores

(b) Plano de ruptura - vista lateral

(c) Plano de ruptura - vista frontal

Figura 4.22. Amostra CID(2)100A3 rompida na célula triaxial e conseqüente desmontagem do ensaio