ENSAIO DE ADENSAMENTO

     ENSAIO DE ADENSAMENTO

(Método:  NBR-12007)

1. OBJETIVO

Determinação das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude das deformações, quando o solo é lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado.

O método requer que um elemento de solo, mantido lateralmente confinado, seja axialmente carregado em incrementos, com pressão mantida constante em cada incremento, até que todo excesso de pressão na água dos poros tenha sido dissipado. Durante o processo de compressão, medidas de variação da altura da amostra são feitas, e estes dados são usados no cálculo dos parâmetros que descrevem a relação entre a pressão efetiva e o índice de vazios, e a evolução das deformações em função do tempo. Os dados do ensaio de adensamento podem ser utilizados na estimativa, tanto da magnitude dos recalques totais e diferenciais de uma estrutura ou de um aterro, como da velocidade desses recalques

1. APARELHAGEM

1. Prensa de adensamento
2. Célula de adensamento, munida de anéis e pedras porosas
3. Outros equipamentos, como balança, extensômetro com resolução de 0,01mm, cronômetro/relógio, termômetro, etc.

1. EXECUÇÃO DO ENSAIO

1. Amostras e corpos de prova

Os corpos de prova podem ser obtidos a partir de amostras indeformadas ou de amostras deformadas  compactadas em laboratório.

Técnicas adequadas devem ser empregadas na coleta de amostras indeformadas no campo, visto que os resultados do ensaio são altamente dependentes da qualidade das amostras. Devem ser tomadas precauções relativas à selagem e ao transporte das amostras e à sua retirada dos tubos amostradores em laboratório, para a manutenção de suas condições naturais (recomenda-se, na operação de extração, obedecer ao mesmo sentido de deslocamento relativo entre amostra e amostrador que ocorreu na amostragem).  As amostras devem ser mantidas em câmara úmida até a execução dos ensaios, procurando-se minimizar o tempo de armazenamento.

Os corpos de prova devem ser preparados em ambiente onde a mudança da umidade do solo, durante a preparação, não exceda a 0,2% (uma sala com umidade relativa elevada é usualmente utilizada para este propósito).

1. Execução do ensaio

Os ensaios devem ser executados em ambiente com temperatura aproximadamente constante, admitindo-se flutuações de, no máximo, ±4ºC e no qual não haja incidência direta de raios solares.

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3.3 Determinações preliminares

Previamente à execução do ensaio, os seguintes dados devem ser obtidos:

a) massa, diâmetro interno e altura do anel de adensamento;

b) massa específica dos grãos do solo, com amostra representativa do corpo de prova;

c) para ensaios sobre solos pouco compressíveis, a calibração da deformação do conjunto célula de adensamento – sistema de aplicação de carga.

1. Preparação do corpo de prova

1. Quando se utilizar amostra indeformada coletada em bloco, cortar deste bloco um prisma de solo com dimensões excedentes, em aproximadamente 2cm, às respectivas dimensões do anel a ser utilizado.

1. No caso de amostra indeformada extraída de tubo amostrador, cortar com ferramentas apropriadas, por exemplo serra de fio metálico, um cilindro de altura cerca de 2cm maior que a altura do anel. Não utilizar as porções da amostra situadas nas extremidades do tubo amostrador.

1. Os corpos de prova devem ser talhados ou torneados rente ao topo do anel, através de ferramentas cortantes apropriadas.  À medida que um determinado segmento do corpo de prova apresenta um diâmetro aproximadamente igual ao interno do anel, o segmento deve ser introduzido no anel, por leve pressionamento uniforme.

O corpo de prova deve ser introduzido com sobrealtura em relação ao anel utilizado, permitindo, assim, posterior acerto final das superfícies da base e do topo.

Nota:  Tem-se como procedimento alternativo, para solos de baixa consistência, cravar gradualmente e de forma adequada, na amostra, um anel de adensamento provido de extremidade cortante.

1. Para solos de consistência mole ou média, utilizar serra de fio metálico para a talhagem das superfícies do topo e da base do corpo de prova, contido no anel de adensamento, podendo o acerto final destas superfícies ser efetuado com uma régua metálica biselada.

1. Para solos de maior consistência, uma régua metálica biselada pode ser suficiente para a talhagem e acerto das superfícies do topo e da base do corpo de prova, contido no anel de adensamento.

1. Em casos especiais, a altura do corpo de prova pode ser menor que a altura do anel de adensamento, o que se consegue por extrusão parcial do corpo de prova e acerto da superfície do solo excedente. A altura do corpo de prova, nesse caso, deve ser, no mínimo, de 13mm e não inferior a dez vezes o máximo diâmetro de partícula.

1. Determinação de umidade e massa específica aparente iniciais

1. Teor de umidade inicial (h)

Usar as aparas resultantes do processo de talhagem do corpo de prova,  para determinar o teor de umidade inicial.

1. Massa específica aparente úmida inicial (γhi)

1. Obter a massa do corpo de prova, subtraindo-se da massa do conjunto, a massa do anel;
2. Determinar o volume do corpo de prova, a partir da altura e do diâmetro do anel;
3. Calcular a massa específica aparente úmida inicial, pela divisão da massa do corpo de prova pelo seu volume.

1. Montagem do corpo de prova na célula de adensamento

1. As pedras porosas e os papéis-filtro, caso utilizados, devem ser preparados antes da montagem, para evitar mudanças no teor de umidade do corpo de prova.

1. No caso de solos saturados, as pedras porosas devem ser previamente fervidas e mantidas imersas em água, até o instante de entrar em contato com o corpo de prova. Para solos parcialmente saturados, devem ser utilizadas pedras porosas simplesmente umedecidas. Entretanto, para solos altamente expansivos, colapsíveis ou muito secos, utilizar pedras porosas secas.

1. A montagem da célula de adensamento deve obedecer à seguinte seqüência:  base rígida, pedra porosa inferior, papel-filtro, corpo de prova contido no anel, papel-filtro e pedra porosa superior.

1. Após a montagem da célula, colocar o cabeçote metálico, ajustando-se, então, o conjunto ao sistema de aplicação de carga.

1. Quando não for feita a inundação do corpo de prova a partir do primeiro estágio de carregamento, a célula de adensamento deve ser protegida contra perda de umidade por evaporação, através do seu envolvimento com plástico ou borracha aderente e/ou algodão levemente umedecido.

1. Procedimento para execução do ensaio

1. Após a colocação da célula de adensamento no sistema de aplicação de carga com os devidos ajustes, instalar o extensômetro e aplicar uma pressão de assentamento de 5kPa (≅0,05 kgf/cm2) para solos resistentes ou 2kPa (≅ 0,02 kgf/cm2) para solos moles. O extensômetro deve ser zerado, cinco minutos após a aplicação dessa pressão.

1. Decorrido esse período de tempo, transmitir cargas adicionais à célula de adensamento, em estágios,  para obter pressões totais sobre o solo de  aproximadamente  10 kPa;   20 kPa;    40 kPa;  80 kPa;  160 kPa, etc., mantendo-se cada pressão pelo período de tempo discriminado em 3.7.4.  O carregamento do corpo de prova deve continuar até a definição da região de compressão virgem. Em casos especiais, podem ser introduzidos alguns estágios intermediários de pressão, de forma a poder se definir com mais precisão a pressão de pré-adensamento.

1. Em amostra indeformada saturada nas condições de campo ou extraída abaixo do lençol freático, o ensaio deve ser executado com inundação do corpo de prova, imediatamente após a aplicação da pressão de  10 kPa. Nessas condições, eventual tendência à expansão do corpo de prova deve ser evitada, através do aumento gradativo de pressão, limitado à pressão vertical do campo.

1. Para cada um dos estágios de pressão, fazer leituras no extensômetro da altura ou variação de altura do corpo de prova, com resolução de 0,01mm,  imediatamente antes do carregamento  (correspondente ao tempo zero) e, a seguir,  nos intervalos de tempo de 1/8min;  1/4min;  1/2min; 1min;  2min; 4min;  8min; 15min;  30min; 1h;  2h;  4h;  8h  e  24h contados a partir do instante de aplicação do incremento de carga.

1. Para solos com elevado grau de saturação, as leituras devem continuar, se necessário, por um intervalo de tempo maior, até que fique definida a reta de compressão secundária no gráfico altura do corpo de prova em função do logaritmo do tempo ou, alternativamente, até que sejam atingidos 100% de adensamento primário no gráfico altura do corpo de prova em função da raiz quadrada do tempo (ver item 4.4).

1. A duração de cada estágio de pressão deve ser aproximadamente a mesma ao longo de todo o ensaio, exceção feita, se necessário, nos fins de semana.

1. Em ensaios sobre solos pouco compressíveis, as leituras de altura, ou variação de altura, efetuadas ao longo do tempo, devem ser corrigidas, somando, ou subtraindo, a deformação do conjunto célula de adensamento – sistema de aplicação de carga, correspondente ao estágio de pressão aplicado, obtida conforme o Anexo.

1. completadas as leituras correspondentes ao máximo carregamento empregado, efetuar o descarregamento do corpo de prova em estágios, fazendo-se leituras no extensômetro e corrigindo-as, se necessário, de forma análoga aos estágios de carregamento. O descarregamento deve ocorrer em, no mínimo, três estágios.

1. Após ter-se atingido no descarregamento a pressão de  10kPa e verificada a estabilização da altura do corpo de prova, descarregar totalmente o corpo de prova e imediatamente retirar da célula de adensamento o anel com o corpo de prova. Proceder ao enxugamento das superfícies expostas do corpo de prova com papel absorvente, determinar a sua massa com resolução de  0,1g  e, a seguir, tomar porções do material para determinar o teor de umidade final.

1. Corpos de prova provenientes de amostras não saturadas podem ser inundados em pressões que simulem futuras condições de campo. Em tais casos, o corpo de prova deve ser inundado somente após o término do adensamento primário daquele estágio de pressão.  Após a inundação, devem ser efetuadas leituras de variação de altura do corpo de prova até a estabilização, por um tempo mínimo de 24h.

Nota:    É possível a realização de ensaios de permeabilidade durante a execução de ensaio de adensamento em anel fixo sobre corpo de prova inundado. Estes ensaios podem ser programados em diversos estágios de carregamento, após a inundação, sendo que cada ensaio deve ser realizado somente após o término do adensamento primário do respectivo estágio de carregamento. O ensaio de permeabilidade é executado à carga hidráulica variável, com a instalação de uma bureta graduada conectada à pedra porosa da base da célula de adensamento, resultando em fluxo d’água da base para o topo do corpo de prova.

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