ABSTRACT In this article, the effect on the resistance parameters of a stabilized SM soil with asphalt emulsion contents varying between 16% and 28% by mass was evaluated. The methodology consisted of collecting and characterizing the soil, mixing the materials and exposing them to air for 24 hours, compacting at the optimal level by Marshall energy (22%), and at levels above (28%) and below (16%) the optimum, and carrying out CIU triaxial compression tests under saturated conditions. The soil presented behavior typical of an elastic-plastic material with hardening, while the mixtures presented behavior similar to that of an elastic perfectly plastic material. As the emulsion content was increased, the friction angles were smaller and, for mixtures with 16% and 22% of content, the cohesive intercepts were higher. The mixture with 28% content of asphalt emulsion had a reduction in its cohesion, due to the excess of binder, which impaired the grain-to-grain contact. It was found that after a certain level of axial deformation, the mixtures obtained a slight gain in resistance, justified by the displacement of the asphalt film.

RESUMO Neste artigo avaliou-se o efeito nos parâmetros de resistência de um solo SM estabilizado com teores de emulsão asfáltica variando entre 16% e 28% em massa. A metodologia consistiu na coleta e caracterização do solo, mistura dos materiais e exposição ao ar por 24 horas, compactação no teor ótimo pela energia Marshall (22%), e em teores acima (28%) e abaixo (16%) do ótimo, e realização de ensaios de compressão triaxial CIU em condições saturadas. O solo apresentou comportamento típico ao de um material elastoplástico com endurecimento, enquanto que as misturas apresentaram comportamento semelhante ao de um material elástico perfeitamente plástico. À medida em que o teor de emulsão foi aumentado, menores foram os ângulos de atrito e, para as misturas com 16% e 22%, maiores foram os interceptos coesivos. A mistura 28% de emulsão teve uma redução em sua coesão, devido ao excesso de ligante, o que prejudicou o contato grão a grão. Constatou-se que após determinado nível de deformação axial as misturas obtiveram um leve ganho de resistência, justificado pelo deslocamento da película de asfalto.

RESUMO A determinação da condutividade hidráulica em solos não saturados é essencial ao realizar análises de fluxo transiente nesses meios porosos. No entanto, a execução de ensaios de laboratório e de campo para a determinação dessa propriedade hidráulica não é prática corrente no âmbito da geotecnia, por se tratar de procedimentos demorados e dispendiosos. As redes neurais artificiais (RNA) têm sido bastante empregadas em Mecânica dos Solos, permitindo a estimativa de uma forma fácil e simples de fenômenos complexos e multivariados. Desse modo, este artigo tem como objetivo apresentar um modelo de estimativa da condutividade hidráulica em solos não saturados desenvolvido a partir de um tipo de RNA conhecido como perceptron multicamadas (MLP). As variáveis de entrada do modelo são: índice de vazios inicial, teor de umidade gravimétrico inicial, percentuais de areia, silte e argila, índice de plasticidade, coeficiente de permeabilidade saturado e sucção matricial. Durante a modelagem, um total de 275 exemplos foram utilizados, dos quais 85% foram empregados na fase de treinamento, e 15% na fase de teste. O modelo proposto possui uma arquitetura A: 8-4-2-1 e apresentou coeficiente de correlação de 0,97 após 500 mil iterações em ambas as fases de treinamento e de teste. Os resultados do modelo se ajustaram satisfatoriamente aos dados experimentais utilizados nas fases de treinamento e de teste, e a rede neural proposta foi capaz de representar a influência das variáveis de entrada no comportamento hidráulico de diferentes tipos de solo.

ABSTRACT The determination of hydraulic conductivity in unsaturated soils is essential when performing transient flow analysis in these porous media. However, the execution of laboratory and field tests to determine this hydraulic property is not a current practice in the scope of geotechnics, as these are time-consuming and expensive procedures. Artificial neural networks (ANN) have been widely used in Soil Mechanics, allowing the estimation of complex and multivariate phenomena in an easy and simple way. Thus, this article aims to present a model for estimating hydraulic conductivity in unsaturated soils developed from a type of ANN known as multilayer perceptron (MLP). The model’s input variables are the initial void ratio, initial gravimetric water content, sand content, silt content, clay content, plasticity index, saturated permeability coefficient and matric suction. During modeling, a total of 275 examples were used, of which 85% were used in the training phase, and 15% in the testing phase. The proposed model has an A: 8-4-2-1 architecture and presented a correlation coefficient of 0.97 after 500 thousand iterations in both training and testing phases. The results of the model adjusted satisfactorily to the experimental data used in the training and test phases, and the proposed neural network was able to represent the influence of the input variables on the hydraulic behavior of different types of soil.

RESUMO Neste artigo avaliou-se o efeito do processo de cura na resistência ao cisalhamento de um solo arenoso misturado com teores de emulsão superiores a 10% em massa. A metodologia consistiu na coleta e caracterização do solo, caracterização da emulsão, compactação das misturas, cura dos corpos de prova por exposição ao ar por 1, 7 e 28 dias, e realização de ensaios de compressão triaxial em condições saturadas e não saturadas. Evidenciou-se que o aumento do tempo de cura ocasionou uma diminuição da massa específica aparente dos corpos de prova em razão da diminuição do teor de umidade devido à evaporação da água de constituição da emulsão. Os resultados dos ensaios realizados em condições saturadas indicaram não haver influência do tempo de cura na resistência ao cisalhamento. Já nos corpos de prova sem saturação, o aumento do tempo de cura produziu um aumento no valor do intercepto coesivo das misturas, mais pelo incremento da sucção do que pelo aumento da capacidade de ligação entre os grãos minerais. Em todos os casos, a adição de altos teores de emulsão asfáltica provocou um aumento no intercepto coesivo e diminuição do ângulo de atrito nos corpos de prova ensaiados com e sem saturação.

ABSTRACT This paper aims to evaluate the effect of the curing process on the shear strength of mixtures of a sandy soil and high levels of emulsion (higher than 10% in weight). The adopted methodology consisted of collecting and characterizing the sandy soil, characterizing the asphaltic emulsion, compacting the mixtures, curing the specimens by exposure to air for 1, 7, and 28 days, and performing triaxial compression tests under saturated and unsaturated conditions. The results showed that the increase in the curing time caused a gradual decrease in the apparent specific gravity of the specimens due to the decrease in the moisture content caused by the evaporation of the water in the asphaltic emulsion. The results of tests carried out in saturated conditions indicated that there is no influence of the curing time of the specimens on their shear strength. In the specimens tested without saturation, the increase in the curing time produced a significant increase in the value of cohesive intercept of mixtures, more due to the increase in suction than to the increase in the bonding capacity between the soil grains. In all cases, the addition of asphalt emulsion contents higher than 10% caused an expressive increase in the cohesive intercept and a decrease in the friction angle in the specimens tested with and without saturation.

Neste artigo, guiamos o leitor ou a leitora à obtenção da equação de Kirkwood-Fröhlich para fluidos polares puros. Tal equação relaciona a constante dielétrica do fluido, seu índice de refração, sua densidade, sua temperatura e o momento de dipolo permanente de suas moléculas constituintes, e envolve ainda um fator adimensional g – conhecido como fator de correlação de Kirkwood – cujo valor é uma expressão da correlação entre as orientações das moléculas do fluido, na situação de campo elétrico externo nulo.

In this paper, we guide the reader to obtain the Kirkwood-Fröhlich equation for pure polar fluids. Such equation relates the dielectric constant of the fluid, its refractive index, its density, its temperature, and the permanent dipole moment of its constituent molecules, and also involves a dimensionless factor g – known as Kirkwood correlation factor – whose value is an expression of the correlation between the orientantions of the molecules of the fluid, in the case of zero external electric field.

Neste artigo, guiamos o leitor ou a leitora à obtenção da equação de Kirkwood para fluidos polares puros de moléculas com polarizabilidades desprezíveis. Tal equação relaciona a constante dielétrica do fluido, sua densidade e sua temperatura ao momento de dipolo permanente de suas moléculas constituintes, e envolve ainda um fator adimensional g – conhecido como fator de correlação de Kirkwood – cujo valor é uma expressão da correlação entre as orientações das moléculas do fluido, na situação de campo elétrico externo nulo. No percurso, buscamos evidenciar ao máximo a semelhança entre o modelo de Kirkwood e o modelo de Onsager aplicado a fluidos polares puros de moléculas não polarizáveis (ou com polarizabilidades desprezíveis).

In this paper, we guide the reader to obtain the Kirkwood equation for pure polar fluids of molecules with negligible polarizabilities. Such equation relates the dielectric constant of the fluid, its density and its temperature to the permanent dipole moment of its constituent molecules, and also involves a dimensionless factor g – known as Kirkwood correlation factor – whose value is an expression of the correlation between the orientantions of the molecules of the fluid, in the situation of zero external electric field. Along the way, we seek to show as much as possible the similarity between the Kirkwood model and the Onsager model applied to pure polar fluids of non-polarizable molecules (or with negligible polarizabilities).

Resumo Em 1936, Lars Onsager obteve uma equação que relaciona a constante dielétrica de fluidos polares puros ao momento de dipolo permanente de suas moléculas constituintes, e também ao índice de refração, à densidade e à temperatura do meio. Neste artigo, guiamos o leitor ou a leitora à obtenção da equação de Onsager, demandando dele ou dela, contudo, conhecimentos elementares de eletrostática em meios dielétricos e de mecânica estatística clássica - particularmente do ensemble canônico -, ambos ao nível de um curso de graduação em física. No percurso - e isso é o que mais nos interessa -, discutimos modelagem em física. Em uma seção adicional, discutimos o modelo de Debye como resultado de uma aproximação de campo médio aplicada ao modelo de Onsager, e apresentamos o modelo de Clausius-Mossotti como caso particular dos modelos de Debye e Onsager. Sugestão de uso deste texto: no estudo ou ensino de tópicos complementares em disciplinas de eletrodinâmica clássica, mecânica estatística ou físico-química, em cursos de graduação ou pós-graduação.

Abstract In 1936, Lars Onsager obtained an equation that relates the dielectric constant of pure polar fluids to the permanent dipole moment of its constituent molecules, and also to the refractive index, the density and the temperature of the medium. In this paper, we guide the reader to find the Onsager equation, demanding from him or her, however, basic knowledge on electrostatic in matter and on classical statistical mechanics - particularly on the canonical ensemble -, both at an undergraduate level. Along the way - and this is our main interest in this work - we discuss modeling in physics. In an additional section, we discuss the Debye model as resulting from a mean field approximation applied to the Onsager model, and we show the Clausius-Mossotti model as a particular case of the Debye and Onsager models. Suggested use of this text: in the study or teaching of additional topics in undergraduate or graduate courses in classical electrodynamics, statistical mechanics, or physical chemistry.