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DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA SECRETARIA DE SERVIÇOS PÚBLICOS

EMITENTE EMPRESA DE MANUTENÇÃO E LIMPEZA URBANA

REFERÊNCIA VOLUME 12 / ME-54

ASSUNTO: MÉTODOS DE ENSAIOS PARA PAVIMENTAÇÃO DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUPORTE MINI-CBR E DA EXPANSÃO DE SOLOS COMPACTADOS COM EQUIPAMENTO MINIATURA

DATA

2003

PREFEITURA DO RECIFE

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ME-54

MÉTODOS DE ENSAIO

DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUPORTE

MINI-CBR E DA EXPANSÃO DE SOLOS

COMPACTADOS COM EQUIPAMENTO MINIATURA

DOCUMENTO DE CIRCULAÇÃO EXTERNA





DATA

2003


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ÍNDICE PÁG.

1. INTRODUÇÃO........................................................................................................... 3 2. OBJETIVO ................................................................................................................. 3 3. REFERÊNCIAS E NORMAS COMPLEMENTARES................................................. 3 4. DEFINIÇÕES ............................................................................................................. 3 5. APARELHAGEM E MATERIAL ................................................................................ 5 7. ENSAIO ................................................................................................................... 10 8. CÁLCULOS ............................................................................................................. 13 9. RESULTADOS ........................................................................................................ 16





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1. INTRODUÇÃO

Este método de ensaio adotado pela Secretaria de Serviços Públicos da Prefeitura do

Recife corresponde ao método M-192/89 do DER – PMSP.

2. OBJETIVO

Este método estabelece o processo pare a determinação do índice de suporte Mini-CBR,

sob várias condições, de corpos de prova compactados em laboratório, além de permitir

a determinação da expansão desses corpos-de-prova por imersão total em água.

3. REFERÊNCIAS E NORMAS COMPLEMENTARES

Na aplicação deste método devem ser consultados:

• M-191/88 – DER-PMSP – Ensaio de Compactação de Solos com Equipamento

Miniatura;

• M53-71 – DER-PMSP – Ensaio de Suporte Califórnia, de Amostras Compactadas em

Laboratório.

4. DEFINIÇÕES 4.1 ÍNDICE DE SUPORTE MINI-CBR

É número expresso em porcentagem, atribuído ao corpo-de-prova ensaiado nas

condições padronizadas neste método. As referidas condições comportam várias

alternativas, razão pela qual este índice só fica definido quando essas condições forem

discriminadas de acordo com o estabelecido nas definições abaixo.





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4.2 MINI-CBR COM IMERSÃO (I) E MINI-CBR SEM IMERSÃO (H)

Mini-CBR com Imersão (I) é aquele obtido após submeter o corpo-de-prova no mínimo 20

horas de imersão total em água e Mini-CBR. Sem Imersão (H), quando essa operação é

dispensada, sendo, portanto o ensaio efetuado normalmente na umidade de

compactação.

4.3 MINI-CBR COM SOBRECARGA (P) E SEM SOBRECARGA (S)

Mini-CBR com sobrecarga (P) é quando a imersão é feita com uma sobrecarga padrão

de 490 g e Mini-CBR. Sem Sobrecarga, quando essa sobrecarga é dispensada.

4.4 MINI-CBR NO ÓTIMO DA COMPACTAÇÃO NORMAL (N) E INTERMEDIÁRIA (I)

Mini-CBR no ótimo da energia normal intermediária é quando o ensaio é executado em

corpo-de-prova na densidade máxima e umidade ótima obtidas com aplicação de 5

golpes do soquete leve (6 golpes do soquete pesado) de cada lado, ou é o valor do Mini-

CBR obtido por interpolação, para as condições acima referidas, utilizando-se de valores

obtidos próximos às mesmas condições.

4.5 MINI-CBR COM LÂMINA D’ÁGUA (L)

É quando a penetração do pistão é feita com lâmina d'água de espessura da ordem de 5

cm.

Os eventuais ensaios, realizados em condições não incluídas nas definições dos itens

anteriores, devem ser discriminados de maneira mais completa possível, na

apresentação final dos resultados.





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5. APARELHAGEM E MATERIAL

A apresentação e o material necessário estão mostrados na seqüência

5.1 PISTÃO DE 16 MM DE DIÂMETRO E COMPRIMENTO MÍNIMO DE 15 CM,

Acoplável a um dinamômetro apropriado ou outro dispositivo equivalente que permita

manter a verticalidade durante a operação de penetração, conforme a Figura 1.

5.2 DISPOSITIVO PARA TENSÃO DOS CORPOS-DE-PROVA

Está medido na Figura 2.

5.3 RELÓGIO

5.4 PRENSA DO PADRÃO DER.P 199:

Esta prensa é composta de:

a) Quadro

Formado por base e travessa de ferro fundido e 4 tirantes de aço, apresentando a

travessa um entalhe inferior para suspensão de um conjunto dinamométrico;





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b) Macaco

De engrenagem, de operação manual por movimento giratório de uma manivela, com

duas velocidades, acompanhado de um prato reforçado ajustável ao macaco, com 24 cm

de diâmetro, para suportar o molde;

c) Conjunto dinamométrico

Com capacidade para 5,0 KN sensível a 5 N, constituído por: anel de aço com dimensões

compatíveis com a carga acima apresentada, com dispositivo para se fixar ao entalhe da

travessa; relógio comparador graduado em 0,01 mm, fixo ao centro do anel, para medir

encurtamentos diametrais; pistão de penetração de aço, de características discriminadas

no item 5.1 acima;

d) Dispositivo para medida da penetração do pistão

Provido de um relógio comparador que permite leitura direta em 0,01 mm e conta-giros,

fixável ao pistão a que se refere ao item 5.1, porém com movimento de ajustagem de

acordo com a variação da altura do corpo-de-prova, conforme Padrão P 199.

5.5 PAPEL DE FILTRO

5.6 PLACA POROSA

De cerca de 5 mm de espessura e 49 mm de diâmetro, não sendo necessária caso o

suporte possua furos.





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5.7 DISPOSITIVO PARA MEDIDA DA ALTURA

Do corpo-de-prova antes e após a imersão, provido de um relógio comparador, que

permita ler com precisão de 0,01 mm, de acordo com a Figura 2 ou similar.

5.8 TANQUE D’ÁGUA

Que comporte o conjunto para medida da expansão de maneira tal que o corpo-de-prova

fique perfeitamente vertical, que produza uma lâmina d'água cerca de 5 mm acima da

placa superior do referido conjunto e que permita o seu esvaziamento fácil após o

término do período de embebição do corpo-de-prova.

5.9 SOBRECARGA ANELAR

Metálica, diâmetro externo de 49 mm e furo central de diâmetro 18 mm, pesando 500 g,

conforme Padrão P: 236 do DER.

5.10 GUIA ANELAR

De madeira, com as mesmas dimensões da sobrecarga anelar indicado no item 5.9.

5.11 DISPOSITIVO PARA CONTROLE DE VELOCIDADE

De penetração pistão provido de um ponteiro que se desloca uniformemente na

velocidade de 1,25 voltas por minuto.





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5.12 EXTRATOR DE AMOSTRAS

De corpos-de-prova compactados em moldes de 50 mm de diâmetro, podendo ser usado

aquele que acompanha o compactador miniatura a que se refere o método ME-53 da

PCR.

5.13 DISCO DE BORRACHA

De 60 mm de diâmetro e espessura de cerca de 1 mm.

6. AMOSTRA

A amostra deverá consistir de um corpo-de-prova recém-compactado de acordo com o

método ME-53 da PCR e devidamente deslocado de forma que a base do mesmo

coincida com o plano da base do molde de compactação.

7. ENSAIO 7.1 CONDIÇÃO COM IMERSÃO (I)

a) Retirar os discos de folha de polietileno da base e do topo do corpo-de-prova;

b) Colocar um disco de papel de filtro sobre a placa de base do conjunto para imersão e

assentar sobre ela o molde com o corpo-de-prova. Sobre o corpo-de-prova, dentro do

molde, colocar a placa porosa (vide item 5.6) e sobre ela o disco perfurado provido de

haste vertical. Acrescentar ou não a sobrecarga anelar, conforme a condição adotada.





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Colocar a placa superior do conjunto de embebição e apertar bem os parafusos

prendedores;

c) Transferir o conjunto para o tanque de imersão sem água e medir a altura inicial do

corpo-de-prova com uso de dispositivo a que se refere o item 5.7;

d) Encher de água o tanque de embebição até que a lâmina d'água fique pelo menos 5

mm acima do topo da placa superior do conjunto para medida da expansão. Registrar a

hora e minutos logo após esse enchimento;

e) Deixar o conjunto imerso por pelo menos 20 horas e, após esse prazo, efetuar a leitura

final com o dispositivo a que se refere a alínea 5.7;

Na medida do possível, recomenda-se efetuar a determinação da altura do corpo-de-

prova, além daquelas preconizadas na alínea anterior, após 1 hora, 4 horas e 6 horas:

f) Esvaziar o tanque d’água e desmontar o conjunto com o corpo-de-prova, retirar a placa

porosa e deixar escorrer água por um período de cerca de 15 minutos, deixando o molde

levemente inclinado;

g) Prosseguir o ensaio de acordo com o discriminado na condição sem imersão.

7.2 CONDIÇÃO SEM IMERSÃO (S)

a) Manter em repouso por um período de cerca de 1 hora, objetivando dissipação de

pressão neutra (ou poro pressão), evitando variação de temperatura e condições que

propiciem a perda de umidade. Retirar os discos de polietileno e no topo do corpo-de-

prova assentar o peso anelar a que se refere o item 5.9;





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b) Transferir o molde contendo o corpo-de-prova e o peso anelar para o prato da prensa

a que se refere o item 5.4; elevar o referido prato até que a ponta do pistão encoste no

topo do corpo-de-prova. Essa condição pode ser verificada pelo pequeno deslocamento

do relógio comparador do anel dinamométrico;

A operação de elevação do prato pode ser acelerada com uso de calço apropriado.

c) Girar lentamente a manivela do macaco até que o relógio comparador do anel

dinamométrico marque a primeira divisão, isto é 0,01 mm. Em seguida, ajustar o relógio

comparador do dispositivo de medida da penetração referido no item 5.4, de maneira que

o ponteiro que lê 0,01 mm coincida com zero;

d) Ligar o dispositivo de controle da velocidade de penetração do pistão a que se refere o

item 5.11 e, girando apropriadamente a manivela do macaco, fazer com que o ponteiro

desse dispositivo e aquele do relógio comparador da medida da penetração se

desloquem paralelamente;

e) Efetuar medidas no relógio comparador do anel dinamométrico, correspondentes às

seguintes penetrações:

0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 e 5,0 mm.

Eventualmente parar de girar a manivela do macaco quando a capacidade de trabalho do

dinamômetro for atingida. Quando se espera que essa condição venha a ocorrer, efetuar

medidas a 0,25, 0,75 e 1,25 mm de penetração.

a) Abaixar o prato da prensa e remover o molde para um extrator apropriado, a fim de

extrair o corpo-de-prova. Tirar uma porção de cerca de 5 mm do topo, da parte central e

da base, para determinação do teor de umidade.





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7.3 CONDIÇÃO DE PENETRAÇÃO COM LÂMINA D'ÁGUA (L)

a) Colocar um disco de borracha com cerca de 60 mm de diâmetro e espessura de cerca

de 1 mm sobre a base do dispositivo de medida da expansão e fixar o molde com o

corpo-de-prova, com o uso de tirantes, placa superior e parafusos borboleta;

b) Retirar o disco de polietileno do topo do corpo-de-prova e colocar o peso anelar.

Despejar lentamente água suficiente para que a lâmina d'água fique acima do topo do

peso anelar;

c) Prosseguir o ensaio conforme a alínea b do item 7.2 em diante da alternativa sem

imersão.

8. CÁLCULOS 8.1 EXPANSÃO

a) Com os valores obtidos nas alíneas c e d do item 7.1 da condição com embebição,

calcular a expansão E pela fórmula seguinte:

Li = é a leitura inicial do relógio comparador em mm

Lf = é a leitura final do relógio comparador em mm

Ai = a altura inicial do corpo-de-prova, em mm, obtido na ocasião da compactação do

corpo-de-prova.





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Nos solos argilosos altamente expansivos ( E maior que 5%), recomenda-se verificar a

velocidade de expansão, calculando pela fórmula similar as expansões parciais

correspondentes às leituras intermediárias e traçando uma curva média dos pontos que

representam em ordenadas a expansão e em abcissas o tempo decorrido.

8.2 MINI-CBR

Calcular as cargas, em N, correspondentes às leituras do anel dinamométrico (ou outro

dispositivo de medida de carga) referidas no item 7.2 alínea e, plotar os pontos

respectivos no gráfico com as penetrações em abcissa e as cargas em ordenada, e

traçar por eles a curva média correspondente;

a) Dependendo da forma da curva obtida, corrigi-la de acordo com o seguinte:

• Quando apresentar um ponto de inflexão próximo à origem, traçar uma tangente à

curva nesse ponto até que a mesma intercepte o eixo das abcissas.

A curva corrigida será então formada por esta tangente até o ponto de inflexão e pelo

trecho original da curva depois desse ponto. Deslocar o zero das abcissas para a

intersecção acima referida. Um exemplo gráfico da correção consta da Figura 3a;

• Quando o trecho além da penetração 2,00 mm for decrescente, indicando ocorrência de

cisalhamento do corpo-de-prova, corrigir prolongando com a mesma tendência de

curvatura a partir de um ponto pouco antes do valor da carga máxima observada. Um

exemplo gráfico da correção consta da Figura 3.b. Para orientar o citado prolongamento,

utilizar as curvas padrões da Figura 4;

b) Determinar as cargas em N, na curva referida no item 8.1 acima, ou após as

necessárias correções do segundo item da alínea acima, correspondentes às

penetrações de 2,00 e 2,5 mm;





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c) Calcular o Mini-CBR.1 e o Mini-CBR.2, nas condições adotadas, pelas fórmulas:

• log (Mini-CBR.1) = -0,254 + 0,896 x log C.1 ................................................ (1)

• log (Mini-CBR.2) = -0,356 + 0,937 x log C.2 .................................................(2)

Em que C.1 e C.2 são, respectivamente, os valores das cargas obtidas na alínea b

acima, expresso em N, e log é o logaritimo de base decimal do Mini-CBR.1 e do Mini-

CBR.2.

Esta etapa acima pode ser simplificada pelo uso do Quadro 1.

d) Adotar o maior valor obtido na alínea c acima, como o valor do índice Mini-CBR nas

condições adotadas.

9. RESULTADOS 9.1 MINI-CBR

Este ensaio fornece o Índice de Suporte Mini-CBR, expresso em porcentagem, de acordo

com as diversas condições discriminadas no item 4. Essas condições devem ser

obrigatoriamente discriminadas por extenso ou pelo uso das abreviaturas referidas no

item 4.

Além disso, deve ser discriminado obrigatoriamente o teor de umidade de compactação;

Havendo interesse em obter o Mini-CBR correspondente à umidade ótima e densidade

máxima de uma determinada energia de compactação, é sempre recomendável que esse

valor seja obtido por interpolação gráfica de pelo menos 2 valores acima e 2 valores

abaixo dessa condição.





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9.2 EXPANSÃO

A expansão, quando determinada, deve ser apresentada em porcentagem, com

aproximação de 0,1 unidade, conjuntamente com a discriminação de todas as condições

adotadas na sua determinação, bem como a umidade de compactação;





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Havendo interesse em obter o valor da expansão correspondente à umidade ótima e

densidade máxima de compactação, é sempre recomendável que se determine o seu

valor mediante interpolação gráfica, de maneira análoga à discriminada para a

determinação do índice Mini-CBR.





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