Ensaio de Compactação de Solo

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INTRODUÇÃO
A partir de um processo mecânico, a compactação é um método de melhoria do solo visando a redução do volume de vazios deste a fim de aumentar o contato entre os grãos tornando-o mais homogêneo, resistente, impermeável e durável.
O objetivo do ensaio de compactação, seguindo os parâmetros da NBR 7182 (ABNT, 1986) é de reportar os resultados de umidade, assim como sua massa específica, assim como a criação de um gráfico de compactação para avaliação dos resultados apresentados pelo ensaio de Proctor Modificado (Norma D-1557 da ASTM e T-180 da AASHTO).
 	O objetivo do ensaio de compactação com energia modificada é de se estabelecer a umidade média, assim como a massa específica do corpo de prova após a compactação dos cinco pontos, como determinado na NBR 7182 (ABNT, 1986).
Ensaio de Proctor Modificado
O Ensaio de Proctor foi desenvolvido em 1933 pelo engenheiro Ralph Proctor, cujo ensaio leva o seu sobrenome. Enquanto trabalhava na barragem do Bouquet Reservoir. Ralph trabalhava no Departamento de Água e Energia de Los Angeles e foi responsável pelo design, construção e manutenção de todas as barragens do departamento entre o período de 1933 a 1959.
A partir deste ensaio, é possível obter a relação entre o teor de umidade e a massa específica aparente do solo compactado, otimizando os custos e, o desempenho estrutural e hidráulico e viabilizando a redução do volume de vazios deste, aumentando o grau de intimidade entre os grãos e tornando-o mais homogêneo.
Para se determinar a massa específica aparente, é utilizada a seguinte expressão:
No qual:
Ys = massa especifica aparente seca, em g/cm3; 
Ph = peso umido do solo compactado, em g; 
V = volume ctil do molde cilindrico, em cm3; e
 h = teor de umidade do solo compactado, em %. 
METODOLOGIA
Materiais:
	Para a realização do ensaio, foram utilizados os seguintes equipamentos:
Cilindro grande de CBR;
Cápsulas de metal;
Bandeja metálica de 75 cm x 50 cm x 5 cm;
Régua de aço biselada com comprimento de 30 cm;
Papel filtro com diâmetro semelhante ao molde;
Soquete cilindrico grande;
Extrator de amostra hidráulico;
Espátula rígida;
Estufa elétrica com temperatura entre 105°C e 110°C;
Colher de solos;
Vaselina líquida industrial;
Base metálica com diâmetro menor ao do molde;
Balança com resolução de 1g e 0,01g;
Proveta de plástico.
Procedimentos:
	Inicialmente, é despejado o solo na bandeja metálica e posteriormente, é necessário destorroa-lo a fim de se adicionar um percentual de 2% de água destilada para ser avaliado a umidade na compactação. Após isso, é feito a mistura manual da água no solo, homogeneizando e preparando-o para o procedimento seguinte que é a compactação no cilindro.
	Antes de inserir o solo no cilindro, este deve estar montado em sua base, com as hastes atadas, juntamente com a inserção da base metálica com o diâmetro menor ao do molde e acrescentar o papel filtro de modo que evite a aderência do corpo de prova no interior do cilindro. E por último, com a utilização de um pincel, passou-se vaselina líquida industrial no colarinho do cilindro com o intuito de evitar que ocorra rupturas ao extrair a amostra.
O ensaio consiste em inserir cinco camadas de solo no cilindro CBR, realizando a compactação com o soquete grande, atentando-se ao número de golpes, que foram 27 por camada, utilizando-se da energia modificada. Os golpes do soquete devem ser aplicados perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada camada, e com alturas aproximadamente iguais. Sendo que após cada compactação, deve-se fazer a escarificação utilizando uma faca comum na superfície e no solo em contato com a parede do cilindro.
	Após a compactação das cinco camadas, retirou-se o colarinho e o solo excedente no cilindro foi rasado com o auxílio da régua metálica biselada de 30 cm para ser pesado na balança de resolução de 1g, posteriormente. Feito isso, uma vez pesado, com o auxílio do extrator hidráulico de amostra, o corpo de prova é extraído e colocado na bandeja metálica para ser coletado pequenas amostras a serem inseridas em três cápsulas, a fim de se determinar a umidade h. As três cápsulas foram pesadas e postas numa bandeja metálica, para depois serem colocadas na estufa. 
Uma vez feito esse processo, foram realizados cinco pontos (foram feitos sete pontos) com o acréscimo de 2% de água destilada após o destorroamento de cada corpo de prova rompido, extraindo três cápsulas dos mesmos e posteriormente pesando-os e inserindo-os na estufa com temperatura entre 105°C e 110°C por 24 horas.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
Após a realização do ensaio, elaboramos tabelas e gráficos para melhor entendimento dos dados obtidos.
Tabela 1 - Dados de Compactação
	CÁPSULAS
	Ph+T(g)
	T(g)
	Ps+T(g)
	Umidade(%)
	1
	311
	46,87
	19,27
	41,55
	 23,88 
	
	28
	35,13
	19,5
	32,16
	 23,46 
	
	46
	33,45
	18,42
	30,59
	 23,50 
	2
	424
	28,67
	25,67
	14,54
	 26,95 
	
	310
	41,72
	37,02
	19,75
	 27,21 
	
	34
	31,72
	29,65
	18,42
	 18,43 
	3
	384
	34,88
	30,51
	14,05
	 26,55 
	
	366
	40,49
	35
	14,39
	 26,64 
	
	308
	43,99
	38,33
	17,82
	 27,60 
	4
	448
	31,05
	27,5
	14,89
	 28,15 
	
	356
	29,24
	25,87
	14,13
	 28,71 
	
	273
	33,03
	29,51
	17
	 28,14 
	5
	268
	33,56
	30,3
	19,4
	 29,91 
	
	342
	35,3
	31,15
	17,16
	 29,66 
	
	8
	33,95
	30,52
	19,08
	 29,98 
Fonte: Do autor. 
A tabela acima apresenta dados para a obtenção da umidade média de cada cilindro compactado, onde após a compactação e desmolde de cada cilindro foram retiradas 3 amostras do meio de cada um deles que resultou nas umidades apresentadas na tabela 2.
Tabela 2 - Teor de Umidade
	Cilindro
	Umidade Média (%)
	1
	23,61
	2
	24,20
	3
	26,93
	4
	28,33
	5
	29,85
Fonte: Do autor. 
Os dados de umidade foram obtidos através da fórmula: onde Ww é massa de água e Ws é a massa de solo seco, que multiplicado por 100 obtendo o resultado em porcentagem.
Com a obtenção da umidade é possível a realização do cálculo da massa especifica aparente seca, utilizando da expressão: Ph corresponde ao peso úmido do solo compactado em g, V é o volume útil do molde cilíndrico em cm³ e h é o teor de umidade do solo em porcentagem. Na tabela a seguir está apresentado o resultado da massa específica seca aparente de g/cm³ de cada cilindro compactado e a massa específica considerando o Grau de saturação igual a 100% que é calculado pela expressão: , S é o grau de saturação, igual a 100%, é a massa específica da água em g/cm³ (consideramos igual a 1,00 g/cm³) e é a massa específica dos grãos do solo que é igual a 2,66 determinada pelo ensaio de massa específica em (g/cm³).
Tabela 3 - Massa Específica aparente Seca
	Cilindro
	Ph compactada (g)
	 (g/cm³)
	1
	3945
	1,35
	2
	4180
	1,56
	3
	4195
	1,56
	4
	4160
	1,51
	5
	4135
	1,47
Fonte: Do Autor.
Gráfico 1- Curva de Compactação
Fonte: Do Autor.
Com o gráfico da compactação é possível observar que a umidade ótima é de 25,1 % e a massa específica aparente seca máxima é de 1,57 g/cm³.
Conclusão
O ensaio foi realizado com energia modificada, isto é, 5 camadas com 27 golpes em cada uma, como aumenta o esforço de compactação o resultado do ensaio apresenta um decréscimo no teor de umidade ótima.
Por se tratar de um solo argiloso sua estrutura ao ser compactada com um teor de umidade no ramo seco é floculada e possui uma massa específica aparente seca menor, quando aumentamos o teor de umidade as partículas se expandem, aumentando a repulsão entre as partículas de argila produzindo um menor grau de floculação e uma massa específica maior (isso próximo da umidade
ótima) com o contínuo aumento da umidade, aumenta-se a expansão e a repulsão entre as partículas e consequentemente um maior grau de orientação das mesmas resultando em uma estrutura mais ou menos dispersa. Porém com o aumento da umidade a massa específica cai, porque a água dilui a concentração de sólidos do solo por unidade de volume.
A argila por se tratar de um solo coesivo, com a compactação sofre alterações em características como condutividade hidráulica, compressibilidade e na resistência.
A medida de que o teor de umidade aumenta a facilidade de a água fluir pelos poros do solo diminui, o solo compactado sob uma pressão mais alta do lado úmido do teor ótimo é menos comprimível do que o solo compactado no ramo seco e a pressão tende a orientar as partículas para suas direções normais, simultaneamente, os espaços vazios entre as partículas de argila é reduzido, porém em amostras compactadas no ramo úmido a pressão produz apenas uma redução do espaço entre as partículas, quanto a resistência ela tende a diminuir com o teor de umidade de moldagem.