Propriedades dos Solos
1 Índices Físicos
Sendo os solos um material polifásico, o seu comportamento depende da quantidade relativa de cada uma das suas três fases (partículas sólidas, água e ar), havendo diversas relações que se utilizam para expressar as proporções entre elas. Na Figura abaixo se apresentam, de forma esquemática, as três fases que normalmente ocorrem nos solos, embora os vazios possam estar totalmente preenchidos por ar (solo seco) ou por água (solo saturado).
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Figura – Representação esquemática das fases constituintes de um solo
Em que, Va, Vw, VS, VV, e V representam os volumes de ar, água, sólidos (grãos minerais), vazios e total de um solo, respectivamente. Por sua vez, Pa, Pw, PS e P representam os pesos de ar, água, sólidos e total de um solo.
1.1 Relações entre volumes
As relações entre volumes freqüentemente utilizadas para caracterizar as três fases de um solo são expressas através das seguintes grandezas: índice de vazios (e), porosidade (n) e grau de saturação (Sr).
- Índice de vazios (e)
O índice de vazios é definido como a relação entre o volume de vazios (VV) e o volume de partículas sólidas (VS) existente numa massa de solo. Normalmente, é expresso em unidades decimais, podendo os solos finos apresentar índices de vazios superiores a 1,0.
- Porosidade (n)
A porosidade é definida como a relação entre o volume de vazios (Vv) e o volume total (V) de uma massa de solo. É expressa em percentagem, podendo variar entre 0 e 100%.
- Grau de saturação (Sr)
O grau de saturação define-se como a relação entre o volume de água (Vw) e o volume de vazios (Vv) de uma dada massa de solo. É expresso em percentagem, podendo variar entre 0% (solo seco) e 100% (solo saturado). Quando 0%<Sr<100%, o solo encontra-se úmido.
1.2 Relações entre pesos e volumes
- Peso específico aparente úmido ou natural ()
- Peso específico das partículas sólidas (s)
- Peso específico aparente seco (d)
- Peso específico saturado (sat)
Corresponde ao peso específico de um solo quando os seus vazios se encontram totalmente preenchidos por água, isto é, quando VW=VV e Sr=100%.
- Peso específico submerso (sub)
1.3 Relações entre pesos
- Umidade (w)
Expresso em porcentagem
1.4 Relação entre pesos específicos
- Densidade real dos grãos (Gs)
1.5 Relações entre os índices físicos
Em laboratório são determinados apenas a umidade (w), o peso específico das partículas sólidas (s) e o peso específico aparente úmido ou natural ()Os demais índices são obtidos a partir desses três.
- n =
e
1 + e
- d =
s
1 + e
- d =
1 + w
- sat =
s + e.w)
1 + e
- =
s(1+w)
1 + e
- e=
s
-1
d
- Sr =
s.w
Sr.e = Gs.w
w.e
2 Limites de Consistência ou Limites de Atterberg
A plasticidade é um estado de consistência circunstancial, que depende da quantidade de água presente no solo e que pode ser definida como a propriedade que o solo tem de se deixar moldar. Assim, o solo pode apresentar vários estados de consistência, os quais, em ordem decrescente de teor de umidade, são: estado líquido, estado plástico, estado semi-sólido eestado sólido. A passagem de um estado para o outro é determinada pelos chamados limites de consistência.
2.1 Limite de Liquidez (LL)
É a fronteira entre o estado líquido e o estado plástico. Sua obtenção é foi padronizada por Casagrande e é obtida através de um aparelho que leva o seu nome (aparelho de Casagrande).
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Aparelho de Casagrande
A técnica do ensaio consiste em se colocar na concha do aparelho uma pasta de solo que passou na #40. Faz-se com o cinzel uma ranhura e, em seguida, gira-se a manivela fazendo com que a concha caia em queda livre e bata contra a base do aparelho. Conta-se o número de golpes para que a ranhura se feche, numa extensão de 12 mm e, em seguida, determina-se o teor de umidade. O processo é repetido para vários valores de umidade. Os valores são plotados num gráfico semilogarítmico umidade X nº. de golpes, obtendo-se uma reta média por entre os pontos. Por fim, o teor de umidade correspondente a 25 golpes é o Limite de Liquidez (LL).
2.2 Limite de Plasticidade (LP)
É a fronteira entre o estado plástico e o estado semi-sólido. Para determiná-lo, faz-se uma pasta com o solo que passa na #40 e, em seguida, procura-se rolar essa pasta, com a pasta da mão, sobre uma placa de vidro, formando pequenos cilindros. Quando os cilindros atingirem 3mm de diâmetro e começarem a apresentar fissuras, interrompe-se o ensaio e determina-se a umidade. A operação é repetida algumas vezes. O valor médio dos teores de umidade é o Limite de Plasticidade (LP).
A fronteira entre o estado semi-sólido e o estado sólido é o Limite de Contração (LC). Entretanto ele não tem muita aplicabilidade como os outros dois (LL e LP).
2.3 Índices de Consistência
- Índice de Plasticidade: O Índice de Plasticidade (IP) é dado pela diferença entre o LL e o LP.
IP=LL-LP
- Índice de Consistência: A consistência das argilas segundo a umidade é expressa pelo índice de consistência(IC), que é a relação entre a umidade natural e os limites de consistência (LL e LP). Ou seja, o Índice de Consistência (IC) coloca a consistência do solo em função do teor de umidade em que ele se encontra.
IC=
LL-w
LL-LP
3 Sensitivamente
É uma propriedade física das argilas. A redução da resistência à compressão das argilas, depois de revolvidas, é denominada sensitividade e é expressa pela relação entre a resistência no estado natural (indeformado) e a resistência no estado revolvido (amolgado).
4 Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa
A compacidade é uma propriedade física das areias e é expressa pela relação entre o índice de vazios em que ela se encontra e os valores máximo e mínimo que ela pode atingir. Sendo assim, o grau de compacidade ou compacidade relativadas areias é dado pela seguinte expressão.
CR =
emax-enat
emax-emin
4 Granulometria
A determinação do tamanho das partículas constituintes de um solo é feita por meio da graulometria e a representação dessa medida se dá por intermédio da curva de distribuição granulométrica. Tal curva é desenhada em gráfico semilogarítmico. Nas abcissas tem-se o logaritmo do tamanho das partículas e nas ordenadas, à esquerda, tem-se a porcentagem do solo retida acumulada e, à direita, a porcentagem que passa acumulada. A graulometria da fração grossa do solo é determinada pelo ensaio de peneiramento. Para os finos, o peneiramento é inviável e a determinação do tamanho das partículas é feita através do ensaio de sedimentação, que utiliza a lei de Stolkes para calcular o diâmetro das partículas. Essa lei associa o diâmetro de uma partícula esférica à sua velocidade de queda num meio líquido de viscosidade conhecida.
C
urva Granulométrica de solo da Via Costeira /Natal-RN (Jesus, 2002)4.1 Parâmetros Representativos da curva granulométrica
A curva granulométrica normalmente é representada pelo Diâmetro Efetivo (De ou D10) e pelo coeficiente de não uniformidade (Cnu).
O Diâmetro Efetivo é o diâmetro tal que 10% do solo têm diâmetros menores do que ele, ou seja, é o diâmetro equivalente a uma “porcentagem que passa” igual a 10%. O coeficiente de não uniformidade dá uma idéia da variedade no tamanho das partículas, através da inclinação da curva granulométrica, medida por:
Cnu=
D60
D10
Quanto menor o valor de Cnu , mais uniforme (mal graduado) será o solo.
Fonte:ebah.com.br