UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS – UEG
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ISABELLA RIBEIRO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS TROPICAIS COM GRANULÔMETRO
A LASER
ANÁPOLIS / GO
2014
ii
ISABELLA RIBEIRO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS TROPICAIS COM GRANULÔMETRO
A LASER
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS.
ORIENTADOR: PROF D.Sc. RENATO CABRAL GUIMARÃES
CO-ORIENTADOR: PROF D.Sc. RENATO RESENDE ANGELIM
ANÁPOLIS / GO: 2014
iii
FICHA CATALOGRÁFICA
RIBEIRO, ISABELLA
Análise Granulométrica de Solos Tropicais com Granulômetro a Laser
xxv,59P., 297mm, (ENC/UEG, Bacharel, Engenharia Civil, 2014)
Projeto Final – Universidade Estadual de Goiás. Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas. Curso
de Engenharia Civil.
1.Análise Granulométrica
3. Solos Tropicais
2. Granulômetro a Laser
4. Ensaios de laboratório
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
RIBEIRO, I. Análise de Solos Tropicais com Granulômetro a Laser. Projeto Final, Publicação
ENC. XXX-2014, Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Isabella Ribeiro
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE PROJETO FINAL: Análise de Solos Tropicais com
Granulômetro a Laser.
GRAU: Bacharel em Engenharia Civil ANO: 2014
É concedida à Universidade Estadual de Goiás a permissão para reproduzir cópias deste
projeto final e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte deste projeto final
pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
____________________________
Isabella Ribeiro
Rua S-2, nº 289, Ed. América, Ap. 204, St. Bela Vista.
Goiânia/GO – Brasil
[email protected]
iv
v
ISABELLA RIBEIRO
ANÁLISE DE SOLOS TROPICAIS COM GRANULÔMETRO A LASER.
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS COMO PARTE DOS REQUISÍTOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL.
APROVADO POR:
______________________________________________
RENATO CABRAL GUIMARÃES, DSc (UEG)
(ORIENTADOR)
______________________________________________
RENATO RESENDE ANGELIM, DSc (UFG)
(CO-ORIENTADOR)
______________________________________________
ÉDER CHAVEIRO ALVES, MSc (UEG)
(EXAMINADOR INTERNO)
______________________________________________
LARISSA ANDRADE AGUIAR, MSc (IFB)
(EXAMINADOR EXTERNO)
DATA: ANÁPOLIS / GO, 29 MARÇO DE 2014.
vi
AGRADECIMENTO
À Deus, que, me amando, me capacitou para esse projeto.
Aos meus pais. Por acreditarem em mim e em prol dessa crença terem se sacrificado tantas
vezes. Por terem oferecido as melhores condições que uma filha possa almejar. Pelo seu
apoio, seu amor. Pelo seu tempo e esforço em defesa da minha educação e do meu futuro.
Aos meus professores, Renato Guimarães Cabral e Renato Resende Angelim, pela dedicação,
paciência, boa vontade e solidariedade ao partilhar comigo seus preciosos conhecimentos.
Ao meu amor, por ser quem é, por estar onde está, por ter cruzado meu caminho.
Aos meus colegas que se tornaram amigos: Vocês são as minhas lembranças boas.
Aos amigos que se tornaram irmãos. Muito obrigada pela parceria e pela sua amizade que
carrego como um tesouro.
À UFG por ceder seu espaço, seu laboratório e equipamento para realização dos ensaios.
À UEG, lugar onde conquistei minha profissão.
E, finalmente, agradeço a minha família pelo amor incondicional. À minha avó, aos meus
padrinhos Eliene e Júnior, aos quais cultivo um amor intenso. Aos meus irmãos, que serão
minha eterna companhia. Aos meus tios e tias, primos e primas.
vii
RESUMO
Solos tropicais constituem a maioria do território brasileiro. Este solo tem
características peculiares que devem ser estudadas para garantir projetos mais econômicos,
eficientes e seguros na área geotécnica. Dentre essas, a granulometria é um aspecto
importante da caracterização dos solos. A análise granulométrica do solo é determinada
tradicionalmente por meio de uma metodologia que envolve ensaios de peneiramento e
sedimentação. Porém, tal metodologia é demorada e envolve algumas hipóteses que
influenciam os seus resultados. Nesse sentido, surge o granulômetro a laser como uma opção
moderna de equipamento que pode ser empregada para tais análises. Seu método é rápido e
oferece várias ferramentas de análise como número de ciclos, tempo de ciclo e índice de
refração. Estas por sua vez, podem servir para aprimorar o estudo de uma amostra de
solo.Nesse trabalho foram realizados ensaios utilizando o granulômetro a laser com o objetivo
de contribuir no aperfeiçoamento da utilização do granulômetro, mais especificamente
utilizando solos tropicais. Os resultados obtidos nos ensaios de granulômetro a laser foram
comparados com resultados obtidos em ensaios de laboratório realizados segundo as normas
da ABNT com o mesmo solo. Nos estudos foram utilizadas variáveis como tempo de ensaio,
uso do defloculante na amostra e uso do ultrassom durante o ensaio. Foi explorada toda a
agilidade do equipamento que mostrou repetibilidade de ensaios e pouca dispersão.
viii
ABSTRACT
Tropical soils constitute the majority of the Brazilian territory. This soil has unique
characteristics that must be considered to ensure the most economical, efficient and safe area
in geotechnical projects. Among these, the particle size is an important aspect of the
characterization of soils. The particle size analysis of the soil is traditionally determined by a
method that involves sieving and sedimentation assays. However, this method is time
consuming and involves some simplifications that influence their results. In this sense, the
granulometer emerges as a modern laser equipment option that can be used for such analyzes.
His method is fast and offers several analysis tools such as number of cycles, cycle time and
refractive index. These in turn can serve to enhance the study of a sample of soil. In this study
tests were performed using the laser granulometer aiming to contribute to the improvement of
the use of granulometer, more specifically using tropical soils. The results obtained from tests
for granulometer laser were compared with results obtained in laboratory tests conducted
under the rules of ABNT with the same soil. In studies variables such as test time, use of
dispersant in the sample and use of ultrasound during the test were used. All the agility
equipment that showed repeatability of tests and little scatter was explored.
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1
Peneiras granulométricas ............................................................................... 6
Figura 2.2
Comparação de duas análises granulométricas da mesma amostra efetuadas
pelo método da pipetagem, sem a utilização do dispersante, e após a adição do dispersante.
(RODRIGUES, R. A.; JÚNIOR, V. E. M.; LOLLO, J. A, 2010) .............................................. 8
Figura 2.3
Unidade óptica do granulômetro a laser (INSTRUTÉCNICA, 2013) ......... 10
Figura 2.4
Esquema de funcionamento do granulômetro a laser (BEIRIGO, 2005). .... 11
Figura 2.5
Perfil esquemático dos solos tropicais. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009) ..... 13
Figura 3.1
Curvas de distribuições granulométricas do solo compactado do perfil de
estudo.(Angelim, 2011) ............................................................................................................ 21
Figura 3.2
Granulômetro a Laser Microtrac, modelo S3500 ......................................... 24
Figura 4.1
Comparação entre quantidade de ciclos ....................................................... 30
Figura 4.2
Comparação entre tempo de ciclos .............................................................. 31
Figura 4.3
Comparação entre índices de refração ......................................................... 32
Figura 4.4
Comparação entre tempo de ultrassom ........................................................ 33
Figura 4.5
Comparação entre o poder dos dispositivos do granulômetro sem ultrassom
e com defloculante .................................................................................................................... 34
Figura 4.6
Comparação entre o poder dos dispositivos do granulômetro entre o
ultrassom e o defloculante ........................................................................................................ 34
Figura 4.7
Curvas de distribuições granulométricas do solo das diversas cotas do perfil
via granulômetro a laser com e sem ultrassom. ........................................................................ 37
Figura 4.8
Comparação entre curvas granulométricas via granulômetro a laser e via
ensaios tradicional com defloculante ........................................................................................ 39
Figura 4.9
Comparação entre curvas granulométricas via granulômetro a laser e via
ensaios tradicional sem defloculante. ....................................................................................... 41
Figura A.1
Comparação entre número de ciclos com ultrassom e sem defloculante ..... 49
Figura A.2
Comparação entre número de ciclos com ultrassom e defloculante ............ 49
Figura A.3
Comparação entre número de ciclos sem ultrassom e com defloculante ..... 50
x
Figura A.4
Comparação entre número de ciclos sem ultrassom e com defloculante ..... 50
Figura B.1
Comparação entre tempo de ciclo com ultrassom e sem defloculante ......... 51
Figura B.2
Comparação entre tempo de ciclo com ultrassom e com defloculante ........ 51
Figura B.3
Comparação entre tempo de ciclo sem ultrassom e com defloculante ......... 52
Figura B.4
Comparação entre tempo de ciclo sem ultrassom e sem defloculante ......... 52
Figura C.1
Comparação entre índices de refração com ultrassom e sem defloculante .. 53
Figura C.2
Comparação entre índices de refração com ultrassom e sem defloculante .. 53
Figura C.3
Comparação entre índices de refração sem ultrassom e com defloculante .. 54
Figura C.4
Comparação entre índices de refração com ultrassom e com defloculante . 54
Figura D.1
Comparação entre tempo de ultrassom 20 volts .......................................... 55
Figura D.2
Comparação entre tempo de ultrassom 30 volts .......................................... 55
Figura E.1
Comparação entre amostras com cota 739 metros ....................................... 56
Figura E.2
Comparação entre amostras com cota 740 metros ....................................... 56
Figura E.3
Comparação entre amostras com cota 741 metros ....................................... 57
Figura E.4
Comparação entre amostras com cota 742 metros ....................................... 57
Figura E.5
Comparação entre amostras com cota 743 metros ....................................... 58
Figura E.6
Comparação entre amostras com cota 745 metros ....................................... 58
Figura E.7
Comparação entre amostras com cota 745,9 metros .................................... 59
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1
Tamanho das partículas - NBR 6502 (ABNT, 1995) ..................................... 5
Tabela 3.1
Cotas e datas de coletagem das amostras - adaptada de Angelim (2011). ... 18
Tabela 3.2
Características mineralógicas – adaptada de Angelim (2011). .................... 20
Tabela 3.3
Resultados da caracterização geotécnica obtidos por Angelim (2011) ........ 22
Tabela 3.4
defloculante
Combinações de variáveis aplicadas aos ensaios de "solo natural" com
...................................................................................................................... 27
Tabela 3.5
defloculante
Combinações de variáveis aplicadas aos ensaios de "solo natural" sem
...................................................................................................................... 27
Tabela 4.1
Resumo de parâmetros adotados .................................................................. 36
xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
ABNT ................................... Associação Brasileira de Normas Técnicas
CCR ...................................... Concreto Compactado com Rolo
cm³ ........................................ centímetros cúbicos
e ............................................ índice de vazios
Ia ............................................ índice de atividade
Ip ........................................... índice de plasticidade
kN/m³ .................................... quilo Newton por metros cúbicos
m ........................................... metro
min ........................................ minuto
mm ........................................ milímetro
n ............................................ porosidade
NBR ...................................... norma brasileira
nm ......................................... nanometro
s/ ........................................... sem
UnB....................................... Universidade de Brasília
UFG ...................................... Universidade Federal de Goiás
w ........................................... teor de umidade
wl........................................... limite de liquidez
wp .......................................... limite de plasticidade
µm ......................................... micrometro
γs ........................................... peso específico dos solos
γ ............................................ peso específico
xiii
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 1
1.1
OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 4
2.1
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS ................................................. 4
2.1.1 Granulometria por peneiramento ...................................................................................... 5
2.1.2 Granulometria por peneiramento e sedimentação ............................................................. 6
2.1.3 Uso de Defloculante .......................................................................................................... 7
2.1.4 Granulômetro a Laser ........................................................................................................ 9
2.2
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................... 11
2.3
SOLOS TROPICAIS ...................................................................................................... 13
2.3.1 Solos Lateríticos .............................................................................................................. 14
2.3.2 Solos Transportados ........................................................................................................ 15
2.3.3 Solos Saprolíticos ............................................................................................................ 15
3
MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................ 17
3.1
MATERIAIS ................................................................................................................... 18
3.1.1 Solo Estudado ................................................................................................................. 18
3.1.1.1Caracterização mineralógica do solo ............................................................................. 19
3.1.1.2Caracterização geotécnica ............................................................................................. 21
3.1.2 Quantidade de amostra .................................................................................................... 23
3.1.3 Defloculante .................................................................................................................... 23
3.1.4. Granulômetro a Laser ...................................................................................................... 24
3.2
METODOLOGIA ........................................................................................................... 24
4
APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS ..................................................................... 28
4.1
NOMENCLATURA UTILIZADA ................................................................................. 28
xiv
4.2
ENSAIOS PRELIMINARES .......................................................................................... 29
4.2.1. Número de ciclos............................................................................................................. 29
4.2.2. Tempo de ciclo ................................................................................................................ 30
4.2.3. Índice de refração ............................................................................................................ 31
4.2.4 Tempo de ultrassom ........................................................................................................ 33
4.2.5. Análise do poder de dispersão dos dispositivos do equipamento ................................... 34
4.3
ENSAIOS FINAIS COM AS AMOSTRAS DO PERFIL .............................................. 36
4.3.1 Resumo de parâmetros adotados para os ensaios com cotas definidas ........................... 36
4.3.2 Resultados das análises granulométricas do solo do perfil ............................................. 36
4.3.3 Comparações entre curvas granulométricas via granulômetro e via ensaio tradicional
com uso de defloculante ........................................................................................................... 38
4.3.4 Comparações entre as curvas granulométricas via granulômetro e via ensaio tradicional
sem o uso de defloculante (não normalizado) .......................................................................... 41
5
CONCLUSÕES ............................................................................................................. 43
5.1
CONCLUSÕES .............................................................................................................. 43
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 46
REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................. 48
APÊNDICE A .......................................................................................................................... 50
APÊNDICE B ........................................................................................................................... 52
APÊNDICE C ........................................................................................................................... 54
APÊNDICE D .......................................................................................................................... 56
APÊNDICE E ........................................................................................................................... 57
1
1. INTRODUÇÃO
O solo brasileiro é predominantemente tropical, característica imposta também no
Centro-Oeste, e mais precisamente em Goiânia. Segundo Marangon (2009) os solos tropicais
apresentam peculiaridades de propriedades e de comportamento, em decorrência da atuação
nos mesmos de processos geológicos e/ou pedológicos, típico das regiões tropicais úmidas.
Os solos tropicais são marcados por um forte processo de laterização e possuem uma
série de agregações, cimentações, presença de óxido e hidróxido de ferro e alumínio, uma
quantidade expressiva de caulinita na fração argilosa e quartzo na fração areia, que o tornam
um material peculiar, diferente dos solos de países de clima temperado.
Dentre essas peculiaridades, existem características que, se estudadas, garantirão maior
confiabilidade em projetos de geotecnia. Um aspecto fundamental no estudo dos solos é a
granulometria, que á a quantificação da distribuição do tamanho das partículas em fase sólida
dos solos e suas respectivas porcentagens.
Para caracterizar o solo granulometricamente os métodos tradicionais utilizados são os
ensaios laboratoriais por peneiramento e por sedimentação, que são norteados pela norma
NBR 7181 (ABNT, 1984). Os ensaios de peneiramento e sedimentação apresentam
limitações, como considerar que as partículas do solo são esféricas com densidade real similar
além de serem separadas em diferentes frações umas das outras e que não se interagem
durante o processo de sedimentação.
Ainda no que concernem as limitações do método tradicional de laboratório, avalia-se
que o mesmo utiliza como parâmetro a densidade real dos grãos que é dada por um valor
médio. Sabendo que os solos naturais são formados por partículas com diferentes minerais e
que, portanto, são diferentes os valores de densidade, pode-se destacar que muitas delas se
2
encaminham para a subdivisão em fragmentos ainda menores, fragilizando a confiabilidade
dos resultados dos ensaios por sedimentação, não devendo, então, descrever o tamanho e a
velocidade da partícula.
Porém, não somente esses ensaios tradicionais podem ser aplicados para a determinação
da textura ou granulometria do solo, para isso, existe também um equipamento chamado
Granulômetro a Laser que é amplamente usado na indústria de materiais e que pode também
ser empregado nos estudos com solo.
Através do granulômetro a laser, torna-se possível agilizar a caracterização do solo, pois
simplifica o ensaio tradicional de sedimentação usado para se obter as informações sobre as
dimensões das partículas menores, inferiores a 0,075 mm, correspondente ao material
passante pela peneira nº 200.
Neste trabalho foi empregado como base, os dados e o solo utilizados na pesquisa da
Tese de Doutorado de Angelim (2011), intitulada “Desempenho de Ensaios Pressiométricos
em Aterros Compactados de Barragens de Terra na Estimativa de Parâmetros Geotécnicos”
para estudar os parâmetros do granulômetro.
Nesse estudo, utilizando o granulômetro a laser, determina-se a distribuição
granulométrica do referido material e compara com os resultados obtidos pelo método
convencional proposto pela norma brasileira, bem como avalia o comportamento relativos dos
solos tropicais segundo essa técnica menos usual, melhorando o seu entendimento a fim de
potencializar e disseminar o uso do granulômetro a laser para futuras análises com solos,
tirando partido da sua rapidez, precisão, um alto padrão de confiabilidade e tecnologia. Esses
motivos compõem as razões plausíveis para o estudo do tema deste trabalho.
3
1.1. OBJETIVOS
Os objetivos deste trabalho são:

Definir uma técnica de execução da análise granulométrica para solos tropicais via
granulômetro a laser;

Comparar os resultados de análise granulométrica, segundo os diferentes métodos,
tradicional por peneiramento e sedimentação e o proposto utilizando o granulômetro a
laser para entender o comportamento do solo;

Contribuir na formação de um banco de dados de resultados de granulometria de solos
tropicais com uso do granulômetro.
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo será apresentada uma revisão bibliográfica sobre a distribuição
granulométrica dos solos, a classificação desses e os ensaios utilizados para a determinação da
granulometria.
2.1.DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS
As variadas proporções dos diferentes tamanhos das partículas sólidas do solo
caracterizam sua textura, que, segundo Jorge (1986) é essencial nos estudos de classificação,
morfologia e gênese relacionando-se ainda com as propriedades físicas e químicas do solo.
Os solos são divididos em categorias de pedregulho, areia, silte e argila com base no
tamanho das partículas. Sendo assim, nomeados a partir de seus componentes principais como
argila arenosa, argila siltosa e assim por diante. (DAS, 2011). O tamanho das partículas está
representado pela Tabela 2.1.
5
Tabela 2.1 - Tamanho das partículas - NBR 6502 (ABNT, 1995)
FRAÇÃO
LIMITES
Matacão
20 cm a 1 m
Pedra
60 mm a 20 cm
Pedregulho
2,0 mm a 60 mm
Areia grossa
0,60 mm a 2,0 mm
Areia média
0,20 mm a 0,60 mm
Areia fina
0,06 mm a 0,20 mm
Silte
0,002 mm a 0,06 mm
Argila
inferior a 0,002 mm
Por meio da análise granulométrica são quantificadas as porcentagens dos tamanhos das
partículas, cujos resultados proporcionam a construção da curva de distribuição
granulométrica, de suma importância para a classificação dos solos. A distribuição
granulométrica do solo retrata uma de suas características mais estáveis. Vieira (1988) destaca
que a análise granulométrica não somente dá o aspecto físico geral, mas também permite
determinar o nome textural do solo analisado.
Para determinar a granulometria de um solo, a metodologia base é a norma brasileira
NBR 7181 (ABNT, 1984). Segundo a mesma, o ensaio é feito em laboratório e se dá por
peneiramento e por peneiramento com sedimentação. Os fatores determinantes para a decisão
do processo a ser utilizado são o tipo de solo e a finalidade do ensaio.
2.1.1. Granulometria por Peneiramento
A granulometria por peneiramento proporciona um conhecimento prévio da distribuição
granulométrica e consiste em separar um material em duas ou mais classes, sendo estas
limitadas em uma superior e outra inferior.
6
Este é um método antigo com grande aplicação em laboratórios que utiliza medidas
diretas. O equipamento utilizado para tal metodologia consiste em peneiras (Figura 2.1) de
malha de aço, com aberturas geralmente quadradas, sendo estas padronizadas e relacionadas
entre si por uma progressão geométrica.
Figura 2.1 - Peneiras Granulométricas
Geralmente, o peneiramento pode determinar inteiramente a curva granulométrica de
solos grossos (pedregulhos e algumas areias) por possuírem pouca ou às vezes nenhuma
quantidade de finos. Normalmente, efetua-se o peneiramento a seco e o tempo necessário é
função da massa da amostra a peneirar. Geralmente, 10 a 15 minutos são necessários no
processo.
2.1.2. Granulometria por Peneiramento e Sedimentação
Quando o solo possui uma quantidade significativa de finos, são necessárias as duas
fases de obtenção da granulometria via laboratório, procedendo assim, um ensaio de
granulometria conjunta. Como não se tem meios de construir malhas adequadas às dimensões
das partículas finas, como argila e silte, são utilizados outros métodos de obtenção do
diâmetro, diferenciando-se pela aparelhagem.
Existem aparelhos que utilizam métodos de acumulação, onde o material em
sedimentação é medido volumetricamente. Existem também os que utilizam métodos de
7
decréscimo de concentração do material em queda medidos por pressão, por absorção de
radiação luminosa ou de raios X, ou por outros métodos similares. Entretanto, segundo
Dias (2004), no ensaio de sedimentação, historicamente, aparelhagens cujas medidas são
obtidas volumetricamente não são tão bem aceitas como os outros tipos.
As bases teóricas da sedimentação consistem na queda da partícula com uma velocidade
constante que varia de acordo com o diâmetro da mesma, mas de acordo com Dias (2004),
mesmo com uma infinidade de trabalhos realizados dentro desta fundamentação, ainda não
existe uma lei teórica que comprova inteiramente as dimensões das partículas sedimentares.
Assim, são utilizadas duas leis para os cálculos correlacionando velocidade e diâmetro: a
Lei do Impacto, desenvolvida por Newton em 1687, e a Lei de Stokes, de 1854, que não é
plenamente satisfatória para partículas mais grosseiras.
Apesar de tais métodos serem largamente utilizados, existem restrições consideráveis.
Para Alves (2004), a junção dos dados provenientes dos dois métodos geram inconsistências
na zona de distribuição granulométrica, principalmente ao analisar as areias muito finas e os
siltes grosseiros.
Ainda referente à fundamentação teórica de sedimentação, o cálculo do diâmetro usa o
conceito de diâmetro equivalente de uma partícula, ou seja, assume-se que a partícula seja
perfeitamente esférica com densidade pré-estabelecida e superfície lisa e regular. Esse
conceito é utilizado para sistematização e comodidade do trabalho de ensaios, restringindo
resultados.
2.1.3. Uso do Defloculante
As distribuições granulométricas são bastante influenciadas conforme sua dispersão.
Para que as partículas sejam analisadas individualmente, faz-se necessário o uso de
8
defloculante como, por exemplo, o hexametafosfato de sódio, que, de acordo com Dias (2004)
é o mais utilizado nos ensaios de sedimentação.
O dispersante provoca um aumento significativo na quantidade partículas no domínio
inferior a 20 µm, fato que é facilmente correlacionado as partículas que antes permaneciam
aglomeradas, caracterizando maiores dimensões (DIAS, 2004). Tal efeito é notório na
Figura 2.2, onde estão expressos resultados de duas análises granulométricas, com e sem
dispersante.
Figura 2.2 - Comparação de duas análises granulométricas da mesma amostra efetuadas pelo método da
pipetagem, sem a utilização do dispersante, e após a adição do dispersante. (RODRIGUES, R. A.; JÚNIOR, V.
E. M.; LOLLO, J. A, 2010)
Segundo Dias (2004), diferentes quantidades de dispersante provocam, também, em
geral, pequenas alterações nos resultados de análise granulométrica.
O aumento da concentração de dispersante provoca tendência para ampliação da
percentagem de partículas mais finas. É de referir, porém, que excesso de dispersante tem,
9
muitas vezes, efeito contrário, isto é, acaba por provocar aglutinação das partículas.
(DIAS,2004).
2.1.4 Granulômetro a Laser
Devido à sua facilidade de operação, rapidez e amplitude de leitura, a técnica de análise
de tamanho de partículas por difração a laser é muito utilizada em diversos ramos industriais.
Partículas de tinta usadas em máquinas fotocopiadoras, fibras de zircônia, partículas de
alumina, gotículas produzidas por injetores eletrônicos de combustível, crescimento de
cristais, carvão em pó, cosméticos, solos, resinas, compostos farmacêuticos, catalisadores
metálicos, materiais eletrônicos, emulsões fotográficas, pigmentos orgânicos e cerâmicas. são
exemplos de aplicações da utilização desta técnica.
Além da rapidez, a técnica do granulômetro dispõe de várias ferramentas. Podem-se
usar amostras tanto em via seca como em via úmida, basta que se façam rápidas alterações no
programa do equipamento. O tempo de ensaio também é facilmente determinado, garantindo
assim um novo parâmetro a ser pesquisado. Estão disponíveis também recursos como
ultrassom, cujo tempo de aplicação e potência podem ser modificados sem grande trabalho.
Dependendo do aparelho, o granulômetro a laser analisa partículas na faixa de tamanho
de 10 nm até 3 mm. Seus resultados são dados em alguns segundos possibilitando uma
repetibilidade no ensaio entre intervalos de 30 segundos (MANSO, 1999).
Todo o equipamento é composto por uma unidade óptica, uma unidade de preparação
de amostra e um microcomputador com software específico. Na Figura 2.3, está representada
a unidade óptica do aparelho.
10
Figura 2.3- Unidade óptica do granulômetro a laser (INSTRUTÉCNICA, 2013)
Constituído numa ferramenta de fácil operação e manuseio, o granulômetro a laser
sobrepõe-se em relação aos ensaios de sedimentação pela sua rapidez e pela quantidade de
ensaios passíveis de serem executados num curto espaço de tempo. Tais características são
possíveis devido ao método de tecnologia avançada.
O método consiste na dispersão das partículas num fluido em movimento causando
descontinuidades no fluxo do fluido, que, ao serem detectadas por uma luz incidente, são
correlacionadas ao tamanho das partículas. A luz incidente sofre uma interação ao atingir uma
quantidade de partículas segundo quatro diferentes fenômenos (difração, refração, reflexão e
absorção) formando um invólucro tridimensional de luz. O índice de refração relativo da
partícula no meio dispersante, pelo comprimento de onda da luz, e pelo tamanho e formato da
partícula acabam por afetar o formato e o tamanho do invólucro e então detectores
convenientemente posicionados medem a intensidade e o ângulo da luz espalhada. Esses
dados são enviados para softwares matemáticos que os convertem em tamanho da partícula.
Na Figura 2.4, é apresentado o esquema do funcionamento do granulômetro a laser e seus
principais componentes.
11
Figura 2.4– Esquema de funcionamento do granulômetro a laser (BEIRIGO, 2005)
2.2.CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
De acordo com Das (2011), diferentes solos com propriedades semelhantes podem ser
classificados em grupos e subgrupos, de acordo com seu comportamento. Os sistemas de
classificação fornecem uma linguagem simples para expressar de forma concisa as
características do solo, que são infinitamente variadas, sem descrições detalhadas. A maioria
dos sistemas de classificação que foram desenvolvidos para fins de engenharia tem como base
as propriedades de índice simples, como a distribuição granulométrica e a plasticidade.
Embora existam diversos sistemas de classificação em uso, nenhum é totalmente definitivo
para todos os elementos e para todas as aplicações possíveis, pois há uma grande diversidade
de comportamento de cada solo.
Embora a classificação textural do solo seja relativamente simples, ela é totalmente
baseada na distribuição granulométrica. A quantidade e o tipo de argilominerais presentes em
um solo de grãos finos determinam, em grande parte, suas propriedades físicas.
Consequentemente, os engenheiros geotécnicos devem considerar a plasticidade, que resulta
12
da presença de argilominerais, para interpretar as características do solo de forma adequada.
Como os sistemas de classificação textural não consideram a plasticidade e não indicam de
forma precisa muitas das importantes propriedades do solo, eles não são adequados para a
maior parte das metas da engenharia (DAS, 2011).
A diversidade e a enorme diferença de comportamento apresentada pelos diversos solos
perante as solicitações de interesse da engenharia levaram ao seu natural agrupamento em
conjuntos distintos, aos quais podem ser atribuídas algumas propriedades. Desta tendência
racional de organização da experiência acumulada, surgiram os sistemas de classificação dos
solos (PINTO, 2002).
Segundo Pinto (2002), o objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de
engenharia, é o de poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, o de
orientar o programa de investigação geotécnica necessária para permitir a adequada análise de
um problema.
Usualmente, os engenheiros geotécnicos utilizam dois sistemas de classificação mais
elaborados, considerando a distribuição granulométrica e os limites de Atterberg: o Sistema
de Classificação da Associação Americana de Rodovias Estaduais e Autoridades de
Transporte (AASTHO) e o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS)
(DAS, 2011). O sistema de classificação da AASHTO é muito empregado na engenharia
rodoviária. Já o Sistema Unificado é o mais utilizado pelos engenheiros geotécnicos no
mundo.
13
2.3.SOLOS TROPICAIS
O solo é proveniente da ação biológica e climática sobre um determinado material de
origem (rocha, sedimentos orgânicos etc.). Tais condições ambientais causam peculiaridades
nos solos tropicais. Nestas regiões, o clima tropical úmido associado à temperaturas elevadas,
ação intensa da água e a presença de organismos causam um processo pedogenético mais
acelerado. Para Roriz, 2009, as condições climáticas em que os solos são formados, bem
como os diferentes graus de intemperização a que são submetidos, têm influência marcante
nas propriedades geotécnicas dos solo como plasticidade, permeabilidade, expansibilidade,
compressibilidade e resistência.
Esse processo gera a possibilidade de classificação dos solos pela sua origem, útil para o
conhecimento das ocorrências e transmissão de conhecimentos acumulados. São dois grandes
grupos nos quais tal classificação pode ser dividida: solos residuais e solos transportados,
ilustrados na Figura 2.5.
Figura 2.5– Perfil esquemático dos solos tropicais. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)
14
2.3.1. Solos Lateríticos
São caracterizados por apresentar características macroscópicas e constituição
mineralógica peculiar e constituem a parte mais superficial do perfil de solo das áreas bem
drenadas (acima do lençol freático). Estes se destacam a partir da uniformidade e coloração
característica; podendo se apresentar as cores, vermelha, alaranjada ou amarela e raramente
com outras cores (NOGAMI;VILLIBOR, 1981).
Os solos lateríticos apresentam-se na natureza, geralmente não saturados, com índice de
vazios elevado, daí sua pequena capacidade de suporte. Quando compactados, entretanto, sua
capacidade de suporte é elevada, sendo por isto muito empregado em pavimentação e em
aterros. Depois de compactado, um solo laterítico apresenta contração se o teor de umidade
diminuir, mas não apresenta expansão na presença de água (PINTO, 2002).
Os minerais encontrados nesses solos são muitas vezes umedecidos. Sua fração de
argila é predominantemente constituída de caulinita e é rica em óxidos de alumínio e ferro, o
que caracteriza sua vermelhidão. Estes óxidos envolvem os argilominerais, resultando em
uma microestrutura porosa (com alta permeabilidade), homogeneidade granulométrica.
A presença de caulinita e elevada concentração de ferro e alumínio na forma de óxidos e
hidróxidos causam uma cimentação natural recobrindo agregações de partículas argilosas.
Quanto à fração arenosa, pode conter elevada percentagem de concreções de resistência
inferior à da areia tradicional (quartzo) pois a presença de mica e/ou feldspato nos solos
lateríticos reduz a densidade seca, a capacidade de suporte e o índice de plasticidade,
aumentando
o
teor
de
umidade
(VARGAS,1985 apud ABEL, 2011).
ótima
e
a
expansão
do
solo
15
2.3.2 Solos Transportados
São aqueles que, através de um agente de transporte, foram levados ao seu local atual.
As características dos solos são função do agente transportador. A gravidade, por exemplo, dá
origem a solos coluvionares, Solos resultantes do carreamento pela água são os solos
aluvionares. Os depósitos eólicos são originários do transporte pelo vento e os drifts são pelas
geleiras, com pequena ocorrência no Brasil.
2.3.3 Solos Saprolíticos
Os solos residuais encontram-se em seu lugar de formação devido à decomposição da
rocha e se apresentam em horizontes com grau de intemperização decrescente. Nesse grupo,
uma camada importante é a do solo saprolítico.
Apesar de não classificado entre os grupos classificados dentre sua origem, os solos
saprolíticos são solos resultantes da meteorização da rocha matriz, contendo geralmente,
minerais não totalmente modificados pela ação das intempéries e processos pedológicos
estabelecendo a permanência das partículas praticamente no mesmo lugar em que se
encontrava em estado pétreo. Constituem a parte subjacente à camada do solo superficial
laterítico.
São solos residuais jovens que ocupam a parte mais profunda de um perfil de solo,
resultantes da decomposição e/ou desagregação in situ da rocha que deu origem. Este solo
mantém a estrutura original da rocha-mater, inclusive veios intrusivos, fissuras e xistosidade,
mas perdeu a consistência de rocha (ABEL, 2011). Visualmente pode confundir-se com uma
rocha alterada, mas apresenta pequena resistência ao manuseio (PINTO, 2002).
16
Abel (2011) cita que são constantes a presença de manchas e mosqueamentos
desenvolvidos ao longo do processo de intemperismo e quanto à constituição mineralógica,
apresenta-se muito variada e complexa, uma vez que depende do tipo de rocha matriz e do
grau de intemperização.
Na fração areia, pode ocorrer mineral não estável ao intemperismo
tropical (mica e feldspatos) e na fração argila, minerais expansivos da
família das esmectitas ou ilitas. A fração silte também pode ter constituição
variada (argilominerais, micas, quartzo, magnetita e ilmenita) (ABEL, 2011).
17
3. MATERIAIS E MÉTODOS
O trabalho de conclusão na área de geotecnia, mais especificamente na linha de
investigação de laboratório estudou os solos tropicais, no que tange a sua distribuição
granulométrica. Para tanto foi utilizado um solo com caracterização granulométrica conhecida
via ensaio tradicional por peneiramento e sedimentação conforme NBR 7181 (ABNT 1984)
que foi confrontada com outra caracterização a ser realizada via granulômetro a laser.
Uma vez realizados, os ensaios com o granulômetro, foram comparados resultados dos
experimentos das duas metodologias a fim de definir os dispositivos do equipamento que a
aproximaram as respectivas curvas de distribuição granulométrica.
Recursos oferecidos pelo granulômetro como tempo de ensaio, utilização ou não do
defloculante e a utilização ou não do ultrassom foram os parâmetros analisados, buscando
assim o uso ideal dos procedimentos de ensaio e ferramentas do equipamento para futuras
pesquisas.
Neste capítulo são apresentadas as informações principais das amostras do solo
utilizado e a metodologia, bem como o planejamento dos ensaios aplicados para a
determinação da análise granulométrica com o granulômetro a laser.
A execução desses ensaios conta com o apoio do Laboratório de Geotecnia da Escola de
Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás.
18
3.1. MATERIAIS
Os ensaios foram realizados com amostras retiradas do platô de jusante, situado no
aterro da ombreira esquerda da barragem do Ribeirão João Leite. As campanhas
experimentais e a coleta de amostras foram realizadas entre as cotas 746,00 m (topo do platô)
e a cota 738,00 m do perfil.
3.1.1. Solo Estudado
Foram coletadas oito amostras entre as cotas 746,00 m a 738,00 m, uma para cada metro
do perfil, por Angelim (2011) e sua equipe durante a construção do aterro. Após locação do
topógrafo, trincheiras foram abertas por meio de retroescavadeira para a retirada das amostras
deformadas e indeformadas. A Tabela 3.1 apresenta as cotas do topo do bloco (amostra
indeformada) das amostras analisadas, a data da coleta, bem como a altura do aterro erguido
até a data. Cabe salientar que, a amostra indeformada foi retirada das imediações do bloco,
após a compactação.
Tabela 3.1 – Cotas e datas de coleta das amostras deformadas e indeformadas - adaptada de Angelim (2011).
Cota topo bloco (m)
745,90
745,00
743.70
743,00
742,00
741,00
740,00
739,00
Cota do aterro (m)
745,95
745,55
743,95
743,15
742,15
741,35
741,35
739,15
Data retirada
17/10/08
16/10/08
14/10/08
13/10/08
10/10/08
09/10/08
09/10/08
03/10/08
19
Foi coletada uma amostra de “solo natural” da jazida, e, embora não se tenha registro da
cota da camada em que foi lançada e coletada, ela está situada dentro do perfil de estudo. Essa
amostra também foi estudada neste trabalho assim como as outras sete das oito amostras de
cotas apresentadas na Tabela 3.1, com exceção da cota 744,00 m por indisponibilidade da
mesma.
3.1.1.1. Caracterização Mineralógica do Solo
O entendimento do comportamento do solo tem como base o conhecimento de sua
mineralogia. A identificação da composição de um solo é uma ferramenta importante por
condicionar as propriedades do solo possibilitando avaliação de sua gênese, do seu
comportamento físico e químico, dando possibilidades inclusive a análise da eventual
intemperização sofrida pelo solo.
Angelim (2011) realizou os ensaios de diafratometria de Raios-X (DR-X) para a
determinação da composição mineralógica das amostras coletadas. Os resultados obtidos
estão resumidos na Tabela 3.2.
A presença de cada mineral na amostra do material analisado está identificada com os
termos “principal”, “subordinado” e “traço” referindo-se a quantidade encontrada (muito,
pouco e muito pouco).
20
Tabela 3.2 Características mineralógicas – adaptada de Angelim (2011).
Cota
(m)
745,75
744,85
742,85
741,85
740,85
739,85
738,85
Prof.
(m)
0,25
1,15
Semiquantitativo
Minerais presentes na composição da amostra de solo
Principal
Subordinado
Traço
Gibbsita e Quartzo
Hematita, Magnetita e Caulinita
Montmorilonita e Ilita
Principal
Subordinado
Traço
S
Principal
Gibbsita e Quartzo
Hematita, Ilmenita e Caulinita
Montmorilonita
3,15
Subordinado
Traço
Gibbsita
Quartzo, Hematita e Caulinita
Sepiolita e Ilita
4,15
Principal
Subordinado
Traço
Gibbsita
Quartzo, Hematita e Caulinita
Ilita
5,15
Principal
Subordinado
Traço
Gibbsita
Quartzo, Hematita e Caulinita
Sepiolita, Piroxênio e Ilita
6,15
Principal
Subordinado
Traço
Gibbsita e Quartzo
Hematita e Caulinita
Ilita, Goethita e Montmorilonita
7,15
Principal
Subordinado
Traço
Gibbsita
Quartzo, Hematita, Espinélio e Caulinita
Montmorilonita, Ilita, Magnetita, Sepiolita
Segundo Angelim (2011), de uma forma qualitativa, a gibbsita foi o principal mineral
encontrado em todas as amostras analisadas. Trata-se de um mineral constituído de Al(OH)3
que ocorre sob forma de agregados microscópicos. Para Queiroz (2008), este mineral integra
frequentemente a cadeia evolutiva dos solos tropicais e é muito frequente nos solos lateríticos.
O quartzo, mineral constituído de SiO2, esteve sempre presente nas amostras
analisadas. Muito resistente à ação das intempéries, é comum encontra-lo no perfil de
intemperismo de quase todos os solos tropicais (ANGELIM, 2011). A caulinita está entre os
minerais subordinados presentes em todas as amostras. É o constituinte mais comum das
argilas nos solos de intemperismo, que, para Angelim (2011), ocorre no horizonte superficial
principalmente na fração argila.
21
De um modo geral, pela análise mineralógica conclui-se que os materiais detectados
na composição do solo foram os mesmos em todas as profundidades. Mesmo havendo
algumas diferenças na composição do solo quanto ao nível de intemperização, para
Angelim (2011), essa variação é natural devido ao processo de desmonte da jazida em
camadas e ao grande volume de material empregado na construção do aterro.
Trata-se, portanto, de um solo de cor avermelhada, profundamente intemperizados,
com presença de argilominerais, óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio (ANGELIM, 2011).
O mineral principal em todas as amostras é a gibbsita, mostrando que elas são remanescentes
de uma mesma jazida e que apresenta certa homogeneidade.
3.1.1.2. Caracterização Geotécnica
Os resultados das análises granulométricas realizados nas amostras deformadas por
Angelim (2011) são mostrados na Figura 3.1.
Figura 3.1- Curvas de distribuições granulométricas do solo compactado do perfil de estudo. (Angelim, 2011)
22
Para Angelim (2011) os resultados distintos da análise granulométrica realizada com e
sem o uso do defloculante se justificam pela existência de agregações de partículas
constituintes do solo analisado em concreções com certa resistência à água, necessitando
então de um agente químico dispersor.
Com as análises granulométricas realizadas, foi possível conhecer o nível de
laterização do solo e as dimensões das agregações presentes. Os resultados foram
concordantes com a análise mineralógica, que apresentou em sua composição um teor
significativo de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, que por apresentarem propriedades
cimentantes, contribuem para o processo de formação das concreções lateríticas. Os
resultados de granulometria corroboram com os resultados de mineralogia, demonstrando que
as amostras apresentam uma boa homogeneidade.
Os resultados das características geotécnicas de interesse estão resumidos na
Tabela 3.3 a seguir.
Tabela 3.3 Resultados da caracterização geotécnica obtidos por Angelim (2011).
Parâmetro
Símbolo
Unidade
Peso especifico dos sólidos
Teor de umidade
Peso específico úmido
Índice de vazios
Porosidade
Índice de plasticidade
Limite de liquidez
Limite de plasticidade
Índice de atividade
γs
w
γ
e
n
IP
wL
wP
Ia
kN/m³
%
kN/m³
%
%
%
%
-
Valores
médios
ou intervalos
14,59
20,4
19,39
0,70
41,2
18 – 19
43 – 47
25 – 29
0,47 – 0,69
Os resultados mostram que, de maneira geral, trata-se de um solo do qual os valores
obtidos para tais ensaios se mantiveram dentro de uma faixa esperada para esse tipo de solo
quando compactado. Vale destacar que o índice de atividade (Ia) variando entre 0,47 e 0,69
23
denota um material inativo, Ia˂ 0,75 (PINTO, 2002). Segundo Sória (1986), esta baixa
atividade é típica dos solos lateríticos.
3.1.2. Quantidade de amostra
O software do granulômetro a laser indica a quantidade ideal de material necessária para
a análise. Ele avalia se a amostra a ser analisada está dentro de uma faixa admissível e indica
para o operador, podendo este, ter controle sobre o ensaio. Caso a quantidade de amostra
extrapole a ideal, automaticamente o equipamento faz sua diluição, até atingir uma faixa
adequada de operação. A quantidade inicial utilizada na maioria dos ensaios é em torno de 0,5
gramas. Para a realização dos ensaios desse trabalho utilizou-se essa quantidade de material.
3.1.3. Defloculante
Em sua tese, Angelim (2011), considerou importante caracterizar o solo com análises
granulométricas com e sem o uso de defloculante (hexametafosfato de sódio) para conhecer o
nível de laterização do solo e das dimensões das agregações presentes, prática essa muito
comum na região, na caracterização dos solos tropicais.
Para analisar a influência do defloculante nos ensaios com o granulômetro, foram
realizados ensaios nessas duas condições, a fim de fazer uma comparação nas mesmas bases e
identificar o solo, principalmente no que tange as concreções do solo laterítico.
24
3.1.4. Granulômetro a Laser
Foi utilizado o aparelho Granulômetro a Laser (Figura 3.2) fabricado pela Microtrac,
modelo S3500, disponível no Laboratório de Geotecnia da Escola de Engenharia Civil da
UFG.
Figura3.2 - Granulômetro a Laser Microtrac, modelo S3500
3.2. METODOLOGIA
Foram feitos inicialmente ensaios de granulometria no “solo natural”, ou seja, solo que
não sofreu processo de compactação in situ, coletado por Angelim (2011) para a obtenção de
parâmetros iniciais de entrada, necessários para alimentação do software do equipamento.
Definiu-se as variáveis do ensaio como uso de defloculante (com e sem), uso do
ultrassom (com e sem), potência do ultrassom (20 V, 30 V e 40 V), tempo de ultrassom (2min
e 3 min), número de ciclos (1-3), tempo do ciclo (1 min, 3 min e 5 min) e o índice de
refratância (1,56 para caulinita e 1,81 para neutro).
25
Os intervalos das variáveis analisadas estão de acordo com as possibilidades
oferecidas pelo equipamento, procurando avaliar de forma global a gama de opções
disponíveis.
Quanto ao índice de refratância, necessário para os cálculos dos diâmetros das
partículas, foi utilizado o valor de 1,56 disponível em tabela dada pelo fabricante para o
argilo-mineral caulinita, cuja presença foi detectada em todas as amostras do solo pelo ensaio
DR-X observado. Apesar do mineral gibbsita ter sido definido como mineral principal em
todas as amostras, deve-se salientar a influência da fração argila, no caso, representada pela
caulinita, no solo estudado.
Segundo orientação do fabricante, o índice de refratância de 1,81 é considerado
neutro, podendo ser utilizado quando não se sabe o valor exato deste parâmetro para o
material da amostra. Este parâmetro, em tese, diminuiria a influência do mesmo no cálculo
dos diâmetros das partículas pelo software. Cabe salientar que o fabricante recomenda que o
usuário determine este parâmetro real para o material a ser ensaiado.
Nesse sentido, buscando analisar a influência desta simplificação, considerando que
numa amostra de solos trata-se de uma composição variada de minerais sendo cada um com
índice de refratância diferente e da impossibilidade de se fazer uma análise mais apurada
desse parâmetro para o compósito solo, tal valor “neutro” foi testado e analisado também para
uso em futuros ensaios.
Depois de analisadas as variáveis e comparadas aos estudos de granulometria do “solo
natural” realizados pelo método tradicional, foram escolhidos os parâmetros para os ensaios
das sete amostras com cotas identificadas.
As amostras ensaiadas no granulômetro foram preparadas de acordo com a
NBR 6457 (ABNT, 1986).
26
Depois de quarteadas, secadas e destorroadas, as amostras foram passadas na peneira
2 mm. A fração passante foi selecionada como amostra de solo, haja vista que esse é um
tamanho máximo na escala disponível do equipamento granulômetro a laser, ou seja, ele é
capaz de caracterizar material da fração areia, silte e argila. Para cada amostra de solo retirada
da barragem, foram tomados 70 gramas do material passante na peneira. Conforme dito
anteriormente, para cada ensaio foram utilizados cerca de 0,5 gramas de amostra de solo com
exceção da amostra de 744,00 m.
Nos ensaios onde foi usado o defloculante (hexametafosfato de sódio), foram
empregados os procedimentos conforme a NBR 7181 (ABNT, 1984), ou seja, 125 cm³ de
solução de defloculante com a concentração de 45,7 gramas do sal por 1000 cm³ de solução
foram adicionados à amostra de 70 gramas de solo. O vasilhame que continha a solução foi
agitado até que todo o material ficasse imerso. Após esse procedimento, foi concedido um
repouso de no mínimo 12 horas. Para todos os ensaios, foi utilizada água destilada em
temperatura ambiente.
Após preparadas as amostras, o granulômetro e seu software foram acionados e todos
os parâmetros escolhidos foram informados ao equipamento. Antes de todos os ensaios, foi
feita uma limpeza padrão acionada numa operação automática livrando o dispersante de
impurezas.
Com o equipamento limpo, foram colocadas as amostras cuja quantidade foi
controlada pelo próprio equipamento. Após este processo, foram feitas as medições das
amostras. Todas elas foram registradas e os dados obtidos foram tratados para posterior
comparação com as curvas de distribuição granulométrica obtidas via ensaio tradicional,
realizadas por Angelim (2011).
Nas Tabelas 3.4 e 3.5, é representado um programa experimental com as combinações
de variáveis aplicáveis nos ensaios feitos com o “solo natural”.
27
Tabela 3.4 – Combinações de variáveis aplicadas aos ensaios de “solo natural” com defloculante
Ciclos
Refratância
1min
1,81
○
1,56
○
1,81
○
1,56
○
1,81
○
1,56
○
1,81
○
1,56
○
VARIÁVEIS
20
Ultrassom
(2 min)
30
40
S/ Ultrassom
1
3min
○
○
○
○
○
○
○
○
5min
○
○
○
○
○
○
○
○
1min
○
○
○
○
○
○
○
○
3
3min
○
○
○
○
○
○
○
○
5min
○
○
○
○
○
○
○
○
Total de 48 ensaios.
Tabela 3.5 – Combinações de variáveis aplicadas aos ensaios de “solo natural” sem defloculante.
VARIÁVEIS
20
Ultrassom
(2 min)
30
40
20
Ultrassom
(3 min)
30
40
S/ Ultrassom
Ciclos
Refratância
1,81
1,56
1,81
1,56
1,81
1,56
1,81
1,56
1,81
1,56
1,81
1,56
1,81
1,56
Total de 84 ensaios.
1min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
1
3min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
5min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
1min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
3
3min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
5min
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
28
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS
Neste capítulo são apresentadas as curvas de caracterização dos ensaios com o solo
natural e os parâmetros de configuração do equipamento, já tratados anteriormente, dito aqui
de Ensaios Preliminares. Posteriormente, são discutidos os resultados dos ensaios para a
definição dos Ensaios Finais com as amostras referentes às cotas do perfil.
4.1.NOMENCLATURA UTILIZADA
Para a melhor compreensão dos gráficos, várias combinações entre parâmetros foram
utilizadas.
O primeiro parâmetro informado será o número de ciclos (1-3).
O segundo será a profundidade ou localização da amostra (Nat; 739; 740; 741; 742;
743; 743,7; 745; 745,9).
O terceiro item identificará o período de duração do ciclo (1-3-5), dado em minutos.
Caso a amostra tenha mais de um ciclo e eles sejam representados individualmente, o terceiro
item representará o ciclo em questão e seu respectivo tempo de duração. Exemplo: 1-3 (o
primeiro ciclo de três minutos).
O índice de refração é representeado na quarta posição por N ou C (natural ou caulinita,
respectivamente).
Caso seja usado o defloculante, este logo será representado pela palavra “Hexa”,
(hexametafosfato de sódio).
29
Logo depois virão as informações sobre a potência (20-30-40) e tempo de ultrassom (23). Caso essa ferramenta não seja usada, a amostra será identificada como “S/Ultra”.
Exemplo: 3Nat1-5C-Hexa-20Ultra2
Neste exemplo, está representado o ensaio com três ciclos do solo natural, sendo que
este é o primeiro ciclo de cinco minutos. Para o mesmo, o cálculo foi feito com o índice da
caulinita, usando defloculante e com ultrassom com 20 volts com período de dois minutos.
4.2. ENSAIOS PRELIMINARES
Foram realizados ensaios preliminares com o solo natural para definir ajustes de
parâmetros aplicados aos Ensaios Finais. A seguir é descrita a metodologia adotada na
variação dos parâmetros.
4.2.1. Número de ciclos
O primeiro parâmetro analisado foi a quantidade de ciclos que o equipamento
proporciona. Várias comparações foram feitas visando descobrir o comportamento da amostra
perante a quantidade de vezes que a mesma era analisada pelo equipamento.
Conforme destacado no item 4.1, as amostras foram analisadas somente com 1 e 3
ciclos obtendo para o último uma média.
A seguir, tem-se um exemplo da comparação entre o número de ciclos.
30
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
1Nat3N-20Ultra3
50,00
3Nat1-3N-20Ultra3
40,00
3Nat2-3N-20Ultra3
30,00
3Nat3-3N-20Ultra3
3NatN-20Ultra3
20,00
10,00
0,00
0,00001 0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho da partícula (mm)
Figura 4.1- Comparação entre quantidade de ciclos.
Na Figura 4.1 pode-se observar que para os mesmos parâmetros, ou seja, índice de
refração natural, ciclos de três minutos, ultrassom de 20 Volts com aplicação de três minutos,
e mudando apenas a quantidade de ciclos, as curvas obtidas são razoavelmente uniformes.
Este comportamento foi característico na grande maioria das comparações entre ciclos. É
importante salientar que o primeiro ensaio perdura por seis minutos ao somar-se com o tempo
de ultrassom, já o segundo, por doze minutos.
Em função do tempo de ensaio, com um ciclo o tempo de ensaio é a metade de três, foi
adotado nas análises a utilização de um ciclo.
No apêndice A, outras comparações entre ciclos são apresentadas.
4.2.2. Tempo do ciclo
Como dito anteriormente, os ciclos podem variar entre 1, 3 e 5 minutos. Na Figura 4.2 é
apresentado um exemplo de comparação entre o tempo dos ciclos.
31
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
1Nat-1N-40Ultra2
40,00
1Nat-3N-40Ultra2
30,00
1Nat-5N-40Ultra2
20,00
10,00
0,00
0,00001 0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (μm)
Figura 4.2- Comparação entre tempo de ciclos
Nesta figura a quantidade de ciclos analisados foi de um para cada amostra, índice de
refração natural e ultrassom de 40 volts aplicado durante dois minutos. Já quanto ao tempo de
ciclo foi notado que as curvas com ciclos de 1 minuto cada, mantiveram uma uniformidade
hora com as curvas de 3 minutos, hora com as curvas de 5 minutos. Em alguns resultados, a
mesma se manteve entre as outras duas.
Assim, com os dados analisados e a fim de poupar tempo, para as próximas
comparações e ensaios com amostras identificadas foi adotado o método com um ciclo de um
minuto.
No Apêndice B, são ilustradas mais comparações de ciclos envolvidas com outros
parâmetros.
4.2.3. Índice de refração
Tanto o índice neutro para fins de cálculo do software, como o da caulinita foram
analisados.
32
A seguir, na Figura 4.3, está apresentado um exemplo dessa análise. Os demais
resultados estão apresentados no Apêndice C.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
1Nat-1N-40Ultra2
40,00
1Nat-1C-40Ultra2
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00001 0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (mm)
Figura 4.3 - Comparação entre índices de refração.
Os ensaios que visaram analisar amostras com diferentes índices de refração
mostraram também que apesar de certa uniformidade encontrada em alguns ensaios, ainda que
fossem realizados em amostras diferentes, os ensaios com índice neutro demonstraram curvas
mais suaves.
Sendo assim, optou-se por realizar os ensaios com o índice neutro, ou seja, alimentar o
software com o valor 1,81. Isso porque ao utilizar o índice da caulinita, são menosprezados
todos os outros minerais que compõe as amostras. Além disso, usar um índice específico
como base para ensaios futuros inviabilizá-los-ia, pois exigiria um pré-estudo da composição
do solo. Adotar então um índice neutro, haja vista que não houve muitas irregularidades, seria
mais condizente com a composição do solo.
33
4.2.4. Tempo de ultrassom
Em todas as curvas em que o tempo de ultrassom foi o parâmetro principal de análise,
observou-se que com um maior o tempo de aplicação do ultrassom, as curvas se apresentam
mais suaves e resultantes de um solo mais fino. Este fato leva a crer que o ultrassom é uma
ferramenta potente de dissipação.
Na Figura 4.4, são apresentadas curvas que comparam o tempo de ultrassom. No
Apêndice D são apresentados alguns dos resultados realizados.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-40Ultra2
40,00
3Nat1N-40Ultra3
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00001 0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (mm)
Figura 4.4- Comparação entre tempo de ultrassom
Foi possível concluir que o período pelo qual o ultrassom é aplicado na amostra não
foi muito significativo. Então, visando a agilidade na obtenção de resultados e para facilitar a
comparação com o Banco de dados de resultados de análises feitas pelo granulômetro por
Manso (2009), o período de dois minutos de ultrassom foi utilizado para os ensaios finais.
34
4.2.5. Análise do poder de dispersão dos dispositivos do equipamento
Visando analisar o real poder de dispersão do equipamento, foram feitas várias
comparações entre o uso do defloculante e ultrassom. Seguem as Figuras 4.5 e 4.6 que
ilustram essas comparações.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
1Nat-1N-S/Ultra
40,00
1Nat-1N-Hexa
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00001 0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (mm)
Figura 4.5- Comparação entre o poder dos dispositivos do granulômetro sem ultrassom e com defloculante.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
1Nat-1N-20Ultra2
70,00
1Nat-1N-30Ultra2
60,00
1Nat-1N-40Ultra2
50,00
1Nat-1N-Hexa-20Ultra2
40,00
1Nat-1N-Hexa-30Ultra2
30,00
1Nat-1N-Hexa-40Ultra2
20,00
1Nat-1N-S/Ultra
10,00
1Nat-1N-Hexa
0,00
0,00001 0,0001 0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (mm)
Figura 4.6- Comparação entre o poder dos dispositivos do granulômetro entre o ultrassom e o defloculante.
35
Para confrontar os resultados dos ensaios do ultrassom em amostras com agregações
que não podem ser desestabilizadas somente com a presença do defloculante, a série de
ensaios com o uso do ultrassom foi realizada em amostras com e sem defloculante.
Na Figura 4.5 observa-se que os ensaios mantém estabilizadas as pontes de cimentação
entre os grãos de areia que são envolvidos pelos de argila quando o defloculante está ausente
segundo a norma brasileira, fato já observado por Manso (2009).
Na Figura 4.6 foram analisadas as três potências de ultrassom com todos os outros
parâmetros idênticos o uso do defloculante.
Diante da variação entre potência de ultrassom, observa-se que as agregações são
desfeitas conforme há o aumento desse dispositivo em ensaios sem a presença do
defloculante. Porém, quando a amostra tem defloculante, a granulometria apresentou um
comportamento diferente. Não se observou uma coerência, visto que se esperava nos ensaios
o domínio do uso do ultrassom com 40 volts aliado ao uso do defloculante em relação aos
demais, caracterizando um solo muito mais fino ao utilizar duas ferramentas que trabalham
para o mesmo fim, pois, como o granulômetro trabalha com o material passante na peneira
nº10 (2,0 mm) equivaleria dizer que um número maior de microconcreções estaria em
contato com o defloculante, desestabilizando-as.
Baseando-se então na irregularidade que o defloculante apontou quando anexo às
amostras, apenas o ultrassom foi aplicado nas próximas análises, a fim de desestabilizar as
agregações e analisar sua eficiência diante dos ensaios obtidos tradicionalmente.
36
4.3. ENSAIOS FINAIS COM AS AMOSTRAS DO PERFIL
Com os parâmetros avaliados e selecionados anteriormente, foram realizados os ensaios
nas amostras com cotas também definidas para estabelecer o uso do ultrassom em futuras
pesquisas. Assim, todas as amostras foram comparadas com os dados obtidos por Angelim
(2011) com e sem o uso do defloculante e suas respectivas cotas.
4.3.1. Resumo de parâmetros adotados para os ensaios com cotas definidas
Está apresentado na Tabela 4.1 um resumo dos parâmetros anteriormente
estabelecidos, que foram aplicados nos experimentos em amostras de solo com as cotas
definidas.
Tabela 4.1- Resumo de parâmetros adotados para as amostras do perfil
Parâmetro
Número de ciclos
Tempo de ciclo
ìndice de refração
Tempo de ultrassom
Potência do ultrassom
Uso do defloculante
Qtd.
1
1
1,81
2
40
não
unidade
un
min
min
V
-
4.3.2. Resultados das análises granulométricas do solo do perfil
A Figura 4.9 apresenta as curvas de distribuição granulométricas de solo para as
diversas cotas do perfil via granulômetro a laser com e sem o uso do ultrassom a fim de se
avaliar o comportamento do material do perfil e a influência do ultrassom.
37
100,00
Sem ultrassom - 739 m
Porcentagem que passa (%)
90,00
Sem ultrassom - 740 m
80,00
Sem ultrassom - 741 m
70,00
Sem ultrassom - 742 m
Sem ultrassom - 743 m
60,00
Sem ultrassom - 745 m
50,00
Sem ultrassom - 746 m
40,00
Com ultrassom - 739 m
30,00
Com ultrassom - 740 m
Com ultrassom - 741 m
20,00
Com ultrassom - 742 m
10,00
0,00
0,0001
Com ultrassom - 743 m
0,001
0,01
0,1
1
10
Tamanho das partículas (mm)
Com ultrassom - 745 m
Com ultrassom - 746 m
Figura 4.7- Curvas de distribuições granulométricas do solo das diversas cotas do perfil via granulômetro a laser
com e sem ultrassom.
De uma forma geral o material mostrou-se com distribuição granulométrica muito
semelhante para todo o perfil dentro de cada técnica utilizada, com e sem ultrassom. Destacase que o ultrassom aproximou muito mais a semelhança entre as curvas.
Analisando as curvas produzidas sem ultrassom, percebe-se um comportamento
geométrico típico próximo de “s”, onde excepcionalmente a amostra da cota 742 m dentre as
sete amostras testadas, apresentou um patamar entre as dimensões 500 µm e 2000 µm
(0,5mm a 2 mm), justificado provavelmente devido a falta de homogeneização de amostra
colocada granulômetro.
Analisando as curvas produzidas com ultrassom, nota-se que estas curvas transladam-se
para a esquerda em relação às curvas sem ultrassom, com 90% das suas porções mantendo
relativo o paralelismo com as curvas sem ultrassom.
Vale comentar que todas as curvas com ultrassom apresentaram patamar entre as
dimensões 100 µm e 300µm (0,1 mm a 0,3 mm). O comportamento das curvas mostra que o
38
ultrassom atuou destruindo agregações de partículas das amostras de solo, aumentando com
isso o número de partículas no sistema.
O paralelismo entre as curvas com e sem ultrassom após o patamar das curvas com
ultrassom mostra que as agregações destruídas continham partículas de todas as escalas de
tamanhos e na mesma proporção presente nas curvas sem ultrassom.
Para facilitar a análise, pode-se comparar as porcentagens passantes para quatro
dimensões definidas, a saber, 0,4 mm, 0,1 mm, 0,01 mm e 0,001 mm. Para 0,4 mm a
porcentagem que passa está próxima de 99% para as duas condições, com e sem ultrassom.
Para 0,1 mm tem-se aproximadamente 80% passante para condição com ultrassom contra
aproximadamente 30% para condição sem ultrassom, mostrando que o material foi
desagregado pela ação do ultrassom tornando-se mais fino.
Já para 0,01 mm enquanto praticamente 0% do solo passa para a condição sem
ultrassom, para a condição com ultra o valor sobe para aproximadamente 10%, mostrando que
as novas partículas mais finas ainda não detectadas surgiram da destruição das agregações
pelo ultrassom, partículas essas que decresceram até 0,001 mm.
4.3.3. Comparações entre curvas granulométricas via granulômetro e via ensaio tradicional
com uso de defloculante
A Figura 4.8 apresenta as curvas realizadas via granulômetro juntamente as curvas
obtidas via ensaio tradicional com uso de defloculante.
39
Figura 4.8- Comparação entre curvas granulométricas via granulômetro a laser e via ensaios tradicional com
defloculante.
Os resultados mostraram que o defloculante apresentou grande eficiência no processo
de destruição das agregações, pois suas curvas terminam, salvo única exceção, com
aproximadamente 40% do solo passando pela dimensão 0,002 mm, não medindo mais as
partículas abaixo deste valor por limitações do processo.
Já via granulômetro com ultrassom, , para os mesmos 0,002 mm de dimensão a
quantidade passante foi de aproximadamente 2% para as curvas obtidas.
Na dimensão 0,04 mm, correspondente a aproximadamente 55% do material passante,
as curvas dos ensaios do granulômetro com ultrassom e do método tradicional com
defloculante se cruzam, mostrando que para dimensões de partículas superiores a 0,04 mm o
granulômetro mostrou maior eficiência na desagregação em relação ao defloculante. A
explicação deste comportamento está no processo utilizado por cada método. O ultrassom é
um processo mecânico e atua bem para as partículas maiores ou agregações maiores. Já o
40
defloculante, por se tratar de um processo químico mostrou-se mais eficiente, principalmente
no que tange as partículas menores cujas agregações ou adesão às outras estejam governadas
pelas forças de natureza elétrica ou eletrônicas.
No entanto, observa-se a divergência ao relacionar o uso do defloculante e ultrassom,
sendo que as curvas obtidas pelos dois métodos não apresentaram semelhança de
comportamento. Essa diferença já era esperada visto que Manso (2009) citou a interferência
mecânica que se dá na manipulação da amostra principalmente na fração mais grossa, além de
SILVA (2004) citar que em um solo com alto teor de silte (textura argilo-siltosa) pode
apresentar maior variedade de traçado de curvas, o que não foi relevante para os materiais
testados neste estudo.
A fração mais fina é consequência da exposição ao defloculante. Em seu estudo,
Mauri (2011) afirmou que em solos com elevados teores de Ca²+ e Mg²+ o uso do
hexametafosfato de sódio como dispersante é o mais apropriado para tal fração. Porém na
análise textural de solos característicos em regiões tropicais, o hidróxido de sódio é o mais
indicado para dispersão. Deve-se também levar em consideração a possibilidade do
defloculante utilizado ter um resultado ruim ao oxidar a matéria orgânica do solo resultando
na má dispersão da amostra. Embora o autor supracitado conclui que o dispersante químico
utilizado pode não ser o mais adequado para o solo tropical laterizado por não alcançar uma
dispersão efetiva, considerando a uniformidade das curvas obtidas com o granulômetro,
acredita-se que o fato não interfere nos resultados.
41
4.3.4. Comparações entre as curvas granulométricas via granulômetro e via ensaio
tradicional sem o uso de defloculante (não normalizado).
A Figura 4.9 apresenta as curvas obtidas via granulômetro com e sem uso de ultrassom
e as curvas obtidas via ensaio tradicional sem uso de defloculante (método não normalizado)
Figura 4.9- Comparação entre curvas granulométricas via granulômetro a laser e via ensaio tradicional sem
defloculante.
Embora o método tradicional sem uso de defloculante não seja normalizado, é muito
empregado coadjuvantemente ao normalizado com uso de defloculante para se ter uma ideia
da dispersão entre as curvas obtidas pelos dois métodos que ajudam a indicar o teor de
agregação e assim, o grau de laterização do solo.
Pode-se observar nas curvas via ensaio tradicional maior variação das curvas para as
diferentes cotas do perfil comparando com a faixa de variação entre as curvas obtidas com
42
defloculante, apresentadas na Figura 4.8, e via granulômetro, que mantiveram-se bem
semelhantes como já citado anteriormente. Para Angelim (2011), esta maior variabilidade da
composição granulométrica das amostras do material sem uso de defloculante e via ensaio
tradicional condiz com os solos tropicais provenientes de perfis de intemperismo, como foi o
caso da jazida utilizada. Ainda no que diz respeito às mesmas curvas, percebeu-se que as
amostras dos solos apresentaram diferentes teores de finos, variando entre as dimensões de
0,035 mm a 0,016 mm, constituídas tanto de partículas como de micro concreções. Tal fato
também pode ser explicado pelo intemperismo do perfil na jazida de origem.
(ANGELIM, 2011).
43
5.
CONCLUSÕES E SUGESTÕES
Para avaliar o uso do granulômetro a laser, foi realizada uma ampla campanha
experimental em laboratório aliadas aos resultados das mesmas amostras obtidas pelos
métodos tradicionais de obtenção das curvas granulométricas.
Mesmo comparando metodologias habituais com um equipamento de tecnologia
avançada, alguns quesitos puderam ser indicados ao tentar explicar o comportamento do solo
em questão e a funcionalidade dos parâmetros do granulômetro a laser. Este capítulo
apresenta as principais conclusões obtidas em relação a estes ensaios.
5.1. CONCLUSÕES
Os resultados se estabeleceram de forma harmônica com a análise mineralógica, que
apresentou propriedades cimentantes por conter em sua composição uma quantidade relevante
de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, colaborando assim para a formação das
concreções lateríticas, além de mostrar que mesmo com amostras de solo de diferentes cotas,
os resultados indicam serem amostras retiradas de uma mesma jazida.
Quanto à metodologia aplicada ao granulômetro, buscou-se usufruir de toda a agilidade
que o equipamento proporciona sem prejudicar os resultados. Assim, optou-se por ciclos
únicos de um minuto cada sem a reutilização das amostras. Adotou-se o índice de refração
neutro de 1,81 para que não sejam necessárias análises quanto à composição mineralógica
para ensaios futuros e por considerar que o solo é constituído da composição de vários
44
minerais, presentes sempre em quantidades difíceis de determinar. Foi escolhida a maior
potência de ultrassom oferecida pelo equipamento (40), aplicado por dois minutos, cujo valor
também foi aplicado por Manso (2009), procedendo de tal forma que pudesse ser estabelecida
uma comparação com banco de dados existente e também no sentido de otimizar o uso do
equipamento reduzindo o tempo de duração dos ensaios. Finalmente, optou-se pelo descarte
do uso do defloculante haja vista que o mesmo pode não desmembrar as concreções
características do solo estudado, embora seu estudo conjugado ao granulômetro ainda mereça
mais pesquisa.
Para os resultados obtidos com o granulômetro, notou-se que o equipamento mostrouse eficaz ao basear-se na repetibilidade de ensaios, que expressou menor dispersão que os
ensaios obtidos pela metodologia usual. Os ensaios efetuados pelo granulômetro que foram
realizados diante de uma mesma metodologia, porém com amostras variadas, evidenciaram
um grau de concordância satisfatório na aplicação de medições sucessivas conferindo ao
equipamento e metodologia a garantia de estabilidade do processo de medição adotado.
Embora Manso (2009) justifique a diferença de resultados entre os métodos devido
principalmente à manipulação de amostras, considerando que o granulômetro necessita de
pouca quantidade que pode demonstrar certa incoerência com os resultados alcançados pela
metodologia tradicional, o que se percebeu neste trabalho foi que os resultados das curvas
foram muito semelhantes para diversas amostras testadas, não sendo este fator relevante para
o solo estudado.
Esclarece-se que a diferença de comportamento das curvas realizadas pelos diferentes
métodos, via granulômetro com uso de ultrassom e via tradicional com uso de defloculante,
está na natureza do artifício que atua na desagregação do solo tropical. No caso do ultrassom,
esse atua num processo mecânico de destruição das agregações e teve ótima eficiência no
processo no que tange as partículas ou concreções com dimensões maiores que 0,04 mm. Já
45
para partículas ou agregações com dimensões inferiores a 0,04 mm, o defloculante químico
teve melhor desempenho. Tal fato pode ser justificado que para as partículas com dimensões
menores, a ligação de união não sejam só de natureza cimentícias, mas também de natureza
eletroquímica ou eletrônica.
5.2. SUGESTÕES
Para que a engenharia geotécnica consiga resultados mais confiáveis, convém
implementar novas pesquisas na mesma linha, porém com novos objetivos, como por
exemplo:

Estudar mais o processo conjugando o uso do ultrassom e do defloculante químico
para analisar a influência deste na caracterização granulométrica, principalmente a
possibilidade de sua refratância ser captada e provocar erros de análise;

Aprofundar-se na análise da importância do índice de refração no cálculo da
granulometria pelo granulômetro.
46
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50
APÊNDICE A
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
1Nat3N-20Ultra2
50,00
3Nat1-3N-20Ultra2
40,00
3Nat2-3N-20Ultra2
30,00
3Nat3-3N-20Ultra2
3Nat-N-20Ultra2
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da Partícula (µm)
Figura A.1- Comparação entre número de ciclos com ultrassom e sem defloculante
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
1Nat-N-Hexa-20Ultra2
50,00
3Nat1-3N-Hexa-20Ultra2
40,00
3Nat2-3N-Hexa-20Ultra2
30,00
3Nat3-3N-Hexa-20Ultra2
3Nat-N-Hexa-20Ultra2
20,00
10,00
0,00
0,01
1
100
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura A.2- Comparação entre número de ciclos com ultrassom e defloculante
51
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
1Nat-3N-Hexa-S/Ultra
50,00
3Nat1-3N-Hexa-S/Ultra
40,00
3Nat2-3N-Hexa-S/Ultra
30,00
3Nat3-3N-Hexa-S/Ultra
3Nat-N-Hexa-S/Ultra
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura A.3 - Comparação entre número de ciclos sem ultrassom e com defloculante
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
1Nat3-N-S/Ultra
50,00
3Nat1-3N-S/Ultra
40,00
3Nat2-3N-S/Ultra
30,00
3Nat3-3N-S/Ultra
3Nat-N-S/Ultra
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura A.4 - Comparação entre número de ciclos sem ultrassom e sem defloculante
52
APÊNDICE B
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-20Ultra2
40,00
3Nat3N-20Ultra2
30,00
3Nat5N-20Ultra2
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura B.1 - Comparação entre tempo de ciclo com ultrassom e sem defloculante
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-Hexa-20Ultra2
40,00
3Nat3N-Hexa-20Ultra2
30,00
3Nat5N-Hexa-20Ultra2
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura B.2 - Comparação entre tempo de ciclo com ultrassom e com defloculante
53
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-Hexa-S/Ultra
40,00
3Nat3N-Hexa-S/Ultra
30,00
3Nat5N-Hexa-S/Ultra
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura B.3 - Comparação entre tempo de ciclo sem ultrassom e com defloculante
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-S/Ultra
40,00
3Nat3N-S/Ultra
30,00
3Nat5N-S/Ultra
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura B.4 - Comparação entre tempo de ciclo sem ultrassom e sem defloculante
54
APÊNDICE C
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-20Ultra2
40,00
3Nat1C-20Ultra2
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura C.1 - Comparação entre índices de refração com ultrassom e sem defloculante
100,00
90,00
Porcentagem que passa (%)
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-20Ultra3
40,00
3Nat1C-20Ultra3
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura C.2 - Comparação entre índices de refração com ultrassom e sem defloculante
55
100,00
90,00
Porcentagem que passa (%)
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-S/Ultra
40,00
3Nat1C-S/Ultra
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura C.3 - Comparação entre índices de refração sem ultrassom e com defloculante
100,00
90,00
Porcentagem que passa (%)
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-Hexa-20Ultra2
40,00
3Nat1C-Hexa-20Ultra2
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura C.4 - Comparação entre índices de refração com ultrassom e com defloculante
56
APÊNDICE D
Comparação entre tempo de ultrassom
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-20Ultra2
40,00
3Nat1N-20Ultra3
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura D.1 - Comparação entre tempo de ultrassom 20 volts
Comparação entre tempo de ultrassom
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
3Nat1N-30Ultra2
40,00
3Nat1N-30Ultra3
30,00
20,00
10,00
0,00
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Tamanho da partícula (µm)
Figura D.2 - Comparação entre tempo de ultrassom 30 volts
57
APÊNDICE E
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.1 - Comparação entre amostras com cota 739 metros.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.2 - Comparação entre amostras com cota 740 metros.
58
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
40,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
30,00
20,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.3 - Comparação entre amostras com cota 741 metros.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.4 - Comparação entre amostras com cota 742 metros.
59
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.5 - Comparação entre amostras com cota 743 metros.
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.6 - Comparação entre amostras com cota 745 metros.
60
100,00
Porcentagem que passa (%)
90,00
80,00
Sem ultrassom
70,00
60,00
Com ultrassom
50,00
Sem defloculante
(ANGELIM, 2011)
40,00
30,00
Com defloculante
(ANGELIM, 2011)
20,00
10,00
0,00
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Tamanho da partícula (mm)
Figura E.7 - Comparação entre amostras com cota 745,9 metros.