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

O teste padronizado tradicional para a determinação do limite de plástico em solos é efectuada à mão, e o resultado varia dependendo do operador. Um método alternativo com base em medições de flexão é apresentada neste estudo. Isto permite o limite de plástico a ser obtido com um critério clara e objectiva.

O teste de fio de laminagem é o método mais comummente utilizado para determinar o limite de plástico (PL) no solo. Tem sido amplamente criticado, porque um julgamento subjectivo considerável por parte do operador que realiza o teste está envolvida durante o seu desempenho, o que pode afectar o resultado final significativamente. Diferentes métodos alternativos têm sido propostas, mas eles não podem competir com o teste de rolamento padrão em velocidade, simplicidade e custo.

Em um estudo anterior pelos autores, um método simples com um dispositivo simples para determinar o PL foi apresentado (o "fio teste de dobra" ou simplesmente "teste de flexão"); este método permitiu que o PL a ser obtido com o mínimo de interferência do operador. No presente trabalho é apresentada uma versão do teste de flexão inicial. A base experimental é o mesmo que o teste de flexão original: tópicos do solo que são 3 mm de diâmetro e 52 mm de comprimento são dobrados até que eles começam a rachar, para que tanto o bending produzido e seu teor de umidade relacionados são determinados. No entanto, esta nova versão permite o cálculo de PL partir de uma equação, de modo que não é necessário traçar qualquer curva ou linear de obtenção deste parâmetro e, na verdade, o PL pode ser conseguida com apenas um ponto experimental (mas dois pontos experimentais são recomendadas).

Os resultados obtidos com este PL nova versão são muito semelhantes aos obtidos através do ensaio de flexão inicial e o ensaio de rolamento uniforme por um operador altamente experiente. Apenas em casos particulares de alta plasticidade solos coesivos, existe uma maior diferença no resultado. Apesar disso, o teste de flexão funciona muito bem para todos os tipos de solo, ambos os solos plasticidade coesas e muito baixas, sendo estes últimos são os mais difíceis de serem testadas através do método de discussão de rolamento padrão.

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.

1. Recolha, seco e separar na amostra de teste

1. Recolher uma amostra de solo na área (utilize uma pá ou uma espátula) e armazená-lo em um saco de polietileno.
   Nota: O volume da amostra varia dependendo do tipo de solo: em solos finos (argilas e areias finas) entre 100 e 1000 g é geralmente suficiente, mas em solos arenosos e aqueles contendo cascalho e seixos, podem ser necessárias grandes quantidades, a partir de alguns a vários quilogramas.
2. Reduzir a amostra pelo método dos quartos no laboratório, se esta for demasiado volumoso (utilizar um divisor de solo, se necessário).
3. Colocar a amostra num recipiente apropriado e secar o solo a uma temperatura não superior a 60 ° C.
   Nota: A secagem em estufa de secagem de ar e são válidos. Mesmo a etapa de secagem pode ser ignorado em solos muito finas se contiverem umidade natural adequado para a (teor de água acima do limite de plástico sem realmente estar pegajoso) teste.
4. Desagregar o solo manualmente, num almofariz. Tenha cuidado para não quebrar partículas de areia,por isso é melhor usar um pilão de borracha coberta.
5. Passe a amostra através de um 0,40 mm (ou 0,425 mm) peneira. Mantenha apenas as frações inferiores a 0,40 mm ou 0,425 mm (eliminar a fracção do solo retida no filtro).

2. Prepare duas bolas terra molhada

1. Adicione água destilada com um frasco lavador de aproximadamente 20-40 g de solo em uma placa de vidro liso não absorvente e amasse com uma espátula de metal até uma mistura de água no solo homogénea.
2. Forma uma bola solo à mão a partir da mistura de água no solo, que está entre 3 e 5 cm de diâmetro, aproximadamente, (é preferível usar luvas de látex).
3. Repita os passos 2.1 e 2.2 para a mesma amostra de solo para obter outra bola com teor de água diferente.
   1. Adicionar mais ou menos água para o solo no passo 2.1 para obter o teor de humidade diferente, ou simplesmente moldar uma bola maior do solo no passo 2.2 do que a indicada em que o passo (por exemplo, um de 6-7 cm de diâmetro), tomar uma porção óf isto e seque-o levemente com a mão ou adicionar água a este obter uma bola do solo de diferentes teores de umidade.
      Observação: Em relação aos passos 2.1 a 2.3, em solos coesivos (principalmente solos argilosos), a quantidade de água adicionada deve proporcionar uma consistência na qual o solo pode ser enrolado sem que adere às mãos. Isto é mais elaborada na discussão.
4. Enrole cada bola do solo com filme plástico e colocá-los dentro de um saco hermético por 24 horas sob condições herméticas.

3. realizar o teste de dobra

1. Pesar um recipiente vazio e registrar o peso com uma precisão de pelo menos 0,01 g.
2. Após o período de têmpera, tomar uma das bolas de solo e alise-o com a mão na placa de vidro liso não absorvente (Usar luvas de látex para evitar a perda de umidade) até que a espessura é ligeiramente superior a 3 mm. Neste ponto, completar o achatamento com o moldador rosca (Figura 2A, B, C), a fim de se obter uma espessurade exatamente 3 mm.
   Nota: O moldador rosca é concebido de tal forma que existe um espaço de exactamente 3 mm entre a parte que dá forma à rosca do solo e a placa de vidro (Figura 2A).

Figura 2. Desenhos e dimensões em mm do moldador de linha e os empurradores de aço (A) vista lateral, (B) vista de cima, e (C) vista do fundo do moldador de discussão.; (D) vista frontal e (E) vista de cima dos empurradores de aço. Este valor foi modificado a partir Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Corte as bordas irregulares da massa de solo achatada com uma espátula (o corte deve ser reto).
4. Cortado com uma espátula uma tira do solo que é de pelo menos 52 mm de comprimento e uma secção quadrada de aproximadamente 3 x 3 mm.
5. Forma um segmento cilíndrico de solo exactamente 3 mm de diâmetro e 52 mm de comprimento.
   1. Roll e redonda da seção de tira do solo 3 × 3 mm com o moldador de rosca: mover o moldador de discussão, sucessivamente, para trás e para a frente com a mão até o momento exato em que a secção inicialmente quadrado do segmento solo torna-se redonda, por isso agora deve ser de 3 mm em diâmetro.
      1. Se a faixa inicial do solo é difícil de rolar com o moldador fio (por exemplo, em solos coesivos baixos ou mesmo em solos de plástico em teores de água perto do PL), no início, em volta do seção quadrada à mão com muito cuidado (use luvas) . Logo após, enrole o fio terra com o moldador fio conforme descrito no passo 3.5.1 até que um exatamente 3 mm de rosca solo diâmetro é obtido.
      2. Coloque o fio terra e o lado da frente do segmento moleder juntos. Utilizar a largura do moldador rosca como um molde e cortar as pontas do fio de terra com uma espátula de metal, a fim de obter um cilindro de solo de exactamente 52 milímetros de comprimento.
         Nota: O moldador rosca mede 52 mm de largura, como mostrado na Figura 2 B, C.
6. Dobre o fio do solo até o ponto de cracking (Figura 3).
   1. Vire o moldador rosca de cabeça para baixo, de modo que agora ele é suportado pela sua peça cilíndrica e parte traseira do dispositivo. Coloque a peça cilíndrica do moldador fio em contacto com a parte central dos 3 mm de diâmetro x 52 mm de segmento longo do solo.
   2. Colocar os impulsores de aço (Figura 2D, E) em contacto com o centro da linha de terra (Figura 3A), de modo que a linha de terra está localizada entre os dois impulsores de aço (estes funcionam como pontos de apoio móveis) e a parte cilíndrica da moldador thread (isso funciona como um ponto de apoio fixo).
   3. Mover cuidadosamente os impulsores de aço a partir do centro para as pontas do fio de terra (Figura 3B) num trajecto de aproximadamente circular. Repita este movimento até o ponto de craqueamento (Figura 3C); Neste ponto, parar de flexão.
      1. Se o crack aparece fora do terço central da linha do solo (Figura 3D), ou seja, perto de uma das pontas da linha, mantenha dobra em torno da outra ponta até uma outra rachadura aparece (Figura 3D, E). Desta forma, duas rachaduras são obtidos ao longo do segmento do solo.
   4. Logo em seguida, retire o moldador fio e medir a distância entre as pontas (D) do fio com um paquímetro e gravá-lo com uma precisão de 0,1 mm. Tomar esta medida a partir da parte central das pontas (Figura 3C, E).
      1. Coloque o fio do solo para dentro do recipiente cujo peso foi registrado anteriormente (passo 3.1) e cobri-lo para evitar a perda de umidade.
      2. Se dobra deformations são tão grandes que até mesmo as pontas de rosca entram em contato, isto é, D = 0 mm (Figura 3F), remova os empurradores e moldador fio e dobre o fio do solo com a mão até o ponto de quebrar, como está representado esquematicamente na Figura 3G. Medir a distância entre as pontas de fio, como mostrado na Figura 3H e gravá-lo com um sinal negativo. Por fim, repita o passo 3.6.4.1.

Figura 3. Desenho esquemático onde flexão e dicas distância técnicas de medição são detalhados. (A) Posição inicial dos empurradores de aço, o segmento solo e a parte cilíndrica do moldador de rosca na placa de vidro. (B) técnica de dobragem habitual por meio de um caminho de aproximadamente circular a partir do centro para as pontas que é efectuado muito carefully (ver o caminho setas). (C) técnica de medição Usual ponta distância de um segmento que rachou na sua parte central. (D) que tem rosca do solo rachado a sua técnica e terceira dobra central para ser seguido em torno da outra ponta (indicado pelas setas). (E) técnica de medição de ponta distância usual de um segmento que rachou fora da sua terceira central. (F) thread de solo em que dicas entrar em contacto e podem formar um anel fechado. Técnica (G) dobra a ser realizado quando o segmento solo é capaz de dobrar para além de um anel fechado e técnica de medição (H) ponta distância para este último caso. Este valor foi modificado a partir Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

7. Forma outra thre soloanúncios da mesma achatada massa de solo de acordo com os passos 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1. Não corte as pontas. Finalmente, colocá-los no recipiente e cobri-lo (passo 3.6.4.1).
   Nota: O papel destes fios é simplesmente para obter material suficiente para determinar correctamente o teor de humidade. Se as superfícies de contato (a placa de vidro e o moldador fio) estavam sujos após a modelagem um fio, limpe-os com um pano úmido e seque-as com um pedaço de papel rapidamente.
8. Repita os passos 3.4 através 3.6.4.2, pelo menos, outro segmento do solo. Forma estes segmentos com uma certa alternância com respeito aos obtidos no passo 3.7. Se a segunda medição de distância da ponta (D) é o mesmo ou muito semelhante ao obtido na primeira linha do solo, não dobre mais segmentos. Se não, a forma curva e pelo menos um outro segmento do solo.
   Nota: O termo "uma determinada alternância" significa que é recomendável que os fios não são dobrados em forma de um após o outro, ou seja, eles devemnão ser feita a partir da mesma área de solo a massa achatada, a fim de obter medições representativas de toda a massa de solo. Assim, alguns desses fios do solo que não são cortados e dobrados (passo 3.7) deve ser moldada entre os dobrados. Se houve uma distribuição não homogénea de humidade na massa de solo achatada (o que é improvável), que iria ser corrigido desta forma.
9. Pesa-se o recipiente com as roscas do solo para uma precisão de, pelo menos, 0,01 g. A forma e adicionar mais segmentos de acordo com os passos 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1 se o peso dos fios de solo é inferior a 5 g, até que este peso for excedido (um peso entre 5 e 7 g é adequado).
10. Repita os passos 3.1 a 3.9 para a outra bola do solo (a bola em forma no passo 2.3).
    1. No caso de solos muito baixa plasticidade, omitir o passo 3.10 Se a plasticidade do solo é demasiado baixa para levar a cabo o teste adequadamente para duas esferas com teor de água diferente (de modo que apenas uma esfera de solo seria testado).

4. Determinar o teor de umidade (W) do Solo

1. Colocar os dois recipientes (que correspondem às duas bolas de solo testadas) com os respectivos segmentos do solo num forno a 105 ± 5 ° C durante um mínimo de 18 horas (se o passo 3.10.1 é aplicada, existe apenas um recipiente com o solo secar). Após esse período, deixe os recipientes com o solo seco num exsicador e quando eles são legais, gravar seus pesos com uma precisão de pelo menos 0,01 g.
2. Colocar os recipientes com o solo seco novamente no forno a 105 ± 5 ° C durante um mínimo de 6 horas. Em seguida, permitir que arrefeçam e gravar os seus pesos novamente conforme indicado no passo 4.1. Se o peso ser constante, isto é, se este peso é essencialmente o mesmo que o obtido no passo 4.1, o solo está completamente seco, por conseguinte, utilizar estes dados para calcular o teor de humidade (W) na etapa 5.2.
   1. Se o peso é diferente, repita o passo 4.2 quantas vezes forem necessárias até que o pesodo recipiente com o solo seco é constante.

5. Calcule a dobra na Cracking (B) e do teor de humidade (W)

1. Calcula-se a dobra em cracking (B), em mm como se segue:
   B = 52,0-D
   onde 52,0 refere-se ao comprimento em mm do segmento do solo, e D é a distância média entre as pontas medido no momento de craqueamento em mm:
   D = (D + ₁ D ₂ ... + D _n) / n
   em que n é pelo menos 2 (ver passo 3.8)
2. Calcular o teor de humidade (W) em percentagem da seguinte forma:
   W = (M1-M2) / (M2-M3) × 100
   Onde:
   M1 é o peso do recipiente com o solo húmido (ver passo 3.9)
   M2 é o peso do recipiente com o solo seco (ver passo 4.2)
   M3 é o peso do recipiente (ver passo 3.1)

6. Calcule o limite de plástico (PL)

1. Calcular o limite de plástico da primeira bola no solo como se segue:
   PL ₁= W × (B / 2.135) ^-0,108
   onde 2.135 refere-se à média B na curva de flexão em que PL foi obtido em 24 solos de acordo com o ensaio de flexão originais, ao passo que -0,108 refere-se à média de flexão declive (m) da curva dobra 24 desses solos (Tabela 1 e A Figura 4).
2. Repita o passo 6.1 para a segunda bola do solo e obter PL _2.
3. Calcule o PL como a média das PL ₁ e PL ₂
   PL = ₍₁ + PL PL ₂₎ / 2
   Nota: Se existir mais do que dois pontos experimentais tinha sido obtido, a PL é também a média dos resultados PL, ou seja, PL = ₍₁ + PL PL ₂ ... + PL _N) / N.
4. Omitir os passos 6.2 e 6.3, se tiver sido obtido apenas um ponto experimental (veja o passo 3.10.1), portanto, neste caso:
   PL = PL ₁
   Nota: É importante ressaltar que, no presente estudo, o PL calculado através da etapa 6 tem a abelhan chamado PL _nb, a fim de diferenciá-lo dos resultados PL obtidos com o teste de flexão original e o teste de rosca de rolamento padrão, que foram nomeados PL _ob e PL _st respectivamente.

A equação PL mostrado na etapa 6.1 do protocolo foi conseguido através de um estudo estatístico dos 24 solos testados em um estudo prévio dos autores ²⁵ (Tabela 1). O objectivo foi o de saber o mais provável inclinação dobragem (o termo m na equação da curva de flexão, que aparece na Figura 1A) e o valor médio de B na curva de flexão em que PL foi obtido de acordo com o ensaio de flexão originais (o original teste foi realizada com mais de 3 pontos experimentais e gráficos eram necessários para obter o PL, como mostrado na Figura 1). O valor de B correspondente ao PL foi calculada pela seguinte equação, a qual foi deduzida a partir da equação da curva de flexão (Figura 1A):

B _PLob = 10 ^{((log PL _ob - z log) / m)}

onde, PL _ob é o PL obtidos com o multi-ponto original ensaio de flexão ^25; B _PLob é o valor da flexão em rachaduras na curva de dobra correspondente ao teor de humidade PL _ob; z é a constante da equação da curva de flexão (ver Figura 1A) e m é o declive de flexão (ver Figura 1A). O m médio é de 0,108 com um desvio padrão de 0,032 e o _PLob média B é 2,135 milímetros com um desvio padrão de 0,901, conforme mostrado na Tabela 1 e de um modo mais esquemático na Figura 4. O PL com o novo método de arqueamento foi calculada para cada ponto experimental com a equação mostrado na etapa 6.1 do protocolo, de modo que o PL final para cada amostra foi a média desses resultados (ver a nota no passo 6.3).

Tabela 1. Fonte de dados a partir do qual a equação para determinar a PL é obtida M1 a M24 são as amostras de solo 24 utilizados neste estudo estatístico.; PL _OB é o resultado de PL obtida com a multi-ponto original ensaio de flexão ^25; Z e m são constantes e o declive de dobragem da equação da curva de flexão obtido com o teste de flexão originais respectivamente ²⁵ e B _PLob é o valor da flexão em rachaduras na curva de dobra correspondente ao teor de humidade PL _ob. A média eo desvio padrão (Std. Dev.) De m e B _PLob são indicados.

Figura 4. O gráfico esquemático da curvatura média no craqueamento (B) na qual PL ocorre na curva de flexão. PL é obtida a partir do ponto de corte da linha de dura de plástico com o eixo y, eesse valor PL é representada na curva de dobragem, a fim de conhecer a sua correspondente dobra em cracking (B) na curva. Portanto, B = 2.135 refere-se ao valor médio B obtido em 24 solos e m = 0,108 é a média de flexão inclinação da curva de flexão nesses 24 solos. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Os resultados PL obtidos com o novo teste de flexão (PL _NB) proposto no presente documento, e as correspondentes ao ensaio inicial de quinagem (PL _ob) e o ensaio de rolamento normal por um operador altamente experiente (PL _r) estão apresentados na Tabela 2. Além dos 24 solos estudados na pesquisa anterior (solos M1 a M24) ²⁵ outros 6 diferentes solos (solos S1 a S6) foram testados a fim de verificar a viabilidade do método com solos independentes, ou seja, , Estes solos não foram utilizados no estudo estatístico inicial para obter a equação PL e, além disso, apenas dois pontos experimentais foram obtidos nesses solos, por conseguinte, PL foi calculado como se mostra no passo 6.3. O baixo desvio padrão e o coeficiente de variação (CV) Os valores indicados no Quadro 2 são indicativas de uma boa repetibilidade do método, ou seja, os resultados obtidos a partir de PL cada ponto experimental são muito semelhantes um ao outro com o novo método de arqueamento; Na verdade, todos os solos, excepto M8 tem um valor CV que é inferior a 10, de modo a dispersão dos resultados pode ser considerado baixo. De acordo com a Figura 5, os resultados de PL obtidos através do novo teste de flexão estão altamente correlacionados com o teste original curvatura ^(R2 = 0,9648) eo teste padrão laminadoras ^(R2 = 0,9531), ea maioria dos resultados são distribuídos muito perto a 1: linha 1, o que indica que os resultados são muito semelhantes, mesmo em muito baixas Plassolos ticity (o mais difícil de teste por um operador).

Figura 5. Representação gráfica e ^R2 dos resultados PL obtidos com o novo teste de flexão contra outros métodos PL. (A) Representação dos resultados PL obtidos através do novo teste de flexão contra o teste de flexão originais ²⁵ em 24 solos. (B) Representação dos resultados PL obtidos através do novo teste de flexão contra o teste de rosca de rolamento padrão em 30 solos. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Quando os dois ensaios de flexão são comparados (Figura 5A) apenas em solo M8 é uma maior diferença ob PLservido, ao passo que os solos M8, M9 e S4 são as três únicas que exibem maiores variações PL quando o novo teste de flexão é comparado com o teste tradicional rosca de rolamento (Figura 5B, Tabela 2). Nestas amostras o novo teste de flexão superestima os resultados, especialmente em M8 e S4 que são dois solos com características particulares: por um lado, M8 foi relatado no estudo dos autores anteriores como um solo incomum porque, apesar do fato de que ele tem alta LL e PI, exibe uma fraca resistência à flexão que pode ser causado pela sua composição (que tem uma grande quantidade de calcite combinado com argila de esmectite) ^25, e, por outro lado, S4 é um sepiolite, que é uma argila muito raro em que valores muito elevados de PL e PI são normais ^26. Solos M8, M9 e S4 tem em valores comuns PL elevada (superior a 30). Este facto sugere que o novo teste de flexão poderia subestimar o resultado PL no que diz respeito ao teste de rosca padrão ou o rolamentoteste de flexão original, em alguns solos muito elevadas PL, mesmo que isso não acontece em outros solos altamente plásticos, tais como M12, M13 e S1 em que os resultados são bastante semelhantes ou mesmo ligeiramente inferiores aos obtidos com os outros testes.

Tabela 2. Resultados de PL alcançado com o novo teste de flexão e comparação com outros testes. Nos primeiros três colunas o nome do solo, a sua localização e uma descrição geral são indicados. A coluna de "pontos experimentais" indica o número de pontos utilizados para determinar a PL (para solos M1 a M24 mais de 3 pontos são utilizados porque estes pontos são os mesmos que os obtidos no ensaio de flexão originais ^25). PL, LL e PI (PI = LL-PL)consulte limite de plástico, limite de liquidez ³ e resulta Plasticidade Índice respectivamente, eo ob subscritos, st, nb referem-se a "dobra inicial de teste ^25", "rosca padrão de teste de rolamento ^2,5" e "novo teste de flexão", respectivamente (esta última uma, o objecto do presente estudo). O desvio padrão e o coeficiente de variação dos resultados obtidos PL com o novo teste de flexão são indicados como "Std. Dev. _NB PL" e "CV (%) _NB PL", respectivamente. A diferença entre os resultados obtidos PL com o novo teste de flexão e os outros dois métodos também está incluído, bem como a Casagrande Classificação ¹⁰ (em negrito os símbolos em que a classificação é diferente). NA = Não aplicável. Por favor clique aqui para ver uma versão maior, unificada desta tabela.

No entanto, a similaridade entre o novo teste de flexão e os outros dois métodos é ratificado na Tabela 3, onde depois de verificar que ambos os solos elevada plasticidade (solos M8, M9, M12, M13, S1 e S4) e baixa solos meio de plasticidade (o resto dos solos) são normalmente distribuídos de acordo com teste de Shapiro-Wilk (p-valores são maiores do que 0,05, o nível de alfa), um teste t de Student indica que não há diferenças significativas entre o novo método de arqueamento resultados e os obtidos por ambos os outros testes de flexão original e o teste de fio de rolamento tradicional (os valores p obtidos são também maior do que o nível de alfa-0,05). Na Tabela 2 os resultados LL obtidos pelo método Casagrande ³ também são mostrados, de modo que tanto o índice de plasticidade (PI) e a classificação Casagrande ¹⁰ correspondendo a cada valor de PI também são apresentados. Apenas em três solos (M8, M15 e S4) a classificação muda quando o novo teste de flexão é usado, mas o PLresultado na M15 é bastante semelhante em relação aos outros dois métodos. Nos casos de M8 e S4, mudanças de classificação a partir de CH para MH e a partir de CH / MH para MH, respectivamente, isto é., Com o novo teste de flexão M8 e S4 são considerados como lodos alta plasticidade (que são considerados argilas elevada plasticidade se o PL outros resultados são tidos em conta), o qual pode estar em linha com a bibliografia ^25,26, de modo que também parece ser válido.

Tabela 3. Estudo estatístico para verificar se existem diferenças significativas entre os resultados de PL obtidos com o novo teste de flexão e os outros dois métodos para um nível de alfa de 0,05. Os subscritos ob, st, nb referem-se a "dobra inicial de teste ^25" "ensaio de rolamento rosca padrão ^{de 2,5"} e "novo teste de flexão", respectivamente. Como os solos são muito heterogéneas, duas populações diferentes são diferenciados: solos de plástico elevadas (que são as amostras M8, M9, M12, M13, S1 e S4) e médio e solos plasticidade baixa (o resto dos solos). Os valores de p de um teste de Shapiro-Wilk são mostrados para cada tipo de resultados. teste estatístico de Shapiro-Wilk é necessário saber que os resultados são normalmente distribuídos, o que é uma condição necessária para efectuar um teste t de Student (neste caso, o teste de Shapiro-Wilk foi realizada utilizando o software SPSS Estatística). Em negrito os resultados p-valores obtidos com o teste t de Student em que os resultados de PL obtidos com o novo teste de flexão são comparados com os obtidos com o teste de flexão original e thread rolando teste, a fim de verificar se existem diferenças significativas.

O limite de plástico Atterberg ¹ é um parâmetro muito importante em solos, principalmente porque ele é amplamente utilizado para fins geotécnica ^10,11,12. O teste de rolamento rosca padrão para a determinação PL tem sido amplamente criticado porque é altamente dependente da habilidade e julgamento do operador que está a realizar o teste e, consequentemente, novas abordagens para obter o PL são reivindicados ^{6,7,9,13,15- 20, 23-25.} No entanto, a simplicidade, baixo custo e desempenho rápida do teste PL padrão dar-lhe uma vantagem sobre as alternativas mal sucedidas propostas até à data, apesar do fato de que a subjetividade do operador é reduzida na maioria dos métodos alternativos, como os realizados por cones queda ^15-20.

O método apresentado no presente estudo (o segmento de ensaio de flexão ou simplesmente ensaio de flexão) baseia-se na medição da flexão deformações, de modo que as avaliações subjectivas do operador são minimizados ²⁵. Este é um método muito rápido, uma vez que apenas um ponto experimental é necessário calcular a PL através de uma equação (embora dois pontos de dados são recomendados, para ser mais preciso), e que também é barato porque somente um dispositivo muito simples é necessária para realizar o teste.

Com respeito ao protocolo, existem alguns passos críticos que devem ser tomados em conta: No passo 1.3, o período de secagem não pode ser previamente determinada, porque ele vai depender do tipo e volume do solo e o seu teor de humidade, pelo que o solo deve ser seco até que possa ser desagregadas e peneiradas correctamente (o que pode levar desde algumas horas até vários dias), porque se o solo estiver húmido pode aderir à argamassa durante a desagregação e os agregados podem ser retidas no peneiro seguindo os passos 1.4 e 1.5 . Em qualquer caso, o operador de laboratório pode perceber se o solo está seco, simplesmente tocando com os dedos. Em relação aos passos 2.1 a 2.3, para solos coesivos (mainlargilas y) é recomendado que, pelo menos, uma das esferas mostra certa rigidez, o que poderia indicar que o teor de humidade é perto do PL. No caso de solos com baixa ou muito baixa coesão (principalmente sedimentos e solos arenosos), a bola do solo consistência deve ser suave, mas sem um excesso de água (esta consistência macia é necessária porque em baixa plasticidade suja os fios de solo são geralmente muito difícil de moldar em teores de água no qual a consistência do solo torna-se rígida). É importante destacar que a quantidade de água que é adicionada a estes passos varia dependendo do tipo de solo, de modo que o operador deve julgar a seu critério quando o solo tem a consistência adequada para realizar o teste adequadamente, porque os fios de solo são difíceis de moldar se o solo estiver muito seco (que poderia desintegrar-se) ou muito húmido (pode ser pegajosa), mesmo quando o passo é seguido 3.5.1.1. Na etapa 2.4 do período de têmpera pode ser prolongada (por exemplo, em argilas elevada plasticidade) ou curtoENED (em solos de baixa plasticidade), mas a fim de unificar os critérios do período hr 24 é uma boa opção porque a implementação de teste PL e seus resultados podem ser afectados por este factor (solos geralmente apresentam mais plasticidade quando esse prazo é prorrogado). Em relação ao passo 3.2, recomenda-se que a superfície da massa de solo achatada permanece coberta com película aderente, a fim de minimizar a perda de água por evaporação, especialmente em solos de areia que podem perder água rapidamente, por isso, se a massa de solo não é coberto , o primeiro laminados tópicos solo pode apresentar maiores teores de humidade do que as obtidas no final do passo 3. por esta razão, apenas depois de uma linha de terra é formado e colocado no interior do recipiente, ele deve ser coberta imediatamente (por exemplo, com um vidro de relógio ) durante a etapa 3 (veja o passo 3.6.4.1).

Uma das limitações do teste é que o movimento de flexão é realizada manualmente; já que não há qualquer dispositivo para fazê-lo (o moldador fio e do aço pushers são simplesmente usados ​​como pontos de apoio). O movimento de flexão deve ser suave e progressiva, como mostrado na Figura 3B (o segmento solo não deve ser dobrado de uma só vez, a não ser que o solo está perto do PL, em que mal se dobra, acontece tão frequentemente em solos coesivos), de modo que este movimento deve ser repetido mais de uma vez. Portanto, o passo 3.6.3 é crítico no resultado do teste porque se a técnica de dobrar não for adequado, o fio de solo poderiam quebrar antes que deveria, ou mesmo as fissuras podem aparecer fora do terço central da rosca (esta última caso, muitas vezes ocorre quando o solo tem uma consistência macia, especialmente em solos arenosos e sedimentos). Estas deficiências são resolvidos por um lado, dobrando duas ou mais roscas (passo 3.8), a fim de verificar que todas as medições são bastante semelhantes, e, por outro lado, pela flexão da rosca, conforme indicado no passo 3.6.3.1 quando craqueamento ocorre perto das pontas da linha. Depois de dobrar, é importante destacar que the dicas de rosca pode mover-se durante a medição ponta distância (passo 3.6.4). Há duas opções para evitá-lo: 1) não remova os empurradores de aço durante a medição (no entanto, os empurradores de aço são muitas vezes colocados de tal forma que poderia prejudicar a medição) ou 2) Pressione as pontas da linha um pouco contra a placa de vidro com os dedos e retirar os impulsores de aço para medir a distância da ponta adequadamente. No que diz respeito ao passo 3.6.4.2 à técnica de dobragem que este passo indica é mais difícil de executar do que o explicado no passo 3.6.3. Por este motivo, sempre que possível, é preferível preparar a bola do solo com uma quantidade de água a qual a D <0 mm é evitado (o que normalmente ocorre quando o solo estiver muito molhado e também em solos de baixa coesão).

Os resultados obtidos com o novo teste de flexão em 30 solos estão em excelente acordo com os obtidos por um operador experiência altamente tanto através da rosca padrão ^2,5 método de rolamento E a versão multi-ponto anterior do ensaio de flexão (versão anterior que foi mais lento do que o novo e traçando foi necessária para obter o PL ^25). Deve salientar-se que o novo teste de flexão funciona muito bem em solos não só coesivas, mas também em solos de baixa e muito baixa plasticidade, que são os tipos de solo mais difíceis de teste de laboratório por operadores. Apenas em casos particulares de solos muito elevada plasticidade com PL valores superiores a 30 (tais como solos M8, M9 e S4), o novo teste de flexão pode superestimar os resultados PL em relação ao teste laminadoras padrão ou o teste de flexão inicial. Quando o resultado PL é maior do que 30 e o solo é claramente coesa (que pode ser rolada facilmente à mão), uma boa maneira de descobrir se estamos diante de um solo deste tipo é por: (1) o controlo dos dois resultados PL obtido com a equação mostrado na etapa 6.1, porque, nesses casos, em particular a diferença entre os dois resultados PL pode ser muito grande (até mesmo de mais de4 pontos percentuais), o que também resulta em grandes desvios-padrão e coeficientes de variação (como os indicados para o solo M8 na Tabela 2) e podem ser indicativos de uma encosta flexão muito mais acentuada do que m = 0,108 (ver, por exemplo m para o solo M8 na Tabela 1), e (2) o controlo dos valores de B, porque, apesar do facto de que estes solos (por exemplo, M8 e S4) são muito coesivo (que pode ser enrolada facilmente) as deformações de flexão tendem a ser pequenos (por exemplo, B <5 mm ou mesmo B <2 mm, de modo que para valores maiores B solo torna-se pegajosa e difícil de manusear), que envolve que estes solos pode apresentar valores de a e B à PL muito menor do que a média B = 2,135 milímetros (ver B _PLob de solos M8 M9 e na Tabela 1). Nestes casos particulares (que são muito invulgar), o uso do multi-ponto original ensaio de flexão ²⁵ poderia ser justificado, embora a partir de um ponto de vista estatístico, não seria obrigatória desde o Studenteste T de T (Tabela 3), indica que as diferenças entre os métodos não são significativas e, portanto, o novo teste de flexão seria válido para uma grande variedade de solos, mesmo para aqueles com muito alta plasticidade e características especiais.

Apesar dos casos particulares acima indicado relacionada com alguns solos altamente plástico, o novo teste de flexão proposto neste trabalho (com base em um estudo anterior pelos autores ²⁵⁾ é preciso, rápido, barato e simples, o que lhe dá uma vantagem sobre o tradicional teste de rosca de rolamento e também sobre outros métodos alternativos para determinação PL (como os baseados em penetrômetros cone ^15-20). A implementação do novo teste de flexão em laboratórios geotécnicos e de solo implicaria uma melhoria no desempenho do teste PL, porque, para além das características acima mencionadas, agora os critérios para obter e calcular o PL seria claro, a habilidade ou experiência do operador faria not ser um factor decisivo para a realização do teste corretamente e a interpretação subjetiva do operador também seria minimizado. Deste modo, os erros potenciais que estão comprometidos com o método laminadoras padrão (por exemplo, aqueles em que o resultado PL é maior do que o LL, algo que, teoricamente, não é possível) e que afectam negativamente a classificação Casagrande ^13, poderia ser evitado. Embora um estudo interlaboratory seria necessário, espera-se que os resultados entre diferentes operadores são bastante semelhantes com o novo teste de flexão, o que em muitas ocasiões não acontece quando o teste de fio de rolamento tradicionais é conduzida, em especial em solos de baixa plasticidade em que a habilidade e experiência do operador são decisivos para o resultado final. Por estas razões, o teste de flexão tem potencial para ser padronizada, a fim de se tornar uma alternativa real para substituir o teste laminadoras imprecisos em lab geotécnica e do solos em todo o mundo.

The authors have nothing to disclose.

This research has been partially funded by a grant (Beca de Investigaciòn Ambiental) from the Servicio de Medio Ambiente de la Diputaciòn Provincial de Toledo (gran number 133/10) and the research project PEII-2014-025-P of the Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha.