Procedimento de Ensaios_Compactação e Permeabilidade com TriFlex

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Fundação Universidade de Pernambuco Escola Politécnica de Pernambuco Departamento de Engenharia Civil

Ensaio de Compactação dos Solos e Determinação da

Permeabilidade com Utilização do TriFlex

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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROCTOR NORMAL (1933) ... 2 OBJETIVO ... 2 APARELHAGEM ... 2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA ... 2 ENSAIO ... 3 CÁLCULOS ... 4 Umidades ... 4

Peso específico aparente do solo úmido compactado ... 4

Peso específico aparente do solo seco compactado ... 4

RESULTADOS ... 5

Curva de Compactação ... 5

Peso específico aparente máximo do solo seco ... 5

Umidade ótima ... 5

DETERMINAÇÃO DA PERMEABILIDADE COM UTILIZAÇÃO DO TRIFLEX ... 6

INTRODUÇÃO ... 6 OBJETIVO ... 6 MATERIAL UTILIZADO ... 6 PROCEDIMENTO ... 6 CÁLCULOS ... 8 RESULTADOS ... 9

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Ensaio de Compactação dos Solos Proctor Normal (1933)

Ensaio padronizado pela ABNT em sua MB-33

Objetivo

Visa determinar uma correlação, entre o teor de umidade do solo e seu peso específico aparente, de grande importância para estudos de estabilização de maciços terrosos, abrangendo assim tanto problemas de pavimentação como de barragens de terra.

Aparelhagem

• quarteador ou repartidor de amostras;

• balança com capacidade de 10kg, sensível a 5g;

• balança com capacidade de 1kg, sensível a 0,1g;

• peneiras de 19mm e de 4,8mm;

• provetas graduadas com capacidade de 1000ml;

• capsula de alumínio com capacidade de 75ml;

• estufa capaz de manter a temperatura entre 105º e 110ºC;

• ferramentas para destorroar e homogenizar o solo;

• molde cilíndrico metálico de 15,24cm de diâmetro interno e 17,78cm de altura; cilindro

complementar e base metálica com dispositivo de fixação ao molde;

• soquete cilíndrico de face inferior plana e peso de 4,536 kg, equipado com dispositivo para

controle de altura de queda;

• espátula com lâmina flexível de cerca de 8cm de comprimento e 2cm de largura;

• régua de aço biselada de cerca de 30cm de comprimento;

• extrator de amostras do molde cilíndrico;

• almofariz e mão de gral recoberta de borracha, com capacidade para 5kg de solo.

Molde, soquete e peneira Material para umedecer, homogenizar Almofariz e mão de gral

e destorroar o solo

Preparação da Amostra

A amostra recebida será seca ao ar, destorroada no almofariz pela mão de gral, homogenizada e reduzida, com o auxílio do quarteador, até se obter uma amostra representativa de 6kg, para solos siltosos ou argilosos e 7kg para solo arenosos ou pedregulhosos;

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Passa-se esta amostra representativa na peneira de 19mm, havendo material retido nesta peneira, procede-se a substituição do mesmo por igual quantidade em peso do material passando peala peneira de 19mm e retido na de 4,8mm, obtida de outra amostra representativa.

Ensaio

Fixa-se o molde à base metálica, ajusta-se o cilindro complementar e apoia-se o conjunto em base plana e firme. Compacta-se no molde o material em três camadas iguais, de forma a se ter uma altura total de solo de cerca de 13 cm, após compactação. Cada camada receberá 25 golpes do soquete de 2,5kg, caindo de 30cm, distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada. Tal procedimento e fornecerá uma energia de compactação de 6kg.cm/cm3

Remove-se o cilindro complementar, tendo-se antes o cuidado de destacar com a espátula o material a ele aderente. Com a régua de aço rasa-se o material na altura exata do molde e determina-se, com aproximação de 5g, o peso do material úmido compactado mais o molde, por

dedução do peso do molde determina-se o peso do material úmido compactado, Ph.

Remove-se o corpo de prova do molde e retira-se de sua parte central uma amostra representativa de cerca de 100g para a determinação da umidade. Pesa-se esta amostra e seca-se em estufa, até constância de peso. Fazem-se as pesagens com aproximação de 0,1g.

Desmancha-se novamente o material, junta-se água e homogeniza-se o material para a determinação de um novo ponto, tantas vezes quantas necessárias para caracterizar a curva de compactação. Em geral cinco determinações, duas no ramo seco, duas no ramo úmido e uma o mais próximo possível da umidade ótima do solo.

É importante destacar que para cada solo, sob uma dada energia de compactação, existem, então,

uma umidade ótima (hot) e um peso específico aparente máximo (γmax).

E ainda, as curvas de compactação, embora difiram para cada tipo de solo, se assemelham quanto à forma.

Umedecendo o solo Homogeneizando o solo Destorroando o solo

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Pesagem do molde + solo úmido

Corpo compactado

Extração do corpo em três camadas

Cálculos

Umidades

Para o calculo das umidades, referentes a cada compactação:

100 ⋅

−

=

s s h

P

h

onde; Reutilização do solo para uma

h - teor de umidade em porcentagem nova determinação

Ph - peso do solo úmido Ps - peso do solo seco

Peso específico aparente do solo úmido compactado

Para a determinação do peso específico aparente do solo seco compactado, primeiramente, determina-se a peso específico aparente do solo úmido, após cada compactação, pela formula:

V

P

_h

h

=

γ

onde: γh - peso específico aparente do solo úmido em g/cm3

Ph - peso do solo úmido compactado, em gramas

V - volume do solo compactado, em cm3 (capacidade do molde)

Peso específico aparente do solo seco compactado

Determina-se a seguir a peso específico aparente do solo seco, após cada compactação, através da formula:

h

h s

+

⋅

=

100

100 γ

γ

onde: γs - peso específico aparente do solo seco, em g/cm3

γh - peso específico aparente do solo úmido, em g/cm3

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Resultados

Cilindro n.º 1 1 1 1 1

Peso Cilindro (g) 2397,00 2397,00 2397,00 2397,00 2397,00 Volume Cilindro (cm3) 991,40 991,40 991,40 991,40 991,40 Peso do Cilindro +Solo úmido (g) 3948,00 4070,00 4225,00 4259,00 4220,00 Peso do Solo úmido (g) 1551,00 1673,00 1828,00 1862,00 1823,00 Peso Específico Aparente Úmido (g/cm3) 1,56 1,69 1,84 1,88 1,84 Cápsula n.º 241 44 27 166 146 134 94 155 358 12 Peso da Capsula + Solo Úmido (g) 67,00 43,60 53,62 52,08 66,55 54,50 72,17 55,35 85,20 95,30 Peso da Capsula + Solo Seco (g) 62,87 41,37 49,71 47,85 59,40 49,05 60,91 46,73 68,65 76,85 Peso da Cápsula (g) 11,87 13,50 15,94 11,73 16,24 15,96 13,60 10,96 13,30 13,30 Peso de Água (g) 4,13 2,23 3,91 4,23 7,15 5,45 11,26 8,62 16,55 18,45 Peso do Solo Seco (g) 51,00 27,87 33,77 36,12 43,16 33,09 47,31 35,77 55,35 63,55 Teor de Umidade (%) 8,10 8,00 11,58 11,71 16,57 16,47 23,80 24,10 29,90 29,03 Umidade Média (%) 8,05 11,64 16,52 23,95 29,47 Peso Específico Aparente Seco (g/cm3) 1,45 1,51 1,58 1,52 1,42

Curva de Compactação

O comportamento do solo pode ser explicado considerando que, à medida que cresce o teor de umidade, até um certo valor (hot), o solo torna-se mais trabalhável, daí resultando γs maiores e teores de ar menores. Como porém não é possível expulsar todo o ar existente nos vazios do solo, a curva de compactação não poderá nunca alcançar a curva de saturação (que é

teoricamente a curva de Var=0), justificando, assim, a partir de γsmax o ramo descendente.

A curva de saturação é definida, em termos de γs, por:

a s

h

δ

γ

δ

γ

⋅

+

=

1

Peso específico aparente máximo do solo seco γsmax= 1,58 g/cm3 Umidade ótima 1,4 1,42 1,44 1,46 1,48 1,5 1,52 1,54 1,56 1,58 1,6 0 5 10 15 20 25 30 35

Umidade (%)

P

e

s

o

E

s

p

e

c

íf

ic

o

A

p

a

re

n

te

S

e

c

o

(

g

/c

m

3 )

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Determinação da Permeabilidade com Utilização do Triflex

Introdução

O ensaio a seguir exposto, será realizado tomando-se um corpo de prova com diâmetro

10cm, altura 12 cm e área fixa constante de 78, 54 cm2 (medida após o término do ensaio).

Objetivo

Verificar o coeficiente de permeabilidade do solo.

Material utilizado • Água destilada; • Papel filtro; • Pedras porosas ; • Camisa de proteção; • Célula de permeabilidade • Top-cap • Aparelho TriFlex2

Painel de controle Painel de controle Principal

Secundário e célula de ensaio

Procedimento

Pesa-se um corpo de prova compactado;

Deixa-se o mesmo em repouso durante 48 horas para que ocorra a saturação;

Toma-se o corpo de prova e insere-se na célula de vidro (com o topo virado para baixo); Coloca-se sob e sobre o mesmo, um conjunto composto de pedra porosa, papel filtro e top-cap, O papel filtro é sempre posto em contato com o solo;

Deve-se colocar a pedra transparente (top-cap) com os furos voltados para cima, com a finalidade de conectar os tubos capilares a esses, permitindo o fluxo d’água através da célula;

Encamisa-se o corpo de prova, evitando seu contato lateral com a água; Para fixar a camisa protetora, usa-se ligas de borracha;

Colocação das pedras porosas Encamizamento do corpo Saturação do corpo

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Conecta-se a célula ao aparelho e abre-se a válvula lateral, permitindo a entrada de água;

Deve-se esperar 5 a 10 minutos para que não haja nem uma bolha de ar no topo e na lateral da célula;

Conexão da célula ao quadro de controle Cuidados na eliminação de bolhas no sistema

Fecha-se todas as válvulas de entrada de pressão (no corpo de prova);

Liga-se o botão de pressão de cada válvula (chaves do display pressure) e observa-se o valor marcado no visor digital;

Posiciona-se as válvulas de comando em pressure (no equipamento);

Coloca-se, através dos botões set pressure, as pressões de base, lateral e topo, respectivamente com os seguintes valores: 215 Kpa, 220 Kpa, 185 KPa;

Põe-se as válvulas de comando na posição vent (evitando inserção de pressão);

Deixa-se a pressão de base superior à pressão de topo. A inserção desse gradiente, permite a percolação de água através do corpo de prova;

Pressiona-se as válvulas da bureta, fazendo com que a água contida na proveta desça para um valor opcional de 10 ml;

Inicialmente deve ser verificado o fechamento das válvulas cell operate (no equipamento) e das válvulas de inserção de pressão (na célula).

display

pressure

visor digital

Set

pressure

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Coloca-se as válvulas cell operate na posição vertical (abertas), permitindo a inserção, na célula, das pressões acima citadas;

Posiciona-se um operador próximo à célula, para realizar o monitoramento das válvulas de topo e de base;

Abre-se as válvulas de topo e de base (manejo do operador) e inicia-se a cronometragem do tempo, até a percepção do valor zero no menisco da bureta. Simultaneamente fecha-se as válvulas;

Repete-se o procedimento do ítem anterior até a coincidência das três últimas leituras; Efetua-se a média das três últimas leituras (valor T da fórmula);

Utilizando-se do resultado acima, calcula-se o coeficiente de permeabilidade (K) por meio da fórmula a seguir descrita.

Cálculos ) / ( . . ). , (₁ ₂ s cm T A P L t t V K B =

onde: V(t1,t2) = Volume do fluxo entre t1 e t2 (cm3); L = Altura da amostra (cm);

PB = Gradiente psi⋅70.30cm/psi (cm – H2O);

A = Área da amostra 78.54 (cm2);

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Resultados

As leituras obtidas foram:

1 34,0s 2 23,0s 3 14,0s 4 13,0s 5 12,0s 6 11,0s 7 13,0s

Como as três últimas leituras foram parecidas então para-se o ensaio e faz a média destes três últimos valores.

Média das leituras: 12,0

3 0 , 13 0 , 11 0 , 12 = + + Sendo: V = 5cm3 L = 12cm PB = 6cm H2O A = 78,54cm T = 12s ) / ( . . ). , (₁ ₂ s cm T A P L t t V K B = K 0,011cm/s 12 54 , 78 6 12 5 = ⋅ ⋅ ⋅ =

K=1,1⋅10-2cm/s compreende as areias (segundo o livro do Caputo,1981), sendo a amostra