O que é Permeabilidade?
Permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento de água através dele e é quantificada pelo coeficiente de permeabilidade (k). O coeficiente de permeabilidade pode ser determinado pelos seguintes métodos:
a) Métodos diretos: permeâmetro a carga constante, permeâmetro a carga variável e ensaios in situ;
b) Métodos indiretos: a partir da curva granulométrica e a partir de ensaios de adensamento. Neste módulo serão apresentados os métodos de laboratório (permeâmetro a carga constante e permeâmetro a carga variável). O ensaio de permeabilidade visa obter o coeficiente de permeabilidade dos solos. O coeficiente de permeabilidade é a velocidade de descarga d’água sob fluxo laminar através de uma seção unitária de um meio poroso, neste caso o solo, sob um determinado gradiente (diferença de potencial hidráulico por distância de percolação unitária) e condições padrão de temperatura (20oC).
Para a realização dos ensaios de permeabilidade em laboratório é necessário atender as recomendações das normas, pois o ensaio apresenta uma série de dificuldades, que se não forem contornadas poderão alterar o resultado do ensaio.
Os ensaios de permeabilidade podem ser realizados em laboratório de acordo com as recomendações descritas na ABNT NBR 13292 e ABNT NBR 14545.
Permeabilidade à carga constante
O ensaio de permeabilidade à carga constante é aplicado a solos de alta permeabilidade (k > 10-4 m/s). Para a realização deste ensaio deve ser utilizado solos que contenham menos que 10% de material passando na peneira No 200 (0,075 mm) e o diâmetro da maior partícula nunca superior a 1/8 do diâmetro do permeâmetro. O objetivo da ABNT NBR 13292 é prescrever o método de modo a determinar o coeficiente de permeabilidade de solos granulares (k > 10-4 m/s), com água percolada através do solo, em regime de escoamento laminar. Os equipamentos que devem ser utilizados para realizar o ensaio de permeabilidade a carga constante são:
– Permeâmetro com o diâmetro interno do cilindro no mínimo igual a 8 a 12 vezes a dimensão máxima dos grãos maiores, conforme indicado na tabela “Diâmetro Interno do permeâmetro”. A sua altura útil deve ser de 1,5 a 2 vezes o diâmetro interno. O permeâmetro deverá ser montado com:
– Pedra porosa ou uma reforçada adequada no topo e na base do corpo-de-prova, com permeabilidade maior que o corpo-de-prova, mas com abertura suficientemente pequena para prevenir o carregamento de partículas. Entre a face inferior e superior do permeâmetro e da pedra porosa deve ser colocada uma camada de material granular, de granulometria uniforme, com altura entre 1 cm e 3 cm, conforme granulometria do material que estiver sendo ensaiado.
– Saída para manômetros de tubo, para medição de perda de carga (em um comprimento equivalente a, no mínimo, o diâmetro do cilindro).
– Reservatório para carga constante (Figura abaixo “Permeâmetro de carga constante”) utilizado como fonte de água e manutenção do nível d’água constante sobre o corpo de prova. A camada de areia do reservatório tem a função de reter parte do ar contido na água de alimentação do sistema. Segundo a ABNT NBR 13292 o ideal é utilizar água desaerada;
– Equipamento de moldagem;
– Tubos manométricos dotados de escala graduada em milímetros para medição da perda de carga hidráulica
– Balanças com capacidade de 2 kg, 10 kg e 40 kg, com resolução de 1 g, 2 g e 5 g, respectivamente e sensibilidade compatível;
– Peneiras de 19,0 mm, 9,5 m, 2 mm e 0,0075 mm;
– Equipamentos diversos: termômetro, cronômetro, proveta, bandeja, funil, espátula, colher de jardineiro, etc.
Preparação da Amostra e Moldagem
Antecedendo ao ensaio devem ser realizados os ensaios de peso específico dos grãos, granulometria e determinação do índice de vazios máximo e mínimo de solos não coesivos (ABNT, 1990 e ABNT, 19 91). Secar a amostra e obter quantidade suficiente de material utilizando um repartidor de amostra ou quarteamento (duas vezes a necessária para preencher o permeâmetro) e homogeneizar em bandeja. Selecionar o permeâmetro de acordo com a Tabela acima “Diâmetro Interno do Permeâmetro”. e medir o diâmetro interno (D) em quatro posições e a distância entre os centros das aberturas para os tubos manométricos (L) com exatidão de 0,1 cm. Após isso, moldar a amostra conforme prescrições normativas
Saturação da Amostra
Efetuar percolação de água no corpo-de-prova de baixo para cima, iniciando com pequenas cargas e elevando-se até um gradiente hidráulico máximo de um. A entrada de água no corpo-de-prova deve ser feita somente pela ação da gravidade. Abrir suavemente a válvula de entrada do permeâmetro até a estabilização do nível d’água nos manômetros.
O Ensaio
– Abrir a válvula de saída do permeâmetro e ajustar os níveis nos manômetros, até se obter o gradiente hidráulico desejado. Os níveis nos manômetros devem permanecer estáveis, garantindo-se com isso, o estabelecimento de um fluxo constante.
– Medir o tempo e o volume percolado para intervalos de tempo adequados, com exatidões de 11s e 2 cm3 respectivamente. Várias medições (pelo menos 10) deverão ser feitas para que se obtenha uma média representativa da permeabilidade. Medir a temperatura da água percolada e a carga H (diferença nos níveis dos tubos manométricos), com exatidão de 0,1oC e 0,1 cm respectivamente.
– Finalizado o ensaio, drenar o corpo-de-prova e verificar visualmente, se ele apresenta homogêneo e isotrópico em suas características. Horizontes alternando tonalidades claras e escuras constitu
em-se evidências de segregação de finos. Medir a altura e a umidade final do corpo-de-prova.
Calcular o coeficiente de permeabilidade utilizando-se a equação abaixo:
Resultado
O coeficiente de permeabilidade k20°C deve ser expresso de forma exponencial (base 10), com dois algarismos significativos, em cm/s (por exemplo: 2,6 x 10^−2 cm/s).
Apresentar a curva granulométrica, o peso específico dos grãos, o peso específico seco, o índice de vazios e a compacidade relativa, quando possível, do corpo-de-prova, com exatidão de 0,01 kN/m^3, 0,1 kN/m^3, 0,01 e 1% respectivamente.
Como o LTEC faz?
O LTEC recomenda que todos os equipamentos sejam calibrados e o ensaio seja realizado em embiente com temperatura controlada. O LTEC ainda recomenda que seja seguido criteriosamente o Procedimento Operacional do Ensaio.
Para mais informações entre em contato:
Eng. Dr. Paulo M F Viana
CREA 66549/D
(62) 99619-7946
paulo@ltec.eng.br
