COMPACTAÇÃO MINI-PROCTOR

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1 COMPACTAÇÃO MINI-PROCTOR Entre nós o procedimento de compactação em escala reduzida em relação ao Proctor tradicional foi divulgado pelo Engº Carlos de Souza Pinto (1965), para obtenção de CP s na aplicação do estudo de solos com aditivo. Nogami (1972) utilizou este procedimento de compactação, por ele designado Mini-Proctor, na obtenção de CP s para determinação do suporte de solos típicos do Estado de São Paulo. Posteriormente a compactação Mini-Proctor foi utilizado, por Nogami e Villibor, para definição de novos ensaios da Metodologia MCT. Será apresentado o procedimento do Ensaio de Compactação Mini-Proctor, com exemplo aplicativo e também para um maior conhecimento sobre a compactação de solos tropicais, apresentam-se algumas peculiaridades dos mesmos. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO MINI-PROCTOR E EXEMPLO APLICATIVO OBJETIVO DO ENSAIO Determinar a massa específica aparente seca (MEAS) de amostras compactadas (CP s) com diferentes teores de umidade, para energia de compactação normal, intermediária ou outra escolhida. Este ensaio também tem a finalidade de fornecer CP s para a determinação das propriedades mecânicas e hídricas através de ensaios da Metodologia MCT. DEFINIÇÕES E CONVENÇÕES A compactação consiste no processo mais econômico destinado a reduzir o volume de vazios de um solo, com o objetivo de aumentar sua massa específica com consequente aumento de sua resistência, tornando-o mais estável. No Ensaio de Compactação Mini-Proctor este processo é realizado em amostras de solos e/ou misturas de granulação fina (Ø máx < 2,00 mm), colocadas em um molde cilíndrico padronizado, na qual é aplicada uma energia de compactação através de um número de golpes, altura de queda do soquete e sua massa, obtendo sempre CP s com altura aproximada de 50 mm. Definindo-se energia de compactação pela expressão (1). (1) E c : Energia de compactação (kgf.cm/cm³); M: Massa do soquete (kg); H: Altura de queda do soquete (cm); N: Número de golpes total; n: Número de camadas; V: Volume do CP (cm³).

2 Na Tabela 1 estão apresentadas as características das energias normal, intermediária e de 30 golpes comumente utilizadas para o ensaio de compactação Mini-Proctor. Tabela 1 Características do Ensaio de Mini-Proctor Características Massa do Soquete (M) Altura de Queda (N) Número de Golpes Total (Nt) Diâmetro do Molde Cilíndrico (D CP ) Volume do CP (V CP ) Energia de Compactação (E c ) Energias Normal (EN) Intermediária (EI) 30 golpes (E 30 ) 2270 g 4540 g 2270 g 305 mm 305 mm 305 mm mm 50 mm 50 mm 97,82 cm³ 97,82 cm³ 97,82 cm³ 7,79 kgf.cm/cm³ 16,84 kgf.cm/cm³ 23,38 kgf.cm/cm³ O Mini-Proctor corresponde à miniaturização do Proctor Tradicional, cujos resultados dos parâmetros obtidos (MEAS máx e h o ) para ambos os métodos são praticamente iguais. Diferem do Proctor Tradicional pela massa de solo compactada, pelo peso do soquete, altura de queda, número de golpes e o diâmetro do molde cilíndrico (vide Figura 1). Possui como característica principal, ser um processo de compactação à seção plena, ou seja, o pé do soquete possui a mesma área do corpo de prova. Em relação ao Proctor Tradicional apresenta as seguintes vantagens: Diminuição considerável da quantidade de amostra para ensaio; Diminuição do esforço na aplicação dos golpes do soquete; Maior uniformidade dos corpos de prova compactados (CP s); Figura 1 Moldes dos ensaios Mini -Proctor e Proctor Apesar da menor representatividade da amostra devido ao seu menor volume em relação ao Proctor, isto não causa maiores problemas tendo em vista as uniformidades das ocorrências de solos finos, em especial os lateríticos de maior interesse. Curva de compactação Mini-Proctor: representada em gráfico cartesiano através dos valores dos teores de umidade de compactação (h c ) no eixo das abcissas e suas correspondentes massa específica aparente seca (MEAS) em ordenadas, ambas em geral na escala linear, calculadas pelas expressões (2) e (3). A curva apresenta formato aproximadamente parabólico, na qual o ramo da curva anterior ao vértice da parábola é designado ramo seco e o posterior ramo úmido, exigese que para cada ramo tenha no mínimo dois pontos. A curva de compactação permite definir os parâmetros da massa específica aparente seca máxima (MEAS máx ) e a umidade ótima (h o ) do solo, que permitem estabelecer e controlar a energia de compactação para execução de camadas de pavimento e/ou aterros.

3 (2) (3) h c : Teor de umidade ou umidade de compactação (%); M a : Massa de água contida no solo (g); M s : Massa de solo seco (g); M sc : Massa de solo seco compactado (g); MEAS: Massa específica aparente seca do solo (g/cm³); V CP : Volume do CP (cm³); Massa específica aparente seca máxima (MEAS máx ): é o valor da MEAS obtida na intersecção das retas do ramo seco e úmido da curva de compactação, ponto máximo do eixo das ordenadas. Este valor corresponde, praticamente, ao estado físico do solo em que ocorre a máxima eliminação de vazios do CP, quando compactado em uma determinada energia; Umidade ótima (h o ): é o teor de umidade obtido pela intersecção dos ramos da curva de compactação, que corresponde ao teor de umidade do MEAS máx ; Coeficiente d : é a razão do aumento da MEAS com o aumento da hc, para o ramo seco da curva de compactação, obtida pela expressão (4). (4) ΔMEAS: Variação da massa específica aparente seca (kg/m³); Δh c : Variação da umidade de compactação (%). Curva de saturação (S =100%): Esta situação corresponde a massa específica seca máxima saturada (MEAS máxs ) na condição de saturação para aquela h c. O estado físico desse CP corresponde à máxima densidade para hc, ou seja, todos os vazios preenchidos somente com água (volume de vazios de ar praticamente igual a zero). Em laboratório obtém-se o par de valores compactando um CP em um teor de umidade de compactação (h c ) com número de golpes sucessivos (energia variável) até que a compactação até sua constância de altura. A expressão (5) permite a determinação da curva de saturação. (5) MEAS ms : massa específica seca máxima na saturação (g/cm³); d r : massa específica dos grãos (g/cm³); h: teor de umidade, h= h c no campo (%). O traçado desta curva permite: Verificar a qualidade do ensaio de compactação de um solo, através da comparação do traçado de seu ramo úmido, que deve ser praticamente paralela ao da curva de saturação; O valor de MEAS ms para um h c de uma camada no campo é praticamente o máximo possível de se conseguir. A partir deste MEAS, o acréscimo de energia não trará benefício em suas propriedades. Na Figura 2 está apresentado um exemplo do traçado da curva de compactação, saturação e os parâmetros obtidos a partir destas.

4 Figura 2 Curva de compactação e parâmetros obtidos APARELHAGEM Aparelhagem específica: equipamento miniatura de compactação, dispositivo de extração de CP e materiais apresentados no croqui da Figura 3. EXECUÇÃO DO ENSAIO Figura 3 Croqui do Ensaio de Compactação Mini-Proctor O ensaio utiliza-se de amostras de solos virgens submetidas à secagem prévia. Para verificar a influência destas condições nos parâmetros de compactação, sugere-se a leitura de Souza (2001).

5 As etapas da execução do ensaio estão ilustradas na Figura 4 e descritas a seguir. Para sua execução Figura 4 Fluxograma da execução do Ensaio de Compactação Mini-Proctor Preparação da amostra com pré-secagem Colocar toda a amostra para secar em bandeja até que sua umidade fique próxima da umidade higroscópica (h i ). A secagem pode ser feita ao ar (por no mínimo 6 horas), ou em estufa com temperatura máxima de 60ºC, até a constância de peso. Após secagem, quartear o material para se obter uma amostra representativa, em quantidade suficiente para realização do ensaio. Destorroar a amostra com auxílio do almofariz e mão de gral recoberta de borracha. Submeter a mesma ao peneiramento na # de 2,00 mm (nº 10), a fim de se obter no mínimo 2,5 kg de solo passante, conforme ilustrado na Figura 5. Determinação da umidade higroscópica (h i ) Pesar separadamente duas cápsulas, limpas e secas, com suas respectivas tampas (M t ). Preencher a cápsula com solo peneirado, fechando-a imediatamente para que não seja afetada pela umidade do ambiente. Pesar o conjunto (massa do solo úmido + tara da cápsula: M h + M t ) conforme ilustrado na Figura 6. Figura 5 Preparação da amostra Figura 6 Determinação da umidade das amostras: retirada de parte do solo e sua pesagem após secagem Remover a tampa da cápsula e colocar o restante do conjunto dentro de uma estufa com temperatura em torno de 105 ± 10 C, até a constância de peso. Após, pesar separadamente o mesmo conjunto (solo + cápsula + tampa: M s + M t ). A partir destes resultados, calcular a h i da amostra segundo as expressões (6), (7) e (8).

6 (6) M a : Massa de água (g); (7) M h : Massa de solo úmido (g); M t : Tara da cápsula (g); (8) M s : Massa de solo seco (g); h i : Umidade higroscópica (%) Separação e umedecimento das amostras Dividir a amostra inicial em cinco amostras individuais de solo de aproximadamente 500 g cada (Figura 7). Em uma das amostras, adicionar uma quantidade de água V i cm³, de forma que não fique excessivamente seca (primeiro ponto da curva de compactação). Homogeneizar a mistura água + solo a fim de uniformizar seu de teor de umidade e acondiciona-la em saco plástico vedado, de maneira que a umidade dosada não seja perdida, conforme processo apresentado na Figura 8. Figura 7 Divisão da amostra em cinco porções Para as demais amostras adicionar volumes de água crescentes iguais a V i + V, V i + 2V, V i + 3V, V i + 4V cm³, de forma pelo menos duas delas tenha abaixo da h o e duas acima. Quando não se conhece a quantidade Vi e V, sugere-se adotar inicialmente como primeira tentativa, os valores apresentados na Tabela 2. Figura 8 Umedecimento e armazenamento da porção Tabela 2 Valores de Vi e V de acordo com a energia e tipo do solo % que passa na peneira 0,0074 mm Valores de Vi (cm³) Energia I Energia II Valores de V (cm³) Energias I e II Menor que 40 Entre 40 e 60 Maior que Após 12 horas, retirar uma pequena quantidade de cada amostra de solo para determinação do teor de umidade de cada uma, prosseguindo analogamente conforme procedimentos descritos para determinação de h i, sendo o teor de umidade compactação calculado pelas expressões (6), (7), e (2).

7 Aferição do aparelho de compactação Posicionar o espaçador, de forma meia cana, em torno do pistão inferior do conjunto compactador. Sobre o espaçador, colocar o molde cilíndrico e dentro dele o cilindro padrão, os dois discos de polietileno e por último o soquete. Posicionar o extensômetro sobre o topo da haste do soquete de forma centrada e realizar a leitura do extensômetro, conforme Figura 9. Calcular a constante de aferição (K a ) do conjunto compactador-soquete e anotar seu valor na folha de ensaio. O cálculo de (K a ) é realizado pela expressão (9). Figura 9 Aferição do aparelho de compactação. (9) A c : Altura do cilindro padrão com precisão de 0,01 mm; L a : Leitura do extensômetro para aferição com precisão de 0,01 mm; O sinal positivo da fórmula é utilizado quando o extensômetro for colocado de cabeça para baixo. Retirar o cilindro padrão, o molde cilíndrico e os discos de polietileno do equipamento compactador para iniciar a compactação dos CP s. Compactação Antes de iniciar o processo de compactação, as paredes internas dos moldes devem estar isentas de qualquer tipo de sujeira para serem então lubrificadas com vaselina. Posicionar o molde cilíndrico sobre o espaçador e colocar dentro dele um dos discos de polietileno e um dos anéis de vedação, de forma centrada. Pesar com precisão de 0,01 g, 190 g de solos da amostra mais seca. Com auxílio de um funil, transferir o solo para o molde cilíndrico, colocar sobre ele um disco de polietileno e um anel de vedação. Com o assentador, pressionar levemente a amostra de modo que a superfície do solo fique plana (Figura 10). Utilizar o soquete compactador adequado à energia com que se deseja ensaiar (Tabela 1), centraliza-lo sobre a face da amostra e efetuar um golpe. Em seguida, retirar os suportes em forma de meia cana e efetuar os golpes restantes até completar o total necessário para uma face do CP, em função da energia escolhida. Figura 10 Parte do processo de compactação do molde cilíndrico.

8 Inverter o cilindro de compactação e aplicar outro conjunto de golpes. Desta forma, o CP receberá o mesmo número de golpes em cada uma de suas faces. Determinação da altura do CP A altura do CP é obtida mediante a leitura do extensômetro (L e ) que é colocado novamente sobre a haste do soquete. A altura do CP (A CP ) deve ser de 50,00 ± 1 mm, ou seja, 49,00mm < A CP < 51,00 mm, calculada a partir da expressão (10). (10) A CP : Altura final do CP (mm); K a : Constante de aferição; L e : Leitura do extensômetro (mm). Quando o valor de A CP resultar fora do intervalo 50,00 ± 1 mm, o CP deve ser descartado e repetido o processo de compactação, utilizando uma nova porção de solo (M c ) de mesmo teor de umidade, até que se obtenha a A CP desejada. A M c é calculada por simples proporção (regra de três), resultando na expressão (11). M c : Massa corrigida (g); (11) M i : Massa inicialmente compactada (g); A CP : Altura final do CP (mm). Retirar os discos de polietileno e os anéis de vedação, pesar com precisão de 0,01 g o conjunto massa de solo compactado juntamente com seu molde (Figura 11). Repetir o processo de compactação para cada uma das quatro porções de solo restantes. Para cada um dos CP s calcular sua massa de solo seco e MEAS segundo as expressões (12) e (3). Figura 11 Retirada do anel e disco de polietileno (12) M sc : Massa de solo seco compactado; M hc : Massa de solo úmido compactado; h c : Teor de umidade de compactação. O ensaio fornece os seguintes resultados: curva de compactação, MEAS máx e h o. O Ensaio de Compactação Mini-Proctor foi padronizado pelo DER-SP M-191/88 Ensaio de compactação em solos com equipamento miniatura.

9 EXEMPLO DE APLICAÇÃO Com uma amostra de solo a ser utilizada como camada de reforço de pavimento, foi realizado o ensaio de compactação Mini-Proctor na energia intermediária. Na Tabela 5 estão apresentados os dados coletados durante o ensaio e os resultados dos cálculos realizados para obtenção da curva de compactação para determinação da MEAS máx e h o. Determinação da Umidade de Moldagem (h c ) Para realização do ensaio, tomaram-se cinco amostras de 500g de um solo arenoso. Estas amostras foram previamente umedecidas com adição de aproximadamente 37 ml, 54 ml, 73 ml, 80 ml e 90 ml respectivamente, de forma a obter teores de umidade próximos à umidade ótima. Para determinação do teor de umidade, foram recolhidas quantidades de solo umedecido suficiente para preencher duas cápsulas de cada uma das amostras. Na Tabela 3 estão apresentados os dados obtidos das frações retiradas nas cápsulas nº 49 e nº 69 da amostra inicialmente umedecida com 37 ml de água e após a secagem das mesmas em estufa. Tabela 3 Dados para porção umedecida com 37 ml de água Cápsula nº Massa solo úmido + cápsula (g): Mh + Mt Massa solo seco + cápsula (g): Ms + Mt Tara da cápsula (g): M t ,42 89,78 90,58 84,36 17,59 25,86 A partir das expressões (6), (7) e (2) determinaram-se as umidades das alíquotas de solo recolhidas na referidas cápsulas, obtendo-se para a nº 49: Da mesma forma foi calculado o teor de umidade para o solo recolhido na cápsula nº 69, obtendo-se a h c da amostra a ser compactada (Tabela 4). Tabela 4 hc da amostra com 37 ml de água h c49 h c69 h c 9,37% 9,26% 9,3% Os teores de umidade das demais amostras foram determinados de maneira análoga, sendo eles apresentadas na Tabela 5. Determinação da altura do CP (A CP ) Durante o ensaio foi necessário verificar a altura final do CP de forma a garantir que esta estivesse entre 49 mm a 51 mm. 1ª Tentativa: Compactou-se inicialmente 180,00 g da amostra com h c = 9,3 %, após a compactação a leitura efetuada no extensômetro (L e ) foi de 20,45 mm. Sendo a constante de aferição do equipamento (K a ) igual a 68,58 mm, a altura final do CP foi obtida pela expressão 10:

10 Sendo A CP fora do intervalo desejado, este CP foi descartado. 2ª Tentativa Com o solo proveniente da mesma amostra (h c = 9,3 %) foi compactado um novo CP, no entanto a massa foi corrigida por simples proporção (expressão 11), a fim de obter a A CP dentro do intervalo desejado. Após compactação verificou-se novamente a altura do CP, sendo L e = 18,75 mm: (ok) Sendo o diâmetro do CP (D CP ) igual a 50 mm = 5 cm, portanto o volume do CP é obtido por: Determinação da massa específica aparente seca (MEAS) O CP compactado foi pesado juntamente com seu molde cilíndrico obtendo a massa de g (M hc + M t ). Sendo a tara do molde (M tm ) igual a 1003,5 g, portanto a massa do solo úmido compactado é calculado por: Sendo a umidade do solo compactado igual a 9,4 % (h c ), calculou-se a massa de solo compactado seco (M sc ) através da expressão (12): A partir dos valores de M sc = 173,9 g e V CP = 97,82 cm³ determinou-se a MEAS segundo a expressão (3): Para as demais amostras a MEAS foi obtida similarmente ao cálculo apresentado acima, sendo os resultados apresentados na Tabela 5.

11 Umidade Compactação Tentativas Tabela 5 Dados do ensaio de Compactação Mini-Proctor ENSAIO DE COMPACTAÇÃO EM EQUIPAMENTO MINIATURA - MINI-PROCTOR ESTRADA: BR-040 TRECHO: Rio- Juiz de Fora OPERADOR: João AMOSTRA: 88/12 DATA: 24 /01 /89 ENERGIA: Normal MOLDES: Diâmetro: 50 mm AFERIÇÃO: Ka = Ac ± La = ,58 = 65,58 mm Intermediária Seção: 19,63 cm² ALTURA DO CP: ACP = Ka - Le CP nº CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 Cilindro nº Massa do solo úmido (g): M h 1º Leitura do extensômetro (mm): L e Altura do CP (mm): A CP Massa do solo úmido (g): M h 2º Leitura do extensômetro (mm): L e Altura do CP (mm): A CP Massa do solo úmido (g): M h 3º Leitura do extensômetro (mm): L e Altura do CP (mm): A CP ,45 17,23 22,00 17,68 16,55 46,96 51,35 46,58 50,90 52,03 191, ,75 19,92 20,10 49,83 49,66 48,48 207,00 18,91 49,67 Volume do CP (cm 3 ): V CP 97,82 97,48 97, ,03 50,55 99,92 99,23 Massa solo compactado + molde (g): M hc + M tm 1193, , , , ,70 Tara do molde (g): M tm 1003,50 999,40 996,80 988, ,70 Massa solo úmido compactado (g): M hc 190,1 202,3 206,5 208,7 200,0 Cápsula nº Massa solo úmido + Cápsula (g): M h + M t 97,42 89,78 97,88 94,88 85,67 81,83 89,34 92,92 80,82 80,38 Massa solo seco + cápsula (g): M s + M t 90,58 84,36 89,77 86,89 76,98 73,87 79,58 82,7 70,44 69,7 Tara da cápsula (g): M t 17,59 25,86 25,9 25,86 25,62 25,94 26,06 25,8 18,25 16,78 Massa de água (g): M a 6,84 5,42 8,11 7,99 8,69 7,96 9,76 10,22 10,38 10,68 Massa solo seco (g): M s 72,99 58,50 63,87 61,03 51,36 47,93 53,52 52,19 52,19 52,92 Umidade (%): hc 9,37 9,26 12,70 13,09 16,92 16,61 18,24 19,58 19,89 20,18 Umidade média (%): hc 9,3 12,9 16,8 18,9 20,0 Massa solo seco compactado (g) 173,9 179,2 176,8 176,7 166,6 Massa específica apte. seca (g /cm 3 ): MEAS 1,778 1,838 1,813 1,768 1,679 Traçado da curva de compactação Com os pares h c e MEAS obtidas para cada um dos CP s ensaiados com diferentes umidades, plotou-se os pontos em um gráfico, e a seguir traçou-se a curva que melhor se ajustava, conforme apresentado na Figura 12. Figura 12 Gráfico de MEAS em função de hc A MEAS máx e h o são obtidas através da intersecção dos ramos seco e úmido, resultando em MEAS máx = 1,88 g/cm³ e h o = 15,5%.

12 PECULIARIDADES DE SOLOS TROPICAIS COMPACTADOS As peculiaridades dos solos compactados serão apresentadas através da analise dos valores de compactação MEAS e h c, além do coeficiente d. Os parâmetros MEAS máx e h o servem para o controle e recebimento de camadas compactadas. Quando um solo for indicado para camadas de pavimento suas propriedades mecânicas e hídricas de projeto são obtidas nos parâmetros referidos e em uma energia recomendada. Portanto na execução da camada quando se obtém h c e MEAS próximos a esses parâmetros tem-se como premissa que essas propriedades estão associadas, empiricamente, ao comportamento adequado da camada em serviço. Estes parâmetros obtidos em laboratório servem como diretrizes iniciais para execução de um segmento experimental para ajustar e definir seus valores, que serão utilizados para o controle da compactação de campo do restante do trecho com este solo. COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO Para analise das peculiaridades serão apresentados os resultados de ensaios de compactação Mini-Proctor obtidos em amostras compostas em laboratório e os de solos naturais, a saber: Variação de MEAS, h o e d em função do silte e argila das amostras de Misturas L e N Villibor e Nogami (1981 e 2009) realizaram uma pesquisa a fim de investigar a variação da MEAS máx e h o de solos de um mesmo grupo HRB, porém de diferentes classes segundo a MCT. Para a sua realização, foram obtidas amostras de solos compostas em laboratório, provenientes de um solo laterítico (Misturas L) e outro não (Misturas N). Para a composição de cada amostra usou-se frações obtidas por peneiramento a seco (areia) e com água (silte e argila), de forma que a mesma tenha as características próximas de um solo natural. As amostras foram submetidas aos ensaios de granulometria, Classificação HRB e compactação Mini-Proctor. Na Figura 13 estão apresentados os resultados em função da porcentagem que passa na # 0,075 mm. Para detalhes da pesquisa, consultar a bibliografia acima referida.

13 Figura 13 Gráfico Resumo dos Solos Compostos, misturas L e N em função da % que passa na # 0,0075 mm. Propriedades obtidas na ho da EN do Mini-Proctor. Fonte: Vilibor e Nogami (2009) Analisando as curvas obtidas na pesquisa apresentada, observa-se: Para os dois tipos de mistura, com acréscimo na fração de finos, há um aumento na h o. Na Mistura L o crescimento da h o é mais acentuado, devido à alta capacidade de adsorção de água da argila laterítica; Independentemente dos tipos de misturas (L ou N), à medida que h o aumenta, para valores da fração areia <70% nas misturas, há um decréscimo no MEAS máx. Este fenômeno é explicado pela maior dificuldade dos grãos de argila de se rearranjar em relação aos de areia, devido à forma de seus grãos; As Misturas L, com elevada fração silte e argila (> 30%), apresentam elevados valores de d, atribuídos à ocorrência peculiar de aglomerados em sua microestrutura resultantes do processo de laterização. Já nos solos saprolíticos siltosos, o pequeno valor de d pode estar relacionado à microestrutura da fração silte desses solos; Para as mistura L dos grupos A-4 ou A-6 verifica-se valores de d > 80 enquanto, para os mesmos grupos, as Misturas N apresentam d <10. Uma das peculiaridades dos solos lateríticos é a grande sensibilidade do aumento da MEAS com pequenas variações da umidade em seu ramo seco, o que não ocorre com os não lateríticos. Pelos dados apresentados verifica-se que misturas de um mesmo grupo da HRB podem apresentar d totalmente diferentes, não permitindo estimar esta importante peculiaridade dos solos tropicais. Variação de MEAS, ho e d em função da energia de compactação em solos LA e LG Villibor e Nogami (1981 e 2009) também analisaram a influencia da energia de compactação na MEAS máx, h o e d do solos. Na Figura 14 estão apresentados os resultados das curvas obtidas para um solo de comportamento laterítico (L) compactadas nas energias normal e intermediária em diferentes teores de umidade. Figura 14 Curvas de compactação Mini-Proctor nas energias EN e EI Fonte: Villibor e Nogami (2009)

14 Analisando as curvas de compactação da Figura 14, conclui-se: O aumento de energia de EN para EI causa, para ambos os solos, um aumento da MEAS máx e diminuição da h o. Os valores de MEAS máx no LA > LG, enquanto que os valores da h o do LA < LG. Nota-se também que no ramo seco (h c < h o ), há um maior ganho do MEAS do solo LG, em comparação ao do LA ; Para EN e EI o coeficiente d apresenta valores elevados (d > 50), mostrando grande sensibilidade no aumento do MEAS com pequena variação do teor de umidade no ramo seco, característicos dos solos lateríticos, fenômeno este utilizado para sua identificação; No ramo seco (h c < h o ), o aumento da energia na compactação eleva substancialmente os valores de MEAS ( 10%), com consequente aumento de sua estabilidade. O mesmo fenômeno não ocorre no ramo úmido (h c > h o ), onde a variação é bastante baixa ( 1%), devido a dificuldade em expelir o ar dos vazios do solo. Inclusive este maior esforço poderá causar defeitos na camada compactada, como o fenômeno de borrachudo. Variação de MEAS e h o em solos naturais utilizados em bases de pavimento Foram determinados em laboratório os valores médios de MEAS máx e h o de amostras obtidas do solos arenosos finos lateríticos (SAFL). As mesmas foram obtidas de jazidas utilizadas em bases de pavimentos de 36 trechos (9 amostras de cada) no estado de São Paulo. Os resultados acham-se na Figura 15. Figura 15 Valores médios da h o e MEAS máx obtidos com solos das jazidas dos trechos Fonte: Villibor e Nogami (2009) Pela Figura 15 pode-se inferir: Para os solos estudados representativos dos trechos existe uma correlação entre MEAS máx e a h o, com um coeficiente de correlação entre a MEASmáx e a ho, com um coeficiente de correlação (R²) aceitável, conforme a expressão proposta pelos autores referidos: MEAS máx = (2,448 0,03 ho) com R²=0,842

15 Praticamente 90% dos solos apresentam h o entre 9,2 e 13,2% e MEASmáx de 1,95 a 2,10 g/cm³. COMPACTAÇÃO NO CAMPO Considerações de MEAS e hc No controle tecnológico de camadas compactadas para base de solos arenosos finos lateríticos executados na malha de rodovias vicinais no Estado de São Paulo, foram obtidas determinações na parte superior (± 10 cm) da camada executada do teor de umidade de compactação (na energia intermediária) e a MEAS. Os resultados geraram os histogramas indicados nas Figuras 16 e 17. Curva de frequência de MEAS no campo Analisando a curva indicada na Figura 16, tem-se: A maioria das bases dos pavimentos de SAFL, especialmente para as ocorrências de solo do grupo LA, geralmente apresenta no campo valores de MEAS > 1,90 g/cm³. Pelo histograma A verifica-se que 70% das amostras obtidos no campo atendem o valor referido; Este valor também é o mínimo constatado nas jazidas estudadas em laboratório, indicadas na Figura 15, o que mostra a compatibilidade dos resultados obtidos em laboratório e em campo para o parâmetro MEAS; Figura 16 Curva de frequência de MEAS em bases A ocorrência de bases com MEAS < 1,90 g/cm³ abrangem 30% das mesmas, com um mínimo de 1,65 g/cm³. Estas bases geralmente são as constituídas de ocorrências argilosas, do grupo LG ou das entre LA e LG ; Todos os trechos, independente dos valores de MEAS, apresentaram um comportamento adequado, sendo os de maior MEAS com melhores características mecânicas e hídricas. Curva de frequência de h c no campo Da curva indicada na Figura 17, verifica-se: As bases dos pavimentos de SAFL apresentam no campo valores de hc entre 4 e 16 %; Cerca de 45% das vicinais de São Paulo foram compactadas entre 9 e 16%, mesmo intervalo da h c dos trechos dos 36 solos da Figura 15. Portanto 55% das vicinais foram compactados com hc inferiores a 14%, sendo portanto mais arenosos. Considerações sobre a compactação da camada Para o controle da compactação no campo, é considerado um desvio da h c em relação à h o (por exemplo, h o ± 1% ou h o ± 2%) e um grau mínimo de Figura 17 Curva de frequência de hc em bases

16 compactação, relação entre a MEAS à atingir no campo e a MEAS máx (por exemplo, grau de compactação de no mínimo 95%). Esta prática decorre do fato de que o solo da camada durante sua compactação esta sujeito a uma diminuição de seu teor de umidade inicial devido a ocorrência de sol e/ou vento. Do mesmo modo o grau mínimo de compactação exigido tem por objetivo garantir que as propriedades da camada estejam próximas aos especificados no projeto. Caso a compactação no campo da camada for inadequada, por excesso ou deficiência, tem-se: Lamelas e/ou trincamento construtivo: podem ocorrer quando no campo a energia aplicada pelos equipamentos gera na camada um grau de compactação superior ao preconizado e que danifique a estrutura da camada (Figura 18); Deformação excessiva: No caso o grau de compactação seja deficiente (inferior ao recomendado), pode ocorrer na mesma deformações, tais como consolidações e/ou ruptura quando submetida ao tráfego; Figura 18 Fissuramento da parte superior da base. Compactação excessiva com rolo vibratório. Ocorrência de borrachudo : causado quando a energia aplicada pelos equipamentos na compactação da camada for excessiva para um determinado h c do solo (h c >>h o ), tornando-a instável. Sua correção durante a execução é simples e realizada, gradeando e deixando a camada perder umidade para após compacta-la adequadamente. Referências para consulta: DER/SP M-191/88: Ensaio de Compactação de Solos com Equipamento Miniatura. Nogami, J. e Villibor, D.F. (1995). Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos. São Paulo: Villibor. Villibor, D.F; Nogami, J. (2009). Pavimentos econômicos tecnologia do uso dos solos finos lateríticos. São Paulo: Editora Arte & Ciência. PINTO, C. S.. Curso Básico de Mecânica dos Solos - Exercícios Resolvidos. São Paulo: Oficina de Textos, v p.

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