UNIVERSIDADE DE FORTALEZACURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA DE PAVIMENTAÇÃO E DRENAGEM

ENSAIOS DE LABORATÓRIO APLICADOS A PAVIMENTAÇÃO

ENSAIO DE COMPACTAÇÃO

IZAKIEL BRUNO FELICIO PAZ

PROFESSOR: FRANCISCO HEBER LACERDA DE OLIVEIRA

FORTALEZA / CEABRIL / 2014

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SUMÁRIO

1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS.............................................................................................42 OBJETIVOS.......................................................................................................................53 APARELHAGEM................................................................................................................54 PROCEDIMENTOS............................................................................................................65 CALCULOS........................................................................................................................ 7

5.1 UMIDADE..................................................................................................75.2 MASSA ESPECIFICA APARENTE DO SOLO SECO COMPACTADO.................7

6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS..................................................87 CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................................10REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................11ANEXO 1................................................................................................................................. 12ANEXO 2................................................................................................................................. 13ANEXO 3................................................................................................................................. 14

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Curva de Compactação Tipica...............................................................................................4

Figura 2 - Curvas de Compactação e Granulometrias...........................................................................5

Figura 3 - Quadro de Cálculos................................................................................................................9

Figura 4 - Curva de Compactação..........................................................................................................9

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1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

A compactação é um processo no qual se visa melhorar as propriedades do

solo garantindo certa homogeneidade, procedendo-se a eliminação do ar (redução

do índice de vazios). Seu efeito confere ao solo aumento de peso especifico e

consequente resistência ao cisalhamento, além da diminuição da permeabilidade e

compressibilidade.

A ideia fundamental da compactação é reduzir o índice de vazios do solo

através da aplicação de uma energia, com auxilio de um teor especifico de água que

seja o suficiente para lubrificar a acomodação das partículas, porém sem promover a

fluidez do solo.

Essa relação é obtida através de tentativas seguidas que são expressas em

um gráfico, uma curva que representa a tendência de compactação desta amostra

de solo, correlacionando massa especifica seca versus teor de umidade.

Figura 1 - Curva de Compactação Tipica

A curva possui um ramo seco, que representa o acréscimo da acomodação

das partículas em função do acréscimo da umidade da amostra, até chegar a um

pico onde obtemos a umidade ótima da amostra, isto é o volume de vazios da

amostra está completamente preenchido por água. A partir deste ponto inicia-se o

ramo úmido, onde o acréscimo de água prejudica a compactação, tornando a

amostra fluida, quando a água começa a “expulsar” os grão de sua acomodação

ideal.

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Através do formato da curva de compactação também é possível identificar a

granulometria predominante na amostra em estudo, conforme podemos ver na figura

2.

Figura 2 - Curvas de Compactação e Granulometrias

2 OBJETIVOS

Fixar o método de determinação de correlação entre o teor de umidade de

solo e sua massa específica aparente seca, quando a fração de solo que passa na

peneira de 19mm é compactada utilizando amostras trabalhadas.

Determinar a Umidade Ótima de compactação de uma amostra de solo

através do conhecimento da Massa Especifica Aparente Seca do mesmo.

3 APARELHAGEM

a) Molde cilíndrico metálico de 15,24 ± 0,05 cm de diâmetro interno e 17,78 ± 0,02

cm de altura, com entalhe superior esterno em meia espessura; cilindro

complementar com 6,08 em de altura e com o mesmo diâmetro do molde, com

entalhe inferior interno em meia espessura e na altura de 1 cm; base metálica

com dispositivo de fixação ao molde cilíndrico e ao cilindro complementar, tudo

conforme figura 2 (anexo 1). O molde cilindrico e o complementar devem ser

constituídos do mesmo material;

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b) Disco espaçador metálico de 15,00 ± 0,05cm de diâmetro e de altura igual a

6,35 ± 0,02 cm, conforme figura 2 (anexo 2);

c) Soquete metálico cilíndrico, de face inferior plana, de diâmetro igual a 5,08 ±

0,01 cm, pesando 4,536 ± 0,01 kg, e com a altura de queda igual a 45,72 ±

0,15 cm, conforme figura 3 (anexo 2). A camisa cilíndrica do soquete deve

possuir pelo menos 4 (quatro) orifícios de 1 cm de diâmetro, em cada

extremidade, separados entre si de 90° e aproximadamente a 20 cm das

extremidades. Instrumental mecanizado para desempenho das mesmas

funções pode ser usado, devendo para esse fim ser sempre ajustada a altura

de queda do soquete, por meio de dispositivo regulador próprio, para aplicação

dos golpes;

d) Extrator de amostra do molde cilíndrico, para funcionamento por meio de

macaco hidráulico, com movimento alternativo de uma alavanca;

e) Balança com capacidade de 20 kg, sensível a 1 g;

f) Balança com capacidade de 1 kg, sensível a 0,1 g;

g) Estufa capaz de manter a temperatura 110 °C ± 5 °C;

h) Almofariz e mão de gral recoberta de borracha, com a capacidade de 5 kg de

solo;

i) Régua de aço abiselada, rija, de cerca de 30 cm. de comprimento;

j) Repartidor de amostras de 5,0 cm de abertura;

k) Capsula de alumínio com tampa, ou de outro material adequado, capaz de

impedir a perda de umidade durante a pesagem;

l) Peneiras de 50 mm, 19 mm e 4,8mm, conforme ABNT EB· 22, de 1988,

registrada no SINMETRO como NBR-5734,. designada Peneiras para ensaio;

m) Proveta graduada, com capacidade de 1 000 ml;

n) Papel de filtro circular com 15 cm de diâmetro;

o) Acessórios, tais como bandeja, espátula, colher de pedreiro, etc. Dispositivo

mecânico capaz de realizar a mistura do solo para cada acréscimo de unidade,

pode ser usado,

4 PROCEDIMENTOS

- Adiciona-se água à amostra até se verificar uma certa consistência. Deve-se

atentar para uma perfeita homogeneização da amostra;

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- 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 acrescenta-

se água numa quantidade da ordem de 2% da massa original de solo, em peso).

Repete-se o processo pelo menos por mais quatro vezes.

5 CALCULOS

5.1 Umidade

A partir da extração do corpo de prova do cilindro, calcular os teores de

umidade (h) referente a cada compactação, pela formula:

, onde:

h – Teor de umidade em percentagem;

Ph – Peso da amostra úmida, como obtida após extração;

Ps – Peso da amostra seca em estufa na temperatura de 110°C, até

Constancia de peso.

5.2 Massa Especifica Aparente do Solo Seco Compactado

a) Massa especifica aparente do solo úmido (após cada compactação)

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, onde:

γh – Massa especifica aparente do solo úmido, em g/cm³;

P’h – Peso do solo úmido compactado, obtido pela diferença entre o peso do

conjunto cilindro+amostra-peso do cilindro;

V – Volume de solo compactado, em cm³ (capacidade do molde)

b) Massa especifica aparente do solo úmido (após cada compactação)

, onde:

γs – Massa especifica aparente do solo seco, em g/cm³;

γh – Massa especifica aparente do soo úmido, em g/cm³;

h – Teor de umidade em percentagem, obtido em 5.1.

6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Cada corpo de prova moldado, resulta em pares de valores Umidade(%) e

Massa Especifica Seca(g/cm³) conforme mostra o quadro abaixo:

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Figura 3 - Quadro de Cálculos

Estes pares de valores serão plotados em um plano cartesiano (x,y), onde a

Umidade corresponde ao eixo das abscissas e a massa especifica seca ao eixo das

ordenadas, gerando uma curva de compactação para o solo estudado.

Para definir Massa Especifica Aparente Seca Máxima da amostra de solo,

basta marcar na curva de compactação o ponto com maior valor de ordenada. O

valor de Umidade Máxima da amostra corresponderá ao valor de abscissa

correspondente ao ponto de Massa Especifica Aparente Seca Máxima, conforme

demonstra o gráfico abaixo:

Figura 4 - Curva de Compactação

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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12553: Geossintético – Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. 3p.

BATHURST, R. J. Classificação e Funções dos Geossintéticos. Disponível em: <http://igsbrasil.org.br/os-geossinteticos> Acesso em: 20 de abril de 2014NAKAMURA, J. Infraestrutura Urbana: Geotêxteis. 2012. Disponível em: <http://infraestruturaurbana.kubbix.com/solucoes-tecnicas/23/artigo276267-2.aspx> Acesso em: 21 de abril de 2014.

OLIVEIRA, L. A. de (2013). Uso de Geossintéticos como Reforço de Estradas Não Pavimentadas. Dissertação de Mestrado, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Estadual de Goiás,GO, 63p.

PALMEIRA, E. M. Geossintéticos em Rodovias e em Aterros sobre Solos Moles. Disponível em: <http://igsbrasil.org.br/os-geossinteticos> Acesso em: 21 de abril de 2014

PALMEIRA, E. M. (1999). Solo Reforçado. Huesker. CD-ROM.

SILVA, A. E. F. (2006). Aplicação de Geogrelhas em Obras Viárias. Simpósio Sul-Americano de Geossintéticos.

TEIXEIRA, S. H. C. (2003). Estudo da Integração Solo-Geogrelha em Testes de Arrancamento e a Sua Aplicação na Análise e Dimensionamento de Maciços Reforçados. São Carlos, 2003. 214p. Tese de Doutorado submetida à Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo.

UNITED STATES ARMY CORPS OF ENGINEERS (USACE) (2012) Aggregate Base Enhancement with Biaxial Geogrids for Flexible Pavements - Guidelines for Project Selection and Design Washington, D.C, 14p.

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ANEXO 1

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ANEXO 2

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ANEXO 3