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
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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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