ADSORÇÃO DE AZUL DE METILENO, PELO MÉTODO DA MANCHA
6.2. PROPOSTAS PARA SIMPLIFICAÇÃO DO ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO
Para a determinação da atividade da fração argila dos solos, quer na forma de seu coeficiente de atividade ou valor de azul, necessita-se, além dos ensaios de adsorção de azul de metileno, de ensaios de granulometria conjunta.
A obtenção desses resultados exige a execução, embora parcial, dos ensaios de peneiramento e de sedimentação. No caso da sedimentação, o ensaio é algo trabalhoso, pois, além da execução do ensaio em si, necessita-se da massa específica dos sólidos do solo em análise para o cálculo das porcentagens e diâmetros.
Propõe-se aqui, a utilização de um valor constante da massa específica dos sólidos, para qualquer solo a ser analisado, baseando-se nos resultados colhidos durante este trabalho e ainda, uma forma reduzida de procedimento para o ensaio de sedimentação. Essas propostas visam
simplificar os processos envolvidos e minimizar o tempo para a obtenção dos parâmetros, sem perda significativa de qualidade dos resultados.
6.2.1. DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS
Durante o desenvolvimento desta pesquisa foram utilizados resultados de 297 ensaios de sedimentação e massa específica dos sólidos. Destes, 256 foram executados pelo Laboratório de Estradas do STT, sob supervisão do autor.
Os valores de massa específica dos sólidos, reunidos em um banco de dados, permitiram avaliar, do ponto de vista estatístico, a sua variação para o elenco de amostras ensaiadas. Permitiram ainda avaliar se existe diferença significativa dos valores médios em função da classe MCT dos solos, isto é, se há diferença significativa da massa específica dos sólidos em função dos solos possuirem ou não comportamento laterítico.
Na Figura 6.1 é apresentado o histograma com a frequência absoluta dos valores das massas específicas dos sólidos encontrados nesta pesquisa.
Massa Específica dos Sólidos
F re qü ên ci a A bs ol ut a 0 20 40 60 80 100 120 140 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 297 Amostras
Figura 6.1 - Histograma dos valores de massa específica dos sólidos.
Percebe-se, pela observação da Figura 6.1, que há uma concentração muito grande de amostras com massa específica dos sólidos entre 2,5 e 2,7 g/cm3. Para se ter uma idéia mais precisa
da variação destes valores, são apresentados na Tabela 6.1, os valores máximos, mínimos e médios, desvios padrões e coeficientes de variação obtidos para o conjunto de ensaios.
Tabela 6.1 - Variação dos valores da massa específica dos sólidos dos solos ensaiados. Valores
Conjunto de Amostras Mínimo
(g/cm3) Máximo (g/cm3) Médio (g/cm3) Desvio (g/cm3) Coef. Variação (%) Comportamento Laterítico (128) 2,467 3,222 2,666 0,122 4,57 Comportamento não Laterítico (169) 2,401 3,070 2,651 0,118 4,45 Todas as Amostras (297) 2,401 3,222 2,657 0,120 4,52
Pelos dados apresentados na Figura 6.1 e na Tabela 6.1 pode-se concluir que não há variação significativa da massa específica dos sólidos entre os solos de comportamento laterítico e os de comportamento não laterítico. Nota-se também que existe uma diferença bastante grande entre os valores mínimo e máximo. Porém, a maior concentração de pontos se dá em torno do valor correspondente à massa específica do quartzo (de 2,65 a 2,67 g/cm3).
Recomenda-se portanto, à luz dos resultados apresentados, a adoção do valor 2,65 g/cm3
para a massa específica dos sólidos, para fins do cálculo da porcentagem de argila (fração < 0,005 mm) de todos os solos que são submetidos ao ensaio de sedimentação.
Porcentagem de Argila (< 0,005 mm) P or ce n tage m d e A rgi la ( < 0, 005 m m ) R ec al cu la d a 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00
Figura 6.2 - Influência da adoção de valor constante (2,65 g/cm3) para a massa específica
dos sólidos nas porcentagens de argila (
φ
< 0,005 mm).A fim de avaliar o impacto desta adoção no processo de caracterização da fração fina dos solos, foi construído o gráfico apresentado na Figura 6.2. Nele estão lançados, em abscissa, os
valores originais das porcentagens de argila das amostras e, em ordenada, os valores das porcentagens de argila recalculados para a massa específica dos sólidos igual a 2,65 g/cm3.
Nota-se, pela posição dos pontos nessa Figura, que a fixação da massa específica dos sólidos em 2,65 g/cm3 não tem, praticamente, nenhuma influência nos valores das porcentagens de argila
obtidos. Não havendo mudança significativa nos valores das porcentagens de argila, não há também mudança nos coeficientes de atividade dos solos ou na posição que eles ocupam no gráfico de caracterização % de Argila x Va.
Assim, conclui-se que é perfeitamente admissível a adoção de massa específica dos sólidos constante e igual a 2,65 g/cm3 para fins de utilização nos ensaios de sedimentação, os quais fazem
parte do processo de caracterização da fração fina dos solos tropicais, através da adsorção de azul de metileno, pelo método da mancha.
6.2.2. ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO
A sedimentação, efetuada nos moldes tradicionais, exige, no mínimo, 8 horas para a sua execução, além de demandar, em média, 14 determinações da densidade da suspensão solo+água, seja ela executada pelo método do densímetro ou por pipetagem.
Isto faz com que o processo seja caro, demorado e de baixa produtividade, pois o técnico que o faz não consegue executar mais de 10 ensaios por dia, devido à rigidez e proximidade dos intervalos de tempo entre leituras, que devem ser obedecidos.
Considerando que o processo, aqui desenvolvido, para a caracterização da fração fina dos solos, exige apenas a porcentagem de solo menor que 0,005 mm, equivalente ao teor de argila nele contido, procurou-se verificar se é possível a execução de um ensaio de sedimentação simplificado. Investigou-se, então, se são suficientes apenas duas leituras da densidade da suspensão e ainda, quais os tempos nos quais essas leituras devem ser efetuadas, para que permitam a obtenção do diâmetro e da porcentagem desejados.
As sedimentações (256) executadas no Laboratório de Estradas do STT, para esta pesquisa, também encontram-se armazenadas em um banco de dados, que contém, além das porcentagens e diâmetros obtidos dos ensaios, os tempos nos quais as leituras foram efetuadas. Esses tempos foram lançados contra os diâmetros obtidos e concluiu-se que as duas leituras podem ser feitas após 1 e 4 horas do início da sedimentação. Na Figura 6.3 são apresentados os diâmetros das partículas obtidos após esses intervalos de tempo.
Conforme pode ser visto na Figura 6.3, para tempos de sedimentação de 1 hora, obtiveram- se diâmetros sempre maiores que 0,005 mm (média = 0,0069 mm) e, para 4 horas, diâmetros sempre menores que 0,005 mm (média = 0,0040 mm).
Assim sendo, pode-se executar o ensaio de sedimentação com apenas 2 leituras da densidade da suspensão solo+água, uma após 1 h e a outra, após 4 horas do início do ensaio. De posse dos
diâmetros e porcentagens calculados a partir dessas leituras, determina-se a porcentagem de argila contida no solo (fração menor que 0,005 mm), por meio de interpolação em papel mono-log ou analiticamente. Amostra D iâm et ro das P ar tí cu las ( m m ) 0,0000 0,0010 0,0020 0,0030 0,0040 0,0050 0,0060 0,0070 0,0080 Após 1 h de sedimentação Após 4 h de sedimentação
Figura 6.3 - Diâmetros das partículas após 1 e 4 horas do início do ensaio de sedimentação. Cabe esclarecer que a oscilação dos valores dos diâmetros para um mesmo tempo de sedimentação, como mostra a Figura 6.3, deve-se, basicamente, a dois fatores: variação da temperatura ambiente entre ensaios, que altera a viscosidade e a densidade da água e diferença no valor da massa específica dos sólidos, de um solo para outro. Além desses, certamente a forma das partículas tem influência na velocidade de sedimentação, porém, nos métodos de cálculo usuais, isto não é levado em consideração.
6.3. PROCEDIMENTO PARA A CARACTERIZAÇÃO DA FRAÇÃO FINA DE SOLOS