LAB9- Compactação dos solos (Mec Solos)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
LAB09 - MECÂNICA DOS SOLOS
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
ALUNO: VINICIUS MOTA DOS SANTOS
MATRÍCULA: 26772
TURMA: P3
PROFª: ADINELE GOMES GUIMARÃES
ITAJUBÁ
2015
INTRODUÇÃO
Em obras de construção é necessário uma análise das características do local de modo a evitar que o solo seja utilizado fora de suas condições ideias. Com isso é possível evitar que o solo venha a ceder depois que a obra já esteja concluída.
 Para o início de obras é necessário melhorar as propriedades do solo até que ele esteja realmente adequado. Para que esta estabilização seja alcançada existem técnicas convenientes, dentre as quais uma delas é a de compactação do solo, criada por Ralph Proctor em 1933. Proctor definiu uma relação importante entre o peso específico seco, o teor de umidade e a energia de compactação do material. 
Estabeleceu-se uma relação na qual através de uma curva onde o peso específico seco aumenta com o teor de umidade até um valor máximo e depois decresce. Esse valor máximo de peso específico na curva indica o teor de umidade ótimo do material, aquele que deve ser atingido para melhor compactação do solo, visto que o peso específico seco é máximo quanto menor é o índice de vazios no solo. A curva desenvolvida assemelha-se a imagem à seguir:
 A Compactação de um solo consiste em diminuir o índice de vazios, expulsando o ar e aproximando as partículas umas das outras, gerando determinada resistente, menor permebilidade e menor deformação, favorecendo as obras que necessitam de firmeza na estrutura. 
Deste modo, para compactação do solo é necessário introduzir energia mecânica no sistema, sendo utilizadas técnicas normalizadas pela NBR 7182/86. Nesta coloca-se o material a ser compactado num cilindro de volume conhecido (chamado de Proctor) e com soquetes de tamanhos deifinidos realiza-se 25 golpes de uma altura padronizada, de forma a completar a compactação.
 Para diferentes situações mudam-se a condições do ensaio. Para alteração dos podem ser utilizados dois cilindros, o pequeno e o grande, havendo diferença no uso dos dois quanto ao tamanho do soquete utilizado nos golpes, o número de camadas e o número de golpes por camada, adequando-se à tabela 1:
 
 Quanto mais graduado for o solo, melhor caracterizado será o máximo na curva, isto é, quanto menos rígido, menos resistente e mais permeável for o solo, mais fácil será identificar o peso específico máximo e o teor de umidade ótimo na curva de compactação. Portanto, segundo as características dos solos, as areias (materiais bem graduados) tem curva de compactação com máximo melhor definido do que as argilas e os siltes (materiais menos graduados). Na figura 2 pode-se verificar: 
OBJETIVOS 
	A partir dos dados coletados em laboratório, traçar o gráfico que relaciona massa específica seca e teor de umidade, a fim de determinar a massa específica seca máxima e o teor de umidade ótimo do solo compactado.
	MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
• Balanças com precisão de 0,01 g e 1 g
• Peneiras de 19 mm e 4,8 mm, de acordo com a NBR 5734;
• Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 oC e 110 oC
• Cápsulas metálicas
• Bandejas
• Espátulas
• Base rígida
• Provetas
• Extrator do corpo-de-prova
• Régua biselada
• Conchas metálicas
• Papel filtro
Método
• Deve-se fixar o molde cilíndrico à sua base, acoplar o cilindro complementar e apoiar o conjunto em uma base rígida. Caso se utilize o cilindro grande, colocar o disco espaçador. Se necessário, colocar uma folha de papel filtro com diâmetro igual ao do molde utilizado, de modo a evitar a aderência do solo compactado com a superfície metálica da base ou do disco espaçador.
• Na bandeja metálica, com auxílio da proveta de vidro, adicionar gradativamente água destilada ao material, e revolvê-lo continuamente, de
forma a se obter teor de umidade em torno de 5% abaixo da umidade ótima presumível. Para determinados solos, a uniformização da umidade pode apresentar algumas dificuldades. Neste caso, recomenda-se que a amostra a ser ensaiada, após a adição da água e o revolvimento do material, seja colocada em saco plástico vedado e mantido em processo de cura numa câmara úmida durante 24 horas. Antes da compactação, deve-se proceder um revolvimento adicional do material.
• Após completa homogeneização do material, proceder à sua compactação, atendendo-se ao soquete, número de camadas e número de golpes por camada correspondentes à energia desejada. Os golpes do soquete devem ser aplicados perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada camada, sendo que as alturas das camadas compactadas devem ser aproximadamente iguais. A compactação de cada camada deve ser precedida de uma ligeira escarificação da camada subjacente.
	Cilindro
	Características inerentes a cada energia de compactação
	Energia
	
	
	Normal
	Intermediária
	Grande
	Pequeno
	Soquete
	Pequeno
	Grande
	Grande
	
	Numero de camadas
	3
	3
	5
	
	Nº de Golpes por camada
	26
	21
	27
	Grande
	Soquete
	Grande
	Grande
	Grande
	
	Numero de camadas
	5
	5
	5
	
	Nº de golpes pode camada
	12
	26
	55
	
	Altura do disco espaçador (mm)
	63,5
	63,5
	63,5
• Após a compactação da última camada, retirar o cilindro complementar depois de escarificar o material em contato com a parede do mesmo, com auxílio de uma espátula. O excesso de solo compactado acima do molde deve ser removido e rasado com auxílio de uma régua biselada. Feito isso o molde cilíndrico pode ser removido de sua base e, no caso do cilindro pequeno, a outra face também deve ser rasada.
• A seguir, pesa-se o conjunto, com resolução de 1 g, e, por subtração do peso do molde cilíndrico, obter o peso úmido do solo compactado, Ph.
• Com o auxílio do extrator, retirar o corpo-de-prova do molde e do centro do mesmo, tomar uma amostra do centro para a determinação da umidade. Caso o corpo-de-prova estiver sendo moldado para a realização de outros ensaios (CBR, compressão simples, permeabilidade), a determinação da umidade deve ser feita com uma porção da amostra remanescente na bandeja, retirada imediatamente após a compactação da segunda camada.
Ensaio Compactação - Proctor Normal
	Através da diferença de peso entre o sistema solo úmido+cilindro é a peso do próprio cilindro é possível obter o valor do peso do solo úmido. Para o cálculo do volume do cilindro utilizou-se as dimensões descritas na tabela [1]. abaixo, sendo nesta também expresso o peso de solo úmido.
	Ensaio de Compactação – Proctor Normal
	Diâmetro cilindro (mm) = 100
	
 
	Altura cilindro (mm) = 127,3
	
	Volume do cilindro (cm³) = 999,81
	
	Umidade (%)
	7,72
	9,86
	12,49
	15,8
	21,67
	26,47
	Peso solo úmido + cilindro (g)
	4027,6
	4040,8
	4129,6
	4244,6
	4322,6
	4242,5
	Peso cilindro (g)
	2331,7
	2331,7
	2331,7
	2331,7
	2331,7
	2331,7
	Peso solo úmido compactado(g) 
	1695,7
	1709,1
	1797,9
	1912,9
	1990,9
	1910,8
									 Tabela [1]
A obtenção do peso específico seco das amostras é possível utilizando as equações descritas abaixo:
Onde: 
Calcularemos os valores do peso específico úmido para referencias, sendo este expresso por:
Portando, temos os valores definidos de peso específico nas amostras como sendo.
	Peso solo úmido (g)
	1695,7
	1709,1
	1797,9
	1912,9
	1990,9
	1910,8
	Volume cilindro (cm³)
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	
	1,696022
	1,709425
	1,798242
	1,913264
	1,991278
	1,911163
	Ao expandir as equações acima obtemos novas formas da mesma, sendo através destas possível determinar os valores de para as amostras. As novas formas das expressões está definida abaixo)
 	(3)		 ou 			 	(4)
Onde: 
	Peso solo úmido (g)
	1695,7
	1709,1
	1797,9
	1912,9
	1990,9
	1910,8
	Volume cilindro (cm³)
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	999,81
	Umidade (%)
	7,72
	9,86
	12,49
	15,8
	21,67
	26,47
	
	1,574
	1,556
	1,598
	1,652
	1,636
	1,511
	É recomendado, neste ensaio, determinar a curva de saturação (relação massa específica seca e teor de umidade, para saturação do solo igual a 100%),utilizando a equação (4). Utilizaremos e , respectivamente,com valores de 2,7 e 1 g/cm³. Assim:
	Umidade (%)
	7,72
	9,86
	12,49
	15,8
	21,67
	26,47
	
	2,234
	2,132
	2,019
	1,892
	1,703
	1,574
RESULTADOS 
	Observando os valores de peso específicos secos obtidos das amostras foi possível perceber a relação do percentual de água em relação à densidade dos grãos. Comparando também o valor do peso específico seco nas condições do experimento e seu valor ao ser saturado 100% observou-se determinada variação, esta maior em amostras que continham menor fração de peso referente à água. 
	Tal fato nos leva a concluir que considerando a variação de massa entre amostras e seus respectivos teores de umidade, os valores de peso específico dos solos variam numa curta faixa quando levamos a proporcionalidade nos variáveis citadas anteriormente. É possível também através de um ensaio de compactação em 
Ensaio frasco de areia
	Obtivemos os seguintes valores para as variáveis da análise:
	Densidade seca da areia (kg/m³)
	1731
	Massa da areia de enchimento do cone (g) -M4
		118	
	Massa do frasco + cone + areia (antes da utilização) (kg) - M1
	6,08
	Massa do frasco + cone + areia (após a utilização) (kg) - M2
	2,86
	Massa do solo úmido retirado do furo (g) - 
	3340
	Teor de umidade do solo úmido (%)
	12,1
	Faremos diferença entre as massa dos sistemas frasco+cone+areia antes e após a utilização do escoamento no frasco de areia.
	Tal valor é definido como:
M3 = M1 -M2 = 6,08 - 2,86 = 3,22 kg
	O densidade da areia é definido pela relação entre densidade seca, onde
Portanto:
			
RESULTADO	
	A variação no valor esperado para a densidade da areia (entre 1500 e 2000 g/cm³) foi estipulada, indicando que está se encontra num estado úmido.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
VARGAS, Mílton, Introdução à Mecânica dos Solos, São Paulo, Ed. McGraw-Hill do Brasil, 1977, p. 33 – 37.
ORTIGÃO, J. A. R., Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos, Rio de Janeiro, 2ª edição, Livros técnicos e científicos Editora, 1995, p. 9 – 13.
NBR 7182 – Solo – Ensaio de Compactação. ABNT, Agosto/1986