Definição:
O termo caracterização é
utilizado em Geotecnia para identificar um
grupo de ensaios que visam obter algumas
características básicas dos solos com o
objectivo de avaliar a sua aplicabilidade nas obras de construção. São muito utilizados
no início dos estudos, como por exemplo construção de edifícios, pontes,
estradas, dentre outros.
São definidos como grandezas que expressam as proporções entre pesos e volumes em que ocorrem as três fases presentes numa estrutura de solo.
Sob esta designação incluem-se os ensaios realizados para determinar as propriedades básicas, essencialmente de natureza física e inerentes ao material solo, os quais, juntamente com as propriedades químicas e mineralógicas, definem as características primárias do solo e influenciam directamente as suas restantes características.
Þ Teor em água (w);
Þ Peso volúmico (g);
Þ Peso volúmico seco (gd);
Þ Peso volúmico das partículas sólidas (gs);
Þ Densidade das partículas sólidas (Gs);
Þ Índice de vazios (e);
Þ Porosidade (n);
Þ Grau de saturação (S).
Ensaios de identificação
Um ensaio de identificação de solos tem como principal função a identificação das componentes mineralógicas dos solos e determinar o seu comportamento.
O objectivo é saber se o material é fino ou grosso (composição granulométrica); determinar o seu Limite de liquidez (LL) e de plasticidade (LP), e seu Teor em Água, bem como os Índices de Liquidez (IL), de Plasticidade (IP) e de Consistência (IC), constituindo os limites de consistência. Estes parâmetros permitem classificar, qualitativamente, as características mecânicas, de permeabilidade e de trabalhabilidade de um solo, onde se pretende implementar uma estrutura geotécnica.
Análise e Composição Granulométrica
A Granulometria ou Análise Granulométrica dos solos é o processo que visa definir, para determinadas faixas pré-estabelecidas de tamanho de grãos, a percentagem em peso que cada fracção possui em relação à massa total da amostra em análise (LNEC, E 196 1966). Para as partículas de maiores dimensões o método que se usa para a determinação da composição granulométrica é o da Peneiração, onde o solo é conduzido a passar por uma série de peneiros de malha (quadrada) normalizada e cada vez mais apertada. O material retido num determinado peneiro representa a fracção do solo com dimensão superior à da malha desse peneiro, mas inferior à do peneiro precedente. Esse material é pesado para averiguar que percentagem representa do peso total da amostra.
Para partículas de dimensões muito reduzidas o processo de peneiração deixa de ser exequível. O peneiro de malha mais apertada na série da ASTM (American Sciety of Testing Materials) habitualmente empregue é o peneiro 200, cuja malha tem 0,074mm de lado. Para partículas que passam no peneiro 200 a distribuição granulométrica é em regra realizada por sedimentação (Matos Fernandes, 1994).
Limites de Consistência
Apenas a distribuição granulométrica não é suficiente para caracterização mais credível do comportamento dos solos sob o ponto de vista geotécnico e/ou de engenharia civil, dado que a fracção fina do solo tem correspondido às maiores superfícies específicas do mesmo, podendo atingir 300 m, por isso, o estudo da sua consistência costuma ser de fundamental importância, pois, dele dependem as propriedades de plasticidade e expansividade.
O termo consistência refere-se primariamente ao grau de resistência e plasticidade do solo que dependem das ligações internas entre as partículas do solo. Os solos ditos coesivos possuem uma consistência plástica entre certos teores limites de água. Abaixo destes teores eles apresentam uma consistência sólida e acima uma consistência líquida. Podendo-se ainda distinguir entre os estados de consistência plástica e sólida, uma consistência semi-sólida normalmente conhecida como friável. Através duma série de testes e ensaios é possível definir as linhas que separam um estado do outro, a estas linhas são chamadas de limites de consistência ou de Atterberg.
Os limites de consistência são portanto, métodos de avaliação da natureza de solos criados por Albert Atterberg. Através duma série de testes e ensaios é possível definir o limite de liquidez, o limite de plasticidade e o limite de contracção de um solo.
O Limite de liquidez (WL ou LL) é o teor em água que separa o estado de consistência líquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento. O ensaio pode ser feito através de dois dispositivos: a Concha de Casagrande e o penetrómetro de cone.
O Limite de plasticidade (WP ou LP) é o teor em água abaixo do qual o solo passa do estado plástico para o estado semi-sólido, ou seja ele perde a capacidade de ser moldado e passa a ficar quebradiço.
O Limite de retracção ou de contracção (WR ou LR ou ainda LC) é, por definição, o teor em água, abaixo do qual a secagem do solo se processa a volume constante, ou seja, corresponde a fronteira entre os estados de consistência sólido e semi-sólido (Head, 1992) in Duarte (2002). Deve ser determinado sempre que o Índice de Plasticidade for alto. O valor do limite de retracção tem pouca utilidade prática.
Dos diversos índices, relacionando os
limites de liquidez, de plasticidade e às vezes o teor em água do solo, o mais
utilizado actualmente é o índice de plasticidade.
Índice
de plasticidade (IP), fisicamente representa a quantidade de água
necessária para que um solo passe do estado plástico ao líquido. Sendo definido
como a diferença entre o limite de liquidez (WL) e o limite de
plasticidade (WP).
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O IP é expresso em percentagem e pode ser interpretado, em função do
peso de uma amostra, como a quantidade máxima de água que pode- lhe ser
adicionada, a partir de seu Limite
de plasticidade, de modo que o solo mantenha a sua consistência plástica.
A comparação do teor em água natural,
de um dado solo argiloso com os limites de atterberg fornece uma indicação
aproximada da consistência do solo.
Assim, o Índice de Consistência (IC) é a relação entre a
diferença do limite de liquidez para o teor em água natural e o índice de
plasticidade.
De acordo com o
índice de consistência os solos argilosos e de outros solos coesivos
classificam-se como muito mole, mole, média, dura muito dura e rija.
(Matos Fernandes, 1992).
REFERENCIAS
DUARTE, I. M. R. (2002). “Características geológicas e geotécnicas de solos residuais de rochas
granitóides a sul do Tejo”. Dissertação para obtenção do grau de Doutor em
Geologia de Engenharia. Universidade de Évora.
LNEC E 196
(1967). Solos. Análise granulométrica. LNEC, Portugal.
LNEC NP 143
(1969). Solos. Determinação dos limites de consistência. LNEC, Portugal.
LNEC NP 84 (1965). Solos. Determinação do teor
em água. LNEC, Portugal.
MATOS FERNANDES,
MANUEL (1994). Mecânica dos Solos – Vol.1. FEUP.
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