Os ensaios de compactação comentados a seguir se referem ao método dinâmico ou por impacto. Este método é de extrema importância por conta da sua aplicação nos órgãos rodoviários do Brasil.
O ensaio original para determinação da umidade ótima e da massa específica
máxima de um solo, ensaio de Proctor Standard (Proctor Simples), consiste em compactar o solo num molde cilíndrico padrão, com porcentagens crescentes de
umidade. A compactação é feita aplicando-se um determinado número de golpes em cada camada, com um soquete de dimensões, peso e altura de queda especificados. Neste ensaio, o peso do soquete é de 2,5 kg, com 30,5 cm de altura de queda, em 3 camadas e com aplicação de 25 golpes (SENÇO, 1997). A energia de compactação é definida pela expressão 2.1:
Onde:
n = número de golpes; P = peso do soquete; H = altura de queda;
V = volume de solo compactado. N = número de camadas
Quanto às unidades mais usuais para a energia de compactação, geralmente se utiliza no Brasil kgf × cm/cm3 (DNER, 1996; CAPUTO, 1996), mas também é comum o emprego das seguintes unidades: kJ/m3, MN/m2 e MNm/m3 e pés.lbs/pés3.
N V H P n Ec= ⋅ ⋅ × ( 2.1 )
Segundo SOUZA (1976), a AASHTO inicialmente normalizou dois ensaios de compactação: o Ensaio de AASHTO Normal (T 99-57) e o Ensaio AASHTO Modificado (T 180-57). Nesses ensaios são utilizados dois tipos de cilindros (Califórnia e Proctor) e dois tipos de soquetes (grande e pequeno).
O Ensaio AASHTO Normal, com energia igual a 6,05 kg x cm/cm3 , sempre faz uso do soquete pequeno, com o qual o solo é compactado em 3 camadas iguais, para ambos os cilindros (no cilindro Proctor, aplicam-se 25 golpes em cada camada e no Califórnia, 56 golpes). A AASHTO estabelece quatro métodos para realização desse ensaio:
- Ensaio A: utiliza cilindro Proctor e material passando na peneira nº 4; - Ensaio B: utiliza cilindro Califórnia e material passando na peneira nº 4; - Ensaio C: utiliza cilindro Proctor e material passando na peneira ¾; - Ensaio D: utiliza cilindro Califórnia e material passando na peneira ¾.
Já o Ensaio AASHTO Modificado (com energia de 27,49 kg × cm/cm3 ) sempre usa o soquete grande, podendo-se utilizar também o cilindro Proctor ou Califórnia. Entretanto, este ensaio é sempre executado compactando-se o solo em 5 camadas iguais, ao invés de 3 do Ensaio AASHTO Normal (Tabela 2.1). No cilindro Proctor aplicam-se 25 golpes em cada camada e no Califórnia, 56 (o mesmo número de golpes do ensaio normal). A AASHTO também estabelece 4 métodos para realização desse ensaio, que são os mesmos utilizados no ensaio normal (ensaios A, B, C e D supracitados).
Segundo PINTO (2000), houve uma alteração de 26 para 25 golpes no ensaio AASHTO Normal, devida ao ajuste da energia em função das outras normas internacionais, levando-se em consideração as pequenas diferenças existentes entre as dimensões dos cilindros padronizados no Brasil e as dos demais cilindros. A Tabela 2.1 mostra as dimensões dos cilindros e soquetes utilizados pela AASHTO.
Tabela 2.1 – Características dos cilindros e soquetes, além dos parâmetros utilizados nos ensaios de compactação AASHTO Normal e Modificado (SOUZA, 1976).
Ensaios da AASHTO
--- Nº de Camadas Soquete Nº de Golpes
Cilindro Proctor 25
Normal 3 camadas Pequeno
Cilindro Califórnia 56 Cilindro Proctor 25
Modificado 5 camadas Grande
Cilindro Califórnia 56
Características dos cilindros e soquetes (AASHTO)
Cilindros Califórnia Proctor
Diâmetro interno (cm) Altura útil (cm) Volume (cm3) 15,24 11,64 2.139,0 10,16 11,64 944,0
Soquetes Grande Pequeno
Peso (kg) Altura de queda (cm) 4,536 45,72 2,495 30,48
O DNER especificou, inicialmente, 2 ensaios de compactação de solos (SOUZA, 1976):
- DNER-ME 047/64 → Método A – com energia correspondente ao ensaio AASHTO normal.
- DNER-ME 048/64 → Método B ou ensaio intermediário – com energia equivalente a 26.530 pés × lbs/pés3 (12,95 kg × cm/cm3).
Depois, com a evolução dos equipamentos de compactação, o DNER criou o ensaio modificado de Proctor, com o objetivo de manter uma correta correlação com o esforço de compactação no campo (DNER, 1996). Assim, estão especificados os ensaios de compactação para os 3 níveis de energia (normal, intermediária e
modificada) nas normas do DNER (DNER-ME 129/94 - amostras não trabalhadas - e DNER-ME 162/94 - amostras trabalhadas), conforme mostra a Tabela 2.2. Observa-se, nesta tabela, que para mudar a energia de compactação nos ensaios preconizados pelo DNER, basta alterar somente os números de golpes por camada. Os demais parâmetros permanecem os mesmos.
Tabela 2.2 – Parâmetros utilizados nos ensaios de compactação do DNER (SOUZA, 1976).
Ensaios do DNER
Ensaios Nº de Camadas Soquete Nº de Golpes (cilindro CBR)
Energia
(kg.cm/cm3)
Normal 5 camadas Grande 12 5,97
Intermediário 5 camadas Grande 26 12,93
Modificado 5 camadas Grande 55 27,35
No Estado do Ceará, uma nova energia tem sido utilizada para a compactação de materiais granulares em obras de pavimentação. O Departamento de Edificações, Rodovias e Transportes do Estado do Ceará (DERT/CE) regulamentou, em 1994, mais uma energia de compactação, além das 3 especificadas pelo DNER, nas suas Especificações Gerais para Serviços e Obras Rodoviárias, através das normas DERT-ES-P 03/94 (Sub-base Granular) e DERT-ES-P 04/94 (Base Granular). Esta energia, denominada “intermodificada”, é obtida através da aplicação de 39 golpes (1,5 vezes a energia intermediária) por camada compactada no Cilindro Califórnia (ver Tabela 2.3). Esta prática, quase sempre aplicada para camadas de base de pavimentos, tem sido decorrente da dificuldade de se conseguir materiais que satisfaçam às condições geotécnicas exigidas pelas normas do DNER, em termos de valores de CBR, quando compactados na energia intermediária, bem como pelo fator econômico associado à execução das obras viárias.
Tabela 2.3 – Parâmetros do Ensaio de compactação especificados pelo DERT com o uso da energia Intermodificada (DERT/CE, 1994).
Ensaio Intermodificado (DERT/CE)
Nº de Camadas Soquete Nº de Golpes
(cilindro CBR) Energia (kg× cm/cm 3
)
5 camadas Grande 39 golpes 19,40
BENEVIDES (2000), ao estudar os métodos de dimensionamento de pavimentos para trechos rodoviários do Estado do Ceará, aplicou diferentes energias em seus estudos, utilizando entre elas a energia de compactação intermodificada. A utilização
dessa energia decorreu do fato de a mesma ter sido aplicada na construção de um dos 3 trechos rodoviários envolvidos em sua pesquisa (CE-060, trecho Pajuçara -
Pacatuba), especificamente para as camadas de base de solo-brita. Para efeito de comparação, o autor procurou aplicar nos ensaios de laboratório a mesma energia que foi utilizada na época da construção das rodovias.
O termo “intermodificada” também já foi anteriormente usado por MOTTA et al. (1990) para especificar uma energia de compactação aplicada num estudo sobre resiliência de solos pedregulhosos lateríticos. Neste caso, a energia intermodificada utilizava 44 golpes por camada, diferentemente dos 39 usados pelo DERT/CE.
Segundo esses pesquisadores, o uso dessa energia se justificava por ser menos severa do que a modificada, mas suficiente devida às pequenas variações da massa específica aparente máxima com o aumento da energia. Esse trabalho investigou a influência da umidade, da adição de areia, das dimensões do corpo-de-prova e da energia de compactação nos resultados de ensaios triaxiais dinâmicos para solos lateríticos. Comenta-se esta pesquisa com mais detalhes no Capítulo 3, que trata dos estudos que envolvem o módulo de resiliência de solos.
2.5 INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS DOS SOLOS NOS RESULTADOS