UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
EDUARDO ROSENDO DE LUCENA
ANALISE DA ERODIBILIDADE DE UM SOLO TROPICAL COM
ADIÇÃO DE CIMENTO.
SINOP
2017/1
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
EDUARDO ROSENDO DE LUCENA
ANALISE DA ERODIBILIDADE DE UM SOLO TROPICAL COM
ADIÇÃO DE CIMENTO
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador/: Augusto Romanini.
Sinop - MT
2017/1
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Aterro de Rodovia cedido pela ação da água. ... 6
Figura 2.Erosão causada por ação das águas pluviais em uma obra de conjunto habitacional. ... 7
Figura 3.Taludes de armazém graneleiro exposto para ação da água. l ... 7
Figura 4. Erosão Laminar. ... 11
Figura 5. Erosão por Sulcos em um talude de corte... 12
Figura 6. Ravina em estágio avançado. ... 12
Figura 7. Voçoroca no Ribeirão Nilza. Fonte: ... 13
Figura 8 - Equipamento de Inderbitzen Modificado. ... 15
Figura 9. Talude revestido com vegetação. Fonte: Solotrat,2015... 17
Figura 10. Talude revestido com concreto projetado. Fonte: Solotrat,2015... 17
Figura 11. Curvas de compactação com adição de cimento. ... 19
Figura 12 - Aparelho de Inderbitzen... 20
Figura 13 - Molde do corpo de prova . ... 20
Figura 14 - Aparelho de Inderbitzen Modificado... 21
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. SEPLAN – Secretaria de Planejamento e Coordenação Geral. USLE – Universal Soil Loss Equation.
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Avaliação da erodibilidade de um solo Tropical com adição de solo cimento.
2. Tema: Engenharia Civil (30100003)
3. Delimitação do Tema: Geotécnica (30103002) 4. Proponente(s): Eduardo Rosendo de Lucena 5. Orientador(a): Augusto Romanini
6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT – Universidade do Estado de Mato
Grosso
7. Público Alvo: Profissionais na área e alunos de Engenharia Civil
8. Localização: Avenida dos Ingás, nº 3001, Jardim Imperial, Sinop – MT,
78550-000.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ... I LISTA DE ABREVIATURAS ... II DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... III
1 INTRODUÇÃO ... 5 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 6 3 JUSTIFICATIVA ... 8 4 OBJETIVOS ... 9 4.1 OBJETIVO GERAL ... 9 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS... 9 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 10 5.1 TIPOS DE EROSÃO ... 10 5.1.1 Erosão Pluvial ... 10 5.1.1.1 Arrastamento Laminar... 11 5.1.1.2 Ravinas ... 12 5.1.1.3 Voçorocas... 12 5.2 ERODIBILIDADE ... 13
5.2.1 Equação Universal das Perdas de Solo ... 13
5.2.1.1 Erodibilidade do solo (K) ... 14
5.2.2 Ensaio de Inderbitzen ... 15
5.2.3 Ensaio de Desagregação por Imersão ou “Slaking Test” ... 15
5.3 PROTEÇÃO SUPERFICIAL DOS TALUDES. ... 16
6 METODOLOGIA ... 18 6.1 MATERIAIS... 18 6.1.1 Solo ... 18 6.1.2 Cimento Portland ... 18 6.2 MÉTODOS... 18 6.2.1 Ensaios Preliminares ... 18
6.2.2 Mistura Solo – Cimento ... 18
6.2.3 O equipamento de Inderbitzen ... 19
6.2.4 Ensaio de Inderbitzen ... 22
6.2.5 Análise dos resultados ... 23
7 CRONOGRAMA ... 25
1 INTRODUÇÃO
A erosão é um processo natural que pode ser acelerado pela ação do homem no meio ambiente, O processo de erosão pode se realizar através da ação natural dos ventos ou das águas proveniente de chuvas e pode ser acelerado pela ação antrópica, ou atividades como da agricultura e mineração sem estudos prévios do uso do solo, causando a degradação do solo (CONCIANI 2008).
Através dos tempos partículas finas e mais leves são transportadas por essas ações e assim modificando geologicamente e visualmente o ambiente. A velocidade que esse processo acontece de forma natural é baixa, mas após a revolução industrial, com a otimização do processo produtivo industrial a demanda por recursos naturais cresceu exponencialmente e com isso a agricultura, pecuária, mineração e principalmente ocupação urbana, construção de acesso rodoviários fez com que a demanda por áreas que antes eram de florestas densas e consolidadas tenham sua utilização acentuada para retirar recursos, afetando diretamente a estabilidade do solo, acelerando assim o processo erosivo.
A erosão hídrica é o maior causador de erosão em solos tropicais (EMBRAPA, 2011), que são caracterizados pelo um intenso processo de formação de solo mais acelerado associado ao clima tropical úmido com temperaturas mais elevadas e ação mais intensa da água e pela presença exuberante de organismos atuando como agentes formadores do solo.
A erosão do solo pode ser analisada em campo e através de ensaios de laboratório. Os ensaios de Inderbitzen, Inderbitzen Modificado e desegrabilidade, todos eles visam identificar o potencial de erodibilidade do solo e proporcionam um mapeamento para o entendimento de parâmetros causadores ou correlatos a processo erosivo. A partir dos resultados obtidos pode-se conduzir avaliações, estudos e finalmente propor soluções viáveis para problemas de erodibilidade do solo.
Neste contexto, pretende-se avaliar a erosão de um solo tropical, através dos ensaios específicos anteriormente citados de erodibilidade e avaliar como tratamento com adição de cimento pode ser viável, baseado em teores misturas solo cimento, conforme proposto por Friozi e Crispim (2012), e misturas solo-cimento-RCC conforme o estudo de Tonelli e Ferraz (2015).
2 PROBLEMATIZAÇÃO
A erosão é um problema universal, vem lado a lado com a humanidade ao longo do tempo no cultivo a terra, no desgaste e sustentação de fundações de estruturas construídas pelo homem, desgaste por erosão de leitos e margens de rios.
As regiões mais afetadas no Brasil são as mais densamente povoadas e também as mais intensamente agricultadas, cidades como São Paulo e Paraná já estão sendo elaboradas políticas públicas, pois a erosão atinge patamares de calamidade pública, causando perdas de mais de 90 milhões de toneladas de solo por ano (CONCIANI 2008).
Com a erosão que atua nas encostas de morros, nos canais a céu aberto, nas ruas pavimentadas e outras áreas como praças e parques. Economicamente a erosão interfere na infraestrutura urbana (água, luz, energia, esgoto, tratamento de efluentes, etc).
Ambientalmente a erosão causa o assoreamento e lagos, acumulação de toneladas de solo de calçamentos e avenidas, interferindo no cotidiano das pessoas. O material erodido entope galerias pluviais impossibilitando o escoamento das águas, nas grandes cidades essa situação causa grandes alagamentos nos dias de chuvas, causando grandes transtornos como soterramentos.
Existem inúmeros casos de problemas causados pela ação da água em obras rodoviárias no estado de Mato Grosso (Figura 1).
Figura 1. Aterro de Rodovia cedido pela ação da água.
Fonte:http://www.sonoticias.com.br/noticia/geral/parte-de-rodovia-estadual-cede-em-tangara-da-serra, Acesso:15/06/2017
Outra situação corriqueira é a construção de aterro para edificações, sejam elas para fins residenciais ou comerciais, onde os taludes ficam sujeito a processos erosivos. A Figura 2 ilustra uma situação
Figura 2.Erosão causada por ação das águas pluviais em uma obra de conjunto habitacional. Fonte: http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/interacao/inter08b.html
Outra ocorrência comum pode ser visualizada nos aterros construídos para armazéns graneleiros, que na maior dos casos ficam desprotegidos ou se utiliza de técnicas mais dispendiosas para proteger os taludes. A Figura 3 apresenta uma situação com o talude desprotegido e com marcas (ravinas) causadas pela erosão.
Figura 3.Taludes de armazém graneleiro exposto para ação da água. Fonte:http://www.engedelta.com.br/detalhes-obra/15/fiagril
Sendo assim, a adição de cimento no solo pode proporcionar uma melhora significativa na resposta do material granular a ação da água?
3 JUSTIFICATIVA
Sabendo das situações expostas no item anterior, o presente estudo através do tratamento da erodibilidade por adição de cimento, procurar amenizar ou até solucionar situações graves de erosão, propondo assim um direcionamento para combater problemas por degradação e assim garantir que os taludes artificiais não sofram com a ação da água.
A adição de cimento se justifica, pois estudos realizados por Romanini et al (2013) mostrou que adição de cimento no solo granular da região apresenta ganho de resistência após o processo de molhagem e secagem, e sem perda de massa significativa, tornando a adição de cimento efetiva perante a ação da água.
Ferreira et al (2015) analisou o mesmo solo com a adição de cal, e obteve coeficiente de durabilidade de 0,86 para o período de cura de 7 dias, e 1,06 para o período de 28 dias.
Busca-se assim, analisar o potencial de erodibilidade deste solo submetido ao ensaio de Inderbitzen, Inderbitzen modificado e desagregabilidade, pois é conhecido que há uma resposta positiva quanto a adição de cimento para o processo de molhagem e secagem.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de erodibilidade de misturas solo-cimento para um solo granular utilizado na construção de aterros artificiais.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar a perda de massa de solo adicionado de cimento para as misturas de 2%,4% e 6%, para uma inclinação de talude através de dois equipamentos de Inderbitzen.
• Realizar testes de desagregabilidade do solo para as misturas de 2%,4% e 6%.
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A erosão que vem do latim ”erodere” que significa corroer de modo geral é um processo natural que degrada o solo que pode ser acelerado ou minimizado pela ação antrópica (CONCIANI 2008). Acontece por processos como intemperismo físico, químico e biológico, erosões pluviais por arrastamento, laminar, interna, marinha, eólica, etc.
A erosão é definida como um processo de desprendimento e arraste acelerado das partículas do solo causado pela ação da água e do vento. A erosão é um fenômeno natural, operante na superfície da terra desde a sua formação, sujeito a interferências por atividades humanas, que podem acelerar os mecanismos de erosão. (COUTO,2015)
A perda de massa que constitui o solo que provém da desagregação de carreados de um local para outro através de agentes erosivos é denominado por erosão do solo, segundo (BASTOS,1999).
No ponto de vista cientifico a erosão é dividida de várias maneiras, mas as mais usuais são a geotécnica e geológica. A degradação, transporte e deposição de material do solo, que são causados pela ação pluvial, eólica e por geleiras caracteriza a erosão.
São designadas duas classes de erosão, uma é denominada Geológica ou Natural que ocorre sem ação direta do homem. A outra é denominada de erosão Antrópica ou Acelerada que é provocada pela ação do homem, através das suas ações, tais como: desmatamento, queimadas, má urbanização, impermeabilização do solo, drenagem de estradas e agricultura aceleram consideravelmente a ação da erosão.
Através destes fatores de desagregação, identificando qual o agente causador especifico seja individual ou em conjunto, qual o tipo de erosão e assim proporcionar o tratamento mais adequado para o solo naquele determinado local, interrompendo ou minimizando o processo erosivo.
5.1 TIPOS DE EROSÃO
5.1.1 Erosão Pluvial
É o deslocamento de partículas menores por arrastamento proveniente da força da água que podem ser por rios ou enxurradas. A erosão pluvial que evidencia
o transporte das partículas por transportes do solo se distingue por três modalidades segundo (CONCIANI 2008):
• Arrastamento laminar ou sulcos • Arrastamento ravinas (linear) • Arrastamento voçorocas (linear)
5.1.1.1 Arrastamento Laminar
SEIXAS (1984) apud (2008) CONCIANI define como erosão em lençol, caracterizada pelo desgaste em camadas de solo em áreas extensas e com a profundidade da erosão uniforme e profunda, ocasionado pelo fluxo da água, descendo a encosta e pode levar toda a superfície do terreno sem a formação de canais definidos A Figura 4 apresenta a situação.
Figura 4. Erosão Laminar.
Fonte: http://profalexandregangorra.blogspot.com.br/2013/04/caracterizacao-do-solo.html Segundo Guerra (1999) em situações de chuvas intensas a capacidade de infiltração da água no solo de cessa, e assim inicia-se o processo de formação de escoamento superficial das águas da chuva, esta erosão pode ser comprovada no campo instalando referencias ou testemunhos de níveis. Esse tipo de erosão causas prejuízos em campos de plantação, arrastando partículas de solos férteis, tornando o solo estéril. Esta forma de retirada de partículas acontece de forma lenta, gradual quase imperceptível.
A erosão por sulcos e erosão laminar tem a mesma definição. Este tipo de erosão é o que mais afeta os taludes artificiais ou situações de corte em solo quando desprotegidos. (Figura 5)
Figura 5. Erosão por Sulcos em um talude de corte. Fonte: http://www.panoramio.com/photo/85775035 5.1.1.2 Ravinas
Onde existe um aumento nas dimensões das incisões no solo, causados pela concentração das águas da chuva, denominada erosão em ravinas.
O princípio das ravinas acontece a uma distância crítica do topo da encosta, onde o encostamento das águas se torna canalizada. Entretanto quando formadas próximas a base das encostas, as incisões crescem em direção ao topo. Na figura 5 é possível visualizar uma ravina em estágio avançado
Figura 6. Ravina em estágio avançado. http://meioambiente.culturamix.com/natureza/vocoroca-e-ravinas-caracteristicas-gerais
5.1.1.3 Voçorocas
Constituem o último estágio do processo erosivo. São mais largas e profundas que os sulcos, podem ser erosões permanentes, se originam ao longo de
linhas de drenagem superficiais, o que resultam em ravinas em forma de “V”, se a erosão for continua podem atingir o lençol freático e quando atinge esse estagio a própria água do lençol freático acelera o processo de degradação. Em solos porosos a baixa coesão, a ação das aguas agrava o processo erosivo notado pelo formato em “U”, crescendo de forma mais acentuada para os lados do que para o montante.
A voçoroca não respeita limites como divisas, cercas, muros, áreas urbanas ou rurais. A Figura 7 retrata uma situação de voçoroca no perímetro urbano de Sinop, na região do ribeirão Nilza.
Figura 7. Voçoroca no Ribeirão Nilza. Fonte:
http://www.nortaonoticias.com.br/ambiente/71936/Descaso+provoca+devastacao+de+reservas+e+na scentes+em+Sinop
5.2 ERODIBILIDADE
A erodibilidade pode ser quantificada de diversas formas. No meio geotécnico, a erodibilidade é avaliada por meio de métodos empíricos e ensaios de laboratório. Dentre os mais utilizados estão o método da USLE, os ensaios de Caracterização Física, Inderbitzen, Ensaio de Desagregação por Imersão.
Em um primeiro momento ressalta-se a importância do método da ULSE e posteriormente, passa-se para a avaliação dos ensaios de Inderbitzen.
5.2.1 Equação Universal das Perdas de Solo
O uso Equação Universal das Perdas de massa (ULSE), onde que a mediada da erodibilidade significa estimar o quanto o solo sofreu perda de massa através de
processos erosivos. Sendo uma medida que abrange todas as caracteristicas intrínsecas do solo
A USLE, portanto, é um modelo empírico que foi desenvolvido na sua versão definitiva em 1978 por Wischmeier e Smith (FAO,1996). Essa equação permite avaliar a perda de massa do solo de uma determinada área através de coeficientes que expressam os diferentes condicionantes capazes de afetar a erosão em um terreno.
Onde:
A → Perda de solo prevista (t/ha.ano); R → Coeficiente erosividade da chuva; K → Coeficiente de erodibilidade do solo;
L → Fator que leva em conta o comprimento da encosta; S → Fator que leva em conta a declividade da encosta;
C → Fator que leva em conta a cobertura e o manuseio do solo; P → Fator que considera as práticas de controle e erosão adotada.
5.2.1.1 Erodibilidade do solo (K)
Neste fator, são consideradas várias características do solo, como estruturais, texturais, de permeabilidade, de plasticidade, teor de matéria orgânica, etc. O índice K varia de 0,0 a 10,0 e é obtido pela Tabela 1 desenvolvida por IPT (1992), que avalia o índice de erodibilidade do solo de acordo com a sua classe pedológica.
Tabela 1. Índice de Erodibilidade de acordo com a classe pedológica do solo. Classe Índice de Erodibilidade (K) Classe pedológica
1 8,1 - 10,0 Cambissolos, Neossolos, Alissolos, Espodossolos, Neossolos Quartzarênicos
2 6,1 - 8,0 Luvissolos Crômicos
3 4,1 - 6,0 Argissolos, Latossolo Vermelho - Amarelos de textura argilosa.
4 2,1 - 4,0 Latossolos de textura média, Argissolo Vermelho escuros, Chernossolos.
5 0,0 - 2,0 Gleissolos, Neossolos Aluviais e/ou Hidromórficos, Planossolos.
Fonte: Adaptado de Conciani (2008)
Apesar da equação da USLE ser mundialmente aceita, ela foi desenvolvida para calcular a erodibilidade do solo em campo. Visto que o objetivo deste trabalho é
obter índices de laboratório, a equação não será utilizada, porém, ela pode servir para futuras pesquisas de modo a comparar resultados de campo com resultados laboratoriais.
5.2.2 Ensaio de Inderbitzen
O ensaio de Inderbitzen, desenvolvido em 1961, constitui-se de um aparelho simples que simula, em laboratório, as condições em que a erosão ocorre em campo, e que avalia a erodibilidade através do escoamento superficial, inclinação e teor de umidade. Esse aparelho foi inicialmente constituído de uma rampa com inclinação, onde uma amostra de solo é colocada sob a mesma e, na parte superior, existe um reservatório que escoa a água por toda a superfície da rampa.
Buscando uma situação mais parecida com a realidade, Freire, propôs em 2001 o Ensaio de Inderbitzen Modificado, no qual são adicionadas duas linhas de “gotejamento” ao equipamento original (Figura 8), podendo simular o escoamento das gotas de chuva chamado efeito splash. O ensaio permite que se adote inclinações para o escoamento superficial, no qual irão simular a forma da encosta.
Figura 8 - Equipamento de Inderbitzen Modificado. Fonte: Freire (2001).
5.2.3 Ensaio de Desagregação por Imersão ou “Slaking Test”
O ensaio de desagregação tem como objetivo principal a verificação da susceptibilidade a desagregação de uma amostra de solo, independentemente da dispersão do material estudado. As amostras podem ser cúbicas ou cilíndricas e as imersões podem ser totais ou parciais.
O ensaio foi desenvolvido inicialmente em 1977 por Holmgren & Flanagan e propõe, basicamente, em imergir amostras indeformadas parcial e em processo
gradativo, imergi-las totalmente. Já, Santos e Camapum (1998) propuseram um ensaio com inundação controlada. Após o ensaio, é possível fazer uma verificação do nível de desagregabilidade do solo e uma classificação da reação do solo quanto a inundação.
A classificação se dá de acordo com os seguintes elementos:
Sem Resposta: Quando as amostras mantem sua forma e tamanho originais.
Abatimento (Slumping): Quando a amostra sofre desintegração e forma uma pilha de material desconstituído.
Fraturamento: Quando a amostra se quebra em fragmentos, porém mantem a sua forma original das faces externas.
Dispersão: Quando as paredes da amostra se desagregam e formam uma “nuvem” coloidal que cresce à medida que a amostra se dissolve.
5.3 PROTEÇÃO SUPERFICIAL DOS TALUDES.
Conhecidos os processos erosivos e como se pode quantificar a erosão, pode-se constatar que se o meio é desprotegido o solo fica suscetível ao processo erosivo. Uma das formas de se evitar a erosão é criando uma camada de proteção no talude.
Existem inúmeras técnicas de proteção de taludes. O manual do GeoRio (1992) sugere desde técnicas de baixo custo como o plantio de vegetação até técnicas que podem exigir elevado investimento. A Figura 9 apresenta um talude protegido com vegetação (técnica de baixo custo) e a Figura 10 um talude protegido com concreto projetado (técnica de alto custo)
Figura 9. Talude revestido com vegetação. Fonte: Solotrat,2015
Figura 10. Talude revestido com concreto projetado. Fonte: Solotrat,2015
A busca por alternativas para realizar a proteção dos taludes é frequente. O que não se pode é deixar o talude suscetível ao processo erosivo. Portanto a possibilidade de criação de uma camada resistente a erosão utilizando mistura solo – cimento ou solo estabilizado com cimento pode ser uma alternativa viável.
6 METODOLOGIA
6.1 MATERIAIS
6.1.1 Solo
Segundo Cidades (2005), conforme a pedologia, o solo predominante do município de Sinop – MT é o latossolo vermelho – amarelo, com areias quartzosas e plintossolos.
O solo utilizado nessa pesquisa será um solo local comumente conhecido de “vermelho” coletado através do uso de enxadas e pás. Após a coleta, o solo será armazenado em sacos plásticos e transportados para o laboratório de Engenharia Civil da UNEMAT Campus de Sinop.
A escolha do solo se deve pelo fato deste ser comumente utilizado para construir aterros artificias no município.
6.1.2 Cimento Portland
O cimento Portland será o CP- II Z. Este é o disponibilizado na região.
6.2 MÉTODOS
Todos os métodos a serem utilizados, seguem normas específicas como a ABNT. Serão estudadas amostras de solo puro e misturas de solo com cimento, onde consiste estabilizar o solo com a adição de cimento Portland proporcionando uma praticidade na utiliza o solo do local e ainda diminui o impacto ambiental, reduzindo a quantidade de extração de solo da região a ser realizado a estabilização do solo
6.2.1 Ensaios Preliminares
Feito isso, será realizada a caracterização geotécnica do solo e solo cimento através da aplicação dos seguintes procedimentos:
a) Determinação do Limite de liquidez (ABNT, 1984a); b) Determinação do Índice de plasticidade (ABNT, 1984b); c) Determinação do Peso específico dos sólidos (ABNT, 1984); d) Análise granulométrica (ABNT, 1984c);
e) Obtenção da curva de compactação nas energias Normal ABNT (1986);
As misturas solo – cimento (Figura 11) seguirão dosagens já utilizadas, principalmente por Friozi e Crispim (2012) e Romanini et al (2013). Serão realizadas as seguintes proporções:
Mistura 01 – Solo e 2% cimento Mistura 02 – Solo e 4% cimento Mistura 03 – Solo e 2% cimento
Figura 11. Curvas de compactação com adição de cimento. Fonte: Friozi e Crispim,2012
Para estas misturas além dos ensaios realizados no item 6.2.1, também serão conduzidos os Ensaios de Inderbitzen “normal” e adaptado que são descritos a seguir. As amostras serão compactadas no teor de umidade ótimo obtido através do ensaio de compactação normal.
6.2.3 O equipamento de Inderbitzen
O primeiro equipamento foi construído por Kaiber (2017) utilizando placas de acrílico recortadas e coladas conforme o proposto por Ide (2009). A construção é simples e o equipamento permite ajustes na rampa para que se atinja a inclinação
necessária, que pode variar de 0º até 50º. O equipamento (Figura 12) é uma adaptação do equipamento original proposto por Inderbitzen (1961).
Figura 12 - Aparelho de Inderbitzen. Fonte: Adaptado de Ide, 2009.
A rampa do equipamento tem dimensões de 30,00 cm (l) por 60,00 cm (c), o corpo de prova será cilíndrico com diâmetro interno de 10,00 cm e altura de 5,00 cm, constituído de PVC rígido, conforme a Figura 13.
Figura 13 - Molde do corpo de prova . Fonte: Arquivo Pessoal, 2017.
O outro equipamento de Inderbitzen foi também foi construído por Kaiber (2017) conforme a proposta de Higashi (2006), ele utiliza tubos de PVC e um chuveiro que simula a ação das gotas de chuva. A modificação do aparelho consiste em acrescentar dois canos com perfurações a uma distância de aproximadamente 20 cm da amostra que possui uma vazão mínima, suficiente para produzir um gotejamento sobre a amostra. As dimensões utilizadas para a construção seguirão as propostas por Silva et al (2013). A Figura 14 apresenta o equipamento adaptado.
Figura 14 - Aparelho de Inderbitzen Modificado. Fonte: Adaptado de Higashi, 2006.
Para este ensaio a inclinação será ajustada conforme a posição do plano inclinado, podendo seguir as mesmas do primeiro equipamento. A amostra terá dimensões quadradas de aresta igual a 10,00 cm e altura igual a 5,00 cm. Estas dimensões são adotadas com intuito que em ambos os ensaios as amostras tenham dimensões semelhantes.
Em ambos os equipamento o sistema de alimentação será o mesmo e será constituído por um sistema de mangueira, registro e um rotâmetro. O rotâmetro será o equipamento utilizado para determinar a vazão constante durante o ensaio.
O rotâmetro disponível mede vazões de 100 L/h (28 mL/s) até 1000 L/h (280 mL/s), A Figura 15 apresenta um rotâmetro semelhante ao que será utilizado no ensaio.
Figura 15 - Rotâmetro. Fonte: Google Imagens, 2017.
6.2.4 Ensaio de Inderbitzen
Cada equipamento terá um conjunto de amostras a serem ensaiadas. No primeiro equipamento serão ensaiadas 15 amostras para cada mistura, totalizando 30 amostras por equipamento, sendo 90 amostras no total. As amostras serão indeformadas e compactadas diretamente no molde circular ou quadrado.
As amostras serão compactadas da mesma forma das realizadas no ensaio de desagregabilidade, porém ocorrerá um tempo de cura ao ar de 24 horas para as 15 amostras. Serão selecionadas 5 amostras e submetidas diretamente ao ensaio de Inderbitzen. Outras 5 amostras serão submetidas a uma imersão prévia parcial (metade da altura da amostra) pelo período de 15 minutos. A ultimas 5 amostras serão submetidas a uma imersão prévia total de 15 minutos. Estes dois últimos procedimentos visam reduzir o efeito da sucção na realização do ensaio.
No primeiro equipamento a amostra será colocada próximo ao fundo. O fluxo será ligado e a amostra estará disposta a uma maneira que a sua superfície permaneça no mesmo nível em que a rampa. A altura da lamina de água será obtida em função da vazão estabelecida no momento do ensaio, esta altura também pode ser obtida por meio da equação abaixo, onde h é altura da lamina de água, Q é a vazão, v é a velocidade do fluxo e L a largura da rampa.
Por se tratar da primeira avaliação, optou-se por realizar o ensaio utilizando a inclinação de 20º proposta por Freire (2001) e utilizada por Grando (2011), a inclinação da rampa pode ser ajustada diretamente no equipamento.
A vazão escolhida foi fixada em 50 ml/s. A vazão foi escolhida conforme no proposto por Ide (2009) e corresponde a uma precipitação de 28 mm em 30 minutos no município de Bauru, porém a escolha da mesma vazão se justifica pelo fato de diversos autores a utilizarem e ainda ser a vazão que proporciona o melhor desempenho do equipamento.
O ensaio será baseado no ensaio proposto por Campos (2014), onde cada amostra será submetida um fluxo de água por cerca de 30 minutos e o material erodido será coletado nos intervalos decorridos de 1, 5, 10, 15 e 30 minutos. O material coletado será armazenado em recipientes limpos e secos, onde serão separados o solo da água em um conjunto de peneiras de malhas #50 (0,297 mm)
#100 ((0,150 mm), e #200 (0,074 mm) e posteriormente secos em estufas e pesados.
É medida a perda em peso de solo seco erodido com relação a área da amostra e o tempo de fluxo, obtendo-se assim, gráficos expressos em perda acumulada de solo (g/cm²) por tempo (minutos).
Segundo Conciani (2008), para determinação do fator de erodibilidade K é necessário o cálculo da Tensão hidráulica cisalhante da amostra:
Onde:
S = Tensão hidráulica cisalhante atuando na amostra; = Peso específico da água;
H = Altura da lâmina d’agua atuando sobre a amostra; α = Ângulo de inclinação da calha (em relação à horizontal).
Onde:
K = Fator de erodibilidade;
Ms = Massa de solo seco perdido no ensaio (g); t = Tempo de ensaio (minutos);
A = Área da amostra (cm²);
S = Tensão hidráulica cisalhante atuando na amostra (Pa).
Para o segundo equipamento a vazão, a inclinação da rampa e a coleta do material erodido seguirá o mesmo processo exposto no item anterior.
Segundo Heidemann (2008) apud Quirino et. al.(2014) a quantificação da erodibilidade considera que um solo é tipo como erodível, quando mais de 5% da sua massa inicial são desagregados durante o ensaio.
A erodibilidade será calculada pela equação:
Onde:
= Erodibilidade do solo (%);
= Peso total do solo seco perdido no ensaio (g); = Peso total da amostra (g).
A partir dos resultados obtidos pelos ensaios, será possível avaliar o índice de erodibilidade, e a partir disso, determinar se a utilização das misturas será eficaz ou não para a utilização cobertura e proteção de taludes.
A análise consistira em classificar as misturas como mais erodível ou menos erodível, os resultados serão comparados com as tabelas apresentadas anteriormente, e com os resultados obtidos por Bastos (1999), Higashi (2006), Ide (2009) e Couto (2009) e com o trabalho desenvolvido em 2017, no mesmo equipamento, visando demonstrar a efetividade da utilização do cimento na estabilização do solo.
7 CRONOGRAMA
ATIVIDADES
2017 2018
AGO SET OUT NOV DEZ JAN Revisão Bibliográfica Encontros com o orientador Realização dos Ensaios Análise dos Resultados Redação da monografia Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
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