Realização: Apoio:
TÍTULO: ANÁLISE TEXTURAL DE SOLO
CATEGORIA: CONCLUÍDO
ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
SUBÁREA: Engenharias
INSTITUIÇÃO: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO PLANALTO DE ARAXÁ - UNIARAXÁ
AUTOR(ES): MARCOS ANTÔNIO CARDOSO NETO
ORIENTADOR(ES): ANA FLAVIA PINHEIRO DE CAMPOS FERREIRA
RESUMO:
Análises texturais de solo são importantes para que seja reconhecido o tipo de solo que está sendo averiguado e posteriormente, seja aplicado o melhor método de trabalho de acordo com sua funcionalidade. Toda atividade a ser realizada, depende primeiramente da classificação do solo e conhecimento das suas características.
Executou-se a coleta de amostra indeformada, a qual leva à obtenção de resultados com maior precisão. O método expedito do álcool que permite a determinação da umidade do solo foi empregado. Foi coletada apenas uma parte da amostra para determinação, pois os resultados obtidos são proporcionais. O maciço inspecionado, tinha sua massa total no valor de 250 gramas. Após a retirada da umidade, sua massa foi reduzida para 193,91 gramas. Portanto, 22,4% da massa da amostra, era composta por água. A presença da umidade é um fator a ser considerado e sua negligência pode acarretar sérios problemas relacionados a resistência do solo.
Segundo o triângulo de classificação textural, o solo analisado encontra-se na região de solo “franco-siltoso”. Acredita-se que estudos deste tipo sejam de suma importância para engenheiros civis, uma vez que permite o maior conhecimento das propriedades do solo que se deseja trabalhar, antes de se executar qualquer obra no mesmo.
Palavras-chave: Resistência, solo, umidade.
INTRODUÇÃO:
Os solos são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. Por desintegração mecânica, através de agentes como água, temperatura, vegetação e vento, formam- se os pedregulhos e areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partículas intermediárias), e, somente em condições especiais, as argilas (partículas finas). Por decomposição química entende-se o processo em que há modificação química ou mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água e os mais importantes mecanismos de ataque são a oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. As argilas, representam o último produto do processo de decomposição. Os solos se encaixam em subdivisões, dentre elas estão os residuais, sedimentares e de formação orgânica (CAPUTO, 1988). Em engenharia civil, a caracterização do solo deve ser realizada antes de qualquer etapa, pois, sua conclusão interfere nos processos subsequentes. O conhecimento do tipo de solo auxilia os engenheiros e os direciona a informações importantes, tais como, determinação da tensão admissível do solo, cálculos de sapatas, blocos e estacas, ou seja, dimensionamentos relacionados a fundação, sendo profunda ou rasa. Dentro dos conhecimentos específicos para a determinação e caracterização do solo, existem vários ensaios e técnicas com finalidades distintas. O ensaio oedométrico, determina as características de um solo durante o adensamento ou inchamento unidimensional.
A sondagem à percussão, basicamente é o processo realizado para a descoberta da resistência característica do solo (N). A cada metro de solo analisado, os 30 centímetros finais determinam a sua resistência e ela será necessária para cálculos
posteriores. O método expedito do álcool consiste em conhecer a umidade do solo, aproveitando a situação afim de intensificar o estudo, optou-se por realizar também o teste granulométrico com o mesmo solo. Foi executado pela praticidade em adquirir os materiais necessários, condições econômicas e laboratório a disposição, portanto, executou-se todo o processo dentro das normas exigidas. A umidade é grande responsável pela pressão efetiva e pressão neutra do solo, por isso, devem ser consideradas para que seja possível neutralizar suas tensões na fundação da edificação. Em casos de muros de contenção, taludes, muros de arrimo, entre outros, são necessários drenos para que seja retirada a pressão causada na estrutura. A textura granulométrica do solo faz referência à porção de argila, silte e areia em sua composição. (Carvalho & do Prado).
OBJETIVOS:
A análise textural dos solos e sua respectiva classificação em laboratório, tem como foco principal o conhecimento da estrutura e sua composição.
METODOLOGIA:
Para a execução prática foram necessários 2 métodos. O primeiro denominado método expedito do álcool e em seguida o ensaio de granulometria. O processo do método expedito do álcool, possui o intuito de determinar a umidade do solo, através da adição de álcool etílico a porção de amostra, posteriormente, efetuada a sua queima. Já o ensaio de granulometria, traz a representação de cada grão presente no solo em porcentagem.
DESENVOLVIMENTO:
O experimento foi conduzido em duas localidades, sendo a extração da amostra em PERDIZES-MG, sob a seguinte geolocalização: Latitude: -19.3428570 e Longitude: -41.2928300. A análise laboratorial, no laboratório de Geotecnia do Centro Universitário do Planalto de Araxá (UNIARAXÁ), sala 4A-10. Para o processo da coleta de amostra indeformada, foram utilizados os procedimentos conforme a metodologia definida pela NBR 9604 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1986), NBR 6502 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1995) e NBR 7250 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1982). Os procedimentos foram realizados por etapas, com a utilização de EPI (Equipamentos de Proteção Individual) que foram, óculos transparentes, luvas, bota, capacete e as seguintes ferramentas/itens individuais: enxada, boca de lobo, enxadão, facão, alicate, pregos, martelo, grampos belgo, cerrote, pincel, espátula, pá, trena, torquês, arame galvanizado BWG 12, lata de tinta 3,6 L, mourões de madeira, serragem, papel filme, velas, papel, caneta, fio dental, celular. Primeiramente foi efetuada a definição da área a ser isolada com 16 m², constituída de 4,0 m x 4,0 m. O local foi cercado por arame liso galvanizado BWG 12, fixos em mourões de madeira com auxílio de grampos belgo. Na parte externa da área, foi fixada uma tabuleta para que fossem colocados os dados obrigatórios relativos ao poço que foi escavado, que são: o número do poço (01), profundidade (1,0 m), cota da boca (1,2 m) e data de início (11/08/2018) e término
(15/08/2019). Partiu-se então para o momento em que foi realizada a limpeza da área delimitada e posteriormente, foi definido o raio no local exato da perfuração, sendo de 1,2 m, já que a seção transversal mínima é de 1,0 m de lado no caso de poço quadrado ou de 1,2 m de diâmetro no caso de poço circular. Em seguida, foi retirada a camada superficial do solo com profundidade de 0,1 m, para que fosse descartada a possibilidade de se iniciar a escavação em solo de formação orgânica, tendo em vista que, na área da coleta, existem árvores nas proximidades. A amostra se encontrava no intervalo da cota (0,4-0,6) m, que corresponde exatamente ao centro da perfuração. Quando estávamos na cota 0,3 m, ou seja, 0,1 m acima do topo da amostra, a área que foi retirada a amostra, não sofreu compactação através de qualquer peso, com o intuito de não alterar suas propriedades originais, que poderiam ocasionar resultados diferentes da realidade do local. A partir de então, foi escavado o entorno da amostra indeformada até sua profundidade final. Após todos os recortes feitos com espátula no solo à ser retirado, para ter seu formato ajustado com aresta igual a 0,15 m, foi coberto com papel filme e também, as velas foram colocadas em banho maria para que ficassem no estado líquido, para que posteriormente, fosse possível envolver a amostra com a substância por 3 vezes, afim de impermeabilizá-la e manter a umidade inalterável até sua exposição já em laboratório. Após a impermeabilização, com o fio dental, o maciço foi lentamente cortado, com movimentos de vai e vem em seu contorno, para que seu corte fosse no ponto exato e realizando essa etapa, foram adicionados novamente o papel filme e impermeabilização. Em seguida, foi demarcada na amostra indeformada, sua parte superior (T), e também todos os dados necessários, que são: latitude e longitude, endereço, nível d’água (o poço se manteve aberto durante 1 dia para análise), profundidade, grupo, data de início e término, sentidos Norte e Sul. Com todos os dados anexos, a peça foi direcionada para dentro da lata que estava revestida em seu entorno com serragem, para manter ao máximo sua umidade inicial, posteriormente sendo fechada. Os dados correspondentes que foram fixados no material à ser analisado, também foram anexos na tampa da lata. No dia seguinte a extração, foi observado o NA (nível d’água) e não havendo a presença do líquido, por motivos de segurança conforme norma, o poço foi fechado com o solo que havia sido retirado e finalizada a coleta da amostra indeformada in loco, portanto, partiu-se a fase laboratorial. Para análise laboratorial dispondo da NBR 6457 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1986), como referência para os ensaios, utilizou-se o método expedito do álcool para secagem da amostra e para determinação de umidade do solo. Foram coletadas especificamente 2 frações de 50 g cada, com finalidade de se obter a umidade, sendo que foram realizados os processos em ambos para se ter a confirmação do dado obtido e outra fração de 250 g (também seca, através do método expedito do álcool), para o peneiramento e determinação textural. Para que a etapa em laboratório fosse possível, utilizamos 5 peneiras para separação dos grãos de acordo com padrão ABNT, desde argila até pedregulho, jaleco, 2 recipientes plásticos retangulares, fósforos, 1 espátula metálica longa, 1 pinça metálica, 2 recipientes de porcelana, balança de precisão, luva de proteção e álcool. A peça foi retirada da lata com cuidado, sua impermeabilização foi removida e as duas porções de 50 g foram
pesadas. Foi feito o destorroamento da fração pesada para facilitar a queima total do solo, sendo adicionado 15 ml de álcool no recipiente com o solo e efetuada sua queima com auxílio da espátula metálica longa e pinça metálica. Esse processo foi realizado 3 vezes para se garantir que toda a umidade tivesse sido evaporada através da alta temperatura. Após essa etapa concluída, a amostra foi pesada novamente para determinação de sua massa sem umidade em sua composição. Então, foi separada uma amostra com massa de 250 g para que fosse realizado o ensaio do peneiramento e que também passou pelo método expedito do álcool, para sua secagem. Em seguida, o peneiramento foi efetuado e sua granulometria pôde ser distinguida e pesada, podendo-se concluir a porcentagem de cada grão presente na amostra, sendo divididas da seguinte forma, argila, silte, areia e pedregulho, em ordem crescente ao se tratar do tamanho dos grãos. Após o término, todos os materiais foram lavados e guardados em seus respectivos lugares e os seguintes dados para determinação da umidade foram encontrados: Massa do recipiente, 190 g. Massa da amostra in natura, 50 g. Massa da amostra seca, 40 g.
Fórmulas usadas: umidade (%) = [𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 ú𝑚𝑖𝑑𝑎 (50 𝑔) – 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 (40 𝑔)]
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 (40 𝑔) 𝑥 100 Portanto, umidade = 25%.
Dados para determinação de textura: Massa do recipiente, 190 g. Massa da amostra in natura, 250 g. Massa seca, 193,91 g. Massa do pedregulho, 13,5 g. Massa da areia, 50,74 g. Massa do silte, 100,49 g. Massa da argila, 29,18 g.
Fórmula usada para determinar a porcentagem de cada grão em relação a massa seca:
% = [ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 100%
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 = 𝑥 ] Pedregulho = 193,91 𝑔 = 100%
13,5 𝑔 = 𝑥 = 6,96 % Areia = 193,91 𝑔 = 100%
50,74 𝑔 = 𝑥 = 26,17 % Silte = 193,91 𝑔 = 100%
100,49 𝑔 = 𝑥 = 51,82 % Argila = 193,91 𝑔 = 100%
29,18 𝑔 = 𝑥 = 15,05 % RESULTADOS E DISCUSSÃO:
Com os dados obtidos até aqui, pôde-se determinar a umidade do solo e a quantidade relativa de cada constituinte. O maciço inspecionado, tinha sua massa total no valor de 250 gramas. Após a retirada de umidade, sua massa foi reduzida para 193,91 gramas, valor este, que foi utilizado para os cálculos descritos na metodologia. Os métodos utilizados são eficientes em seus resultados, porém, toda a água presente no solo não é retirada através do método expedito do álcool. O solo é composto por diversas camadas de água em uma única partícula, podendo ser elas, a água livre, água capilar, água adsorvida, água higroscópica e água de constituição.
A água de constituição está presente na própria composição química das partículas sólidas. Ela não é retirada através de processos de secagem simples. Para que essa umidade seja expulsa da partícula, deve-se realizar a secagem em estufa, durante no mínimo 24 horas. Esse procedimento não foi realizado devido a disponibilidade e
tempo. Independentemente, os resultados foram satisfatórios e obtidos sem nenhuma dificuldade. A argila, mesmo presente em pequenas frações, tem a capacidade de alterar as propriedades e comportamento do solo. O Gráfico 1 apresenta a distribuição cumulativa em relação ao diâmetro das partículas do solo analisado.
Diâmetro de partícula (mm) e denominação de solo.
Gráfico 1: Distribuição cumulativa (%) do diâmetro de partícula do solo analisado.
Já no Gráfico 2 obteve-se o resultado final conforme o triângulo textural, elaborado por João Henrique Quoos.
Gráfico 2 - Triângulo com classificação textural. João Henrique Quoos 2018 0,000
00 , 10 20 , 00
00 , 30
00 , 40
00 50 ,
00 , 60
00 , 70
0,002
Argila
0,060
Silte
2,000
Areia
6,000
Pedregulho fino , 05
15 82 51 ,
26 , 17
96 , 06
Os solos são classificados como argilosos, siltosos ou arenosos, porém, para que possam ser denominados arenosos ou siltosos, devem possuir no mínimo 40 ou 45%
destes componentes. Um solo que é caracterizado como franco, tem esse nome atribuído pois é constituído de várias partículas diferentes e posteriormente a denominação predominante. Após o peneiramento, acredita-se que o solo analisado seja franco-siltoso.
CONSIDERAÇÕES FINAIS:
O estudo realizado permitiu a classificação do solo da região de Perdizes, como sendo franco-siltoso. Este solo apresentou uma umidade de aproximadamente, 25 %, o que caracteriza um solo com pouca matéria orgânica, porém, com quantidade considerável de espaços vazios. Estes resultados são base para futuros tratamentos de compactação, escoamento ou até mesmo correção com remoção ou adição de solo, de acordo com o que será executado no local. Estudos desta natureza proporcionam maior segurança em função do maior conhecimento do solo e evitam perdas tanto econômicas, quanto de tempo. Sem dúvidas, graves acidentes e catástrofes acontecem por ignorância e/ou negligência de profissionais em relação aos solos. Segundo CAPUTO,1988, acidentes relacionados ao solo ocorreram em vários países, tais como Panamá, Estados Unidos, Suécia e Alemanha. Um exemplo é a ocorrência de escorregamentos de taludes, durante a construção do canal do Panamá, referência em navegação. Finalmente, reconhece-se que o comportamento dos solos, suas composições, texturas e resistências são fatores que precisam ser levados em conta antes da realização de qualquer obra civil.
REFERÊNCIAS:
Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1982). NBR 7250: Identificação e descrição de amostras de solos obtidos em sondagens de simples reconhecimentos dos solos - Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1986). NBR 6457: Compactação e Ensaios de Caracterização. Rio de Janeiro: ABNT.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1986). NBR 9604: Abertura de poço e trincheira de inspeção em solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas. Rio de Janeiro: ABNT.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1995). NBR 6502: Rochas e Solos - Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT.
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2749790/mod_resource/content/1/Apostila _LSN_310_%20F%C3%ADsica%20do%20Solo.pdf
Carvalho, J. P., & do Prado, H. (s.d.). Textura do Solo. Acesso em 15 de Agosto de 2018,disponível em Pedologia Fácil: http://www.pedologiafacil.com.br/textura.php Das, B. M. (2012). Fundamentos de Engenharia Geotécnica (Tradução da Edição Norte-Americana, 7ª ed., Vol. I). Estados Unidos da América; Brasil: CENGAGE Learning.
Quoos, J. H. (2018). Gerador de Triângulo Textural. Acesso em 18 de Agosto de 2018, disponível em Quoos:
http://www.quoos.com.br/index.php/geografia/solos/4-triangulo-textural-solos- argila-areia-silte
Mecânica dos solos e suas aplicações, volume 1 : fundamentos / Homero Pinto Caputo. - 6.ed., rev. e ampl. - [Reimpr.]. - Rio de Janeiro : LTC, 2012.
Mecânica dos solos e suas aplicações, volume 2 / Homero Pinto Caputo. - 6.ed., rev. e ampl., - [Reimpr.]. - Rio de Janeiro : LTC, 2012.
Mecânica dos solos e suas aplicações : exercícios e problemas resolvidos, volume 3 / Homero Pinto Caputo. - 4.ed. - [Reimpr.]. - Rio de Janeiro : LTC, 2014.
Craig, mecânica dos solos / R. F. Craig; tradução Amir Kurban. 7ª ed. – [Reimpr.]. - Rio de Janeiro : LTC, 2013.
