Dner-me258-94 - Solos Compactados em Equipamento Miniatura - Mini-mcv

MT - DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM Sols compactados em equipamento miniatura - Mini-MCV Norma rodoviária Método de Ensaio DNER-ME 258/94 P. 01/14 RESUMO Este documento, que é uma norma técnica, contém um procedimento de compactação dinâmica de solos passando na peneira de 2 mm de abertura, realizado em laboratório, com corpos-de-prova tipo miniatura, de 50 mm de diâmetro, denominado Mini-MCV. São determinados coeficientes empíricos utilizados na caracterização e classificação de solos tropicais. Prescreve a aparelhagem, cálculos e condições para a obtenção dos resultados. ABSTRACT This document presents the procedure for determination of the dynamic compaction of soils passing the sieve with 2 mm openings, molded in miniature cylinder, with 50 mm diameter, denominated Mini-MCV. Empirical coefficients are determined, used for characterization and classification of tropical soils. It prescribes the apparatus, calculations and condition for the obtention of results. SUMÁRIO 0 Apresentação 1 Objetivo 2 Referências 3 Definições 4 Aparelhagem 5 Aferição 6 Amostragem 7 Preparação da amostra 8 Ensaio 9 Cálculos 10 Resultados Anexo normativo A-1, A-2, A-3, A-4, A-5 Anexo normativo B-1, B-2 Macrodescritores MT: ensaio, ensaio em laboratório, ensaio de solo, equipamento de ensaio Microdescritores DNER: compactação, ensaio, ensaio de compactação, ensaio de laboratório, ensaio de solo, equipamento de compactação, solo (estado natural) Palavras-chave IRRD/IPR: compactação (3686), ensaio (6255), equipamento (3674), método de ensaio (6288), solo (4156) Descritores SINORTec: ensaio, ensaio de compactação, ensaio de laboratório, ensaio de solo, equipamento de ensaio do solo Aprovada pelo Conselho de Administração em 09/02/90 Resolução nº Sessão nº CA 6/90 Processo nº 51100013394/93-6 Autor: DNER/DrDTc (IPR) Adaptação do DNER-ME 258/90 a DNER-PRO 101/93, aprovada pela DrDTc em 13/04/94. DNER-ME 258/94 P. 02/14 0 APRESENTAÇÃO Esta Norma decorre da necessidade de se adaptar, quanto à forma, a DNER-ME 258/90 à DNER-PRO 101/93, mantendo-se inalterável o seu conteúdo técnico. 1 OBJETIVO Determinar coeficientes empíricos que são utilizados na caracterização e classificação de solos tropicais que passam na peneira de 2 mm de abertura. 2 REFERÊNCIAS 2.1 Normas complementares Na aplicação desta Norma é necessário consultar: a) ABNT EB-22, de 1988, registrada no SINMETRO como NBR-5734, designada Peneiras para ensaio; b) DNER-PRO 007/94 - Coleta de amostras deformadas de solo; c) DNER-ME 228/94 - Compactação de solos em equipamento miniatura. 2.2 Referências bibliográficas No preparo desta Norma foram consultados os seguintes documentos: d) DNER-ME 258/90, designado Mini MCV de solos compactados em equipamento miniatura; e) DNER-ME 129/89 - Compactação de solos; f) Nogami, J.S., Villibor, D.F. (1981). Caracterização e classificação gerais de solos para pavimentação. Limitação do método tradicional. Apresentação de uma nova sistemática. XV reunião anual de pavimentação. DER-MG, ABPv, Belo Horizonte; g) Parsons, A.W. (1976). The rapid measurement of the moisture condition of earthwork material. Report LR-750. Transport and Road Research Laboratory, U.K. 3 DEFINIÇÕES Para os fins desta Norma são adotadas as seguintes definições: 3.1 Curva Mini-MCV Aquela obtida representando-se num gráfico de eixos ortogonais, no eixo das abscissas, em escala logarítmica, o número de golpes; no eixo das ordenadas, em escala linear, o valor de an dado pela fórmula abaixo: an = An - A4n onde An é a altura do corpo-de-prova após o número de golpes n, e A4n a altura do corpo-de-prova após 4n golpes. 3.2 Mini-MCV Valor obtido pela expressão: Mini-MCV = 10 log Bn onde log é o logaritmo de base decimal e Bn é o número de golpes que resulta da interseção da curva Mini-MCV com a reta de equação an = 2 mm (ver Anexo B-2). DNER-ME 258/94 P. 03/14 3.3 Curva umidade de compactação = f (Mini-MCV) Aquela obtida, representando em gráfico de eixos ortogonais, os valores de Mini-MCV, em abscissas, e as umidades de compactação em ordenadas (curva 1 do Anexo B-2). 4 APARELHAGEM Aparelhagem e material necessários: 4.1 Compactador miniatura e acessórios constituídos de: 4.1.1 Armação constituída de base, placa superior, placa inferior e hastes, conforme Anexo A-1. 4.1.2 Soquetes cilíndricos de aço, tipos leve e pesado, ambos com altura de queda de 30,5 cm, respectivamente com 2 270 g e 4 540 g, com sapatas de 49,8 mm de diâmetro, conforme Anexo A-2. 4.1.3 Dispositivo de alavanca para extração de corpos-de-prova, conforme Anexo A-3. 4.1.4 Moldes cilíndricos de compactação, de aço inoxidável, latão ou bronze, conforme Anexo A-1. 4.1.5 Dispositivo para prender o extensômetro, conforme Anexo A-4. 4.1.6 Extensômetro com curso mínimo de 50 mm, graduado em 0,01 mm e provido de contagiros. 4.1.7 Cilindro padrão de aço, com diâmetro de 49,8 mm, de faces perfeitamente paralelas e polidas, com altura de 50 mm. 4.1.8 Base de concreto de cerca de 35 cm x 35 cm x 60 cm (altura). 4.1.9 Funil, com bocal maior de cerca de 15 cm de diâmetro; bocal menor com 4,5 cm de diâmetro e altura de cerca de 25 cm. 4.1.10 Assentador cilíndrico, com 49 mm de diâmetro e comprimento de cerca de 90 mm, de preferência de madeira com elevada resistência. 4.1.11 Espaçadores, de aço tipo meia-cana, com alturas de 70 mm e raio interno de 25 mm, para fixação inicial dos moldes de compactação, conforme anexo A-1. 4.1.12 Anéis de vedação, de latão, bronze ou aço inoxidável, com 50 mm de diâmetro e secção triangular isoscéles, com teços de 2, 5 mm (um paralelo ao eixo do molde e outro perpendicular ao mesmo), com um corte transversal, conforme Anexo A-2. 4.2 Dispositivo para medida de altura do corpo-de-prova compactado, provido de extensômetro com curso mínimo de 10 mm, leitura direta de 0,01 mm, conforme Anexo A-5. 4.3 Balança com capacidade de 1 kg, com sensibilidade de 0,1 g. 4.4 Estufa capaz de manter a temperatura a 110 °C ± 5 °C. 4.5 Cápsula de alumínio com tampa, ou outro material adequado, capaz de impedir a perda de umidade durante a pesagem. 4.6 Peneira de 2 mm de abertura, conforme 2.1.a. 4.7 Tabuleiro de chapa de ferro galvanizado, com 50 cm x 30 cm x 6 cm. 4.8 Almofariz com capacidade de cerca de 5 litros e mão de graú recoberta de borracha. DNER-ME 258/94 P. 04/14 4.9 Bacia plástica com capacidade de 3 litros. 4.10 Saco de polietileno, ou recipiente plástico com tampa, hermeticamente vedado, com capacidade de cerca de 2 litros. 4.11 Recipiente para pesagem de solo, com cerca de 250 ml de capacidade. 4.12 Disco de polietileno de 0,2 mm de espessura e diâmetro de 50 mm. 4.13 Vaselina sólida. 4.14 Folha de ensaio, conforme modelo constante no Anexo B-1. 5 AFERIÇÃO O aparelho de compactação miniatura deve ser aferido, para efeito da determinação da altura do corpo-de-prova do seguinte modo: 5.1 Colocar sobre o pistão do compactador os discos de polietileno e o cilindro padrão, de maneira que este fique muito bem centrado. 5.2 Colocar o soquete a ser utilizado sobre a superfície superior do cilindro padrão, centrando-o também da maneira mais perfeita possível. 5.3 Assentar o suporte do extensômetro sobre a placa superior da armação de compactação, de modo que a haste móvel do extensômetro fique perfeitamente centrada sobre a haste do soquete. 5.4 Calcular a constante de aferição Ka do conjunto compactador-soquete pela fórmula: Ka = Ac + La onde Ac é a altura do cilindro padrão em 0,01 mm, e La a leitura do extensômetro a que se refere o item 5.3 acima, em 0,01 mm. Utilizar o sinal positivo da fórmula quando o extensômetro for colocado de cabeça para baixo e o sinal negativo, no caso contrário. 5.5 Para facilitar cálculos e registros de dados, utilizar como unidade o centésimo de milímetro. 6 AMOSTRAGEM A amostra deve ser coletada de acordo com a Norma DNER-PRO 007/78 - Coleta de amostras deformadas de solo, na quantidade mínima de 2 500 g de fração passando na peneira de 2 mm. 7 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 7.1 Acomodar a amostra recebida em um tabuleiro, destorroar, homogeneizá-la e secar ao ar, revolvendo-a periodicamente até que atinja um teor de umidade próximo à higroscópica. A secagem pode ser realizada por aparelho de secagem, desde que a temperatura não exceda a 60 °C. 7.2 Passar em seguida o solo na peneira de 2 mm, destorroando as frações retidas com uso de almofariz e mão de grau de porcelana revestida de borracha. Determinar a percentagem correspondente à fração retida e rejeitá-la. 7.3 Obter, no mínimo, a quantidade de material passando na peneira de 2 mm, conforme discriminado no item 6 e homogeneizá-la muito bem. DNER-ME 258/94 P. 05/14 7.4 Pesar a porção obtida conforme item 7.3, e retirar uma fração para determinação do teor de umidade, para eventual uso nos cálculos da percentagem de fração retida na peneira de 2 mm, e para orientação das umidades a adicionar nas porções a compactar. 7.5 Obter em seguida 5 (cinco) porções com cerca de 500 g e adicionar, a cada uma delas, água em quantidade tal que se consiga obter porções que tenham umidades sucessivamente crescentes, de cerca de 1,5% a 2% nos solos arenosos, 3% a 4% nos solos argilosos lateríticos, e de 5% nas argilas não lateríticas e siltes micosos e cauliníticos. Essas porções devem arranjar a faixa de umidade tal que permita o traço completo da curva de compactação. 7.6 Homogeneizar, cada porção obtida conforme item 7.5 numa bacia apropriada, e acondicioná-la em saco de polietileno ou recipiente plástico com tampa, hermeticamente vedado. Deixar as porções assim acondicionadas em repouso, por um período de 24 horas. 8 ENSAIO 8.1 Passar vaselina nos moldes a serem usados, com auxílio de um pano e remover os excessos com uma flanela seca. 8.2 Colocar os espaçadores envolvendo o pistão do compactador. Colocar o molde sobre os mesmos de maneira que o pistão fique parcialmente dentro do molde. Colocar o disco de polietileno no molde de maneira que cubra perfeitamente o topo do pistão. Introduzir, se necessário, o anel de vedação dentro do cilindro, de maneira que cubra perfeitamente o topo do pistão. Nota 1: Recomenda-se o uso do anel de vedação, quando a folga entre o diâmetro interno do molde e o pistão for superior a cerca de 0,2 mm, quando se utilizam porções muito úmidas de argilas e siltes argilosos. 8.3 Homogeneizar novamente a porção de amostra preparada com menor teor de umidade, e pesar a quantidade de 200 g. 8.4 Despejar no molde a porção pesada, com auxílio do funil. 8.5 Nivelar o solo dentro do molde com auxílio do assentador, exercendo pequena pressão e efetuando movimento rotativo pequeno. 8.6 Colocar o disco de polietileno sobre o topo da porção de solo, introduzindo em seguida, se necessário, o anel de vedação, obedecendo as recomendações constantes na Nota 1. 8.7 Retirar uma parte da porção da amostra que restou no saco de polietileno ou recipiente plástico, para determinar o teor de umidade. 8.8 Efetuar a compactação obedecendo a sequência: 8.8.1 Posicionar o soquete tipo leve, previamente aferido, sobre o solo do molde, com cilindro calçado com espaçador. Efetuar a primeira medida do extensômetro, movimentando previamente o seu braço de sustentação e encaixando-o de maneira apropriada na armação do compactador. O valor obtido é a leitura correspondente e golpe zero. 8.8.2 Dar o primeiro golpe, efetuando logo em seguida a leitura do extensômetro correspondente ao golpe um. Retirar o espaçador. 8.8.3 Dar golpes sucessivos e efetuar leituras no extensômetro correspondentes à seguinte série de golpes: 2, 3, 4, 6, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 e 256 interrompendo o processo quando: a) a diferença entre a leitura obtida após 4n golpes e a obtida após n golpes for menor que 2 mm; b) houver intensa exsudação de água, no topo e na base do corpo-de-prova; c) o número de golpes atingir 256. DNER-ME 258/94 P. 06/14 Nota 2: Para corpos de prova moldados com teores de umidade menores do que aquele que exigiu 256 golpes, pode-se interromper a compactação com 64 golpes. 8.8.4 Terminada a operação de compactação, retirar o soquete e deslocar o corpo-de-prova situado dentro do molde, com auxílio do extrator, de maneira que o seu topo fique um pouco abaixo do bordo superior do molde. Inverter o corpo-de-prova e colocá-lo sobre a parte plana da base do compactador. 8.8.5 Adaptar em seguida o soquete sobre o corpo-de-prova e dar um ou mais golpes, a fim de que o corpo-de-prova encoste na referida base. Isso deve ser verificado visualmente, se bem que com certa prática essa condição coincide com a maneira do soquete se comportar ao dar o golpe. 8.8.6 Efetuar a medida da altura deslocada do corpo-de-prova utilizando o dispositivo referido no item 4.2. Esta altura é uma medida do extensômetro ou de sua aferição. 8.8.7 Repetir as operações dos itens 8.8.1 e 8.8.6 utilizando porções da amostra com menores teores de umidade. 9 CÁLCULOS 9.1 Calcular o teor de umidade h, de cada porção utilizada na compactação, pela fórmula: (Mh - Ms) x 100 Ms onde: h - teor de umidade da amostra em percentagem, com aproximação de 0,1%; Mh - massa de solo úmido; Ms - massa de solo seco em estufa na temperatura de 110 °C ± 5 °C, até constância de massa. 9.2 Calcular as diferenças de altura an pelas leituras do extensômetro correspondentes a cada porção de umidade determinada n, pela fórmula: an = An - A4n onde: an - diferença de altura, expressa em 0,01 mm, An - leitura obtida após n golpes, expressa em 0,01 mm, A4n - leitura obtida após 4n golpes, expressa em 0,01 mm. 9.3 Calcular a altura-do-corpo pela fórmula: A = (Ka - An) x 0,001 onde: A - altura do corpo-de-prova, expressa em cm, com aproximação de 0,001 cm; Ka - constante de aferição do conjunto compactador - soquete utilizado, expressa em 0,01 mm; An - leitura efetuada após n golpes. DNER-ME 258/94 p. 07/14 9.4 Calcular a massa especifica aparente seca do solo compactado MEAS, pela formula: 100 x Mh MEAS = ——————— (100 + h) x V onde: MEAS - massa especifica aparente seca do solo, expressa em g/cm3, com aproximação de 0,001 g/cm3; Mh - massa de solo úmido da porção compactada; h - teor de umidade da porção compactada; V - volume do corpo-de-prova compactado, que é igual à área da seção interna do molde (geralmente 19,60 cm2) multiplicada pela altura do corpo-de-prova A, expressa em centimetro, com aproximação de 0,01 cm; quando forem utilizados anéis metálicos, deverá ser deduzidos os volumes desses anéis. 9.5 Traçar a familia de curvas de compactação, representando em abcissas os valores de unidade de compactação e em ordenadas os valores de massa especifica aparente seca. Unir os pontos de mesmo número de golpes, obedecendo a seguinte orientação: a) ligar os pontos de massa especifica aparente seca máxima atingida pelos corpos-de-prova que obedeceram a condição da alínea a do item 8.3.3, estoa linha é uma hipérbole de curvatura muito pouco acentuada, tornando-se reta se a escada da massa especifica for proporcional aos inversos, alem disso, ela é sensivelmente paralela a linha de saturação; b) traçar os ramos secos das curvas de compactação, que são também essencialmente retilineos e paralelos; em alguns solos argilosos e argilas, para número de golpes muito pequenos, parte do ramo seco tem forma curva, de concavidade voltada para cima; c) finalmente, concordar o ramo seco com a linha traçada conforme indicado em 9.5.a, procurando manter quanto possível o paralelismo entre as curvas continuas. 9.6 Traçar as curvas de Mini-MCV, representando em abcissas o número de golpes em escala logaritmica e em ordenadas os valores de é um calculados segundo discriminado no item 9.5 b. Sótêm significado as curvas correspondentes aos teores de umidade que na compactação tenham satisfeito a condição da alinea a do item 8.3. A interseção dessas curvas, com a linha horizontal correspondente a an = 2,00 mm fornece o Mini-MCV diretamente em escada gráfica apropriada, ou pelo uso da formula: Mini-MCV = 10 log B onde: B - número de golpes que resulta da interseção da curva Mini-MCV com a reta de equação an=2mm; log - logaritmo de base decimal. 10 RESULTADOS Este Método fornece os seguintes resultados: 10.1 Ensaio Mini-MCV: a) curvas de Mini-MCV em folhas de gráfico de tipo similar ao apresentado no Anexo B-2; b) família de curvas de compactação, com o traçado da linha de massa especifica aparente seca máxima; c) porcentagem de fração de solo retida na peneira de 2 mm. /Anexo DNER-ME 258/94 p. 08/14 ANEXO NORMATIVO A-1 UNIDADE DE MEDIDA: MILIMETRO LOCAL PARA FIXAÇÃO DO EXTRATOR (1) ARMAÇÃO (2) MOLDE DE COMPACTAÇÃO (3) ESPAÇADOR 250 825 250 200 118 200 80 BASE R30 PLACA SUPERIOR 190 ROCA R10 PLACA INFERIOR (4) ANEL DE VEDAÇAO PLACA SUPERIOR BASE 4 PARAFUSOS DE FIXAÇÃO PLACA INFERIOR ANEXO A-2 DNER-ME 258/94 p. 08/14 DNER-ME 258/94 p. 09/14 ANEXO NORMATIVO A-2 UNIDADE DE MEDIDA: MILIMETRO MOLA DE AÇO FIO 10 DETALHE DO PÉ DO SOQUETE PESO DO SOQUETE TIPO LEVE (1,27 kg) PESO DO SOQUETE TIPO PESADO (4,5 kg) ARMAZÉM ARRUELA FINA COM PARAFUSO ARRUELA FINA COM PARAFUSO (60 ALTURA DE QUEDA 750 65 SOLDADORRO 65 ANA 30 DF 48.5 FERRUJArate TIRO 49.5 65 PESO DO SOQUETE TIPO LEVE (1,27 kg) ANEXO A-3 ANEXO NORMATIVO A-3 DNER-ME 258/94 P. 10/14 PLACA CIRCULAR BASE 90 80 3 FUROS Ø 3/8" MONTAGEM HASTE ANEXO A-6 UNIDADE DE MEDIDA: MILÍMETRO (mm) ANEXO NORMATIVO A-4 DNER-ME 258/94 P. 11/14 CORTE BB' VISTA INFERIOR SUPORTE PARA EXTENSÔMETRO UNIDADE DE MEDIDA: MILÍMETRO (mm) VISTA DE FRENTE VISTA SUPERIOR CORT EAA' ANEXO A-5 ANEXO NORMATIVO A-5 DNER-ME 258/94 P. 12/14 EXTENSÔMETRO PARAFUSO PARA FIXAÇÃO DO EXT. TENSÔMETRO PARAFUSO PARA EVITAR ROTAÇÃO DA HASTE HASTE EXTENSÔMETRO 1/100, CURSO DE 10 A 20 mm HASTE COM SULCO LONGITUDINAL VISTA LATERAL MATERIAL ACRÍLICO UNIDADE DE MEDIDA: MILÍMETRO (mm) ANEXO B-1 DNER-ME 258/94 p. 13/14 OPERADOR: DATA: TRECHO: ENSAIO DE MINI - MCV PERDAS POR IMERSÃO AMOSTRAS COORDENADAS UM 38 10 156 136 156 ANEXO NORMATIVO B-2 DNER-ME 258/94 p. 14/14 Ah 0,35 P: 157% No DE GOLPES IDENTIFICAÇÃO 8 = 0,35 pi 157% FIGURA 4 MASSA ESPECIFICA APARENTE CLASSIFICAÇÃO LA