Transcript Cap. 12
Compactação dos Solos
Introdução
Processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável.
Operação e Observação
Simples; De grande importância pelo seus efeitos sobre a estabilização de maciços terrosos; Relaciona-se com os problemas de pavimentação e barragens de terra; Visa melhorar suas características de resistências, bem como permeabilidade, compressibilidade e absorção de água; Compactação AR ≠ Adensamento H20
Curvas de Compactação
O aumento do peso específico de um solo depende da energia dispendida e do teor de umidade do solo.
Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e para uma determinada energia de compactação, a curva de variação dos pesos específicos g , em função da umidade h, tem aspecto como:
Curva de Compactacao
Para fins práticos: g s = g / (1 + h)
Curvas de Compactacao
Curvas de Compactacao
g
=
d
[(1+h)/(1+
e
)]
g
a
Se estiver saturado: e
= h
d Assim, a umidade necessária para saturar um solo é:
h = (
g
a /
g
s – 1/
d
)
Ensaios
Ensaio Proctor
Compacta-se a amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aprox. 1000 cm³, em 3 camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.
Repete-se para vários h, determinando-se, para cada um deles, o g s . Com valores obtidos traça-se a curva g
s
= f(h), de onde, se obterá h
ot
e g
s,max
.
A energia de compactação desse ensaio é de aprox. 6 kg·cm/cm³.
E = PhNn/V
Ensaios
Ensaio Modificado de Proctor
Tendo em vista o maior peso dos equipamentos atualmente, tornou-se necessário alterar as condições de ensaio.
Amostra compactada no mesmo molde, com 5 camadas, 25 golpes, peso de 4,5 kg, altura de queda de 45 cm, energia de 25 kg·cm/cm³.
Ensaios
Ao crescer o esforço de compactação, o g
s,max
cresce e a h
ot
decresce ligeiramente.
Curvas de Resistência
É comum traçar, também, em função da umidade, a curva de variação da resistência que apresenta o material compactado; e.g., sua resistência à penetração de uma agulha padrão.
Índice de resistência decresce quando aumenta o teor de umidade.
A medida é feita, em geral, pela Agulha de Proctor .
Agulha de Proctor
Permite, por meio de um dinamômetro, medir o esforço necessário para cravar no solo ou no corpo de prova dentro do cilindro de Proctor, uma agulha padronizada.
Observação: Melhor compactar o solo com umidade h ot , pois se for
h
1 < h ot , quando saturado, ele passa para uma umidade maior e sua resistência se tornaria nula.
Curva de Resistência
r 1 r 2
Compactação de Campo
A passagem, pura e simplesmente, de um rolo compactador na superfície do aterro lançado, não
resolve o problema, pois esse só
compacta uma camada relativamente fina. Assim, impõe-se a compactação dos aterros por camadas.
Principais Compressores
Rolo liso: Tem a vantagem de que a superfície de contato com o solo é pequena e, portanto, a compressão atinge pequenas profundidades.
Nos solos moles afundam demasiadamente, o que dificulta a tração.
São indicados somente para a compactação de pedregulhos, areias, pedra britada, lançadas em camadas de não mais de 15 cm.
Principais Compressores
Rolo pneumático: É caracterizado pela pressão de área de contato com o solo, as quais dependem da pressão de enchimento dos pneus e do peso do compressor.
É indicado para solos de granulação fina arenosa.
Tem o inconveniente de deixar superfícies lisas entre as camadas.
Então será necessário escarificar a superfície de contato entre as mesmas.
Principais Compressores
Rolo pé-de-carneiro: principal vantagem é o entrosamento perfeito entre as camadas compactadas e o pisoteamento do solo de cada camada resultando numa entrosagem de torrões de solo.
Vibradores: Ótimos para compactar areias (os pé-de-carneiro ou pneumático não são eficientes). Camadas de 15 cm.
Principais Compressores
Principais Compressores
Controle de Compactação
Para verificar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar sistematicamente h e g
s
do material.
Para esse controle pode ser utilizado o “speedy” na determinação da umidade, e o processo do “frasco de areia” na determinação do peso específico.
Controle de Compactação
Grau de compactação: G c = [ g s (campo)/ g s,max (lab)] 100 Não atingida a compactação desejada, revolve e recompacta.
Razão de compactação (não normalizado): CR(%) = [( g s g s,min )/( g s,max g s,min )] 100 Grau de empolamento = ( g s,max / g s,nat ) Deve-se realizar um grande número de ensaios e depois analisá-los estatisticamente.
Ensaio Califórnia
Ensaio de grande valor na técnica rodoviária.
É a base do conhecido método de dimensionamento de pavimentos flexíveis, introduzido por Porter em 1929.
Ensaio Califórnia (Seqüência)
Determinação da h
ot
e do g
s,max
Determinação das propriedades expansivas do material Determinação do I.S.C.
Ensaio Califórnia
Num molde de cilindro com aprox. diâmetro = 15 cm, altura = 17,5 cm, colarinho de 5 cm. Como fundo falso usa se um “disco espaçador”.
Ensaio de compactação: Com o material que passa na peneira de 191,1 mm realiza-se o ensaio: 55 golpes, peso de 4,5 kg, H = 45 cm. Determina-se h ot e g s,max .
Ensaio Califórnia
Ensaio de expansão: É feita moldando-se um corpo de prova com umidade ótima. Sobre a amostra coloca-se um papel filtro e, acima deste, um disco perfurado, munido de uma haste ajustável, com sobrecarga de discos anulares (equivalente ao peso do pavimento) a qual não deverá ser inferior a 4,5 kg. A seguir imerge-se o cilindro com a amostra compactada, junto com o disco e a sobrecarga, dentro de um depósito cheio de água, durante 4 dias, ou menos se o material não for coesivo.
Sobre a haste coloca-se um extensômetro. Cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras.
Considera-se que os subleitos bons tenham expansões < 3%, os materiais para sub-bases < 2% e para bases < 1%.
Determinação do I.S.C.
Preparam-se 3 corpos de prova a h ot : 55, 26 e 12 golpes; determinam-se h umidades e g s Satura-se cada uma durante 4 dias, para reproduzir condição desfavorável Mede-se as resistências à penetração de cada uma com um pistão de D = 5 cm com v = 1,25 mm/min.
Ensaio Califórnia
Traça-se a curva pressão-penetração As pressões, assim obtidas, expressas em % das “pressões padrões”, denomina-se I.S.C.
Estas pressões padrões, que correspondem à resistência que apresenta a pedra britada, são as reproduzidas no Quadro 2.
Ensaio Califórnia
mm Penetração pol 2,54 5,08 7,62 10,16 12,70 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Quadro 2 Pressão padrão kg/cm² lb/pol² 70 105 133 161 182 1.000
1.500
1.900
2.300
2.600 Geralmente o I.S.C. empregado no projeto de pavimentos flexíveis é o que corresponde à penetração de 0,1”, a menos que o índice para 0,2” seja maior, caso em que este será dotado.
Assim, se chamarmos de p a pressão determinada para a penetração 0,1”, o índice de suporte será: I.S.C. = (p/70) 100
Ensaio Califórnia
Com os índices obtidos para 55, 26 e 12 golpes, traça-se a curva “peso específico seco – I.S.C.” O valor do I.S.C. final, para cálculos posteriores, será o correspondente a 95% do peso específico máximo, obtido anteriormente.
Espessura de Pavimento
Segundo o método do Corpo de Engenharia dos EUA, por: resultante da experiência e de considerações teóricas, a espessura de um pavimento flexível para pistas de aeroportos e da
e
P
8 , 1 1
CBR
p
1 e = espessura do pavimento, em polegadas P = pressão de inflação dos pneus, em lb/pol 2 p = carga da roda simples, em libras CBR ou ISC = índice de suporte do subleito