Reconhecer as características dos materiais envolvidos em um projeto é uma das etapas fundamentais para elaboração de soluções aplicáveis na prática da Engenharia Geotécnica.

A partir do reconhecimento dos materiais são elaborados critérios de projeto, premissas da geometria da solução, métodos executivos e de controle de obra. Pensando nisso, elaboramos este artigo para expor a importância da análise e interpretação de ensaios de laboratório, na área de Geotecnia.

Para que servem as análises e interpretações de ensaios de laboratório?

Em grandes obras de engenharia, principalmente, é imprescindível verificar as características do solo de fundação e dos materiais disponíveis para construção, dentre outros materiais que irão interagir com a obra, para dimensionar um projeto económica e tecnicamente viável e seguro a ser executado.

Dessa maneira, os Ensaios de Caracterização de Laboratório são imprescindíveis na fase de concepção de um novo projeto geotécnico, pois todas as obras de engenharia geotécnica são desenvolvidas com base no comportamento dos solos.

Assim, questões como rupturas de barragem, escorregamentos de taludes e deformações excessivas em construções portuárias, são fenômenos físicos complexos que nos alertam para a importância de se conhecer a fundo as características de cada material envolvido. Com isso, deve-se identificar quais minerais o compõem e como ele se comporta com a presença de água e as variações de carregamentos durante e após a obra.

Tais questionamentos podem ser respondidos a partir da interpretação de ensaios de campo e de laboratório. Enquanto os ensaios de campo podem nos fornecer propriedades do solo “in situ”, os ensaios de laboratório contam com a vantagem de se ter maior controle das condições de contorno durante os procedimentos, o que possibilita a investigação de características intrínsecas de cada material.

Além disso, conhecer os ensaios de caracterização de laboratório permite que o profissional crie modelos mentais, para compreender, prever e explicar o comportamento dos materiais em análise.

Tipos de ensaios de laboratório

Dentre os ensaios convencionais de laboratório, existem dois grandes grupos: Ensaios de Caracterização Química e Mineralógica e Ensaios de Caracterização Física. Além dos Ensaios Especiais.

● Ensaios de Caracterização Química e Mineralógica: apesar de não serem comumente realizados na prática, são ensaios importantes quando não se tem conhecimento da origem e formação do material estudado ou quando se deseja investigar a presença de minerais ou compostos químicos específicos, como o tipo de argilomineral ou o teor de metais presente no solo. Dentre os ensaios existentes, destacam-se:

● Espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX): técnica não destrutiva que permite identificar os elementos químicos em forma de óxidos presentes em uma amostra (análise qualitativa), além de estabelecer a proporção (análise quantitativa) em que cada elemento se encontra presente na amostra.

● Difratometria de raios X (DRX): analisa a composição mineralógica dos materiais. Quando o feixe de elétrons incide sobre o material, os elétrons mais externos dos átomos e os íons constituintes são excitados, mudando de níveis energéticos. Ao retornarem para sua posição inicial, liberam a energia adquirida em comprimentos de onda no espectro de raios em que um detector mede a energia associada a cada elétron. Uma vez que os espectros de raios-x podem ser obtidos para todos os elementos da tabela periódica, com exceção do hidrogênio, faz-se possível identificar quais minerais estão sendo observados.

A forma com que os resultados destes ensaios são disponibilizados pode variar entre laboratórios. De forma geral, os ensaios de FRX dão resultados diretos dos óxidos encontrados na amostra e suas concentrações. Já para o DRX, geralmente os laboratórios disponibilizam dados brutos que devem ser interpretados com o auxílio de softwares específicos e com base nos resultados obtidos pelo FRX.

● Ensaios de Caracterização Física: são os ensaios de bancada de laboratório que determinam os índices físicos dos materiais, como: teor de umidade, saturação, peso específico dos grãos, peso específico do solo, entre outros. Tais ensaios, devido ao menor grau de complexidade e maior facilidade de execução, são historicamente mais difundidos dentre as boas práticas da geotecnia e nos oferecem embasamento para análise do comportamento dos materiais.

● Ensaios Especiais: são ensaios que determinam propriedades mecânicas dos materiais, como ensaios de adensamento, triaxiais, cisalhamento direto, entre outros. Tais procedimentos, além de serem mais complexos, dependem de equipamentos específicos e cuidados especiais durante sua execução e interpretação.

 

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