Um teste de flexão para a determinação do limite de plástico Atterberg em solos

Limite de liquidez (LL) e limite de plástico (PL) são os dois mais importantes limites de consistência do solo daqueles definidos por Atterberg em 1911 ^1. LL marca a fronteira entre os estados líquidos e plásticos, e PL entre plástico e estados semi-sólidos. LL é obtido em todo o mundo de acordo com vários padrões através do método de Casagrande ^2,3 ou o teste de penetração ^4. Ambos os métodos são realizadas mecanicamente por meio de dispositivos; assim, a interferência mínima do operador está envolvido. No caso de PL, o chamado "teste de laminadoras" é o método mais popular e normalizada para a sua determinação ^2,5. Este teste baseia-se em material de solo em 3 tópicos mm à mão até que o operador considera que o solo estar se desintegrando. Por este motivo, tem sido criticada por causa da habilidade e julgamento do operador desempenhar um papel crítico no resultado do teste. ensaio de rolamento padrão é importante afectada por muitos factores não controlados, taiscomo a pressão aplicada, a geometria de contacto, o atrito, a velocidade de laminagem, o tamanho da amostra e do tipo de solo ^6,7. A Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM) desenvolveu a norma ASTM D 4318, que inclui um dispositivo simples, a fim de minimizar a interferência operador de ^2,8, no entanto diferenças significativas têm sido relatados em alguns solos quando comparando o teste de laminação manual do contra o teste executada pelo dispositivo de ASTM D4318 ^9.

PL é um parâmetro muito importante para fins geotécnica, desde índice de plasticidade (PI) é obtido a partir dele (PI = LL – PL); PI é utilizado para classificar o solo em conformidade com o Plano Plasticidade mostrado na ASTM D 2487 ^10, com base na pesquisa de Casagrande ^11,12. Erros no PL afetar negativamente a esta classificação ^13, e por esta razão, é necessário um novo teste para a determinação PL.

teste Pfefferkorn, penetrome conetestes TER, reómetro capilar, reômetro de torque ou tensão-deformação são alguns exemplos de métodos alternativos para medir a plasticidade do solo ^14, mas estes não são suficientes para obter o PL. Com a instância especial de testes cone queda, um grande número de pesquisadores têm tentado definir uma nova metodologia para a determinação PL usando penetrometer projetos diferentes ^15-20, mas sem chegar a nenhum acordo real. Além disso, todo ele baseia-se no pressuposto de que a força de cisalhamento no PL é 100 vezes maior do que no grupo de LL ^21, o que não é verdade ^22.

Barnes ^23,24 desenvolveu um aparelho que emulado as condições de rolagem de cilindros de solo em uma tentativa de estabelecer um critério claro para a determinação PL. No entanto, algumas deficiências são identificadas com esta abordagem, tal como a sua complexidade, duração do teste e, principalmente, os meios questionáveis ​​de cálculo do PL ^25. O sucesso do teste padrão de rolamentoreside na sua simplicidade, desempenho rápido e de baixo custo, de forma que nenhum método alternativo será capaz de substituí-lo, a menos que atenda a esses três requisitos e outras, tais como a alta precisão e baixa interferência do operador.

Num estudo anterior, os autores, uma nova abordagem PL foi proposto ^25: o segmento original ensaio de flexão (ou simplesmente ensaio de flexão) permitiu a PL de ser obtido a partir de um gráfico em que está representada a relação entre o teor de água e deformações de flexão. Os autores obtidos e representados graficamente vários pontos experimentais para cada tipo de solo (o protocolo seguido para conseguir estes pontos era a mesma que a indicada no presente documento), de modo a que a correlação dos pontos pode ser definido de duas formas, sem comprometer de qualquer forma a definição correta do caminho ponto: como uma curva parabólica, chamado de curva de flexão (Figura 1A), e como dois se cruzam linhas retas com inclinação diferente, chamado a linha dura de plásticoea linha-plástico macio. A linha dura de plástico é o mais íngreme um, PL e foi calculada a partir dele como a percentagem de humidade que corresponde ao ponto de corte da presente com o eixo dos y (Figura 1B). Neste ponto de corte a curvatura produzida é zero, o que está de acordo com o conceito de limite de plástico, ie., PL é o teor de umidade em que o solo não é capaz de suportar deformações abaixo deste limiar (estado semi-sólido), mas ele faz urso -los acima (estado plástico). Embora no estudo original, o PL pode não ser obtida directamente pela curva de flexão (esta não intersecta o eixo dos y), esta linha foi muito útil porque, considerando que a curva de dobragem e as linhas de intersecção seguem caminhos muito semelhantes, a flexão equação da curva obtida a partir dos dados experimentais foi usada para obter pontos extra para, por um lado, corrigir qualquer desvio, e, por outro lado, para levar a cabo o teste com apenas alguns pontos, como mostrado na Figura 1B. < / P>

Figura 1. Representação gráfica dos pontos BW em um solo testado pelo ensaio de flexão originais. (A) A correlação entre os pontos é representado como uma curva parabólica, chamado a curva dobra cuja equação é incluído. (B) A correlação entre os pontos é definida por duas linhas que se cruzam e outros pontos adicionais são adicionados (eles foram calculados a partir da equação da curva de flexão). os valores de B são obtidos como B = 52,0-D (em que D é a distância média, medida entre as pontas no momento de craqueamento em mm) e a PL é calculado como o teor em água correspondente ao ponto de corte da linha de dura de plástico com o eixo dos y. Este valor foi modificado a partir Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25.k "> Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Todos os resultados estavam em excelente concordância com os obtidos através do método de fibra de rolamento tradicional por um operador altamente experiente. No entanto, o teste de flexão original permaneceu mais lento do que o teste normalizado laminadoras. Na tentativa de economizar ainda mais o tempo de teste, uma versão de um ponto foi apresentado. Foi com base na inclinação média de flexão (M) obtido nas 24 solos testados, que foi 0,108 (m é o declive da curva de flexão, quando se está representada em escala logarítmica dupla; m aparece na equação da curva de flexão na Figura 1A) . Por meio de uma equação em que este fator foi incluído, linhas tanto o duro-plástico e soft-plástico foram graficamente desenhado, e assim o PL foi estimado. Estes resultados também foram altamente correlacionada tanto com o teste de flexão de multi-ponto e o ensaio de rolamento padrão. Apesar disso um ponto version ser ainda mais rápido do que o teste tradicional, o cálculo PL era mais complexo porque plotagem era necessário. Por este motivo, com base nos critérios estatísticos uma nova equação para o cálculo PL foi desenvolvido neste estudo, de modo que trama não é necessária e os resultados podem ser alcançados com apenas um ponto, enquanto que o protocolo experimental é o mesmo que a dobragem inicial teste. Esta nova versão atende aos requisitos necessários para substituir o método laminadoras ultrapassada.