ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS
1.Introdução
A compactação é um método de estabilização de solos que se dá por aplicação de alguma forma de
energia (impacto, vibração, compressão estática ou dinâmica). Seu efeito confere ao solo um
aumento de seu peso específico e resistência ao cisalhamento, e uma diminuição do índice de
vazios, permeabilidade e compressibilidade.
Através do ensaio de compactação é possível obter a correlação entre o teor de umidade e o peso
específico seco de um solo quando compactado com determinada energia. O ensaio mais comum é o
de Proctor (Normal, Intermediário ou Modificado), que é realizado através de sucessivos impactos
de um soquete padronizado na amostra.
2.Objetivo
Proceder a realização do ensaio de compactação tipo Proctor Normal, com a reutilização do solo,
para a obtenção de sua curva de compactação.
3.Equipamentos
Os principais equipamentos são: Almofariz e mão com borracha; Peneira no.4 (4,8mm); Balança;
Molde cilíndrico de 1000cm3, com base e colarinho; Soquete cilíndrico; Extrator de amostras;
Cápsulas para determinação de umidade; Estufa.
4.Preparação da Amostra
- Toma-se uma certa quantidade de material seco ao ar e faz-se o destorroamento até que não haja
torrões maiores que 4,8mm;
- Peneira-se a amostra na peneira no.4 (4,8mm) e em seguida determina-se sua umidade
higroscópica.
5.Procedimento
- Adiciona-se água à amostra até se verificar uma certa consistência. Deve-se atentar para uma
perfeita homogeneização da amostra;
- Compacta-se a amostra no molde cilíndrico em 3 camadas iguais (cada uma cobrindo
aproximadamente um terço do molde), aplicando-se em cada uma delas 25 golpes distribuídos
uniformemente sobre a superfície da camada, com o soquete caindo de 0,305m;
- Remove-se o colarinho e a base, aplaina-se a superfície do material à altura do molde e pesa-se o
conjunto cilindro + solo úmido compactado;
- Retira-se a amostra do molde com auxílio do extrator, e partindo-a ao meio, coleta-se uma
pequena quantidade para a determinação da umidade;
- Desmancha-se o material compactado até que possa ser passado pela peneira no.4 (4,8mm),
misturando-o em seguida ao restante da amostra inicial (para o caso de reuso do material);
- Adiciona-se água à amostra homogeneizando-a (normalmente acrecenta-se água numa quantidade
da órdem de 2% da massa original de solo, em peso). Repete-se o processo pelo menos por mais
quatro vezes.
6.Cálculos
- Peso específico úmido: γ = [(Peso Cilindro + Solo Úmido) - (Peso Cilindro)]/(Volume Cilindro)
- Peso específico seco: γd = (γ .100)/(100 + w)
- Peso específico seco em função do grau de saturação: γd = (Sr.γs.γw)/(w.γs+Sr.γw)
Sr - Grau de saturação
w - Umidade
γs - Peso específico das partículas sólidas
γw - Peso específico da água.
7.Resultados
- Curva de compactação - é obtida marcando-se, em ordenadas, os valores dos pesos específicos
secos (γd) e, em abicissas, os teores de umidade correspondentes (w);
- Peso específico seco máximo (γdmáx) - é a ordenada máxima da curva de compactação;
- Umidade ótima (wot) - é o teor de umidade correspondente ao peso específico máximo;
- Curvas de saturação - relaciona o peso específico seco com a umidade, em função do grau de
saturação.
8.Referências
NBR-7182 da ABNT; D698-70 e D1557-70 da ASTM; T99-70 e T180-70 da AASHTO.
9.Relatório e Questões
- A partir dos dados de ensaios apresentados, traçar a curva de compactação, mostrando os ramos
seco e úmido e determinando o peso específico seco máximo e a umidade ótima;
- Traçar as curvas de saturação a 80% e a 100% e determinar o grau de saturação do material à
umidade ótima;
- Qual a energia de compactação do ensaio em kilojoules por m3?
- Se usássemos um soquete mais pesado e caindo de uma altura maior, em que posição ficaria a
curva de compactação em relação a curva original?
- Quais as fontes de erro desse ensaio?
- Por que o ramo úmido da curva não chega a tangenciar a curva Sr = 100%?
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO - PROCTOR NORMAL
FICHA DE ENSAIO
PESO DO CILINDRO: 2.380g
DIÂMETRO: 10,0 cm
ALTURA: 12,75 cm
VOLUME: _______ cm3
DETERMINAÇÕES
Peso Cilindro + Solo Úmido (g)
Peso Solo Úmido (g)
Peso Específico (g/cm3)
Peso Específico Seco (g/cm3)
PESO DO SOQUETE: 2.500g
ALTURA DE QUEDA: 30,5 cm
01
4.260
02
4.360
03
4.450
04
4.550
05
4.590
06
4.560
73,78
71,87
38,40
84,56
81,70
43,04
69,94
66,76
32,93
92,14
88,08
49,45
79,10
74,61
38,87
89,90
84,95
50,39
Peso Específico Seco (kN/m3)
Peso Cápsula + Solo Úmido (g)
Peso Cápsula + Solo Seco (g)
Peso da Cápsula (g)
Peso de Água (g)
Peso Solo Seco (g)
Teor de Umidade(%)
Energia de Compactação: E = (P.h.N.n)/V, onde:
P - Peso do soquete
h - Altura de queda do soquete
N - Número de golpes por camada
n - Número de camadas
V - Volume do cilindro
ENSAIO DO ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR)
1.Introdução
O Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR - California Bearing Ratio) é a relação, em
percentagem, entre a pressão exercida por um pistão de diâmetro padronizado necessária à
penetração no solo até determinado ponto (0,1”e 0,2”) e a pressão necessária para que o mesmo
pistão penetre a mesma quantidade em solo-padrão de brita graduada.
Através do ensaio de CBR é possível conhecer qual será a expansão de um solo sob um pavimento
quando este estiver saturado, e fornece indicações da perda de resistência do solo com a saturação.
Apesar de ter um caráter empírico, o ensaio de CBR é mundialmente difundido e serve de base para
o dimensionamento de pavimentos flexíveis.
2.Objetivo
Determinar o Índice Suporte Califórnia e a expansão do solo ensaiado.
3.Equipamentos
São os seguintes os equipamentos utilizados nesse ensaio: Molde cilíndrico grande com base e
colarinho; Prato-base perfurado; Disco espaçador, Prato perfurado com haste central ajustável;
soquete de 4,5kg; Extensômetro mecânico ou transdutor elétrico de deslocamento; Papel-filtro;
Prensa com anel dinamométrico ou com célula de carga elétrica; Tanque de imersão; Cápsulas para
umidade; Estufa; Balança; Peneira de 19mm.
4.Preparação da Amostra
- Seca-se a amostra ao ar e faz-se a pesagem;
- Destorroa-se a amostra e faz-se o peneiramento na peneira de 19mm;
- Determina-se a umidade higroscópica;
- Adiciona-se água até atingir a umidade prevista para o ensaio (normalmente a umidade ótima).
5.Procedimento Experimental
1.Expansão
- Coloca-se o disco espaçador no cilindro, cobrindo-o com papel filtro;
- Compacta-se o corpo de prova à umidade ótima (05 camadas e 55 golpes do soquete caindo de
45cm) e, invertendo-se o cilindro, substitui-se o disco espaçador pelo prato perfurado com haste de
expansão e pesos. Esse peso ou sobrecarga corresponderá ao do pavimento e não deverá ser inferior
a 4,5kg;
Obs: Entre o prato perfurado e o solo coloca-se outro papel-filtro.
- Imerge-se o cilindro com o corpo de prova e sobrecarga no tanque durante 96 horas, de tal forma
que a água banhe o material tanto pelo topo quanto pela base;
- Realiza-se leituras de deformação (expansão ou recalque) com aproximação de 0,01mm. a cada
24h;
- Terminada a “saturação”, deixa-se escorrer a água do corpo de prova durante 15 minutos e pesa-se
o cilindro + solo úmido.
2.Penetração
- Instala-se o conjunto, molde cilíndrico com corpo de prova e sobrecarga, na prensa;
- Assenta-se o pistão da prensa na superfície do topo do corpo de prova, zerando-se em seguida os
extensômetros;
- Aplica-se o carregamento com velocidade de 1,27 mm/min, anotando-se a carga e a penetração a
cada 30 segundos até decorridos o tempo de 6 minutos.
6.Cálculos
Para calcular a expansão (%) do solo num dado instante usa-se o quociente:
[(h - hi)/hi].100, onde: (h - hi) - deformação até o instante considerado;
- altura inicial do corpo de prova.
Com os pares de valores da fase de penetração, traça-se o gráfico que relaciona a carga, em
ordenadas às penetrações, nas abscissas. Se a curva apresentar ponto de inflexão, traça-se por ele
uma reta seguindo o comportamento da curva, até que intercepte o eixo das abscissas. Esse ponto de
interseção será a nova origem, provocando assim uma translação no sistema de eixos.
Do gráfico obtém-se, por interpolação, ar cargas associadas às penetrações de 2,5 e 5,0mm.
Cálculo do CBR:
CBR = [(Pressão encontrada)/(Pressão padrão)].100.
Obs: A pressão a ser utilizada será a carga obtida dividida pela área do pistão.
7.Resultados
O resultado final para o CBR determinado, será o maior dos dois valores encontrados
correspondentes às penetrações de 2,5 e 5,0mm.
8.Referências
NBR-9895/ABNT; D1883-73/ASTM; T193-83/AASHTO.
9.Relatório e Questões
A partir das informações contidas em ficha anexa, o aluno deverá:
- Determinar as expansões para cada instante;
- Construir a curva carga x penetração e determinar o CBR (comparar os CBRs para 2,5 e 5,0mm);
- Em rodovias, bons subleitos são aqueles que apresentam expansões inferiores a 3%. O presente
solo atende esse requisito?
- Quais são as possíveis fontes de erro do ensaio?
DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA
FICHA DE ENSAIO
EXPANSÃO:
TEMPO (h)
00
24
48
72
96
LEITURA (mm)
00
0,190
0,300
0,335
0,355
EXPANSÃO (%)
Altura do corpo de prova = 12,7cm
PENETRAÇÃO:
PENETRAÇÃO (mm)
0,63
1,27
1,90
2,54
3,17
3,81
4,44
5,08
5,71
6,35
CARGA (kg)
-28
28
56
56
84
112
142
170
196
PRESSÃO(kg/cm2)
Área do pistão = 19,4 cm2
Pressão-padrão para penetração de 2,5mm = 70 kg/ cm2
Pressão-padrão para penetração de 5,0mm = 105 kg/ cm2