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AULA 09: CAPILARIDADE
Prof. Augusto Montor | Mecânica dos Solos
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Capilaridade
Capilaridade Propriedade pela qual a água alcança,
em tubos de pequeno diâmetro (capilares), pontos situados acima do nível d’água.
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
TEORIA DO TUBO CAPILAR
“Quando a água ou outro líquido fica em contato comum sólido, as forças químicas de adesão fazem comque a superfície livre da água forme uma curvaturaque depende do tipo de material e do seu grau delimpeza”.
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
Em função desta curvatura, ocorre uma diferença nas pressões externa e internada superfície ar/água
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
A água sobe pelo tubo capilar até que sejaestabelecido o equilíbrio das pressões interna eexterna à superfície ASCENSÃO CAPILAR.
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
W = Peso da água
Fc = Resultante da
tensão superficial
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Capilaridade
A altura de ascensão capilar em tubo (hc)de raio Rpode ser calculada igualando-se o peso da água notubo acima do NA com a resultante da tensãosuperficial responsável pelo equilíbrio.
𝑤 = 𝜋. 𝑅2. ℎ𝑐 . 𝛾𝑤 e 𝐹𝑐, 𝑦 = 2𝜋. 𝑅. 𝑇. 𝑐𝑜𝑠𝛼
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
Igualando w e Fc,y ℎ𝑐 =2.𝜎.𝑐𝑜𝑠𝛼
𝑅.𝛾𝑤
Quando o equilíbrio é atingido, o ângulo entre a interface água/ar é igual a zero (cos 0° = 1)
ℎ𝑐 =2.𝜎
𝑅.𝛾𝑤
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
Quanto menor o raio, maior será a altura de
ascensão da água no tubo.
Ex: Tubo de vidro com 1 mm de diâmetro hc = 3
cm
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
O solo apresenta vazios muito pequenos que
podem ser associados a tubos capilares.
A altura capilar no interior de um solo dependerá
da ordem de grandeza dos vazios
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
Quando um solo seco é colocado em contato com
a água, esta sobe por capilaridade até uma altura hc(função do tamanho dos vazios)
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
DIAGRAMA DE PRESSÃO NEUTRA
• Saturação por submersão poropressão positiva
• Saturação por capilaridade poropressão negativa
Poropressão negativa confere um “coesão aparente” aos solos finos e granulares.
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Existe uma faixa de solo, correspondente a uma
certa altura, em que água dos vazios estará emcontato com o lençol freático e sua pressão negativaserá determinada pela cota em relação ao NA livre.
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Existe uma faixa de solo, correspondente a uma
certa altura, em que água dos vazios estará emcontato com o lenço freático e sua pressão negativaserá determinada pela cota em relação ao NA livre.
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Altura capilar máxima atingida
Pedregulhos Poucos centímetros
Areias 1 a 2 metros
Siltes 3 a 4 metros
Argilas Dezenas de metros
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
A água capilar acima do NA assume uma pressãoneutra () negativa Pressão < Patm = 100kPa
𝜎′ = 𝜎 − −𝜇𝜎′ = 𝜎 + 𝜇
Ou seja, haverá um acréscimo da tensão total em função do
aumento da força de contato entre os grãos provocada pela pressão
de sucção
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Aproximação das partículas conferindo uma COESÃOAPARENTE.
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Exemplo: No terreno mostrado abaixo, determine astensões nos pontos A, B e C. Considere que o soloestá saturado por capilaridade.
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Capilaridade
5.4 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO