O ensaio de compactação de solos
Também conhecido como ensaio de Proctor, representa um procedimento essencial na construção civil. Esse ensaio desempenha um papel fundamental na segurança e durabilidade das estruturas.
É necessário estabilizar todo o solo que será usado em obras de engenharia para melhorar suas características naturais e as qualidades mecânicas e hidráulicas, como resistência, permeabilidade e compressibilidade. A compactação de solos é utilizada por esse motivo, já que seu trabalho é estabilizar o solo por meio da aplicação de uma energia específica seja por:
- Impacto;
- Vibração;
- Compressão, e ou;
- Estática ou dinâmica.
O que é o Ensaio de Compactação de Solos?
Designa por compactação de um solo a ação mecânica capaz de provocar nesse solo uma diminuição do seu índice de vazios, fundamentalmente conseguida à custa da redução do volume. Tem-se assim que, ao longo do processo de compactação, o teor em água do solo em questão se mantém praticamente constante. É exatamente esta característica que é habitualmente apontada como a principal diferença entre a compactação e a consolidação (MELO & FERREIRA, 1981).
Através desse ensaio, é possível obter a correlação entre o teor de umidade e o peso específico seco de um solo quando compactado com determinada energia (impacto, vibração, compressão estática ou dinâmica). O ensaio mais comum é o de Proctor (sendo realizado em três diferentes energias Normal, Intermediária ou Modificada), que é realizado através de sucessivos impactos de soquete padronizado na amostra.
Como surgiu o Ensaio de Compactação de Solos?
A técnica de compactação ganhou fundamento a partir de 1933, com a publicação de uma série de artigos por Ralph Proctor. Ele enunciou que a densidade com que um solo se compacta, sob uma determinada energia de compactação, depende da umidade do solo no momento da compactação (VARGAS, 1978).
Os trabalhos de Proctor deram origem ao ensaio conhecido como ensaio de compactação de Proctor. Segundo Pinto (2002), em 1929, o engenheiro Porter, do Departamento Rodoviário do estado da Califórnia, criou um ensaio muito semelhante ao ensaio CBR (Califórnia Bearing Ratio), mas esse não teve a mesma divulgação que o trabalho de Proctor.
Qual é o resultado esperado do Ensaio de Compactação de Solos?
O ensaio visa obter a correlação entre o teor de umidade e a massa específica aparente seca de um solo, resultando na curva de compactação quando compactado com certa energia. Essa correlação surge ao variar-se a umidade do solo e determinar as massas específicas aparentes secas após aplicar uma energia padronizada. Os resultados dos ensaios têm diversas aplicações na engenharia:
- Controle de qualidade: Utilizam-se nos aterros, estradas, aeroportos e fundações para aumentar a capacidade de carga sem recorrer a fundações profundas;
- Determinação dos parâmetros: Usam-se na fase de projetos das obras de terra e na execução dos ensaios relacionados à permeabilidade, adensamento, cisalhamento e triaxiais.
No Brasil, a execução desse ensaio segue a norma ABNT NBR 7182.
Como realizar o Ensaio de Compactação de Solos?
Equipamentos utilizados
Para realizar o ensaio na LTEC, utilizamos os seguintes equipamentos:
- Balanças eletrônicas que permitam pesar nominalmente 10 kg e 200 g com resoluções de 1 g e 0,01 g, respectivamente, e sensibilidades compatíveis;
- Peneiras de 19 e 4,8 mm;
- Estufa elétrica capaz de manter a temperatura entre 105oC e 110oC, constante e uniforme em todo seu interior;
- Cápsulas de alumínio para determinação do teor de umidade;
- Bandejas metálicas de 70 x 50 x 5 cm;
- Régua de aço biselada de 30 cm de comprimento;
- Espátulas de lâmina flexível com aproximadamente 10 cm e 2 cm de largura e 12 cm de comprimento;
- Provetas de vidro com capacidade de 1000 cm³, 200 cm³ e 100 cm³ com graduação de 10 cm³, 2 cm³ e 1 cm³, respectivamente;
- Base de madeira rigidamente fixada ao piso com encaixe para o cilindro de compactação;
- Colher de jardineiro e Desempenadeira de aço;
- Papel filtro com diâmetro igual ao do cilindro em pregado;
- Cilindro metálico pequeno (cilindro Proctor 4″ de diâmetro) compreendendo o molde cilíndrico, sua base, e cilindro suplementar (colarinho) de mesmo diâmetro;
- Cilindro metálico grande (cilindro de CBR 6″ de diâmetro) compreendendo o molde cilíndrico, sua base, e cilindro suplementar (colarinho) de mesmo diâmetro e disco espaçador metálico;
- Soquete metálico pequeno com massa de (2500 ± 10)g e dispositivo de controle de altura de queda de (305 ± 2) mm;
- Soquete metálico grande com massa de (4536 ± 10)g e dispositivo de controle de altura de queda de (457 ± 2) mm; e
- Extrator de amostras:
Execução do ensaio
Após definir a energia de compactação (Normal, Intermediária ou Modificada) e a forma (com ou sem reuso do material), execute o ensaio em amostra preparada conforme a ABNT NBR 6457.
Siga os procedimentos da ABNT NBR 7182 para obter no mínimo cinco pontos, sendo três no ramo seco (um próximo à umidade ótima) e dois no ramo úmido da curva.
Resultado
Utilizando-se coordenadas cartesianas normais e os valores obtidos no ensaio (teor de umidade e peso específico aparente seco), traçar a curva de compactação, que deve ter um formato aproximadamente parabólico, marcando em abscissas os teores de umidade (w) e em ordenada o peso específico aparente seco (γ).
Recomenda-se traçar a curva de saturação, no mesmo desenho da curva de compactação (Figura abaixo).
Na curva de compactação obtemos o peso específico seco máximo γ(dmax) que corresponde ao ponto de inflexão da curva de compactação (Figura abaixo) – expresso com aproximação de 0,1 kN/m3 – e o teor de umidade ótima (w), que corresponde ao teor de umidade em que o solo pode ser compactado para atingir um peso específico seco máximo, para uma determinada energia, expresso com aproximação de 0,1%.
Na apresentação dos resultados também incluiremos as características dos ensaios: processo de preparação (com ou sem reuso), energia utilizada (normal, intermediária ou modificada), cilindro de compactação (grande ou pequeno) e processo de preparação da amostra (secagem prévia até umidade higroscópica, 5% abaixo da umidade ótima presumível ou 3% acima da umidade ótima presumível).
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