Técnica do papel filtro

Como o papel filtro utilizado somente possui curva de calibração para a água, não foi possível utilizá-lo com o etanol, tampouco com o diesel. Com essa técnica é possível medir sucções entre 400 e 30000 kPa, conforme apresentado na Tabela 6.

110 A utilização do método do papel filtro consistiu em colocar em um recipiente uma amostra de solo com determinada umidade e um papel filtro devidamente calibrado. No presente trabalho utilizaram-se as técnicas de medida de sucção total (sem contato papel filtro/solo) e de sucção matricial (com contato). Para o caso dos ensaios realizados com contato papel filtro/amostra (sucção matricial), foram determinadas curvas de retenção tanto por secagem como por umedecimento. O princípio do método consiste em provocar a transferência de água do solo para o papel filtro até que o equilíbrio seja atingido. Esse equilíbrio é atingido pela igualdade de sucções entre o solo e o papel filtro, o que impede que haja novas transferências de fluidos entre os materiais. Assim, ao final do ensaio, a determinação da sucção do solo é realizada verificando-se a umidade final, a qual, por intermédio da sua curva de calibração, possibilita calcular o valor da sucção de equilíbrio do conjunto solo/papel filtro. Com a determinação da umidade final do solo tem-se um par (umidade x sucção) da curva de retenção. Repetindo-se esse experimento para amostras com diferentes teores de umidade é possível traçar diferentes pontos da curva de retenção do solo.

Este ensaio foi padronizado pela norma ASTM D52 98 -10. O papel filtro utilizado foi o Whatman’s 42, cujas curvas de calibração adotadas foram propostas por Chandler et al. (1992), sendo representadas pela Equação 28 e pela Equação 29, abaixo:

𝑤 > 47% → 𝜓 = 10(6,05−2,48 log(𝑤)) Equação 28

𝑤 ≤ 47% → 𝜓 = 10(4,84−0,0622(𝑤)) Equação 29

em que w é a umidade gravimétrica do papel filtro e  é a sucção em kPa.

A necessidade de duas equações para correlacionar a sucção com a umidade do papel reflete a sensibilidade do método para baixos e altos níveis de sucção. Sendo assim, para umidades gravimétricas do solo superiores a 47% adota-se a curva de calibração definida pela Equação 28. Por outro lado, para valores de umidade do solo iguais ou inferiores a 47%, adota-se a Equação 29. Vale ressaltar que, como somente existe metodologia bem definida

111 para o uso da técnica do papel filtro, inclusive com curva de calibração, para a água, não foi possível utilizá-lo para o diesel e etanol.

As etapas dos diferentes ensaios realizados com a técnica do papel filtro estão ilustradas na Figura 53, sendo: Preparação das amostras do ensaio por secagem (a); Preparação das amostras do ensaio por secagem (b) e (c); Preparação das amostras do ensaio por umedecimento (d); Ensaio sem contato solo/papel filtro (sucção total) (e); Ensaio com contato solo/papel filtro (sucção matricial) (f).

Figura 53 – Ensaio com a técnica do papel filtro.

(a) (b)

(c) (d)

112 3.8. ENSAIOS DE COMPRESSÃO TRIAXIAL SATURADOS

Ensaios triaxiais executados com corpos de prova saturados a diferentes fluidos, água, etanol, diesel e ar (solo seco), foram testados na busca de definir uma tendência de comportamento do solo em termos de resistência ao cisalhamento, tanto em função da variação da constate dielétrica do fluido, quanto da constante dielétrica relativa do meio poroso com a presença de cada fluido utilizado.

Todos os ensaios triaxiais executados foram do tipo consolidado isotropicamente e drenado na fase de ruptura, sendo alguns com deformação controlada e outros com tensão controlada. A trajetória de tensões adotada para todos os ensaios foi 1:3, com taxas de cisalhamento definidas de acordo com os parâmetros de compressibilidade/adensamento do solo, de forma a garantir que durante a ruptura do corpo de prova não houvesse acréscimos de poro pressão.

A Figura 54 apresenta as prensas de deformação controlada (a) e tensão controlada (b) utilizadas nesse trabalho.

Figura 54 – Prensas utilizadas nos ensaios triaxiais.

113 O programa experimental foi iniciado com a prensa de deformação controlada. Contudo, após grande parte dos ensaios triaxiais em amostras saturadas terem sido executados, a prensa começou a apresentar diversos problemas operacionais, os quais acarretaram atrasos no cronograma inicialmente previsto. Neste momento decidiu-se pela construção e montagem de duas novas prensas triaxiais de tensão controlada. Dessa forma, a prensa antiga foi desativada e, tanto o sistema de aplicação e controle de pressões quanto o sistema de aquisição de dados acoplados a ela, foram direcionados para uma das novas prensas de tensão controlada. Para a segunda prensa um novo sistema de aplicação e controle de pressões foi montado, além da obtenção de um novo sistema de aquisição de dados especificamente para este novo equipamento. A partir daí os ensaios triaxias passaram a ser executados exclusivamente nos novos sistemas triaxiais de tensão controlada.

O software utilizado para gerenciamento dos ensaios foi desenvolvido pela HI Tecnologia, Industria e Comércio Ltda, cuja tela de supervisão durante a execução do ensaio é ilustrada na Figura 55.

114 O sistema de aplicação e controle de pressões está ilustrado na Figura 56, sendo: (a) o painel de controle e aplicação de pressões localizado ao lado das prensas; (b) detalhe do transdutor de deslocamento utilizado na medição da variação de volume das amostras durante todo o ensaio; (c) detalhe dos transdutores de deslocamento utilizados na medição da deformação dos CPs, na fase de cisalhamento.

Figura 56 – Painel de aplicação e controle de pressões.

(b) (c)

115 Conforme já mencionado, o programa experimental dos ensaios triaxiais com os CPs saturados utilizou, como fluidos intersticiais, água, etanol, diesel e ar (solo seco). Como todos os corpos de prova utilizados foram compactados na umidade ótima para a água, na energia do proctor normal, para que fossem ensaiados com outros fluidos (etanol, diesel e ar) houve a necessidade de secá-los previamente ao ar por cinco dias e mais dois dias de estufa a 70 ºC, para garantir a constância de peso e, consequentemente, a máxima retirada da água de compactação. Portanto, os ensaios realizados com esses fluidos (etanol, diesel e ar) passaram por um processo de secagem prévia.

Para garantir a consistência estatística da tendência do comportamento observado optou-se por realizar cada envoltória em triplicata. O planejamento dos ensaios triaxiais em amostras saturadas está apresentado na Tabela 13. A sigla (SS), destacada na Tabela 13, refere-se aos corpos de prova ensaiados sem secagem prévia, enquanto que a sigla (CS) caracteriza os corpos de prova ensaiados com secagem prévia.

Tabela 13 – Planejamento de ensaios triaxiais em corpos de prova saturados.

Fluido

Envoltória 01 Envoltória 02 Envoltória 03 Confinante (kPa) Confinante (kPa) Confinante (kPa) Água (SS) 50 100 200 400 50 100 200 400 50 100 200 400 Água (CS) 50 100 200 400 50 100 200 400 50 100 200 400 Etanol (CS) 50 100 200 400 50 100 200 400 50 100 200 400 Diesel (CS) 50 100 200 400 50 100 200 400 50 100 200 400 Ar (CS) 50 100 200 400 50 100 200 400 50 100 200 400

SS – Sem secagem prévia dos CPs CS – Com secagem prévia dos CPs.

Com os resultados dos ensaios triaxiais em triplicata, encontrou-se a envoltória de melhor ajuste dos pontos experimentais, a qual representou, para cada fluido, o comportamento do solo em termos de resistência ao cisalhamento na condição saturada.