granular seco em estufa. Posteriormente, acrescentou-se um volume d’água suficiente para a manutenção da estabilidade da amostra sobre o pedestal do equipamento triaxial (em torno de 6 a 10% de umidade, dependendo da granulometria do rejeito).
Para tanto, foi elaborado, dentro do Laboratório de Geotecnia da UFOP, um molde bipartido com dimensões internas de 35,5 mm de diâmetro e 80 mm de altura, capaz de moldar corpos de prova de rejeitos com diferentes densidades (Figura 4.19).
(a) (b)
Figura 4.19 – Molde bipartido para moldagem de amostras reconstituídas de rejeitos
A moldagem dos corpos de prova (CP’s), no índice de vazios necessário para atingir a densidade relativa requerida, fundamentou-se na determinação da massa de rejeito seca. A relação envolvendo a massa específica aparente seca (ρd) e o índice de vazios (e) do
material permite estabelecer que:
e w V M s w + + ⋅ ⋅ = 1 ) 1 ( ρ (4.3)
sendo Mw a massa de material com teor de umidade w, V , o volume do molde bipartido
e ρs , a massa específica dos grãos.
Após a definição da massa Mw, a mesma foi pesada e subdividida em quatro frações
iguais, para a composição de camadas de 20 mm, monitoradas por um controlador de altura. O procedimento de transferência das frações de rejeito para o molde bipartido foi
realizado com o auxílio de uma pequena colher, que era levada até o fundo para se evitar efeitos de segregação, utilizando-se um bastão de 8 mm de diâmetro para a sua eventual compactação. A adoção deste procedimento possibilitou uma maior uniformidade da amostra, em termos estruturais e de densidade. A Figura 4.20 (a e b) mostra a fase inicial dos procedimentos de moldagem de um CP.
(a) (b)
Figura 4.20 – Detalhe da transferência da amostra com o uso da colher (a) e da compactação por meio de um bastão (b) na moldagem dos corpos de provas
O corpo de prova, juntamente com a parte superior do molde bipartido, foi pesado para conhecimento da massa específica aparente da amostra e, posteriormente, apoiado sobre a base da célula triaxial, munida de pedras porosas e papéis-filtro de base. Utilizou-se o restante da amostra inicial para determinação do teor de umidade. Em seguida, o molde bipartido foi retirado (Figura 4.21) e a amostra foi cuidadosamente envolvida por um papel filtro em forma de “grade” para drenagem lateral da mesma (Figura 4.22a). Uma membrana de látex foi colocada no entorno do CP com o auxílio de um tubo PVC com dispositivo para sucção, para ancoragem da membrana látex (4.22b).
(a) (b)
(a) (b) Figura 4.22 – Corpo de prova envolvido pelo papel-filtro lateral (a) e pela membrana ancorada
no tubo PVC (b)
Posteriormente, o tubo PVC foi retirado, sendo a membrana látex afixada por anéis de borracha aos cap’s superior e inferior do CP, de forma a garantir sua impermeabilização para posterior aplicação de carregamentos radial e axial (Figura 4.23). Uma seqüência esquemática da inserção da membrana por meio do tubo PVC é mostrada na Figura 4.24, destacando-se a fixação da membrana pelos anéis de borracha.
(a) (b)
Figura 4.23 – Detalhe da colocação dos anéis de borracha na base (a) e no topo (b) do CP
Após a colocação da membrana, a célula triaxial foi fechada e levada à prensa, onde foi submetida ao preenchimento com o fluido (água destilada) capaz de transmitir os esforços de confinamento à amostra e, em seguida, iniciou-se o processo de saturação do corpo de prova.
O procedimento de saturação consistiu na técnica de percolação por fluxo ascendente, com uma diferença de carga máxima de 10 kPa entre a base e o topo (Figura 4.25). O fluxo era interrompido quando se atingia um volume percolado igual ao dobro do volume da amostra medido em uma proveta.
Figura 4.25 – Procedimento de saturação do CP por percolação ascendente
O processo foi complementado pela aplicação de contra-pressão em estágios de 50 kPa, sendo estabelecido um nível máximo de 200 kPa. A saturação por contra-pressão não só integralizou o processo no interior da amostra, como também permitiu a eliminação de algumas bolhas de ar contidas nas linhas de drenagem, que não se dissiparam apenas com o processo de percolação.
A verificação da saturação foi realizada com base no parâmetro B de Skempton (1954). A amostra era considerada saturada quando, para o parâmetro B, alcançava-se um valor igual ou superior a 0,97. A maioria dos rejeitos apresentou valores de B entre 0,97 e 0,98, correspondentes ao terceiro estágio de contra-pressão. Este procedimento foi padronizado e aplicado para todos os rejeitos ensaiados.
Todas as amostras foram moldadas com índices de vazios próximos ao emax, ou seja,
correspondentes aos menores valores de Dr, suficientes para a estabilidade da amostra. A maioria das amostras foi moldada com valores de Dr abaixo de 20%. Entretanto, durante a fase de percolação e, principalmente, durante a aplicação da contra-pressão, as amostras sofreram ligeiras reduções de volume.
Alguns rejeitos apresentaram menores capacidades de variação de volume durante a saturação. Outros, em especial os que apresentavam maiores teores de finos, mostraram variações maiores, resultando em uma não uniformidade dos valores de Dr dos rejeitos. As variações de volume durante o processo de saturação foram controladas por um extensômetro mecânico, apoiado diretamente sobre a célula triaxial. Assim, foram feitos os registros das variações na direção axial (altura) e na direção radial. Para isso, levou- se em consideração uma variação isotrópica das amostras, de acordo com as relações:
0 0 3 H V H V = ⋅∆ ⋅ ∆ (4.4) V V V = 0 −∆ (4.5)
onde V é o volume após a saturação, ∆V é a variação de volume durante a saturação,
∆H é a variação de altura durante a saturação, medida no extensômetro, e V0 e H0 são o
volume inicial e a altura inicial do corpo de prova, respectivamente.
Com base no valor do volume (V), o índice de vazios (e) do CP foi definido como:
1 − = d s e ρ ρ (4.6)
V Md
d =
ρ (4.7)
sendo ρs a massa específica dos grãos, ρd , a massa específica aparente seca e Md , a
massa de rejeito seco do CP.