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Tendo em vista a grande dificuldade de obtenção de amostras indeformadas em materiais granulares e as incertezas da representatividade destas amostras, várias técnicas de reconstituição de amostras já foram desenvolvidas procurando simular a ação da natureza na formação desses depósitos (Ratton, 1993). As técnicas para preparação de amostras em areias secas e saturadas têm sido descritas em diversas pesquisas (Oliveira Filho, 1987; Vaid & Negussey, 1988; Ratton, 1993; Los Prestti et al., 1993, Presotti, 2002). Com o objetivo de adequar tais metodologias a realidade dos materiais normalmente estudados, modificações nos procedimentos comumente adotados têm sido propostas na literatura. É importante considerar que a maioria das alterações, aqui estudadas, tem sido sugerida em pesquisas utilizando rejeitos de minério de ferro, como é o caso das considerações feitas nas pesquisas realizadas por Espósito (2000), Lopes (2000), Hernandez (2002), Presotti (2002) e Pereira (2004).

As principais técnicas de reconstituição de amostras de material granular reportadas na literatura são pluviação no ar, pluviação na água ou sedimentação, apiloamento ou compactação com uso de soquete, compactação com auxilio de uma haste e compactação com uso de um vibrador.

2.5.1 PLUVIAÇÃO NO AR

Na pluviação no ar o material granular seco é moldado com auxílio de funil que direciona e controla a velocidade de deposição do material. A densidade dos corpos de provas é dependente da altura de queda e da velocidade de deposição. As maiores alturas de queda resultam em maiores energias de deposição e conseqüentemente corpos de provas mais densos. Esse método permite cobrir uma extensa faixa de densidade relativa, porém, apresenta problema de segregação quando o material granular é bem graduado, com coeficiente de

uniformidade maior que 5, ou quando apresenta partículas com densidades distintas. Ratton (1993) considera que a pluviação no ar permite uma adequada reconstituição de depósitos naturais formados pelo vento que normalmente se constituem de areias ou siltes de granulometria bem uniforme.

Para a técnica de pluviação ao ar também é proposto na literatura a utilização pluviadores de areias (“Sand Pluviators”) para reconstituição de amostras de pequenas dimensões, tendo em vista o grau de uniformidade espacial de densidade e distribuição granulométrica gerados. O equipamento é composto por um funil de alimentação por onde a areia escoa por gravidade através de um ou mais bocais de diâmetros variáveis. A chuva de areia é distribuída mais ou menos uniformemente sobre área de interesse passando por um conjunto de peneiras. A Figura 2.19 ilustra esquematicamente o pluviador de areia tradicional.

Los Prestti et al. (1993) citam as vantagens da utilização de pluviadores de areia móveis. Neste equipamento, o funil de alimentação se movimenta para trás e para frente sobre a área de interesse, o bocal de saída apresenta forma retangular com abertura variável, sendo desnecessário o conjunto de peneiras. Os resultados de testes em laboratório em pluviadores móveis mostraram um grau de uniformidade espacial em termos de densidade e distribuição granulométrica superiores aos encontrados nos pluviadores tradicionais.

Figura 2.19 -Layout de um Pluviador de areia tradicional (modificado - Los Prestti et al., 1993)

2.5.2 PLUVIAÇÃO NA ÁGUA

A pluviação na água consiste basicamente na deposição da areia saturada em moldes cheios de água deaerada com auxílio de uma colher. Este procedimento favorece a obtenção de amostras fofas independente da altura de queda, devido à baixa velocidade de queda que os grãos atingem na água. Para obter maiores densidades, recomenda-se a utilização de vibradores após o processo de pluviação (Vaid & Negussey, 1988).

Ratton (1993) cita algumas adaptações a esta metodologia, descritas por Chaney & Mulilis (1978), onde em substituição a colher para depositar a areia saturada, é utilizado um frasco de Ehlermeyer. Nesse frasco é colocada uma quantidade determinada de areia seca, sendo adicionada água deaerada. O conjunto passa por um processo de fervura e aplicação de vácuo, quanto então, é completamente cheio de água e vedado com uma rolha onde é introduzido um tudo de vidro de pequeno diâmetro. Na base da câmara triaxial é preparado o molde tri- partido para recepção do material sendo a membrana de látex fixada com o-rings devidamente succionada. Como molde cheio de água deaerada, inverte-se o frasco Ehlermeyer permitindo a sedimentação da areia até completar o molde. A Figura 2.20 ilustra este método de deposição.

Figura 2.20 - Esquema do método de pluviação na água (modificado – Ratton, 1993)

Ratton (1993) considera que a pluviação na água simula a deposição de areias em ambientes naturais aquáticos e nos aterros hidráulicos. Esse método também apresenta problema de segregação devendo ser consideradas as mesmas condições apresentadas no método de pluviação no ar.

2.5.3 COMPACTAÇÃO

Na compactação com o uso do soquete ou apiloamento, os corpos de prova são obtidos compactando camadas sucessivas do material seco, úmido ou saturado. A força, freqüência e espessura das camadas são determinadas em função da densidade desejada. O mesmo ocorre na compactação com auxilio de haste, onde o soquete é substituído pelo uso de uma haste para executar a compactação. No método de apiloamento molhado obtém-se a melhor reconstituição de arranjo dos grãos em aterros e pode-se obter corpos de prova parcialmente saturados de compacidade muito fofa a densa, porém, tendem a apresentar não uniformidade em relação a densidade (Ratton, 1993).

Presotti (2002), citando Tatsuoka (1979), relata que a compactação por meio de golpes na parede lateral do molde pode ser realizada em material seco ou saturado, devendo a direção dos golpes variar para evitar uma orientação preferencial das partículas. Na compactação com uso do vibrador, o recipiente contendo o material granular recebe movimentos de vibração que podem ser verticais ou horizontais, sendo a densidade dos corpos de prova, obtidos por esta técnica, função do tempo, do tipo e da freqüência de vibração empregada.

2.6 CONGELAMENTO DE SOLOS GRANULARES PARA OBTENÇÃO DE