MECANICA DOS SOLOS

Solo

Do latim solum, é a porção da superfície terrestre onde se anda e seconstrói;

Material da crosta terrestre, não consolidado, que ordinariamente sedistingue das rochas;

Geologicamente, é o material resultante da decomposição das rochaspela ação de agentes do intemperismo.

Origem dos solos Quanto a sua origem, os solos podem ser divididos em dois grandesgrupos:

Solo residual – quando os produtos da rocha intemperizada permanecemainda no local em que se deu a transformação.

Solo transportado – quanto os produtos de alteração foramtransportados por um agente qualquer, para um local diferente ao datransformação.

O solo residual é subdividido em maduro e jovem, segundo o grau dedecomposição dos minerais. É um material que não mostra nenhumarelação com a rocha que lhe deu origem. Não se consegue observarrestos de estrutura da rocha nem de seus minerais.

O solo de alteração de rocha já mostra alguns elementos da rochamatriz, como linhas incipientes de estruturas ou minerais nãodecompostos.

A rocha alterada é um material que lembra a rocha no aspecto,preservando parte de sua estrutura e de seus minerais, porém, comdureza ou resistência inferior ao da rocha.

A rocha sã é a própria rocha inalterada.

Os solos transportados formam geralmente depósitos mais inconsolidados efofos que os residuais, e com profundidade variável.

O solo transportado, de acordo com a capacidade do agentetransportador, pode exibir grandes variações laterais e verticais nasua composição. Ex.: um riacho que carrega areia fina e argila parauma bacia poderá em períodos de enxurradas, transportar tambémcascalho, provocando a presença desses materiais intercalados nodepósito.

Entre os solos transportados é necessário destacar, de acordo com oagente transportador, os seguintes tipos ainda: coluviais, de aluvião,eólicos (dunas costeiras).

o Solo de aluvião – são solos que são transportados e arrastadospelas águas e depositados no momento em que a corrente sofre umadiminuição na sua velocidade.

o Solos orgânicos – solos cuja ocorrência localizam-se em áreas bemcaracterizadas como: em bacias e depressões continentais, nasbaixadas marginais dos rios e nas baixadas litorâneas.

o Solos coluviais – também conhecidos por depósitos de tálus, sãoaqueles solos cujo transporte deve exclusivamente à ação dagravidade. São de ocorrências localizadas, situam-se em via deregra, ao pé de elevações e encostas., etc.

o Solos eólicos – são de destaque apenas os depósitos ao longo dolitoral, onde se formam as dunas não sendo comuns no Brasil.

Terminologia de solos e rochas - NBR TB3

De modo geral os materiais de superfície classificam-se em:- Rochas - materiais constituintes da crosta terrestre provenientes de

solidificações do magma ou de lavas vulcânicas ou da consolidação dedepósitos sedimentares tendo ou não sofrido transformaçõesmetamórficas. (Material denso que necessita de alterações para sefragmentar).

- Solos - materiais constituintes da crosta terrestre provenientes dadecomposição "in situ" das rochas pelos diversos agentes geológicos, oupela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintesdas rochas.

Terminologia das rochas:- Bloco de rocha - pedaço de rocha com diâmetro médio superior a 1m.- Matacão - pedaço de rocha com diâmetro médio superior a 25 cm e

inferior a 1m .

- Pedra - pedaço de rocha com diâmetro médio compreendido entre 7,6 cm e25 cm. (Abaixo desse diâmetro já se compreende a classificação dossolos).

- Rocha alterada - (diferencia da rocha mãe pela alteração da suaresistência) é a que apresenta, pelo exame macroscópico oumicroscópico, indício de alteração de um ou vários de seus segmentosmineralógico constituintes, tendo geralmente diminuídos ascaracterísticas originais de resistência.

Terminologia dos solos: - Pedregulho - solos cujas propriedades dominantes são divididas à sua

parte constituída pelos grãos minerais de diâmetros superiores a 4,8mm e inferior a 76 mm.

- Areia - solos com grãos minerais de diâmetros máximos superiores a0,05mm e inferiores a 4,8 mm.

- Silte - solos com diâmetro máximo superiores a 0,005 mm e inferior a0,05mm. São solos que apresentam apenas a coesão para formar, quandoseco, torrões facilmente desagregáveis pela pressão dos dedos. (naconstrução civil não é muito utilizado devido a baixa resistência,porém podem ser utilizados para o enchimento de pavimentação porexemplo por ser um material de menor qualidade).

- Argila - solos que apresenta características marcantes de plasticidade(maior ou menor capacidade de o solo se moldar), quando úmido molda-sefacilmente em diferentes formas; quando seco apresenta coesão bastantepara formar torrões dificilmente desagregáveis por pressões dos dedos.Grãos com diâmetros máximos inferiores à 0,005mm.

Solos que não se verificam nitidamente as predominâncias de propriedades anteriormentereferidas serão designadas pelo nome do tipo de solo, cujas propriedades sejam maisacentuadas, seguindo de adjetivos correspondentes aos que o completam. Por exemplo.argila-arenosa, argila-silto-arenosa; silto-argilosa, etc.

- Solos com matéria orgânica - Quando há a presença de matériaorgânica, é necessário que seja avisado para os operadores da obra para queseja separada da areia. Caso um dos tipos anteriores apresente teorapreciável de matéria orgânica será anotada sua presença. Ex: argila-arenosa com matéria orgânica.

- Turfas - solos com grande porcentagem de partículas fibrosas dematerial carbonoso (provindo de resto de vegetais raízes) ao lado dematéria orgânica do estado coloidal. Pode ser de coloração marrom escuro apreto.

- Cascalho - solo com grande porcentagem de pedregulho, podendo terdiferentes origens- fluvial, glacial e residual. O cascalho de origemfluvial é chamado comumente de seixo rolado.

- Solo laterítico: são solos ricos em sesquióxidos de ferro e dealumínio, produtos de alteração de cor predominantemente vermelha, quecobrem extensas áreas na zona tropical. O processo pedológico que dá origema esses solos é que é considerado como laterização.

* diversas designações locais existem para o cascalho ou soloslateriticos: piçarra, recife, pedra canga, tapiocanga e mocororó.

- Saibro: solo residual areno-argiloso, podendo conter pedregulhos,provenientes de alteração de rochas graníticas ou gnaissicas.

- Topsoil: solo areno-siltoso, com pouca ou nenhuma argila,encontrados nas camadas superficiais do terreno de pequena declividade ounas partes baixas de bacias hidrográficas.

- Massapê: solo argiloso, de plasticidade e expansibilidade elevadas,encontrado principalmente no Recôncavo Baiano. Suas características dapresença da montemorilonita. No Paraná, materiais semelhantes sãodesignados de sabão-de-caboclo.

Identificação de solos (Procedimento expedito)

Para facilidade de identificação dos solos, sob o ponto de vista doseu comportamento, existe uma série de testes simples, visuais, manuais,prescindindo de qualquer instrumento de laboratório.

- Teste visual: consiste na observação visual do tamanho, forma, cor econstituição mineralógica dos grãos do solo - permite distinguir os solosgrossos dos finos. - Teste de tato: permite apertar e friccionar, entre os dedos, a amostrapara identificar o solo - os solos ásperos são de comportamento arenoso eos macios de comportamento argiloso. - Teste de corte: consiste em cortar a amostra com uma lamina fina eobservar a superfície do corte - sendo polida (ou lisa), tratar-se-á desolo de comportamento argiloso; sendo fosca (ou rugosa) de comportamentoarenoso. - Teste de dilatância: consiste em colocar na palma da mão uma pasta desolo (em umidade escolhida) e sacudi-la batendo leve e rapidamente uma dasmãos contra a outra. A dilatância se manifesta pelo aparecimento de água àsuperfície da pasta e posteriormente desaparecimento, ao se amassar aamostra entre os dedos - o solo arenoso reage sensivelmente e prontamenteao teste, os argilosos não reagem.

- Teste de resistência seca: consiste em tentar desagregar (pressionandocom os dedos) uma amostra seca de solo - se a resistência for pequena,tratar-se-á de solo de comportamento arenoso; se for elevada, solo decomportamento argiloso.

Propriedades Gerais dos Solos

Formas das PartículasA parte solida de um solo é constituída por partículas e grãos que temas seguintes formas: Esferoidais Lamelares ou placoides Fibrosas

- As partículas esferoidais possuem dimensões aproximadas em todas asdireções e poderão, de acordo com a intensidade de transporte sofrido,serem angulosas ou esféricas. Ex. Solos arenosos ou pedregulhosos.

- Nos solos de granulometria mais fina, apresenta-se lamelares eplacóides, ou seja, há predomínio de duas dimensões sobre a terceira.

- As partículas com formas fibrosas ocorrem nos solos de origem orgânica(turfosos), onde uma das dimensões predomínio sobre a terceira.

Fases do soloEm relação aos seus componentes, o solo pode ser definido como um

material constituído por um conjunto de partículas sólidas deixando entresi vazios, que poderão estar parcial ou totalmente preenchidos por água.

É portanto um sistema polifásico formado geralmente por três fases:sólida, liquida e gasosa, podendo eventualmente, passar a bifásico: Sólido-líquido ou sólido-gás.

(Os vazios não são necessariamente bifásicos ou trifásicos, quando osolo está totalmente seco encontra-se em bifásico (solo e ar), quandoencontra-se parcialmente úmido encontra-se em situação trifásica (solo, are água), quando encontra-se totalmente saturado bifásico (solo e água).)

Fase Sólida

É constituída por partículas ou grãos de dimensões, forma e naturezaquímica e mineralógica variáveis, decorrentes da rocha de origem e dosfatores que intervieram na formação do solo.

Chama-se granulometria ou analise granulométrica a operação que visaestabelecer a distribuição em peso, das partículas segundo suas dimensões.

Fase Liquida:A água se apresenta no solo sob diversos aspectos, com propriedades

que podem variar totalmente da água livre. Podemos distinguir:

- Água de constituição: é um dos componentes da argila, cuja eliminaçãoou variação percentual acarreta alteração nas propriedades da mesma.

- Água adsorvida: constitui-se uma película fixada nas superfícies dosgrãos. A espessura dessa película é variável.

- Água higroscópica: é aquela que se encontra no solo ao ar livre, ouseja, em equilíbrio com o vapor d’agua da atmosfera úmida, e é cedidaa uma atmosfera seca.

- Água Capilar: é aquela que, nos solos de grãos finos, sobe pelosinterstícios capilares (vazios deixados pelos grãos) deixados pelaspartículas solidas, além do plano determinado pela água livre.

- Água livre: tem as características tipicas da água comum, regindo-seseu comportamento pelas leis da hidráulica. Quando maior a porosidadedo solo, maior a quantidade de água que poderá conter em seus vazios.

-Fase Gasosa:

Consiste nos vazios deixados pelas fases solidas e liquidas, e éconstituída por ar, vapor d’água e carbono combinado.

Dessa forma a proporção da fase gasosa depende da fase liquida.

Índices físicosOs índices fiscos são relações entre as diversas fases, em termos de

massas e volumes, os quais procuram caracterizar as condições físicas dosolo.

Volume M assaSolo V M Sólidos Vs M sLíquidos Vw M wVazios Vv −

Relações de volume:As mais utilizadas são: Porosidade, índices de vazios e grau de

saturação. Definição:

n = A porosidade é definida como a relação entre volume de vazios evolume total da amostra.

e = O índice de vazios, relação entre o volume de vazios e volume desólidos.

Ss = O grau de saturação é a relação entre volume de água e volume devazios

Relação entre as massas

w = Teor de umidade.

Relação entre as massas e volumes

ɣ = Massa especifica natural (para qualquer solo).

ɣs = Massa especifica dos sólidos.

ɣw = Massa especifica da água.

ɣw = 1,0g/cm³ = peso especifico da água

Análise granulométrica dos solos (granulométria)

A análise granulométrica, ou seja, a determinação das dimensões daspartículas do solo e das proporções relativas das partículas do solo e dasproporções relativas em que elas se encontram é representada, graficamente,pela curva granulométrica.

Segundo a forma da curva podemos distinguir os diferentes tipos degranulometria.

- Continua (curva A)- Descontinua (curva B)- Uniforme (curva C)- Continua densa, com finos preenchendo os vazios (Curva D)

Solo Bem graduado – existem várias graduações que variam continuamente– há poucos espaço vazio.Solo de graduação continua – os grãos possuem sempre a mesma dimensão.– há muitos espaços vazios.Solo de graduação aberta – não possui um padrão na dimensão.

Definem-se uma curva granulométrica os dois seguintes parâmetros: “diâmetroefetivo” e “grau de uniformidade”.

Diâmetro efetivo (def) – é o diâmetro correspondente a 10% do pesototal de todas as partículas menores que ele.

Esse parâmetro fornece indicação sobre a permeabilidade dasareias usadas para filtro.

Coeficiente de uniformidade Cu – é a razão entre os diâmetroscorrespondes à 60% e 10% da curva:

Cu =

Cu < 5 granulometria muito uniforme.5 < Cu < 15 uniformidade médiaCu > 15 desuniforme

Ensaio de granulometria

Nos ensaios de granulometria, fica evidente a dificuldade de obterfrações que passam ou são retidas nas diversas peneiras, devido as grandesdiferenças de tamanho das partículas e das próprias estruturas granularesdos materiais.

Os materiais mais graúdos, podem ter uma classificação, mediantea passagem pelas aberturas das peneiras;

Os materiais mais finos, podem exigir o auxilio da água correntepara passar pelas aberturas; e

Os siltes e as Os siltes e as argilas exigem processos indiretos como a

sedimentação.

A amostra de solo, para ser submetida ao ensaio de análise granulométrica,é dividida em três porções:

a) Todo o material retido na peneira de 2,00mm, peneira nº10, lavado eseco em estufa, é destinado ao ensaio de peneiramento;

b) De cerca de 50 a 100g de material menor que a abertura de 2,00mm, vaipara a peneiração e sedimentação total;

c) De cerca de 50 a 100g de material menor que a abertura de 2,00mm vaipara a peneiração e sedimentação natural.

Para análise granulométrica, distingue-se: o Peneiramento ou peneiração é a operação de passar o

material pelas peneiras indicadas;o Sedimentação é a queda das partículas de material, após

dispersão em água e depósito, em ordem decrescente de peso daspartículas. Podendo ser:

Sedimentação natural – é a sedimentação em que não éutilizado defloculante;

Sedimentação total – é a sedimentação em que são usadoscomo defloculante 20cm³ de Silicato de Sódio de densidadede 1,023 a 20ºC.

Para os ensaios de peneiramento ou peneiração, são utilizadas peneirasde malhas quadradas, de fios ondulados de latão ou de bronze, em caixilhosmetálicos de 203,2mm (8 polegadas) de diâmetro e 50,8mm (2polegadas) dealtura, com aberturas nominais constantes.

Exemplo de ensaio de peneiramento para uma amostra qualquer.

M = 5000gM assa retida (g) M assa retida acumulada (g) M assa que passa (g) Porcentagem que passa (% )

(mr) ( mr)∑ (M - mr)∑ [(M - mr)/M ] . 100∑25,4 0 0 5000 10012,7 500 500 4500 90nº 4 1000 1500 3500 70nº 10 2000 3500 1500 30nº 200 1000 4500 500 10Fundo 500 5000 0 0

Peneiras # (mm)

Plasticidade e consistência dos solos

PlasticidadeA plasticidade é definida como uma propriedade dos solos, que consiste

na maior ou menor capacidade de serem moldados, em determinadas condiçõesde umidade, sem variar o volume.

A plasticidade é uma das mais importantes propriedades das argilas. O comportamento plástico dos materiais em outras ciências de engenharia

baseiam-se na características tensão-deformação. Um corpo diz-se:- Elástico: quando recupera a forma e volume primitivos, ao cessar a

ação das forças externas que o deforma;- Plástico: quando não se recupera o estado original ao cessar a ação de

deformação.

ConsistênciaUm solo argiloso depende do seu teor de umidade poderá apresentar

características iguais a de um liquido, ou a de um sólido.

Estados de solo em função do teor de umidade:

Antes do limite de liquidez ele não se molda por estar em estado delama.

Entre o limite de liquidez e do limite de plasticidade o solo pode sermoldado, porém, após o limite de plasticidade ele possui resistência eem uma tentativa de ser moldado ele se quebra.

Após o limite de plasticidade (estado solido) o solo perde columequando vai perdendo a umidade, porém, a partir do limite de contraçãoele continua perdendo umidade, porém, não perde mais volume.

a) No estado Liquido: uma massa de solo argiloso (por ex. Lama) nãopossui forma própria e tem resistência ao cisalhamento nula.

b) No estado plástico: o solo apresenta a propriedade de plasticidadeem função da perda de umidade; poderá ter sua forma alterada semapresentar variação de volume, ruptura ou fissuramento.

c) No estado semissólido: o solo tem a aparência de um sólido,entretanto passa por variações, o volume ai ser secado.

d) No estado sólido: não ocorre mais variação.

Limites de consistênciaSão estabelecidos arbitrariamente, a partir de ensaio padronizados, são

também conhecidos como limites de ATTERBERG.- Limite de liquidez (LL) – é o teor de umidade que separa o estado

liquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequenaresistência ao cisalhamento.

- Limite de plasticidade (LP) - é o teor de umidade que separa o estadoplástico do semissólido.

- Limite de contração (LC) – é o teor de umidade que separa o estadosemissólido do sólido.

Índice de Plasticidade:IP= LL-LP – é a diferença entre o limite de liquidez e o de

plasticidade.O IP tenta definir a zona em que o terreno se acha no estado plástico

e, por ser máximo, para as argilas e nulo para as areias, fornece oscritérios para ajuizar do caráter argiloso do solo.

- Quanto maior for o IP mais plástico será o solo. - Um material sem plasticidade (ex areia) tem IP nulo e se escreve IP=NP

(não plástico).

Influência da matéria orgânica na plasticidade.- Uma pequena porcentagem de matéria orgânica eleva o valor do PL, sem

elevar simultaneamente o do LL.- Os solos com matéria orgânica tem baixos valores de plasticidade

Classificação dos solos em função do IPSolos:

- Fracamente plásticos 1 < IP < 7- Mediamente plásticos 7 < IP < 17- Altamente plásticos IP > 15

Ensaios de Consistência

A influencia das frações finas do solo não fica definida apenas pelagranulometria, e assim, com apenas esse ensaio, não se pode ter noção docomportamento do conjunto de partículas.

As propriedades plásticas dependem da... do solo, da forma daspartículas e de sua composição química e mineralógica.

Virifica-se assim a necessidade de outros ensaios para definir aspropriedades que podem interessar aos estudos.

O Sueco Atterberg definiu os limites de consistência e, assim, podeestudar os diferentes estados do solo em presença da água.

Limite de Liquidez (LL)

No ensaio, o LL é expresso pelo teor de umidade com o qual se unem, em1cm de comprimento, as bordas inferiores de uma canaleta feita em umaamostra de solo colocada na concha de um aparelho padrão, sob ação de 25golpes desse mesmo aparelho.

Casagrande construiu um aparelho próprio em que, acionando-se umamanivela, faz-se que a altura de queda da concha seja exatamente 1cm.

A amostra que contém apenas os finos solos é homogeneizada com teoresde água em cada determinação. Em seguida é coloca na concha a separadaem dumas partes com a utilização de um cinzel recomendado.

Aciona-se a manivela e procede a aplicação dos golpes regularmente,até que as bordas inferiores da canaleta se unam em um comprimento de1cm, anotando-se o número de golpes.

Após essa união, retira-se uma amostra do material e determina-se oteor de umidade correspondente.

Retira-se o material remanescente da concha, junta-se com o restanteda amostra e adiciona-se mais água, repetindo-se as operações parateores crescentes de umidade, de maneira a obter-se golpes próximos de50, 40, 20 e 10.

Dispondo-se de uma série de pares de valores numéricos de golpes xumidade, constrói-se uma curva de liquidez.

Caso os pontos obtidos não se alinhem em uma reta, ou admitam umarazoável reta média, repete-se o ensaio.

O Limite de Liquidez é expresso pela umidade correspondente à 25golpes na curva de liquidez.

Nº de golpes mw (g) ms (g) h (% )70 45,0 40,0 12,547 48,0 38,0 21,031 58,0 42,0 40,517 81,0 52,0 56,07 105,0 58,0 62,0

LL = 44,0%

Detalhes do ensaio de limite de liquidez

Na figura abaixo são apresentados as diversas fases do ensaio delimite de liquidez;

Quando o solo tente para a faixa arenosa, pode-se chegar a situaçãode impossibilidade de realizar o ensaio, porque as doas partes daamostra se juntam com um numero de golpes inferior a 25.

Esses solos são classificados como NL, ou seja, não liquido,liquidez baixa, que impossibilita a realização do ensaio.

Limite de Plasticidade (LP)

É a transição do estado de consistência semi-sólida para o estado deconsistência plástica (umidade crescente).

Tem o símbolo de LP e é expressa em %.No ensaio, é expresso pelo menos teor de umidade com que o cilindro de

solo de cerca de 10cm de comprimento é rolado, rompendo-se ao atingir3mm de diâmetro.

Fisicamente, o que ocorre é que a película de umidade que envolve osgrãos começa a romper provocando atrito direto grão a grão.

Ensaio

Para a execução do ensaio, coloca-se a amostra com umidadeaconselhável em uma placa de vidro fosco e, fazendo-se pressões com apalma das mãos sobre a mesma, dá-lhe a forma cilíndrica.

Continua-se a rolar, mantendo-se o comprimento de 10cm, até que ocilindro atinja o diâmetro de 3mm, o que se verifica com o auxilio de umcilindro comparador.

Não se atingindo o rompimento nessas condições, repete-se as operaçõesaté que, por perda de umidade, o cilindro se fragmente em diversospedaços com o diâmetro de 3mm.

Obtido esse rompimento na forma preconizada, determina-se a umidadecorrespondente que, por definição, é o limite de plasticidade do solo.Fazem-se no mínimo três determinações.

Exemplo:

Amostra mw (g) ms (g) h (% )1 14,70 12,51 17,902 15,61 13,21 18,213 16,90 13,51 17,80

M édia 17,97

A determinação da umidade de cada ponto de ensaio é feita de forma usual, utilizando-se, para secagem do material, estufa na faixa de temperatura entre 100°C e 110°C.

O ensaio de plasticidade permite obter o índica de plasticidade, definido pela expressão:

IP = LL – LP (em %)

Quando o limite de plasticidade não pode ser determinado devido ànatureza do material, este é designado por NP.

Compactação dos solos

Entende-se por compactação de um solo o processo manual ou mecânicoque visa reduzir o volume de seus vazios e assim, aumenta sua resistência,tornando-o mais estável.

A compactação de um solo visa melhorar suas características, não sóquanto a resistência, mas também, nos aspectos: permeabilidade,compressibilidade e absorção d’água.

Sabe-se que o aumento do peso específico de um solo, produzido pelacompactação depende fundamentalmente da energia despendida e do teor deumidade do solo.

Observa-se que na “compactação” há expulsão de ar e no“adensamento” a expulsão é da água.

Curvas de compactação

Quando se realiza a compactação de um solo sob diferentes condições deumidade é para uma determinada energia de compactação, a curva de variaçãodos pesos específicos (ɣ), em função da umidade (h) será a seguinte:

Para fins práticos, prefere-se utilizar os ɣs = , traçando-se assim, acurva ɣ = ʄ(h), que é chamada de curva de compactação.

Esta curva nos mostra que há um determinado ponto, para o qual ɣs émáximo. A umidade correspondente a este ponto de peso específico aparenteseco máximo (ɣs,máx.) é determinada umidade ótima (hot).

Para cada solo, sob uma dada energia de compactação, existem, então,um hot e um ɣs,máx.

As curvas de compactação, embora difiram para cada tipo de solo, seassemelham quanto à forma.

O comportamento do solo, indicado na curva de compactação, pode serexplicada considerando que a medida que cresce o teor de umidade, até umdeterminado valor (hot), o solo torna-se mais trabalhável, dando resultadosɣs maiores e teores de ar menores.

Como não é possível expulsar todo o ar escondido nos vazios do solo, acurva de compactação nem sempre poderá alcançar a curva de saturação ( queé teoricamente, a curva de Var=0), justificando-se, assim, a partir deɣs,máx, o ... descendente.

Equação da curva de saturação:

ɣ = δ . . ɣa

*Se o solo estiver saturado ainda, Vv = Va/Var = 0, tem-se:

ε = h.δEnsaio Normal de Compactação

O ensaio original para determinação da umidade ótima e do pesoespecífico máximo de um solo é o ensaio de Proctor, proposto em 1993, peloengenheiro americano que lhe deu o nome. Este ensaio conhecido como ensaio Normal de Proctor padronizado pela ABNTem seu MB – 33 e revisada em NBR 7.182/86.

δ – densidade real (grãos)ε – índice de vaziosɣa – peso específico da água

A amostra de solo deve ser previamente seca ao ar e destorroada.Inicia-se o ensaio acrescentando-se água ate que o solo fique com cerca de5% de umidade abaixo da umidade ótima.

Uniformizando-se bem a umidade, uma porção de solo é colocada numcilindro padrão com 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm e volume de 1000cm³ e dividido em três camadas cada uma submetida a 26 golpes de um soquetecom a massa de 2,5 kg e caindo 30,5 cm de altura.

Anteriormente o número de golpes era 25, a alteração da norma para26 foi feita para ajustar a eneria de compactação ao valor deoutras normas internacionais, já que o cilindro utilizado no Brasilpossuía dimensões diferentes dos utilizados em outros países.

A amostra é destorroada, a umidade é aumentada (cerca de 2%), novacompactação é feita, e o novo par de valores umidade e densidade seca éobtido.

A operação é repetida até que se perceba que a densidade seca, depoisde ter bubido, já tenha caido em duas ou três operações sucessivas.

Ensaio sem reuso do material

O ensaio é feito com amostras virgens (não trabalhadas) para cadaponto da curva, embora exija maior quantidade de material, o resultado émais fiel.

Ensaio em solo com pedregulho

Quando o solo apresente quantidade considerável de pedregulhos, a suacompactação em cilindro com 10cm de diâmetro apresente dificuldades. Poroutro lado a quantidade de pedregulhos presentes em casa pinto pode serdiferente e isto influi.

É fácil perceber que um pedregulho com 2cm³ de volume, por exemplo,requer muito menos água do que 2cm³ de solo compactado e pesa bem mais,a comparação entre os resultados dos diversos pontos fica comprometida.Por outro lado, na interface de solo com o cilindro podem se formarninhos. Por isto o ensaio de compactação no cilindro de 1000 só é feitocom solos com diâmetro máximo de 4,8mm.

Quando o solo contiver pedregulhos, a mesma NBR 7182/86 indica que acompactação seja feita em cilindro maior, com 15,24cm de diâmetro e11,43cm de altura, volume de 12.085cm³. Neste caso o solo é composto emcinco camadas, aplicando-se 12 golpes por camada, com soquete maispesado e com maior altura de queda que o anterior (massa de 4,536kg ealtura de queda de 45,7cm).

Classificação dos solos

Os solos podem ser classificados em função das finalidades de seu uso.A maneira mais simples de classificar em solos, objetivando sua

aplicação em trabalhos de pavimentação, é levar em conta a granulometriadesse solo.

Esse parâmetro, porém, não atende-se as finalidades decorrentes do usodo solo para pavimentação, pois não leva em conta, por exemplo, aplasticidade, fator de importância fundamental no estudo do uso dos solos,quer como material de fundação, quer como material a compor as camadas dopavimento.

Classificação de Highway Research Borad (HRB)

Pode-se dizer que, em termos de pavimentação, é a classificação de solos mais utilizada.

Esta classificação HRB baseia-se também em ensaios normais de caracterização de solos, ou seja, o limite de liquidez, o índice de plasticidade e o ensaio de granulometria. Neste ultimo, tem interesse as porcentagens que passam nas peneiras nº 10, 40 e 200.

A porcentagem que passa na peneira nº 200, que pode confundir-se com asoma das frações de silte e argila, é utilizada genericamente na classificação e será simbolizada pela letra p. As duas outras peneiras só entram na classificação para os solos A-1 e A-3, areias.

O resumo da classificação é apresentado na Tabela 2.20.

O processo de classificação inicia-se pelos resultados de granulometria seguida dos ensaios de liquidez e plasticidade.

Exemplo de classificação

Amostra 1 : p = 52% LL = 62% IP = 18%

Segue-se o roteiro: inicialmente toma-se o valor p = 52%. Verifica-seque ficam eliminados os materiais granulares, ou seja, os solos A-1, A-2e A-3, pois, p = 52% > 36%.

Toma-se em seguida o valor LL = 62%. Verifica-se que ficam eliminadosos solos A-4 e A-6, pois LL = 62% > 40%.

Finalmente toma-se o valor IP = 18%. Verifica-se que fica eliminado osolo A-5, pois IP = 18%>10%.

O solo da amostra 1 classifica-se, então, como A-7. É necessáriodistinguir entre A-7-5 e A-7-6. Para isso, verifica-se, em complemente,que:

Solos A-7: Se IP ≤ LL – 30 será A-7-5 Se IP > LL – 30 será A-7-6

IP ≤ LL – 30 IP ≤ 62 – 30 IP ≤ 32Sendo IP < LL – 30, o solo é A-7-5

Amostra 2: p = 28% LL = 34% IP = 8%Pela Tabela – para p = 28%, elimina-se os solos: A-1, A-3, A-4, A-5, A-6e A

Para LL = 34% elimina-se os solos: A-2-5 e A-2-7Para IP = 8% elimina-se os solos: A-2-6

O solo é A-2-4

Amostra 3: nº10 = 43% Nº 40 = 26%

P (nº200) = 17% LL = NL IP = NPPara p = 17%, elimina-se os solos: A-1-a, A-3, A-4, A-5, A-6Para LL = NL e IP = NP, elimina-se os solos: A-2-6, A-2-7Para nº10 = 43%, mantêm-se os solos: A-1-b E A-3Para nº40 = 26%, elimina-se os solos: A-3Restam os solos A-1-b e A-2-4. O primeiro grupo a satisfazer é A-1-b(da esquerda para a direita)O solo é A-1-b

Índice de Grupo (IG) Antes de ser apresentado o quadro geral da classificação, é necessário

definir um dos classificadores quantitativos dos solos mais conhecidos,que é o índice de grupo.

O índice de Grupo é um classificador de solos dado por um númerointeiro variando de 0 a 20 e calculado pela expressão:

IG: 0,2*A+0,005*A*C+0,01*B*D

*chamando de p o teor de silte + argila do solo, ou seja, a porcentagem quepassa na peneira de nº200, tem-se:

a = p-35 a= percentagem que passa pela peneira nº200 menos 35sendo p>75%, adota-se 75 sendo p<35%; adota-se 35*Assim, a varia de 0 a 40 e 0,2*a varia de 0 a 8.

b = p-15 b = % que passa na peneira nº200 menos 15sendo p>55% adota-se 55sendo p<15% adota-se 15*Assim b varia de 0 a 40 e 0,01*b*d varia de 0 a 8

c = LL-40 c = valor do limite de liquidez, menos 40sendo LL>6-% adota-se 60sendo LL<40% adota-se 40* assim, c varia de 0 a 20 e 0,005*a*c varia de 0 a 4

d = IP-10 d= valor do Índice de Plasticidade menos 10Sendo o IP>30 adota-se 30sendo o IP<10, adota-se 10*Assim d varia de 0 a 20 e 0,01*b*d varia de 0 a 8

Aplicando-se na formula do Índice de Grupo os valores mínimos de a, b, ce d, tem-se:

IG min = O

Aplicando-se os valores máximos tem-se: IGmáx = 20IG max = 8+4+8

Exemplo 1

Um solo que, nos ensaios de caracterização, apresentou os seguintesresultados: LL= 67%IP= 36%p= 85%

Cálculo do índice de grupo

IG = 0,2*a + 0,005*a*c +0,01*b*d

a = p -35 85 (75) -35 = 40, como p>75%, adotou-se 75.b = p -15 85 (55) -15 = 40, como p>55%, adotou-se 55c = LL – 40 67 (60) – 40 = 20, como LL>60, adotou-se 60.d = IP - 10 36 (30) – 10 = 20, como IP > 30, adotou-se 30.

IG= 0,2*40 +0,005*40*20 +0,01*40*20IG=20

Exemplo 2

LL=58% IP=17% p=50%

a = p - 35 50 – 35 = 15b = p – 15 50 – 15 = 35c = LL – 40 58 – 40 = 18d = IP – 10 17 – 10 = 7

IG = 0,2*a + 0,005*a*c +0,01*b*dIG = 0,2*15 + 0,005*15*18 + 0,01*35*7IG = 6,8 ≈ 7