UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI LUCAS PUFAL

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1 1 UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI LUCAS PUFAL CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS DA REGIÃO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PELA METODOLOGIA MCT Ijuí 2015 Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

2 2 LUCAS PUFAL CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS DA REGIÃO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PELA METODOLOGIA MCT Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs Ijuí 2015 Lucas Pufal Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

3 3 LUCAS PUFAL CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS DA REGIÃO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PELA METODOLOGIA MCT Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora. Ijuí, 15 de maio de 2015 Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs Mestre pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador Prof. Me. Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA Carlos Alberto S. P. Wayhs, Mestre em Engenharia Civil (UFRGS) José Antônio S. Echeverria, Mestre em Engenharia Civil (UFRGS) Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

4 4 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, "Porque, quando perco toda a minha força, então tenho a força de Cristo em mim." 2 Coríntios 12.10b. A toda minha família que sempre me apoiou incondicionalmente, mesmo estando distantes fisicamente se faziam presentes através de palavras incentivadoras. A todos os amigos que me apoiaram em momentos difíceis e compartilharam momentos de alegrias e vitórias. Ao meu orientador Prof. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs pela dedicação, auxílio e exigências. Agradeço a todos bolsistas e voluntários que me ajudaram no laboratório, seja na execução de ensaios ou discussão de resultados. Principalmente aos colegas de pesquisas relacionadas a Geotecnia: Anna, André, Bruna, Carine, Hugo, Jonatan, Nicole e Mariana. Ao laboratorista Luiz Donato, e os auxiliares Tulio Ribeiro da Silveira e Roberto Petri Brandão do Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ. Ao MEC-SESu pela bolsa de Iniciação Científica no Programa de Ensino Tutorial. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

5 5 RESUMO PUFAL, Lucas. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul pela Metodologia MCT Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, DCEEng, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Ijuí, A classificação de solos pela metodologia MCT é de fundamental importância para pesquisas e execução de pavimentos econômicos com utilização de solos tropicais. Desenvolvida ineditamente no Brasil ainda é pouco utilizada no estado gaúcho, e com este trabalho de conclusão de curso pretende-se difundir a utilização dos resultados através dela encontrados. Este trabalho apresenta um capítulo introdutório, a revisão da literatura que introduz o leitor ao assunto, a metodologia adotada, os resultados encontrados e as conclusões. Trata-se do resultado de uma pesquisa relacionada a materiais alternativos para pavimentos econômicos em que o objetivo principal é substituir bases de pavimentos convencionais, principalmente as de britas graduadas, por solos ou misturas que alcancem as propriedades recomendadas. A partir dos estudos propostos por Villibor e Nogami (2009), foi utilizada a classificação de solos pela metodologia MCT. Inicialmente os ensaios relativos à classificação foram realizados em parceria com outras universidades. Com a aquisição de equipamentos estes ensaios poderiam ser realizados no laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ. Como a pesquisa tem mostrado resultados promissores quando se utilizam misturas de solo argiloso laterítico com areia natural, buscou-se consolidar a realização dos ensaios de classificação no nosso laboratório. Como sequência natural do projeto, a pesquisa a ser apresentada é de fundamental importância para qualificação de solos para uso em pavimentos econômicos. A compreensão do processo de classificação, adaptação de equipamentos, entendimento de metodologias de ensaios, permitirão o aprofundamento de pesquisas futuras na utilização da metodologia MCT aplicada a pavimentos, especialmente os destinados a rodovias vicinais. A partir da metodologia adotada foram realizadas classificações pela Metodologia MCT e MCT Expedita também conhecida como método das pastilhas, de diversas amostras de solo da Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, atingindo um dos objetivos deste trabalho em começar a disposição de resultados em um banco de dados. Complementarmente espera-se que ao longo do tempo o mesmo será expandido, permitindo o uso de suas informações para escolha de solos em construção rodoviária e outras aplicações geotécnicas. Palavras-chave: Solos Argilosos Lateríticos. Método das Pastilhas. Pavimentos Econômicos. Miniatura Compactada Tropical. Classificação de Solos Tropicais. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

6 6 ABSTRACT PUFAL, Lucas. Classificação de solos da Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul pela Metodologia MCT e MCT Expedita Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, DCEEng, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Ijuí, The soil classification by the MCT Methodology is fundamentally important to research and implementation of economic pavements whit use of tropical soils. Developed unprecedentedly in Brazil is still little used in Rio Grande do Sul state, and this monograph of course conclusion aims to spread the use of the results found through it. This paper presents an introductory chapter, the literature review that introduces the reader to the subject matter, the methodology adopted, results and conclusions. This work is the result of research related to alternative materials for economic pavements where the focus of the search is mainly replace conventional base asphalt pavements, consisting mostly of BGS by soils or mixtures that meet the recommended proprieties. From the studies proposed by the authors Villibor and Nogami (2009 ), soil classification was used in this study required by the MCT Methodology. Initially the tests concerning the Classification was carried out in partnership with other universities. With the acquisition of equipment these tests may be performed in our own Civil Engineering Laboratory on UNIJUÍ. How the Researches have showed promising results when using mixtures of Soil Laterites Clayey with natural sand, we decided consolidate the realization of the classification process in our laboratory. For a continuation to this research, this paper presented is of fundamental importance in classification of soils to be used in economic paving. The understanding of the classification process, equipment adaptation, trials methodology, will allow to develop future research in the application of MCT methodology to paving, especially those in the feeder roads. From the methodology adopted were held trials by MCT Methodology and MCT Expedita, also known as the Method of the pastille, with several soil samples of the Northwest Region of the Rio Grande do Sul state, reaching one of the objectives of this work in putting the results in a database. In addition it is expected that the database will be expanded over time, allowing the use of your information to choice of soils in road construction and other geotechnical applications. Keywords: Clay Soil Lateritic. Method of the Pastille. Economic Paving. Miniature Compacted Tropical. Tropical Soil Classification. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura 01: Limitações Granulométricas Figura 02: Triângulo de Classificação Trilinear Figura 03: Classificação SUCS Figura 04: Carta de Plasticidade Figura 05: Esquema de Classificação para o SUCS Figura 06: Esquema de Classificação para a AASHTO Figura 07: Gráfico de Classificação MCT Figura 08: Gráfico de Classificação MCT Expedita Figura 09: Delineamento da Metodologia Figura 10: Materiais e Utensílios Iniciais do Ensaio M5 da Classificação MCT Figura 11: Teor de Umidade x Massa de Água Adicionada Figura 12: Processo de Mistura e Armazenamento da Mistura Figura 13: Amostra de Solo e Utensílios para Próximo Procedimento do Ensaio M Figura 14: Cilindro, Base Metálica e Disco Espaçador Bipartido Figura 15: Funil e Cilindro com Solo Figura 16: Acomodação do Solo com Pilão e Cilindro com Solo Compactado Figura 17: CP Compactado, Filtro e Soquete de Compactação Leve, Base Metálica Figura 18: Soquete de Compactação e Medida de Altura Figura 19: Paquímetro e Calço de tubo de PVC para ensaio M8 e Leitura Inicial Figura 20: Retirada do Disco Espaçador e Medida da Altura após "n" golpes Figura 21: Corpo de Prova após a Compactação e Início da Retirada do Corpo de Prova 46 Figura 22: Segundo momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova Figura 23: Terceiro Momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova Figura 24: Corpo de Prova Extraído em 10mm e em posição para o M Figura 25: Execução do Ensaio M8 com Duas amostras com 5 Corpos de Prova cada Figura 26: Diferença entre Corpo de Prova Muito Úmido e Muito Seco Figura 27: Corpos de Prova com Umidade Próxima da Ótima Figura 28: Cálculo da Umidade de Moldagem na Tabela Digital Figura 29: Print da Planilha na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" da Tabela Digital Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

8 8 Figura 30: Print 1 da aba "PLANILHA" Figura 31: Print 2 da aba "PLANILHA" Figura 32: Gráfico da aba "CURVA MCV" Figura 33: Gráfico da aba "CURVA COMPACTAÇÃO" Figura 34: Gráfico da aba "ALTURA" Figura 35: Gráfico da aba"'pi" Figura 36: Gráfico da aba "Classificação MCT" Figura 37: Parte de Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita Figura 38: Demais Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita Figura 39: Penetrômetro e Estufa Figura 40: Ponto de Moldagem e Retirada do Excesso com Fio Dental Figura 41: Pastilhas recém colocadas na estufa e 24 horas após Figura 42: Montagem do Sistema de Embebidação e Medição da Contração Figura 43: Variação de aspecto visual das pastilhas no início e fim da embebidação Figura 44: Penetração das Pastilhas Figura 45: Localização das cidades da retirada de amostras no Estado Figura 46: Destaque na região com cidades da retirada de amostras Figura 47: Umidade ótima das amostras classificadas Figura 48: Curvas de Compactação Misturas ALA Figura 49: Curvas de Compactação Misturas ALAI Figura 50: Curvas de Compactação Misturas ALARC Figura 51: Curvas de Compactação amostras de Solo Figura 52: Resultados Classificação MCT Figura 53: Resultados da Classificação MCT Expedita Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

9 9 LISTA DE SIGLAS ABGE CC CNU DNER-ME DNIT EGC EUA HRB AASHTO IP LA LA LG LEC LL LP M5 M8 M9 MCT Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental Coeficiente de Curvatura Coeficiente de Não Uniformidade Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - Método de Ensaio Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes Engenharia Civil Estados Unidos da América Highway Research Board American Association of State Highway and Transportation Officials Índice de Plasticidade Areia Laterítica Laterítico Arenoso Laterítico Argiloso Laboratório de Engenharia Civil do Campus Ijuí da UNIJUÍ Limite de Liquidez Limite de Plasticidade Ensaio de Compactação Mini-MCV Ensaio de perda de massa por Imersão Procedimento de Classificação MCT Miniatura Compactada Tropical Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

10 10 NA NA NBR NG NS PET Pi SUCS TCC UNIJUÍ Areia Não Laterítica Não Laterítico Arenoso Norma Brasileira Revisada Não Laterítico Argiloso Não Laterítico Siltoso Programa de Ensino Tutorial Perda de Massa por Imersão Sistema Unificado de Classificação de Solos Trabalho de Conclusão de Curso Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul Lucas Pufal Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

11 11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO CONTEXTO TEMA PROBLEMA OBJETIVOS DE PESQUISA DELIMITAÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CLASSIFICAÇÕES PRELIMINARES Classificação pela Origem Classificação Pedológica Classificação Tátil-visual Classificação de Textura - Trilinear CLASSIFICAÇões BASEADAs EM PARÂMETROS Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS Solos de granulação grossa - pedregulhos e areias Solos de granulação fina - siltes e argilas Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO Classificação pela metodologia MCT Classificação MCT - Mini-MCV (M5) e Perda de Massa por Imersão (M8) Classificação MCT Expedita METODOLOGIA ESTRATÉGIA DE PESQUISA DELINEAMENTO Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

12 Ensaios para Classificação MCT do solo Ensaio de Compactação do Solo Classificação do Solo Ensaios M5 e M8 da Classificação MCT Ensaios de Classificação MCT Expedita RESULTADOS Compactação Classificação MCT Classificação MCT Expedita - método das Pastilhas CONCLUSÃO REFERÊNCIAS Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

13 13 1 INTRODUÇÃO Segundo LOPES, CARDOSO e PICCININI (2008), o transporte de carga é um serviço fundamental na cadeia de produção e distribuição de bens industriais e agrícolas. O Ministério dos Transportes estima que 58% desse transporte é realizado através de rodovias, o que faz do transporte rodoviário no país um fator determinante da eficiência e da produtividade sistêmica da economia. Comparações internacionais revelam que há espaço significativo para melhoria da eficiência da atividade no Brasil. Segundo a Diretoria de Planejamento e Pesquisa (DNIT, 2014), 78,6% da Rede do Sistema Nacional Viário do Brasil não é pavimentada, sendo que 92,2% são de Jurisdição municipal. Ainda, conforme o Sistema de Gerência de Pavimentos (DNIT, 2013), em 2013 no Rio Grande do Sul 90,5% das rodovias não eram pavimentadas, das quais 97,2% eram de jurisdição municipal. Pode-se observar que há uma grande dificuldade em todo o País para garantir a pavimentação da malha rodoviária, porém percebe-se que a maior dificuldade encontrase nos pequenos municípios que não possuem condições de fazer grandes investimentos na infraestrutura Viária. Como alternativa para reduzir os custos de implantação de rodovias e, no intuito de acelerar o desenvolvimento do País, surgiram conceitos de pavimentos econômicos que substituem materiais tradicionalmente utilizados por outros alternativos. Conforme Villibor et al. (2009) um pavimento pode ser considerado de baixo custo quando, dentre outras possibilidades, diminuir o custo com a utilização de bases constituídas de solos in natura, ou em misturas, com custos substancialmente inferiores às bases convencionais tais como: brita graduada, solo cimento, macadame hidráulico ou macadame betuminoso. Buscando viabilizar a construção de pavimentos econômicos com bases de solos in natura ou misturas de solos, foram iniciadas pesquisas referentes ao assunto em 2012 na UNIJUÍ - Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. O solo de Ijuí se mostrou bastante promissor para esta alternativa de pavimentação principalmente quando misturado com areia (BERNARDI, 2013), atingindo assim resultados de Solos Finos Lateríticos, inicialmente Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

14 14 recomendados por Villibor e Nogami (2009) para utilização em bases de pavimentos econômicos, técnica aprovada e largamente utilizada no estado de São Paulo. Para o apoio à pesquisa, é fundamental a classificação do solo e misturas pela Metodologia MCT - Miniatura Compactada Tropical, criada especificamente para solos tropicais. No segundo semestre do ano de 2014 o Departamento de Engenharia Civil da UNIJUÍ adquiriu os equipamentos necessários para a execução dos ensaios de classificação, que foram instalados no Laboratório de Engenharia Civil - LEC, possibilitando iniciar uma pesquisa focada apenas neste processo. A partir das classificações pretende-se criar um banco de dados com a descrição das propriedades físicas para cada tipo de solo da região, servindo de auxílio na execução de obras de engenharia, principalmente rodoviárias. 1.1 CONTEXTO No mês de maio de 2013 o autor ingressou como voluntário no grupo de pesquisas de solos do PET - EGC (Programa de Educação Tutorial da Engenharia Civil) da UNIJUÍ. E em 2014 passou à ser bolsista e passou a fazer parte da equipe do projeto de pesquisa institucional da UNIJUÍ, Estudo e Desenvolvimento de Novos Materiais, vinculado ao Grupo de Pesquisa em Novos Materiais e Tecnologias para Construção. Decorre daí a escolha do tema, sendo sequência e parte do projeto de pesquisa. O intuito das pesquisas sempre esteve voltado à substituição da base dos pavimentos convencionais por bases de pavimentos econômicos, do qual se destacam as pesquisas com misturas SLAD (Solo Laterítico com Agregado Descontínuo) e ALA (Argila Laterítica com Areia). Para que se dê continuidade as pesquisas se faz necessária a classificação dos solos e misturas utilizadas através da Metodologia MCT. A partir de então montou-se um planejamento para que fossem iniciadas pesquisas referentes a classificação geotécnica dos solos da região noroeste do Estado do Rio Grande do Sul pela Metodologia MCT e MCT Expedita, conhecida como método das Pastilhas. Quando surgiu a necessidade da temática, autor e orientador aceitaram o desafio de tomar conhecimento dos ensaios laboratoriais e das metodologias, até então, nunca realizadas no laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

15 TEMA Definir a classificação de diferentes tipos de solos da região noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, a fim de criar um banco de dados com as informações obtidas, e ainda, analisar a relação entre a classificação de solos tropicais, fazendo uso da Metodologia MCT e MCT Expedita pelo método das Pastilhas. 1.3 PROBLEMA A utilização de solos como bases de pavimentos econômicos só é possível quando o mesmo apresentar propriedades físicas favoráveis. Para saber se um solo atende o recomendado precisamos realizar os ensaios da Metodologia MCT, dos quais a classificação faz parte. A principal dificuldade enfrentada foi na execução dos ensaios, devido a inexistência das normas originais criadas por Villibor e Nogami, que foram procuradas com grande empenho na internet e através de contato com empresas e departamentos públicos que pudessem ter acesso as normas. Por este motivo foram utilizadas as normas do DNER-ME (256/94 e 258/94) para a classificação MCT. Já para a classificação expedita buscou-se no artigo Método das Pastilhas para Identificação Expedita de Solos Tropicais dos autores Fortes, Merighi e Zuppollini Neto (2002), além das orientações do livro Pavimentos Econômicos de Villibor e Nogami (2009), e algumas adaptações quanto a procedimentos, dispositivos e acessórios. 1.4 OBJETIVOS DE PESQUISA Objetivo Geral: Classificar amostras de solos da região noroeste do Estado e consolidar a execução dos ensaios de classificação da Metodologia MCT no Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ, e através dos resultados criar um banco de dados. Objetivos específicos: Compreender o procedimento dos ensaios da metodologia MCT para que se tenha confiabilidade nos resultados encontrados; Classificar as misturas propostas pelas pesquisas desenvolvidas na UNIJUÍ; Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

16 16 Encontrar na região solos arenosos finos lateríticos, reconhecidamente melhor recomendados por Villibor e Nogami para utilização em bases de pavimentos econômicos. 1.5 DELIMITAÇÃO Este trabalho delimita-se na classificação de amostras de solo e misturas propostas, permitindo inferir propriedades qualitativas para uso em pavimentos econômicos. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

17 17 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Conforme Pinto (2006), a grande quantidade de solos existentes e as diversas solicitações de interesse da Engenharia levou à criação de agrupamentos conforme as características físicas obtidas para cada tipo. Através destes, pode-se estimar o provável comportamento do solo, ou pelo menos orientar o profissional sobre as análises e metodologias a serem adotadas para averiguar as propriedades necessárias para a projeção e execução de obras de engenharia. Neste trabalho serão apresentadas algumas formas de classificação de solos para aplicações em obras de Engenharia. Iniciando com uma classificação preliminar em campo, até as mais conceituadas e conhecidas, que necessitam de equipamentos e um laboratório confiável. Para melhor entendimento a revisão foi dividida da seguinte maneira: Classificações Preliminares: Classificação pela Origem; Classificação Pedológica; Classificação Tátil-visual Classificação pela Textura - Trilinear. Classificações baseada em parâmetros: Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS; Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO (Highway Research Board/ American Association of State Highway and Transportation Officials); Classificação pela Metodologia MCT - miniatura compactada tropical: Classificação MCT; Classificação MCT Expedita - Método das Pastilhas; Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

18 CLASSIFICAÇÕES PRELIMINARES Para a maioria destas classificações, são adotados parâmetros de conhecimento teórico, visual e até mesmo da experiência do laboratorista, pesquisador ou profissional que realiza a classificação, o único procedimento que exige ensaios laboratoriais normatizados é a classificação pela textura, conhecida como Trilinear Classificação pela Origem Segundo Pinto (2006), conhecer a origem de determinado solo pode apresentar importantes características e possibilitar uma estimativa correta sobre o comportamento do solo em determinada situação. Conforme a origem, os solos podem ser classificados em dois grandes grupos: Residuais e Transportados. Solos residuais são aqueles de decomposição das rochas que se encontram no próprio local em que se formaram. Para que ocorram, é necessário que a velocidade de decomposição da rocha seja maior do que a velocidade de remoção por agentes externos. A velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a temperatura, o regime de chuvas e a vegetação. As condições existentes nas regiões tropicais são favoráveis a degradações mais rápidas da rocha, pela qual as maiores ocorrências de solos residuais situam-se nessas regiões, entre elas o Brasil (PINTO, 2006). Pinto (2006) destaca também, que dentre os solos residuais temos os solos maduros que já se tornaram homogêneos devido a decomposição da rocha-mãe, os solos saprolíticos (conhecidos como solo residual jovem) que mantém a estrutura da rocha-mãe porém sem consistência de rocha e baixa resistência e ainda as rochas alteradas que devido a alteração apresentam fraturas ou zonas de menor resistência com grandes blocos da rocha original. Ainda conforme Pinto (2006), os solos transportados são aqueles que foram levados ao seu atual local por algum agente de transporte. E as características do solo são função do agente transportador. Os solos formados por ação da gravidade são conhecidos como coluvionares. Aqueles resultantes do carreamento pela água são os aluviões ou solos aluvionares. Os que foram transportados pelo vento dão origem a depósitos eólicos, e ainda, aqueles transportados por geleiras dão origem aos drifts (comuns na Europa e nos EUA). Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

19 Classificação Pedológica Segundo Maciel Filho (1997), de acordo com a formação pedológica os solos se dividem em três grandes grupos: Os grupos de solos são divididos em zonais, intrazonais e azonais. Os zonais são os solos maduros, os intrazonais são solos jovens, com características pedogenéticas pouco desenvolvidas e influenciados por condições locais especiais, e os azonais são solos jovens sem características pedogenéticas desenvolvidas (MACIEL FILHO, 1997). Para esta classificação é necessário estar no local da retirada da amostra, para que se analise a formação geológica daquele solo analisando o entorno do local, verificando a presença de rochas afloradas, fase de transição ou solo residual maduro Classificação Tátil-visual Segundo Pinto (2006), quando necessário descrever um solo sem dispor de resultados de ensaios, o tipo de solo e seu estado devem ser estimados, e para isso utiliza-se uma identificação tátil-visual, manuseando-se o solo e sentindo sua reação ao manuseio. Cada profissional deve desenvolver sua própria habilidade para identificar solos. O primeiro aspecto a ser analisado é a provável quantidade de grossos (areia e pedregulho) existente no solo. Grãos de pedregulhos são bem distintos, mas grãos de areia podem se encontrar envoltos por partículas mais finas. Para se ter a distinção nos dedos, é necessário umedecer o solo de forma que os torrões de argila se desmanchem e perceba-se assim a presença ou não de areias. Se a amostra estiver seca, a proporção de finos e grossos pode ser estimada esfregando-se uma pequena porção do solo sobre uma folha de papel. As partículas finas (siltes e argilas) impregnam-se no papel, ficando isoladas as partículas arenosas. Os procedimentos são descritos a seguir: a) Resistência a seco - Ao se umedecer uma argila, moldar uma pequena pelota irregular (dimensões na ordem de 2 cm) e deixá-la secar ao ar, a pelota fica muito dura e, quando quebrada, divide-se em pedaços bem distintos. Ao contrário, pelotas semelhantes de siltes são menos resistentes e se pulverizam quando quebradas. b) Shaking Test - Ao se formar uma pasta úmida (saturada) de silte na palma da mão, quando se bate esta mão contra a outra, nota-se o surgimento de água na superfície. Ao se apertar torrão com os dedos polegar e indicador da outra mão, a água reflui para o interior da pasta (é semelhante à aparente secagem da areia da praia, ao redor do pé, quando se pisa no trecho saturado, bem junto ao mar). No caso de argilas, o impacto das mãos não provoca o aparecimento de água. c) Ductilidade - Ao se moldar um solo com umidade em torno do limite de plasticidade com as mãos, nota-se que as argilas apresentam-se mais resistentes nessa umidade do que as siltes. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

20 Classificação de Textura - Trilinear d) Velocidade de Secagem - A umidade que se sente de um solo é uma indicação relativa ao LL e LP do solo. Secar um solo na mão do LL (Limite de Liquidez) até o LP (Limite de Plasticidade). por exemplo, é tanto mais rápido quanto menor o intervalo entre os dois limites, ou seja, o IP (Índice de Plasticidade) do solo. A informação relativa ao tipo de solo deve-se acrescentar a estimativa de seu estado. A consistência de argilas é mais fácil de ser avaliada pela resistência que uma porção de solo apresenta ao manuseio. A compacidade das areias é de mais difícil avaliação, pois as amostras mudam de compacidade com o manuseio. É necessário desenvolver uma maneira indireta de estimar a resistência da areia no seu estado natural. Esses parâmetros geralmente são determinados pela resistência que o solo apresenta ao ser amostrado pelo procedimento padronizado nas sondagens (PINTO, 2006). Observa-se na citação de Pinto (2006), a importância e a necessidade de se ter um correto conhecimento da granulometria dos solos estudados. Os sistemas de classificação que se baseiam nas características dos grãos que constituem os solos têm como objetivo a definição de grupos que apresentam comportamentos semelhantes sob os aspectos de interesse da Engenharia Civil. Nestes sistemas, os índices empregados são geralmente a composição granulométrica e os índices de Atterberg (PINTO, 2006). Para a classificação Trilinear como para os métodos tradicionais da SUCS e da AASHTO a granulometria é fundamental, e devido a presença de partículas de menor dimensão. O processo para determinação granulométrica dos solos a serem estudados será a sedimentação, que é normatizada pela NBR 7181 (ABNT, 1984). Conforme a NBR 6502 (ABNT, 1995) a classificação de acordo com o tamanho dos grãos tem os seguintes limites para cada tipo de solo: A Argila é o solo de granulação fina constituída por partículas de dimensões menores que 0,002 mm. Silte, solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, que exibe baixa resistência quando seco ao ar, com propriedades dominantes devido a parte constituída pela fração silte. É formado por partículas com diâmetro compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm. Areia, solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm e dividida em três tamanhos: Areia fina tem diâmetro entre 0,06 mm e 0,20 mm, a areia média entre 0,20 mm e 0,60 mm e a areia grossa entre 0,60 mm e 2,0 mm. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

21 21 Pedregulho é o material formado por minerais ou partículas de rocha com diâmetro entre 2,0 mm e 60,0 mm e dividido em três tamanhos: O pedregulho fino está compreendido entre 2,0 mm e 6,0 mm, o pedregulho médio entre 6,0 mm e 20,0 mm e o pedregulho grosso entre 20,0 mm e 60,0 mm. Para melhor visualização, a Figura 01 foi criada para ilustrar em escala logarítmica a localização das peneiras e as divisões conforme a granulometria segundo os conceitos da NBR 6502 (ABNT, 1995). Figura 01: Limitações Granulométricas Fonte: Autoria Própria Para a classificação Trilinear, necessita-se a curva granulométrica do ensaio de sedimentação, onde retiram-se os dados das porcentagens de argila, silte e areia da amostra em estudo. Maciel Filho (1997) comentou que: Pela classificação trilinear do solo, a identificação é feita em função das proporções entre areia, silte e argila, utilizando-se um diagrama trilinear. Sobre cada um dos três eixos coordenados se representa uma dessas três frações granulométricas. O diagrama está dividido em zonas a cada qual corresponde um tipo de solo (MACIEL FILHO, 1997). Conforme Maciel Filho (1997), a classificação funciona de maneira simples. A partir do ponto (em um dos lados do triângulo) que indica a porcentagem de areia, silte ou argila (encontrada no ensaio de sedimentação), traça-se uma reta paralela ao lado seguinte do triângulo (em sentido anti-horário). Traçadas as três retas de porcentagens, teremos um ponto de encontro entre elas, que indicará visualmente a classificação desta amostra de solo. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

22 22 Através desta rápida classificação pode-se aferir propriedades e comportamentos para o solo analisado de maneira rápida e confiável, onde o único requisito é o ensaio de granulometria por sedimentação do solo. Na Figura 02 apresenta-se o triângulo utilizado por Senço (1997), onde o processo de classificação é o mesmo descrito por Maciel Filho (1997). As relações de L e h são apenas para aferição da distância dos lados do triângulo, irrelevantes para a classificação do solo em si. Figura 02: Triângulo de Classificação Trilinear Fonte: SENÇO (1997) Podemos observar a simplicidade do gráfico de classificação, e as divisões entre os tipos de solo que claramente são separadas de acordo com a sua granulometria. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

23 CLASSIFICAÇÕES BASEADAS EM PARÂMETROS Baseadas nos parâmetros de granulometria e índices de consistência do solo, conhecidos como Limites de Atterberg, são realizadas as classificações mais reconhecidas mundialmente, a SUCS e a AASHTO Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS Segundo Das (2007) a forma original do Sistema Unificado de Classificação de Solos foi proposta por Casagrande em 1942 para uso nos trabalhos de construção de aeroportos sob responsabilidade do Army Corps of Engineers durante a Segunda Guerra Mundial. Em cooperação com o U.S. Bureau of Reclamation, esse sistema foi revisto em 1952 e atualmente é utilizado por engenheiros. O sistema classifica os solos em duas amplas categorias: 1 - Solos de grãos grossos que têm a natureza de pedregulho e de areia com menos de 50% passando pela peneira Nº 200. Os símbolos do grupo iniciam com um prefixo G ou S. G representa pedregulho ou solo pedregulhosos e S representa areia ou solo arenoso. 2 - Solos de grãos finos são constituídos de 50% ou mais passando pela peneira Nº 200. Os símbolos de grupo iniciam com prefixos M, que representa silte inorgânico; C, que representa argila inorgânica; ou O, que representa siltes e argilas orgânicos. O símbolo Pt é utilizado para turfa, terra preta (muck) e outros solos altamente orgânicos (DAS, 2007). Assim como para a classificação trilinear, as quantidades em percentagem de pedregulhos, areias, siltes e argilas são obtidas a partir do ensaio de granulometria por sedimentação. Lembrando que para solos finos, é necessário encontrar os Limites de Liquidez e Índice de Plasticidade. Conforme Das (2007), algumas informações são necessárias para que possa se fazer a classificação adequada pelo SUCS, que são: 1 - Porcentagem de pedregulho - ou seja, a fração que passa pela peneira de 76,2mm e é retida na peneira Nº 4 (4,75mm de abertura); 2 - Porcentagem de areia - ou seja, a fração que passa na peneira Nº4 (4,75mm de abertura) e é retida na peneira Nº200 (0,075mm de abertura); 3 - Porcentagem de silte e argila - ou seja, a fração mais fina que a peneira Nº200 (0,075mm de abertura); 4 - Coeficiente de uniformidade (Cu) e o coeficiente de curvatura (Cc); 5 - Limite de Liquidez e índice de plasticidade da fração do solo que passa na peneira Nº40 (DAS, 2007). Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

24 24 Conforme Pinto (2006), a simbologia utilizada para a classificação está representada na Figura 03, onde a terminologia utilizada deriva do idioma inglês com os seguintes significados: G - gravel, S - sand, M - mö (silte em sueco), C - clay, O - organic. W - well, P - poor, H - high, L - low. Pt - peat. Conforme Das (2007), pode-se observar que a Classificação SUCS permite várias combinações referentes aos dados complementares dos diferentes tipos de solo, o que abrange possibilidades de pedregulhos bem graduados com alta compressibilidade até argilas mal graduadas de baixa compressibilidade. Figura 03: Classificação SUCS Tipo Principal do Solo Dados Complementares Solo Altamente Orgânico Classificação SUCS Letra Descrição Tipo G Pedregulho Solos S Areia Grossos M Silte Solos C Argila Finos O Solo Orgânico W Bem graduado P Mal graduado H Alta compressibilidade L Baixa compressibilidade Pt Turfas Fonte: Autoria Própria Solos de granulação grossa - pedregulhos e areias Segundo Pinto (2006), a diferenciação para solos granulares entre arenosos e pedregulhosos está na predominância, ou seja, a maior porcentagem de grãos entre os dois estabelece o nome da classificação final. E para complementar a classificação, dividindo entre bem e mal graduado, faz-se necessário analisar os coeficientes de não uniformidade (CNU) e de curvatura (CC), que são definidos pelas Equações 1 e 2 respectivamente: (1) (2) Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

25 25 Onde cada expressão significa o Diâmetro abaixo do qual se situam em peso a percentagem descrita pelos números menores ao lado de 'D'. Ainda conforme Pinto (2006), o SUCS considera que um pedregulho é bem graduado quando seu CNU é superior a 4, e que uma areia é bem graduada quando seu CNU é superior a 6. Além disto, é necessário que o coeficiente de curvatura, CC, esteja entre 1 e 3. Quando o solo de granulação grosseira tem mais que 12% de finos, a característica secundária passa a ser de acordo com os finos. Logo os pedregulhos e areias serão identificados como argilosos (GC ou SC) ou como siltosos (GM ou SM). O que determinará a classificação será o posicionamento do ponto representativo dos índices de consistência na Carta de Plasticidade da Figura 04. Quando o solo tiver de 5 a 12% de finos, o Sistema recomenda que se apresentem as duas características secundárias, uniformidade da granulometria e propriedades dos finos. Assim surgirá uma classificação intermediária, como exemplo SP-SC, areia mal graduada argilosa Solos de granulação fina - siltes e argilas De acordo com Pinto (2006), os solos de granulação fina são divididos em site (M), argila (C) ou solo orgânico (O), diferentemente dos solos granulares, não é em função da porcentagem que se classifica o solo, mas através dos índices de consistência. Casagrande notou, ao colocar o IP do solo em função do LL num gráfico como da Figura 04, que os solos de comportamento argiloso se faziam representar por um ponto acima de uma reta inclinada, denominada Linha A. Solos orgânicos ainda que argilosos e solos sitosos são representados por pontos localizados abaixo da Linha A, que no seu trecho inicial é substituída por uma faixa horizontal correspondente a IP de 4 a 7, que é representada pela Equação 3: (3) Conforme Pinto (2006), os solos orgânicos distinguem-se dos siltes pelo seu aspecto visual, pois se apresentam com uma coloração escura típica (marrom-escuro, cinza-escuro ou preto). Uma característica complementar dos solos finos é a compressibilidade. Constatou-se que os solos costumam ser tanto mais compressíveis quanto maior seu Limite de Liquidez. Assim, o Sistema classifica-se secundariamente como de alta compressibilidade (H) ou de baixa compressibilidade (L) os solos M, C, ou O, em função do LL ser superior ou inferior a 50, delimitado na Carta de Plasticidade pela Linha B. Solos de classificação Turfa (Pt) são Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

26 26 considerados muito orgânicos, com presença predominante de fibras vegetais em decomposição parcial. Figura 04: Carta de Plasticidade Fonte: Pinto, (2006) Em resumo para a classificação da SUCS, Pinto (2006) apresenta o classificação da Figura 05: esquema de Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

27 27 Figura 05: Esquema de Classificação para o SUCS Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO Fonte: PINTO (2006) Esta classificação assim como o SUCS faz uma análise conforme a granulometria para solos grossos, e para os finos adicionalmente leva em consideração o LL e IP. Conforme Das (2007), o Sistema da AASHTO foi desenvolvido em 1929 como o sistema da Administração de Estradas Públicas dos EUA. Ele foi submetido a várias revisões, com a presente versão proposta pelo Committee on Classification of Materials for Subgrades and Granular Type Roads do Highway Research Board em E por este motivo ficou conhecido por Classificação HRB. Conforme ABGE (1998). Para se avaliar a qualidade de um solo como material de subleito de rodovia, deve-se também incorporar um número chamado de índice de grupo (IG) com os grupos e subgrupos do solo. Esse índice é escrito entre parênteses após a designação do grupo e do subgrupo. O índice de grupo é determinado pela equação 4. em que F200 é a porcentagem que passa pela peneira Nº 200, LL é o Limite de Liquidez, IP é o Índice de Plasticidade (DAS, 2007). Das (2007), ainda cita algumas regras para a determinação do índice de grupo e a Equação 5 para seu cálculo: Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT (4)

28 28 1. Se a equação produzir um valor negativo para IG, este é considerado O índice de grupo calculado a partir da equação é arredondado para o número inteiro mais próximo 3. Não há limite superior para o índice de grupo 4. O índice de grupo de solos que pertencem aos grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5, e A-3 é sempre Ao se calcular o índice de grupo para solos que pertencem aos grupos A-2-6 e A-2-7, use o índice de grupo parcial para IP, ou: (5) Em geral a qualidade do desempenho de um solo como material de subleito é inversamente proporcional ao índice de grupo. Pinto (2006), diz que a classificação também se inicia pela constatação da porcentagem de material que passa na peneira nº 200, só que são considerados solos de granulação grosseira os que têm menos de 35% passando nesta peneira, e não 50% como na Classificação Unificada. Estes solos são dos grupos A-1, A-2 e A-3. Os solos com mais de 35% que passam pela peneira nº 200 formam os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7. Apresenta-se o esquema da Figura 06 para classificação do Sistema Rodoviário: Figura 06: Esquema de Classificação para a AASHTO Fonte: Pinto (2006) Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

29 CLASSIFICAÇÃO PELA METODOLOGIA MCT Foi desenvolvida no Brasil por Villibor e Nogami a Metodologia de Classificação MCT - Miniatura Compactada Tropical, que tem como finalidade melhor classificar os solos tropicais, que mesmo com diferentes comportamentos geotécnicos eram classificados como pertencentes a um mesmo grupo pelas metodologias tradicionais Classificação MCT - Mini-MCV (M5) e Perda de Massa por Imersão (M8) Conforme Cozzolino e Nogami (1993), tanto no Brasil como no exterior são utilizados para identificação e classificação dos solos, procedimentos baseados na granulometria e características plásticas do solo, desenvolvidos pelo Prof. Casagrande na década de quarenta. As mais utilizadas são a SUCS e a AASHTO. Porém o uso destas classificações para solos tipicamente tropicais leva frequentemente a resultados não condizentes com o desempenho real, nas obras, dos seus diversos grupos. Os motivos desse problema residem nas peculiaridades mineralógicas e estruturais dos solos tropicais. Alguns dos motivos capazes de divergir a classificação pelos métodos SUCS e AASHTO vem de algumas peculiaridades dos solos tropicais, uma delas é a agregação dos finos nos solos lateríticos. Ainda segundo Cozzolino e Nogami (1993), a ligação entre as partes finas destes solos faz com que a granulometria seja afetada no processo de floculação, utilizado no ensaio de sedimentação. Os autores apresentam estudos que indicam variações de 37 a 68% na quantia de argila apenas alterando o tipo de defloculante, a não utilização indicaria a presença de apenas 5% de argila. Variações no tempo de utilização do aparelho dispersor também interferem na leitura da quantidade de argila presente no solo, onde a variação vai de 38% para 44% em apenas 10 minutos de diferença. Outros estudos apresentados indicam variações no LL conforme o tempo de manipulação. Outra limitação notável é relacionada ao Índice de Grupo, frequentemente utilizada para avaliar a capacidade de suporte, que é calculado pelo LL, IP e granulometria. A correlação existente entre o IG e a capacidade de suporte apresentadas no artigo mostram que para os solos lateríticos constata-se uma nítida subestimativa e nos saprolíticos o contrário. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

30 30 Dentre outras limitações, inclusive nos métodos tátil-visuais, justifica-se a criação da Metodologia MCT, que dividem os solos tropicais em duas grandes Classes: Lateríticos (L) - solos de comportamento laterítico, saprolíticos (N) - solos de comportamento não laterítico. Cozzolino e Nogami (1993) resaltam que o termo comportamento foi introduzido a fim de caracterizar bem que a classificação se baseia em propriedades mecânicas e hídricas de corpos de prova compactados, e não na morfologia e/ou gênese, da maneira como ocorre frequentemente em pedologia ou em ciência do solo. O relacionamento de solos de comportamento laterítico com os solos pedologicamente lateríticos é complexo. sendo que solos de comportamento laterítico podem não ser considerados como pedologicamente lateríticos. Ainda conforme os autores, existem duas grandes classes que dividem os solos tropicais: A classe dos solos lateríticos que constituem camadas superficiais de áreas bem drenadas, com predominância de cores fortes e espessuras geralmente entre 2 e 10 metros. Já a classe dos solos saprolíticos que constituem camadas subjacentes às lateríticas ou outros solos pedogenéticos, ou ainda, solos sedimentares ou transportados. As espessuras são muito variadas, atingindo frequentemente várias dezenas de metros, possuem cores muito variadas e contrastando com os solos lateríticos são genuinamente residuais. A classificação MCT é realizada com a execução de dois ensaios básicos, o de compactação Mini-MCV e o ensaio de Perda de Massa por Imersão, conhecidos respectivamente por M5 e M8. Dos resultados destes efetiva-se a classificação MCT, sendo chamado este procedimento de M9 (VILLIBOR; NOGAMI, 2009). Conforme ABGE (1998), o ensaio de compactação Mini-MCV foi desenvolvido a partir do ensaio inglês Moisture Condition Value. Em geral são compactados cinco a seis corpos de prova com diferentes teores de umidade e energia de compactação variável. A partir disso teremos dois gráficos: Um que correlaciona a variação de altura do corpo de prova conforme a variação de energia versus o logarítmico do número de golpes para cada teor de umidade. Com este gráfico determina-se o coeficiente c' que será utilizado para classificar o solo. A inclinação das curvas de deformabilidade, fornece o coeficiente c'. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

31 31 O outro contém uma família de curvas de compactação devido a variação de energia, correlacionando a densidade aparente seca com o teor de umidade de compactação. Neste gráfico obtêm-se o parâmetro d' que corresponde ao coeficiente angular da curva de 16 golpes. O ensaio de perda de massa por imersão resulta no parâmetro Pi, que em conjunto com o c' e o d' resultarão na classificação final do solo. Conforme o MT-DNER-ME (1994), o ensaio consiste em se deixar imersos em água, por no mínimo 24 horas, os corpos de prova resultantes do ensaio de compactação Mini- MCV, na posição horizontal e com 1 cm de solo fora do cilindro de compactação. Devido a ação da gravidade e assim a força que a água exerce sobre o corpo de prova o solo vai se desprendendo e cai dentro de uma cápsula previamente pesada, permitindo uma posterior determinação da massa seca desprendida. O índice Pi é calculado através da Equação 6: (6) onde: 'ms' é a massa de solo seco desprendido do corpo de prova após imersão (em g) e 'mo' é a massa de solo seco correspondente a 10mm de corpo de prova deslocado do cilindro de compactação (em g). Esta medida é realizada com o auxílio de um paquímetro Para o cálculo do e' utiliza-se a Equação 7: (7) 07: Após conhecimento dos coeficientes e' e c' pode-se classificar o solo pelo ábaco da Figura Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

32 32 Figura 07: Gráfico de Classificação MCT Fonte: Villibor e Nogami (2009) Conforme a ABGE (1998), após a execução dos ensaios os solos podem ser classificados em um dos sete grupos da classificação MCT, que agrupam solos tropicais das duas grandes classes divididas conforme o comportamento: Lateríticos e Não Lateríticos, representados respectivamente por L e N. As classes são subdivididas nos seguintes grupos: LG' LA' LA NG' NS' NA' NA 1998). : argilas lateríticas e argilas lateríticas arenosas : areias argilosas lateríticas : areias com pouca argila laterítica : argilas, argilas siltosas e argilas arenosas não lateríticas : siltes cauliníticos e micáceos, siltes arenosos e siltes argilosos não lateríticos : areias siltosas e areias argilosas não-lateríticas : areias siltosas com siltes quartzosos e siltes argilosos não lateríticos (ABGE, Classificação MCT Expedita Em meios não ligados diretamente a obras de pavimentação, como por exemplo mapeamentos geológicos, a dificuldade de consolidar a utilização da metodologia MCT é justificada pela demora de execução dos ensaios, criação e análise dos gráficos, e também pelo custo de aquisição de equipamentos, por este motivo foram desenvolvidos métodos expeditos, Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

33 33 que buscam classificar os solos com mais rapidez ou menor custo. Uma opção é o equipamento subminiatura, com diâmetro de 26 mm que utiliza menor quantidade de solo para execução dos ensaios tradicionais, outra opção, e mais utilizada é o método das pastilhas. Posteriormente, Nogami e Cozzolino (1985), propuseram inicialmente um procedimento expedito para atender a necessidade da identificação expedita de solos tropicais. Fortes (1990) e Fortes e Nogami (1991) apresentaram uma proposta para o procedimento de ensaio e identificação dos grupos MCT, que corresponde a uma série de determinações rápidas e simples, baseada em índices empíricos e determinações qualitativas, utilizando aparelhagem simples, podendo ser executada no campo, identificando-se com um baixo custo, os solos de comportamento laterítico, dos de comportamento não-laterítico, conforme grupos da classificação MCT (FORTES, 2002). Nogami e Villibor (1994 e 1996), apresentaram simplificações do método, conseguindo obter a identificação dos grupos MCT através de um gráfico do valor da contração diametral versus penetração. Assim sendo, o método baseia-se em determinações efetuadas em pastilhas que são moldadas em anéis de inox, secadas, verificando-se a contração diametral, e submetidas a reabsorção de água, quando se observa o surgimento de trincas, expansão, e resistência a penetração de uma agulha padrão (FORTES et al., 2002). Conforme ABGE (1998), o método expedito das pastilhas tem como base apenas a contração, a consistência e a expansão dos solos para sua classificação dentre os grupos MCT, onde são moldadas pastilhas que passam pelas seguintes etapas: - moldagem: a fração de solo passada na peneira 0,42mm é umedecida e espatulada intensamente até obter-se consistência adequada. A seguir, moldam-se pastilhas em anéis com 20mm de diâmetro e altura de 5mm, que serão levadas a secar em temperatura de cerca de 60ºC; - contração diametral: após secagem, mede-se a contração da pastilha, ou seja, a diferença entre o diâmetro do anel e o da pastilha; - reabsorção d'água: os anéis com as pastilhas são colocados sobre uma placa porosa saturada observando-se fenômenos de inchamento, trincamento e amolecimento. Este procedimento é avaliado pela penetração de uma ponta de aço de diâmetro de 1,30mm e massa de 10g sobre a pastilha saturada; - com base nos valores de contração, penetração e observações classifica-se o solo segundo gráfico apresentado por Nogami e Villibor (1996) (ABGE, 1998). Para obter o resultado da classificação expedita, faz-se a média aritmética dos valores de Contração (Ct) das 5 pastilhas e também dos valores obtidos na Penetração (Pn) das mesmas pastilhas, os resultados devem ser introduzidos no gráfico de classificação MCT Expedita da Figura 08. Desta maneira observa-se a simplicidade do ensaio e a economia de tempo para a sua execução, comparado com a metodologia MCT que faz uso dos ensaios M5 e M8. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

34 34 Figura 08: Gráfico de Classificação MCT Expedita Fonte: FORTES, MERIGHI e ZUPPOLINI NETO (2002) Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

35 35 3 METODOLOGIA Neste capítulo serão apresentadas a estratégia de pesquisa e o seu delineamento, seguidos da descrição dos ensaios realizados para a obtenção da classificação MCT. Inicialmente foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) do Campus Ijuí da UNIJUÍ ensaios de compactação de amostras de solo e de misturas estudadas no projeto de pesquisa institucional intitulado de Estudo de Solo Argiloso Laterítico para Uso em Pavimentos Econômicos, vinculada ao "Grupo de Pesquisa em Novos Materiais e Tecnologias para a Construção" cadastrado no Diretório Geral de Grupos de Pesquisa do CNPQ. Estas misturas são compostas por solo argiloso laterítico com areia natural, areia industrial e resíduo de construção civil moído fino. Este ensaio tem como principal objetivo encontrar a umidade ótima de compactação na energia normal, resultado necessário para execução dos ensaios de classificação MCT. Os ensaios não tradicionais que possibilitam a realização da Classificação MCT muito mais adequada para solos tropicais, e que foram propostos por Villibor e Nogami (2009) também foram realizados no LEC. A execução destes ensaios se tornou possível devido ao grande empenho de alguns professores em buscar para o Curso de Engenharia Civil da nossa Universidade os equipamentos inovadores desta metodologia, garantindo assim a expansão das pesquisas voltadas para a área de pavimentação e no âmbito da Geotecnia. Destacada a importância dos ensaios de Classificação MCT, apresentar-se-á a estratégia e delineamento da pesquisa e na sequência os ensaios de classificação MCT e MCT Expedita pelo método das pastilhas. 3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA Destaca-se neste item uma breve análise sobre as diversas formas de classificação da pesquisa de acordo com a natureza, a forma de abordagem, aos objetivos e aos procedimentos técnicos adotados. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

36 36 Conforme a natureza, esta é uma pesquisa aplicada. De acordo com a abordagem do problema, é uma pesquisa quantitativa. Analisando os objetivos é uma pesquisa explicativa, e por fim, conforme os procedimentos técnicos é bibliográfica. 3.2 DELINEAMENTO A pesquisa segue uma sequência de ensaios para diferentes amostras de solo (ou misturas) descritas em forma de organograma conforme apresentado na Figura 09. Desta forma estima-se uma sequência de ensaios que podem levar até 10 dias para cada amostra se executados em série. Já se forem executados paralelamente o tempo de execução dos ensaios pode ser reduzido para 8 dias. Figura 09: Delineamento da Metodologia Preparação Preliminar Preparação da Amostra Ensaios Laboratoriais Passar Peneira nº4 Compactação Secagem da Amostra Passar Peneira nº10 Classificação MCT - M5 e M8 Passar Peneira nº40 Classificação MCT - método das pastilhas Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

37 ENSAIOS PARA CLASSIFICAÇÃO MCT DO SOLO Neste item apresentam-se os ensaios que possibilitam realizar a classificação MCT, seja pela forma convencional quanto pela forma expedita. Antes, porém, discorrer-se-á brevemente sobre o ensaio de compactação na energia normal que se torna necessária à sua realização, uma vez que a umidade ótima precisa ser conhecida. A partir deste valor planejam-se a execução dos ensaios da classificação MCT Ensaio de Compactação do Solo Realizado conforme a NBR 7182 (1986 versão corrigida 1988), onde descreve-se a determinação da relação entre o teor de umidade e massa específica aparente seca do solo para um determinado grau de compactação. Foram realizados apenas os ensaios na energia normal de compactação com o uso do soquete pequeno aplicando 26 golpes distribuídos em cada uma das 3 camadas. Após o processo de compactação, o corpo de prova deve ocupar todo o volume do cilindro, retirando o material em excesso com uma régua bizelada, e utilizando no fundo um filtro de papel para evitar que o corpo se prenda na base metálica. Então pesa-se o conjunto formado pelo cilindro e o solo compactado. Para cada ponto, são retiradas duas cápsulas para determinação da umidade de moldagem (ABNT, 1986 versão corrigida 1988). Para a realização do ensaio, utiliza-se uma amostra de solo passante na peneira nº 4 previamente preparada no processo de secagem e de destorroamento. Utiliza-se água potável com variação de 2% do peso de solo utilizado para cada ponto. Para uma melhor visualização da curva, são necessários no mínimo 5 pontos, com três no ramo seco e dois no úmido ou vice-versa, dois no seco e três no úmido (ABNT, 1986 versão corrigida 1988). Para o primeiro ponto adota-se uma porcentagem de água que se estima estar cerca de 5% abaixo da umidade ótima esperada para aquele solo, os demais pontos seguem a variação fixa de 2% de umidade, ou seja, como são utilizados 2500g de solo varia-se 50g de água nos próximos pontos. Sabe-se que um ponto da curva no gráfico resultante da compactação está 'caindo' em relação ao anterior (ou ainda, entrando no ramo úmido), quando a variação em peso do solo compactado em relação ao ponto anterior é inferior ou menor que o peso de água acrescentado, ou seja, quando adicionado 50g de água e a variação do peso for menor que 50g, ou ainda, o peso deste ponto for menor que o peso do ponto anterior (ABNT, 1986 versão corrigida 1988). Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

38 38 Para determinar a massa específica aparente seca, utiliza-se a Equação 8 descrita a seguir: (8) Onde: γs: massa específica aparente seca, em g/cm³; Ph: peso úmido do solo compactado, em g; V: volume útil do molde cilíndrico, em cm²; h: teor de umidade do solo compactado, em %. 3.4 CLASSIFICAÇÃO DO SOLO Ensaios M5 e M8 da Classificação MCT A metodologia adotada proposta por Villibor e Nogami (2009), vista no item deste trabalho, foi desenvolvida no Brasil, porém as normas originais estabelecidas pelo Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo e citadas pelos autores não foram encontradas mesmo com grande procura e contato com diferentes profissionais, pesquisadores e com a própria instituição normatizadora. A partir de então para a execução dos ensaios foram utilizadas as normativas propostas e válidas atualmente pelo extinto Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), atualmente incorporado ao Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), DNER-ME (1994) e DNER-ME 256/94 (1994) respectivamente para os ensaios M5 e M8. A classificação efetivamente, conhecida como procedimento M9 foi realizada de acordo com o proposto pelos pesquisadores Villibor e Nogami (VILLIBOR; NOGAMI, 2009). O ensaio tem duração total de 4 dias, e para o mesmo são necessários 1500 g de material passante na peneira nº 10, e conhecer a umidade ótima de compactação na energia normal da amostra a ser classificada. Durante o primeiro dia de ensaio apenas prepara-se a mistura para o processo de compactação, chamado de ensaio Mini-MCV (M5). A preparação da mistura se dá pela adição de água na porcentagem previamente estabelecida para cada ponto da curva. Observam-se na Figura 10 os materiais e utensílios iniciais para este processo: a peneira nº 10 da ABNT, um recipiente com uma amostra de solo e água destilada. Através da umidade ótima Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

39 39 temos pontos com variação de umidade igual a 2% para solos arenosos e 3% para solos argilosos (MT-DNER- ME , 1994). Figura 10: Materiais e Utensílios Iniciais do Ensaio M5 da Classificação MCT 1 Fonte: Autoria Própria Para que se obtenha uma curva que represente pontos próximos a umidade ótima, adota-se uma umidade higroscópica de 3 a 4% para solos previamente peneirados e ensacados. Se o solo for recentemente tirado da estufa a 110ºC, adota-se 1% de umidade higroscópica, sendo este valor importante no momento de definir a quantidade de água a ser adicionada para cada ponto (MT- DNER- ME , 1994). Para exemplificar serão apresentados dados do ensaio realizado com uma mistura de solo argiloso laterítico e areia natural, ou mistura ALA, (Argila Laterítica e Areia) na proporção de 40% de areia e 60% de solo (dos 300 gramas da mistura tem-se 120g de areia e 180g de solo), que possui umidade ótima de compactação na energia normal igual a 20,00% adotando-se umidade higroscópica de 1% para a mistura seca. Para cada ponto são misturados 300g de material conforme a proporção estipulada, sendo utilizados 200g para a moldagem do corpo de prova e o restante para determinação da umidade de moldagem. Assim pode-se adotar em peso a quantidade de água para cada ponto (P1 até P5) da curva. Temos no exemplo, a variação de 3% entre os pontos por ser uma mistura em sua maior parte argilosa, a umidade ótima de 20,00%, e estimativa de 1% de umidade higroscópica, sendo assim adota-se para o ponto intermediário uma umidade de 19,00% que corresponde à umidade ótima menos a umidade higroscópica. Na tabela da Figura 11 apresentam-se os dados do exemplo (MT-DNER- ME , 1994). Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

40 40 Figura 11: Teor de Umidade x Massa de Água Adicionada P1 P2 P3 P4 P5 w (%) massa de água (g) Fonte: Autoria Própria Definidas a quantidade de água a ser misturada em cada ponto, separam-se 300g do material passante na peneira nº10, devidamente medidos em balança de precisão, assim como a massa de água destilada a ser misturada para cada ponto. Para a efetivação da mistura podem ser utilizadas colheres (ou até mesmo as mãos) e bacias a fim de facilitar o processo. Pode-se observar na Figura 11 o material e a água destilada a serem misturadas, bem como a colher e bacia que facilitam este processo. Após a homogeneização da mistura, deve-se colocá-la em um saco plástico, devidamente etiquetado com informações do ponto referente àquela mistura, que deverá ser pressionado afim de retirar o ar do seu interior e então fechar o saco através de um nó simples para evitar entrada ou saída de umidade. Os sacos plásticos com as misturas devem ser armazenados, de preferência em uma caixa de isopor e longe da insolação. Este processo é de fundamental importância para que a água adicionada na mistura tenha no mínimo 20 horas para percolar por todos os grãos de solo (ou mistura) contidos no saco plástico e assim resultar em uma mistura mais homogênea. Observa-se na Figura 12, a imagem do procedimento de mistura e a amostra ensacada (MT-DNER- ME , 1994). Figura 12: Processo de Mistura e Armazenamento da Mistura Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

41 41 No segundo dia de ensaio deve-se pesar as cápsulas com solo úmido para determinação da umidade de moldagem. Na sequência, compacta-se os pontos através dos ensaios Mini-MCV (M5), e após deve-se imergi-los em água afim de determinar a Perda de Massa por Imersão (M8). Para o processo de compactação corta-se a ponta do saco plástico e pesam-se 200g de solo úmido que devem ser usados integralmente no ensaio, observado na figura 13. Para a determinação da umidade de moldagem serão pesadas duas cápsulas, para cada ponto e assim encontrar a média da umidade entre elas, de solo úmido com tara conhecida, que devem ser retiradas do material restante no saco plástico após pesadas as 200g do ensaio M5, representados na primeira imagem da Figura 13. Já os utensílios para o próximo procedimento estão apresentados na segunda imagem da Figura 13. Ressalta-se que antes de se iniciar a compactação, deve-se passar vaselina sólida no interior do cilindro para facilitar a retirada do corpo de prova após a compactação e também antes de se colocar o cilindro na base metálica deve-se colocar um filtro de polietileno, para evitar que o corpo se prenda na base metálica juntamente com o disco espaçador bipartido, como vê-se na Figura 14. A seguir despejam-se os 200g de material dentro do cilindro com auxílio de um funil, como da Figura 15, e acomoda-se o material com o pilão de madeira, da Figura 16. Figura 13: Amostra de Solo e Utensílios para Próximo Procedimento do Ensaio M5 Fonte: Autoria Própria Após o material ser acomodado, coloca-se outro filtro de polietileno para evitar que o material grude no soquete de compactação, conforme a Figura 17. Ainda na Figura 17 observa-se o soquete de compactação leve, e o equipamento com a base metálica e alavanca para extração do Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

42 42 corpo de prova. Ao fundo (colado na parede) fixou-se a ordem de golpes em que se deve fazer as leituras da altura do corpo de prova, sendo: 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 e 256. Conforme a norma adotada após o golpe 1 devem ser retirados os discos espaçadores colocados na base metálica (MT-DNER- ME , 1994). Na figura 13, na primeira imagem, observa-se o material a ser utilizado na compactação dentro da cápsula de porcelana e as cápsulas de alumínio com o material que será seco afim de terminar a umidade de moldagem, e na segunda imagem, ao lado temos: o cilindro, o disco espaçador bipartido e o disco espaçador para auxiliar na extração do corpo de prova, o pilão de madeira, a vaselina sólida, os filtros de polietileno e uma madeira envolta por uma flanela utilizada para passar vaselina no cilindro. Figura 14: Cilindro, Base Metálica e Disco Espaçador Bipartido Fonte: Autoria Própria Figura 15: Funil e Cilindro com Solo Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

43 43 Figura 16: Acomodação do Solo com Pilão e Cilindro com Solo Compactado Fonte: Autoria Própria Figura 17: CP Compactado, Filtro e Soquete de Compactação Leve, Base Metálica Fonte: Autoria Própria Após acomodado o solo no cilindro e colocado o filtro superior, coloca-se o soquete sobre o material a ser compactado, de acordo com a primeira imagem da Figura 18, e pode-se dar início à sequência de golpes e leituras do ensaio Mini-MCV. As leituras devem ser realizadas conforme indicado na Figura 18, entre a parte inferior da travessa metálica do equipamento de compactação e a parte superior da saliência metálica do soquete que tem função de limitar a altura de queda. A medição é realizada com um paquímetro digital da primeira imagem da Figura 19, e na segunda imagem observa-se um calço para os corpos de prova feito de tubo de PVC que será utilizado no ensaio de Perda de Massa por Imersão (M8). Pode-se observar ainda na segunda imagem da Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

44 44 Figura 19 a leitura inicial sendo realizada. As leituras realizadas com paquímetro são feitas na posição descrita anteriormente devido algumas adaptações realizadas no procedimento adotado no LEC, devido a ausência de um relógio extensômetro para a leitura e comparação das alturas do corpo de prova conforme o recomendado na norma. O valor correspondente a altura do corpo de prova é obtido diminuindo-se a leitura feita no paquímetro de 140mm. Para adotar este procedimento mediu-se a distância entre os pontos apresentados na Figura 18, colocando apenas o soquete sobre a base metálica sem amostra a ser compactada, totalizando 140mm, desta forma a altura do corpo de prova compactado para n golpes, serão os 140mm iniciais e a leitura realizada no paquímetro com o corpo de prova entre o soquete e a base metálica, ou seja, se a leitura foi 60mm, pode-se dizer que a altura do corpo de prova é de 80mm (140mm - 60mm).Para a realização do ensaio deve-se comparar a altura do corpo de prova com a altura após aplicados 4 vezes o número de golpes, ou seja, comparar "n" golpes com "4n" golpes, o ensaio chega ao término quando atingidos 256 golpes ou então quando a diferença entre "n"golpes e "4n"golpes for menor ou igual a 2mm, desta forma, sempre se irá comparar a altura após 1 golpe com a altura após 4 golpes, 2 com 8, 3 com 12, 4 com 16 e assim por diante. Seguindo as recomendações da norma adotada, retira-se o disco espaçador bipartido após a leitura do primeiro golpe conforme a Figura 20, observando que uma leitura após vários golpes tende a ser maior que as anteriores, devido ao processo de compactação aplicado sobre o corpo de prova (MT-DNER- ME , 1994). Figura 18: Soquete de Compactação e Medida de Altura Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

45 45 Figura 19: Paquímetro e Calço de tubo de PVC para ensaio M8 e Leitura Inicial Fonte: Autoria Própria Figura 20: Retirada do Disco Espaçador e Medida da Altura após "n" golpes Fonte: Autoria Própria Após finalizado o processo de compactação, visto na Figura 21, o corpo de prova deve ser utilizado no ensaio M8, lembrando de retirar os filtros de polietileno da parte inferior e superior do corpo de prova. O corpo de prova deve ser extraído em um valor próximo a 10mm, por isso a necessidade do uso do disco espaçador conforme a Figura 22. Na sequência, a extração pode ser feita com o auxílio do extrator preso à base metálica conforme a Figura 23. O auxílio do extrator é extremamente necessário principalmente no ponto mais seco que necessita uma grande aplicação de força. Para a utilização do extrator, a alavanca deve ser baixada, encaixando-se a parte circular sobre o cilindro, exemplificado na figura 23, e então aplica-se uma força vertical Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

46 46 afim de deslocar o cilindro para baixo, tomando cuidado de não exceder demasiadamente a extração que deve ser próxima a 10mm, figura 23. Após extraídos aproximadamente 10mm, como vê-se na Figura 24, o corpo de prova deve ser colocado na posição horizontal de acordo com a segunda imagem da Figura 24, dentro de um recipiente que possa comportar os 5 corpos de prova e suas cápsulas para recolher o material desprendido, e com um nível de água entre 10 a 15 mm acima dos cilindros dos corpos de prova utilizados (MT-DNER- ME , 1994). Figura 21: Corpo de Prova após a Compactação e Início da Retirada do Corpo de Prova Fonte: Autoria Própria Figura 22: Segundo momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

47 47 Figura 23: Terceiro Momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova Fonte: Autoria Própria Figura 24: Corpo de Prova Extraído em 10mm e em posição para o M8 Fonte: Autoria Própria Logo nos primeiros minutos de imersão, percebe-se o desprendimento de solo do corpo de prova de acordo com a umidade de cada ponto. Percebe-se na Figura 25 a disposição final do conjunto da curva com seus 5 pontos. Foram utilizados para os ensaios de imersão uma bacia plástica e um tanque de vidro, o que nos permitiu realizar a classificação de duas amostras ao mesmo tempo. Lembrando que os corpos de prova devem estar todos finalizados e dispostos horizontalmente para então se dar início ao enchimento do recipiente, que deve ser realizado com vazão constante e consideravelmente lenta, para evitar que a agitação da água influencie no Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

48 48 processo de desprendimento do material que está sendo submetido à imersão (MT-DNER- ME e ME , 1994). Figura 25: Execução do Ensaio M8 com Duas amostras com 5 Corpos de Prova cada Fonte: Autoria Própria No terceiro dia de ensaio temos a pesagem das cápsulas para determinação da umidade de moldagem e retirada das cápsulas de imersão para colocá-las na estufa. Após 24 horas em estufa a 110ºC as cápsulas para a determinação da umidade já podem ser retiradas, e após esfriarem podem ser pesadas. O segundo procedimento é esvaziar a bacia onde estão colocados horizontalmente os cilindros com os corpos de prova. Após o esvaziamento realizado com cuidado, as cápsulas da perda de massa por imersão são retiradas buscando deixar o mínimo de água possível na cápsula sem perder material, sendo na sequência colocadas na estufa para secarem. Observa-se nas Figuras 26 e 27 a diferença entre a perda de massa por imersão nos diferentes pontos conforme a sua umidade, e na Figura 26 observa-se a diferença entre um ponto muito seco e um ponto muito úmido, o ponto mais seco da mistura tende a se desprender em forma de flocos, já o ponto mais úmido se desprende em várias partículas de solo. E na Figura 27 temos dois pontos com teor de umidade muito próximos da ótima, onde um corpo de prova se desprendeu praticamente em apenas um bloco, e o outro quase não perdeu material, ficando visivelmente fissurado, porém devido sua proximidade com a umidade ótima, permaneceu junto ao corpo de prova (MT-DNER- ME e ME , 1994). Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

49 49 Figura 26: Diferença entre Corpo de Prova Muito Úmido e Muito Seco Fonte: Autoria Própria Figura 27: Corpos de Prova com Umidade Próxima da Ótima Fonte: Autoria Própria Seguindo o exemplo, no terceiro dia temos a massa retirada das cápsulas e suas umidades calculadas. Compara-se os valores encontrados na moldagem com a umidade calculada, obtendo para este exemplo uma variação pouco significativa para cada ponto. Deve-se observar na determinação da umidade, que pode ocorrer de todos os pontos variarem porcentagens parecidas em relação à umidade calculada, pois isso ocorre devido o desconhecimento da umidade higroscópica daquela mistura. Uma precaução que deve ser tomada na mistura dos pontos, é a garantida de pelo menos dois pontos antes e pelo menos dois depois da umidade ótima de compactação. Caso estiver faltando um ponto no ramo seco (antes da umidade ótima), pode-se Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

50 50 complementarmente em outro dia moldar um corpo de prova mais seco e excluir o extremo úmido, ou vice-versa. Na tabela da Figura 28 apresenta-se os resultados da umidade de moldagem do exemplo adotado (MT-DNER- ME e ME , 1994). Figura 28: Cálculo da Umidade de Moldagem na Tabela Digital Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5) Cilind. Nº Cápsula Tara T+SU T+SS w % Wm % Fonte: Autoria Própria No quarto dia, mede-se na balança a massa das cápsulas da perda de massa por imersão e efetua-se os cálculos e procedimentos M9 da classificação MCT. O procedimento laboratorial é apenas a pesagem das cápsulas, gerando assim os dados finais para a classificação MCT da amostra ensaiada (MT-DNER- CLA , 1996). Para realizar a classificação efetivamente, foi utilizado um arquivo do software Excel da Microsoft com tabela digital elaborada pelo Professor Dr. Cezar Bastos da Fundação Universidade do Rio Grande (FURG), e utilizada pelo Professor Dr. Cesar Ruver da UFRGS, que facilita os cálculos, sistematiza as operações e cria os gráficos necessários. Ressalta-se que os Professores Bastos e Ruver são pesquisadores colaboradores da pesquisa citada anteriormente. Complementarmente, para facilitar a execução dos ensaios M5 e M8, foi criada pelo autor deste trabalho uma tabela digital, inserida na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" dentro do arquivo criado pelo Professor Dr. Cezar Bastos. Esta tabela tem função de fazer o cálculo da altura do corpo de prova e a análise da diferença de altura relacionando "n" e "4n" automaticamente, agilizando assim o processo de execução do ensaio, e também calcular a umidade de moldagem dos corpos de prova e a massa seca perdida na imersão. Após preenchida a planilha da aba dos ensaios M5 e M8, apresentada no print da Figura 29. Existem uma série de etapas a serem cumpridas afim de criar os gráficos e executar os cálculos dos coeficientes de classificação. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

51 51 Figura 29: Print da Planilha na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" da Tabela Digital Fonte: Autoria Própria O procedimento de classificação através da planilha eletrônica criada pelo Dr. Cezar Bastos segue alguns procedimentos, Após preenchida a aba "M5 e M8 UNIJUÍ" conforme detalhado anteriormente, existe uma sequência de passos que devem ser tomados para que os gráficos sejam gerados corretamente e assim possa ser feita a devida classificação. Na Figura 30 que segue o exemplo anteriormente adotado da mistura ALA 40%, devem ser observados os primeiros passos dentro da aba "PLANILHA" do arquivo Excel. Para cada corpo de prova as colunas com os valores de altura e MEAS devem ser estendidas até o número de golpes de seu respectivo corpo de prova, já as colunas com a variação de altura h devem ser estendidas até a última comparação de altura entre os corpos de prova, e sempre as últimas 4 células serão apagadas neste procedimento. As células de Hmáx da Perda de Massa por Imersão, com o fundo verde no print da Figura 30, correspondem à ultima altura de cada corpo de prova. As células com fundo amarelo serão preenchidas com os valores dos coeficientes encontrados, exceto o " e' " que é calculado com os demais valores, e na célula de fundo verde claro temos a classificação final deste mistura ensaiada. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

52 52 Figura 30: Print 1 da aba "PLANILHA" Fonte: Bastos, (2012) Figura 31: Print 2 da aba "PLANILHA" Fonte: Bastos, (2012) Ainda nesta aba, o próximo procedimento de acordo com o Print da aba "PLANILHA" da Figura 31, é a alteração da legenda dos gráficos gerados através da alteração das células S28 até W28, de acordo com a umidade de moldagem da amostra. A tabela de S29 até W40 deve ter seus valores estendidos até o final, e então apagadas as células com valor zero. Estes valores serão Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

53 53 utilizados para a interpolação apresentada da célula AC45 até AF49, onde são preenchidos os valores para cada corpo de prova CP1 até CP5 respectivamente os valores de y1, y2, x1 e x2. O procedimento é fazer a interpolação dos valores próximos de 2mm dentro da tabela para encontrar o número de golpes para se ter uma altura exata de 2mm para cada corpo de prova. Pode-se observar que geralmente no primeiro corpo de prova será necessária uma extrapolação, pois a altura para 64 golpes (como no exemplo) é maior que 2mm, esta interpolação terá como resultado os valores de parâmetro Bi. O passo seguinte é o cálculo do coeficiente " c' " que se dá através de uma interpretação gráfica que será gerada na aba "CURVA MCV". O coeficiente é calculado através da inclinação da reta vermelha salientada na Figura 32, que será calculada através da divisão entre a variação em y pela variação em x para um ponto fixo em 10 golpes e diferença de altura 2mm. Para saber os valores a serem utilizados no cálculo, cria-se duas retas (retas azuis da Figura 32) afim de representar as curvas mais próximas (antes e depois) do ponto de coordenada (10;02). Após traçadas as duas retas, mover horizontalmente uma delas até que se encontrem, então traçar uma reta que saia do ponto de encontro e vá até o meio das duas na outra ponta e por fim move-la afim de que a parte inferior esteja sobre a coordenada (10;02) (representada com a reta vermelha). O próximo passo é escolher um ponto sobre a reta vermelha para o cálculo do coeficiente, geralmente escolhe-se um ponto que esteja sobre as linhas verticais e horizontais, para o exemplo utilizou-se a coordenada (7;4). O coeficiente é calculado dividindo a variação em y dos dois pontos (que seria 4-2=2) pela variação em x que está em escala logarítmica (que seria 10log(10)- 10log(7)=1,549) a divisão resulta em um coeficiente c'=1,29. O passo seguinte é o cálculo do coeficiente " d' " que é dado pela inclinação da curva de compactação da série de 16 golpes na aba "CURVA COMPACTAÇÃO" da Figura 33. Para o cálculo divide-se a diferença do eixo y do segundo e primeiro ponto multiplicado por 1000, pela diferença no eixo x do segundo e primeiro ponto da série de 16 golpes (em vermelho). Seguindo o exemplo temos que d'=(1669,6-1529,6)/(15,54-13,41) logo d'= 65,7. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

54 54 Figura 32: Gráfico da aba "CURVA MCV" Fonte: Bastos, (2012) Figura 33: Gráfico da aba "CURVA COMPACTAÇÃO" Fonte: Bastos, (2012) Lucas Pufal Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

55 55 O último passo para a classificação é determinar o valor de Pi (Perda de Massa por Imersão), dado pelo valor em y para Mini-MCV 10 ou 15, de acordo com o valor de AF - Altura Final. Se AF for maior que 48mm utilizaremos Mini-MCV 10 para encontrar Pi, se for menor que 48mm utilizaremos Mini-MCV 15. Para determinar o valor de AF devemos traçar uma reta vertical em Mini-MCV=10 na aba "ALTURA", Figura 34, e ver o valor no eixo y correspondente ao momento de intersecção da reta vertical com a curva que representa as alturas do corpo de prova. Para o exemplo temos que AF será igual a 47,9. Desta forma utilizaremos o valor de Mini- MCV 15 para encontrar o Pi. Figura 34: Gráfico da aba "ALTURA" Fonte: Bastos, (2012) Na aba "PI", apresentado na Figura 35, traça-se uma reta vertical no valor de Mini-MCV encontrado para a amostra de solo conforme a condição da Altura Final e verifica-se o valor de Pi no eixo y. Para o exemplo vemos que Pi em Mini-MCV 10 é igual a 2. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

56 56 Figura 35: Gráfico da aba"'pi" Fonte: Bastos, (2012) Desta forma, preenchemos os valores de " d' ", " c' " e Pi na aba "PLANILHA" da Figura 30, e o gráfico de classificação final será gerado na aba "Classificação MCT", apresentado na Figura 36, e obtemos assim o resultado final da classificação MCT de acordo com a localização no ponto dentro dos grupos de solo apresentados no gráfico. Figura 36: Gráfico da aba "Classificação MCT" Fonte: Bastos (2012) Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

57 57 Pode-se observar a classificação final da mistura ALA 40% pertencente ao grupo LA'. Este resultado é coerente com os ensaios realizados no início das pesquisas em 2012 na Fundação Universidade do Rio Grande (FURG), garantindo assim a coerência do procedimento adotado neste trabalho, consolidando assim a sua execução no Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ Ensaios de Classificação MCT Expedita Os ensaios da classificação MCT Expedita - método das pastilhas, foram realizados conforme as recomendações do artigo da professora Dra. Rita Fortes (FORTES, 2002), apresentado no item deste trabalho, com algumas adaptações para os equipamentos do LEC. Pela inexistência de normas e desconhecimento do procedimento, alguns ensaios tiveram que ser repetidos devido as alterações convenientes tomadas após análises e leituras de artigos. Após a execução de vários ensaios, adotou-se uma sequência e um padrão a ser seguido afim de poder comparar os resultados sem que houvesse variação devido o procedimento laboratorial. Na sequência, serão listados os materiais e equipamentos utilizados na execução do ensaio de classificação MCT Expedito pelo método das pastilhas, e apresentada a metodologia adotada para este Trabalho de Conclusão de Curso. Figura 37: Parte de Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita Fonte: Autoria Própria Na Figura 37 têm-se: bandeja metálica, colher, amostra de solo, peneira nº 40 ABTN, espátula de aço, água destilada, placa de vidro, solo passante na peneira nº 40 ABNT. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

58 58 Figura 38: Demais Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita Fonte: Autoria Própria Já na Figura 38 têm-se: paquímetro, fio dental, 5 anéis de aço inoxidável, bandeja retangular, cachimbo de pedra porosa, béquer de plástico, cronômetro, filtro. Figura 39: Penetrômetro e Estufa Fonte: Autoria Própria Figura 39: Penetrômetro, Estufa para secagem regulada à 60ºC. O procedimento do ensaio inicia-se com o peneiramento de uma amostra de solo, do qual será utilizado o material passante na peneira nº 40. Uma das vantagens deste método é a pequena Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

59 59 quantidade de material necessário, cerca de 60g. Adiciona-se água ao solo e mistura-se com auxílio de uma espátula. Os solos argilosos necessitam de um período maior de mistura devido a sua fina granulometria. Adiciona-se água destilada ao solo até que se atinja o ponto de moldagem, este ponto é verificado conforme a Figura 40, onde coloca-se uma pequena quantidade da mistura sobre uma placa de vidro e que será submetido ao processo de penetração, devendo atingir valores próximos a 10mm. Quando esta penetração for atingida, as pastilhas podem ser moldadas, lembrando que o ponto é atingido através do acréscimo de água ou solo conforme o resultado da penetração. Para a moldagem, são feitas pequenas esferas de solo com as mãos e então são colocadas dentro do anel de aço e pressionadas com o dedo, afim de preencher todo o anel, o excesso de material é retirado com o auxílio de um fio dental de acordo com a segunda imagem da Figura 40. Para evitar que a pastilha grude no vidro, em solos argilosos recomenda-se o uso de um plástico sobre o vidro. Figura 40: Ponto de Moldagem e Retirada do Excesso com Fio Dental Fonte: Autoria Própria Após a moldagem, as 5 pastilhas são colocadas verticalmente em uma estufa previamente regulada em 60ºC por 24 horas conforme vê-se na primeira imagem da Figura 41. Neste processo as pastilhas perdem água, e por este motivo ocorre uma contração, o que ocasiona a queda das pastilhas em solos bastante argilosos conforme observa-se na segunda imagem da Figura 41. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

60 60 Figura 41: Pastilhas recém colocadas na estufa e 24 horas após Fonte: Autoria Própria Após as 24 horas, as pastilhas são retiradas da estufa, e antes de dar sequência ao ensaio espera-se até que elas esfriem. Após este período, podem ser realizadas as medidas de contração das pastilhas, com o auxílio de um paquímetro, na primeira imagem da Figura 42. É importante que sejam realizadas três medidas de cada pastilha, para fazer a média das 15 leituras de contração, que irão definir a posição no eixo x do gráfico de classificação. Para a embebidação das pastilhas, necessita-se de um sistema composto por dois cachimbos com pedra porosa e um recipiente com água destilada. Nota-se na Figura 42 a utilização de uma bandeja para que o recipiente com água destilada fique no mesmo nível dos cachimbos de pedras porosas que já estão colocados sobre a base do penetrômetro, isto é importante para que durante o processo de embebidação, a água fique nivelada e as pastilhas recebam água apenas por capilaridade. Para montar o sistema de forma que não fique ar na mangueira, elas são colocadas no recipiente de água e através da pressão exercida por um sopro vedando ao máximo a abertura do recipiente, a água se desloca sem bolhas de ar para o cachimbo. Após montado o sistema, deve-se esperar que a água em excesso saia pelas pedras porosas até que a água fique nivelada para então se colocar o filtro sobre a pedra. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

61 61 O processo de embebidação tem duração de 2 horas, nas quais as pastilhas recebem água por capilaridade e irão inchar, aumentando o seu tamanho e apresentando características de trincamento ou não de acordo com o tipo de solo. Figura 42: Montagem do Sistema de Embebidação e Medição da Contração Fonte: Autoria Própria Observa-se na Figura 43 que no início do processo de embebidação há pouco inchamento das pastilhas, já no término das duas horas percebe-se um aumento de tamanho e presença de trincas principalmente em solos argilosos. Figura 43: Variação de aspecto visual das pastilhas no início e fim da embebidação Fonte: Autoria Própria Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

62 62 Após duas horas de embebidação, inicia-se o processo de penetração das pastilhas. Na Figura 44 observa-se o momento da penetração na pastilha. Uma agulha com massa de 10g, cai em queda livre, para isso posiciona-se a mesma em contato com a pastilha e então ela é solta através do equipamento, e então mede-se o deslocamento vertical, que é a penetração conforme vê-se na Figura 44. Para cada pastilha são feitas três leituras, e novamente se faz a média das 5 pastilhas que irão resultar na localização vertical do ponto de classificação. Figura 44: Penetração das Pastilhas Fonte: Autoria Própria O gráfico de classificação foi apresentado no item deste trabalho, e será comentado com maior detalhamento do capítulo de Resultados. Lucas Pufal (lucaspufal@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

63 63 4 RESULTADOS Devido a necessidade de se adequar a metodologia MCT ao nosso laboratório, a realização dos ensaios teve início em meados de julho, e deste momento até a segunda quinzena de novembro, foram possíveis classificar 3 amostras de diferentes solos pela Metodologia MCT, além de 9 misturas que utilizam o solo do Campus da UNIJUÍ. Utilizando a Metodologia MCT Expedita - método das pastilhas, foram realizadas 12 classificações de solo e 6 misturas referentes ao grupo de pesquisa. Pelo conjunto do grupo de pesquisas na área da geotecnia, as curvas de compactação das misturas ALA, ALAI e ALARC foram realizados por outros integrantes deste grupo, e coube a esta parte da pesquisa realizar os ensaios de classificação MCT, sendo assim as curvas de compactação foram cedidas pelos colegas de pesquisa. Da mesma maneira a curva de compactação do solo de Ajuricaba e Capão do Cipó foram cedidas por colegas de pesquisa, e a curva de compactação do solo do Campus foi aproveitada dos ensaios realizados no início do ano por todo o grupo de pesquisa. A localização das amostras de solo classificadas estão representadas nas imagens seguintes, primeiramente uma visão geral do Estado na figura 45, e também uma imagem mais aproximada da região na figura 46. As amostras retiradas da BR-377 estão localizadas nos municípios de Cruz Alta, Ibirubá e Santa Bárbara do Sul representados em verde claro. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

64 64 Figura 45: Localização das cidades da retirada de amostras no Estado Fonte: Autoria Própria Figura 46: Destaque na região com cidades da retirada de amostras Fonte: Autoria Própria Lucas Pufal Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015