Elements

São aqueles realizados em laboratório e/ou campo e que fazem a avaliação da expansão induzida ou o reconhecimento da tensão necessária para impedir a expansibilidade do solo, esses métodos são baseados em dois parâmetros: a expansão livre e a tensão de expansão (Paiva, 2016).

Os métodos diretos determinam as características de mudança de volume dos solos expansivos. Os ensaios realizados nesse método são do tipo mecânicos. Nesses ensaios são medidas as variações de volume de material, sujeitos ou não a sobrecargas. Ensaios do tipo edométrico são realizados, onde procuram reproduzir em laboratório as condições de campo sendo por carregamento, por inundação ou percolante. (Paiva, 2016).

Os métodos diretos se baseiam nos parâmetros de expansão livre e de tensão de expansão, que envolvem as seguintes determinações: ensaio edométrico simples e duplo, determinação da pressão Tensão de Expansão, a volume constante, carregamento após expansão com diferença de sobrecarga, expansão e colapso sobre carregamento (Rao, 1988).

De acordo com (Frazão e Goulart, 1976), os parâmetros de grande importância e decisivos na avaliação da expansibilidade do solo são as pressões de expansão.

a) Ensaio de Expansão de Lambe

No ensaio de expansão de Lambe, (1960), a amostra de solo é remoldada e colocada no anel e carregada com uma tensão nominal de 10 t/m2, depois de pronta a amostra é inundada e no final de duas horas, mede-se a pressão alcançada em kPa, a pressão medida é o índice de expansividade ou índice de Lambe, (1960), ao associar este índice com o potencial expansivo do solo temos os critérios de Lambe, (1960), ver Tabela 8.

TABELA 8 - Critérios de Lambe, (1960).

Índices de Lambe (Kpa) Potencial Expansivo

< 80 Não Crítico 80 – 150 Marginal 150 – 230 Crítico > 230 Muito Crítico FONTE: Lambe, (1960). b) Expansão Livre

O ensaio de expansão livre acondiciona os corpos de prova cilíndricos em células do tipo edométrico convencional, essas amostras são pesados antes e após o ensaio e suas alturas inicial e final também é anotada, no topo dos corpos de prova coloca-se um relógio comparador (micrômetro), sustentado por um braço mecânico, esses relógios permitem leitura direta de até 0,01 mm, com capacidade para até 10 mm, após os corpos de prova estarem acondicionados na célula, ajusta-se o relógio comparador e adiciona-se água. As deformações observadas no relógio são anotadas em intervalos de tempo, que obedecem a uma progressão geométrica de razão dois (Campos, 1989).

A expansão denominada “livre” é determinada em percentual após a sua estabilização. As metodologias aplicadas para são 1kPa, 7 kPa e 10 kPa, e a metodologia que utiliza a tensão de 50 kPa em amostras deformadas (Chen, 1965). Este ensaio segue as recomendações da Internacional Society for rock mechanics - I.S.R.M. (1972, 1989).

A expansão livre é calculada pela seguinte equação (1):

E (%) = (ΔH/H)*100 (1)

Onde, E = expansão livre uniaxial (%); ΔH = Máximo acréscimo de altura; H =altura do corpo de prova antes da inundação. Os resultados dos ensaios são retratados na forma de gráficos, obtidos através dos valores de deformação (%) versus tempo (h).

c) Tensão de Expansão

As pressões de expansão desenvolvem-se, quando a expansão devido à umidificação das rochas está total ou parcialmente impedida, porque senão aumentariam livremente de volume sem gerar tensões (Jeremias, 1991).

Segundo Frazão, (1981), existem vários métodos para a determinação da pressão de expansão sendo que os ensaios edométricos estão entre os mais utilizados para estudar a variação volumétrica dos materiais expansivos.

Critérios da expansão livre segundo Seed (et al., 1962), correlacionam a expansão livre, referente à amostra compactada à densidade máxima e umidade ótima, com uma tensão vertical de 7 kPa, com o grau de expansividade do solo, descrito na Tabela 9.

TABELA 9 - Critérios de Seed (et al., 1962). Inchamento livre (%) Pressão 7 kPa Grau de Expansividade >25 Muito alta 5 – 25 Alta 1 – 5 Média 0 – 1 Baixa

FONTE: Seed (et al., 1962).

d) Método da Amostra a Volume Constante

É medido no odômetro a tensão necessária para impedir a mudança de volume da amostra de solo depois de inundá-lo, ou seja, o corpo de prova é submetido a uma pressão vertical pré-estabelecida e em seguida é inundado. O teste mede a pressão axial necessária para forçar uma amostra de rocha indeformada a manter uma altura constante quando confinada e imersa em água.

O critério de Cuellar, (1978), é baseado em análises de argilas expansivas, é realizada uma relação entre a tensão de expansão e o inchamento livre da amostra compactada à densidade máxima e umidade ótima, sendo a amostra ressecada ao ar. Cuellar, (1978), emitiu uma tabela para avaliar o grau de expansividade descrito na Tabela 10.

TABELA 10 - Grau de expansividade de Cuellar, (1978). Pressão de Expansão Inchamento Livre amostra compactada a densidade máxima e umidade ótima Inchamento Livre amostra ressecada ao ar Grau de Expansividade >300 >10 >30 Muito alta 125 – 300 5 – 10 20 – 30 Alta 25 – 125 1,5 – 5 10 – 20 Média <25 <1,5 <10 Baixa FONTE: Cuellar, (1978).

No critério de Chen, (1965), os solos expansivos são classificados pelas correlações entre o limite de liquidez, à resistência, a penetração a percentagem de solo que passa na peneira no 200 e a expansão de amostras indeformadas à pressão vertical de 50 kPa. A Tabela 11 mostra a relação e o grau de expansão.

TABELA 11 - Grau de expansividade pelos critérios de Chen, (1965). Pressão de Expansão (kPa) Expansão (tensão de 50 Kpa) Grau de Expansividade > 1000 < 10 Muito alta 250 – 1000 5 – 10 Alta 50 – 250 1 – 5 Média < 50 < 1 Baixa FONTE: Chen, (1965).

Os critérios de Rodriguez e Ortiz, (1975), são recopilados a partir dos critérios práticos de expansividade de diferentes autores, sendo apresentado na Tabela 12.

TABELA 12 - Grau de expansividade pelos critérios de Rodriguez e Ortiz, (1975). Potencial de Inchamento de Seed Índice de Lambe Tensão de expansão Inchamento provável em sup. % de inchamento provável Grau de expansividade 0 – 1,5 < 80 > 30 0 – 1 < 1 Baixa 1,5 – 5 80 – 50 30 – 120 1 – 3 1 – 5 Média 5 – 25 150 – 230 120 – 300 3 – 7 5 – 10 Alta > 25 > 230 > 300 > 7 > 10 Muito Alta

FONTE: Rodriguez e Ortiz, (1975).

Os Critérios de Jimenez Salas, (1980), foram classificados possíveis danos que podem acontecer se não tomar precauções especiais. Sendo utilizado para essa

classificação a pressão de expansão das amostras de solo extraídas no final do verão em Andaluzia na Espanha. Os critérios estão na Tabela 13.

TABELA 13 - Possíveis danos pelos critérios de Jimenez Salas, (1980). Tensão de expansão Possíveis danos

> 200 Demolição

Entre 100 e 200 Danos Graves Entre 50 e 100 Fissuras Importantes

Entre 20 e 50 Fissuras Pequenas

< 20 Sem Danos

FONTE: Jimenez Salas, (1980).

e) Ensaios Edométricos Duplos

Neste ensaio são utilizadas duas amostras indeformadas que recebem cargas em dois edômetros distintos, em uma amostra o ensaio é realizado com excesso de água, a outra é ensaiado com o teor de umidade natural. Neste ensaio se obtém curvas que determinam a tensão de expansão, a tensão de expansão será a tensão que corresponde, no corpo de prova inundado, ao mesmo índice de vazios inicial do corpo de prova na umidade natural.

f) Ensaios Edométricos Múltiplos

Neste ensaio são utilizadas diversas amostras com sua umidade natural, as amostras são montadas no edômetro convencional com diferentes sobrecargas, depois essas amostras são inundadas e depois de estabilizadas suas expansões são medidas (Presa, 1984). Os resultados são apresentados em duas curvas, uma que corresponde à variação dos índices de vazios das amostras com conteúdo de umidade natural e a outra a variação dos índices de vazios para as amostras inundadas.

g) Ensaios Edométricos Simples

Nesse ensaio coloca-se no edômetro apenas uma amostra no teor de umidade natural, para a determinação do índice de vazios inicial, sob a tensão vertical, na

profundidade de retirada da amostra, depois se descarrega até a pressão inicial, em seguida se adiciona água à amostra, que vai se expandir até a estabilização.

Esse método apresenta duas importantes vantagens: eliminação do erro de ajuste das curvas (teor natural e saturada) e a possibilidade de duplicar o número de amostras por local de estudo (Horta da Silva, 1975).