O Ensaio de CBR – California Bearing Ratio ou Indice de Suporte California
Afim de se avaliar a resistência dos solos, o ensaio de CBR ou índice de suporte Califórnia, é a medida da resistência à penetração de uma amostra deformada não trabalhadas de material passante na peneira 19 mm compactada pelo método Proctor e que se encontra saturada.
O ensaio de índice de Suporte Califórnia é normatizado no Brasil pela norma NBR 9895.
Equipamentos Utilizados
Para a execução do ensaio, alguns aparelhos são necessários e estes estão descritos a seguir.
a) Molde cilíndrico metálico com 15,24 cm
b) ± 0,05 cm de diâmetro interno e 17,78 cm ± 0,02 cm de altura, com entalhe superior externo m meia espessura; cilindro complementar com 6,08 cm de altura e com o mesmo diâmetro do molde, com entalhe inferior interno em meia espessura e na altura de 1 cm; e base metálica com dispositivo de fixação do molde cilíndrico e do cilindro complementar. O molde cilíndrico e o cilindro complementar devem ser constituídos do mesmo matéria;
c) Disco espaçador metálico, de 15,00 ± 0,05 cm de diâmetro e de 6,35 cm ± 0,02 cm de altura;
d) Soquete metálica cilíndrico, de face inferior plana, com diâmetro de 5,08 cm ± 0,01 cm, massa de 4,536 kg ± 0,01 kg, e com altura de queda de 45,72 cm ± 0,15 cm, em conformidade. A camisa cilíndrica do soquete deve ter, no mínimo, 4 (quatro) orifícios de 1 cm de diâmetro, separados entre si de 90o e, aproximadamente, 20 cm da base. Para o desempenho das mesmas funções pode ser utilizado instrumental mecanizado, devendo ser sempre ajustada a altura de queda do soquete, por meio de dispositivo regulador próprio, para aplicação dos golpes;
e) Prato perfurado de bronze ou latão, com 14,90 cm de diâmetro e 0,50 cm de espessura, com uma haste central de bronze ou latão, ajustável, constituída de uma parte fixa rosqueada e de uma camisa rosqueada internamente e recartilhada externamente, com a face superior plana para contato com o extensômetro.
f) Tripé porta-extensômetro, de bronze ou latão, com dispositivo para fixação do extensômetro;
g) Disco anelar de aço, para sobrecarga, dividido diametralmente em duas partes, com 2,27 kg de massa total, com diâmetro externo de 14,90 cm e diâmetro interno de 5,40 cm;
h) Extensômetro, com curso mínimo de 10 mm, graduado em 0,01mm;
i) Prensa, para determinação do Índice de Suporte Califórnia
j) Extrator de amostras do molde cilíndrico, para funcionamento por meio de macaco hidráulico, com movimento alternativo de uma alavanca;
k) balde de chapa de ferro galvanizado, com capacidade de cerca de 20 litros e com fundo de diâmetro mínimo de 25 cm;
l) papel de filtro circular, de cerca de 15 cm de diâmetro; – balança com capacidade de 20 kg, sensível a 5 g.
A Figura abaixo, apresenta os principais elementos utilizados para a execução do ensaio de CBR.
Execução do ensaio
A amostra a ser utilizada no ensaio deverá ser seca ao ar, destorroada com o auxílio de um repartidor de amostras ou por meio de quarteamento, finalizando em uma amostra representativa de 6,0 Kg, quando a amostra se trata de um solo argiloso e 7,0 Kg, quando se trata de um solo arenoso ou pedregulhoso.
Após a retirada da amostra representativa, a mesma deve ser passada na peneira 19 mm, caso haja material retido o mesmo pode ser substituído por um material retido na peneira 4,8 mm de igual massa, obtendo então a amostra representativa desejada.
Geralmente são repetidas estas etapas em até 5 vezes, para a comparação dos resultados de determinada amostra.
A preparação da amostra para o ensaio de CBR deve atender os requisitos normativo
Após a moldagem dos corpos-de-prova, estes deverão ser analisados quanto ao processo de expansão e penetração.
Expansão
Logo após o término da moldagem necessária para a definição da curva de compactação, deve-se retirar o disco espaçador e inverter os moldes e fixá-los nos pratos-base perfurados. No espaço deixado pelo disco espaçador deve ser colocada a haste de expansão com os pesos anelares, de tal forma que essa sobrecarga não exceda 4,536 kg.
À haste de expansão deve se adaptar um extensômetro fixo ao tripé porta-extensômetro, colocado na borda superior do cilindro, destinado a medir as expansões ocorridas.
O corpo-de-prova deve ser imerso em água durante 96 horas (4 dias).
As leituras dos extensômetros devem ser anotadas de 24 em 24 horas, em porcentagens da altura inicial do corpo-de-prova.
Ao término das 96 horas de embebição, cada molde com o corpo-de-prova deve ser retirado da imersão e deixa-se escoar a água durante 15 minutos.
Após terminar a etapa de 15 minutos, o corpo-de-prova estará preparado para a penetração
Penetração
O ensaio de penetração é realizado em uma prensa, conforme especificado na alínea “h” da seção 2, desta Norma.
Para esse ensaio devem ser colocadas no topo de cada corpo-de-prova, dentro do molde cilíndrico, as mesmas sobrecargas utilizadas no ensaio de expansão.
Leva-se esse conjunto ao prato da prensa e faz-se o assentamento do pistão de penetração no solo, por meio da aplicação de uma carga de aproximadamente 4,5 kg, controlada pelo deslocamento do ponteiro do extensômetro do anel dinamométrico; zeram-se, a seguir, o extensômetro do anel dinamométrico e o que mede a penetração do pistão no solo.
Aciona-se a manivela da prensa (dispositivo micrométrico) com a velocidade de 1,27 mm/min. (0,05 pol/min.). Cada leitura considerada no extensômetro do anel é função de uma penetração do pistão no solo e de um tempo especificado para o ensaio, conforme a tabela abaixo.
As leituras obtidas no extensômetro do anel, são referentes aos encurtamentos diametrais provenientes das cargas atuantes, sendo que a conversão pode ser obtida no gráfico de aferição do anel.
Cálculo do Índice de Suporte Califórnia
O cálculo para se obter o Índice de Suporte Califórnia (ISC), deve ser feito obedecendo a tabela a seguir.
As colunas apresentadas na Tabela abaixo indicam:
Coluna 1 – tempo;
Coluna 2 – penetração ocorrida no tempo especificado;
Coluna 3 – pressão padrão, que é a correspondente a um determinado tipo de pedra britada
que apresenta Índice de Suporte Califórnia de 100%;
Coluna 4 – leituras no extensômetro do anel;
Coluna 5 – pressão correspondente às leituras do anel no gráfico de aferição do mesmo;
Coluna 6 – pressão corrigida;
Coluna 7 – Índice de suporte Califórnia (ISC).
Nota: 1 kgf/cm2 = 0,1 MPa.
Cálculo do Índice de Suporte Califórnia
Deve-se traçar a curva pressão aplicada pelo pistão x penetração do pistão.
A pressão corrigida (coluna 6) pode ser obtida pela correção a fim de corrigir os efeitos provenientes da irregularidade da superfície do corpo-de-prova. Apresentando a curva pressão-penetração um ponto de inflexão, traçar-se uma tangente à curva nesse ponto, até que a mesma intercepte o eixo das abscissas; a curva corrigida será, então, essa tangente mais a porção convexa da curva curva original, considerada a origem mudada para o ponto em que a tangente corta o eixo das abscissas; seja “c”, com o que se determina, na curva obtida, os valores correspondentes das novas ordenadas, as quais representam os valores das pressões corrigidas para as penetrações antes referidas
A correção pode ser obtida como mostra o Gráfico da figura abaixo.
