Para permitir a classificação segundo a tecnologia MCT, foram realizados os ensaios de Compactação Mini-MCV e de Perda de Massa por Imersão (Pi), de acordo com as normas DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a) e DNER-ME 256/94 (BRASIL, 1994b). Todos os ensaios foram executados no laboratório de pavimentação do NUGEO/UFOP, que já possuía todos os equipamentos, mas foi necessário aumentar o número de cilindros de
compactação e de suportes para cápsulas de Perda de Massa por Imersão devido ao grande número de ensaios programados. Reforça-se que os resultados obtidos nesta etapa serão comparados com aqueles obtidos com a utilização da norma DNER-ME 030/1994 (BRASIL, 1994c), que preconiza a determinação da relação sílica-sesquióxidos.
As dezesseis misturas utilizadas, já destacadas na Tabela 3.2, mais os materiais das jazidas J1 e J2, e os solos finos E1 e E2, foram submetidas aos procedimentos. Para a preparação das amostras, após ter sido seco ao ar, o material foi passado na peneira de 2,0 mm e, em seguida, colocado em sete saquinhos de polietileno, de 500 g.
Embora a norma recomende a preparação de cinco amostras de 500 g, que correspondem a cinco pontos no gráfico, na prática, os executores do ensaio têm preferido preparar seis ou sete amostras, pois pode ocorrer que, devido à incerteza quanto ao comportamento do material, os cinco pontos compactados não sejam suficientes para gerar um conjunto de curvas que permita a classificação. Desta forma, como procedimento experimental, é conveniente compactar seis ou sete amostras e aproveitar apenas as cinco que permitam a melhor representação do conjunto de curvas de compactação.
As Figuras 3.16 e. 3.17, ilustram a fase inicial de preparação de amostras, devidamente ensacadas e cuidadosamente organizadas, preparadas para a fase de adição de água.
Figura 3-16 – Vista da preparação e armazenamento de amostras secas-compactação Mini-MCV
Em seguida realizou-se a adição de água em cada uma das amostras de 500 g, variando de forma crescente, a cada 2% para solos arenosos, a cada 3% para solos argilosos lateríticos e a cada 5% para as argilas não lateríticas e siltes micáceos ou cauliníticos, até se conseguir abranger uma faixa de umidade tal, que permitisse o traçado completo da curva de compactação. Caso não tivesse sido atingido este objetivo, devido à inexperiência ou devido ao comportamento de algum material, diferente do esperado, o recurso da preparação de mais de cinco amostras poderia auxiliar na obtenção da faixa de umidade adequada.
Após a adição da água, na proporção adequada, cada amostra foi adequadamente homogeneizada em bacias metálicas apropiadas, com a utilização de uma espátula de polietileno, que foi adaptada para gerar mais eficiência a essa operação.
A utilização de provetas plásticas de 50 ml permitiu, na fase inicial, que a operação de adição de água fosse realizada com uma precisão relativa para a realização do ensaio. Utilizou-se este recurso no início da pesquisa, mas, posteriormente optou-se pela pesagem das porções de água adicionada, o que proporcionou uma precisão ainda maior ao processo de preparação e composição, razão pela qual foi adotado esse procedimento até o final da pesquisa. As Figuras 3.18 e 3.19 ilustram esta fase da preparação das amostras.Este procedimento permite que os ensaios sejam realizados, com precisão, mesmo nas amostras com menos de 500 g.
Figura 3-18 – Vista da preparação e armazenamento de amostras úmidas para o ensaio decompactação Mini-MCV
Figura 3-19 – Vista da preparação de amostras úmidas para o ensaio decompactação Mini-MCV Após a adição de água e homogeneização, todas as amostras foram novamente colocadas em sacos de polietileno e armazenadas até o dia seguinte (24 horas), para a realização da compactação Mini-MCV. A Figura 3.20 ilustra esta fase da preparação das amostras.
Figura 3-20 – Vista das amostras prontas para o ensaio de compactação Mini-MCV O ensaio poderia ser realizado com amostras pesando menos de 500 g, pois para a compactação são necessários 200 g, e mais 100 g são suficientes para determinação do teor de umidade. No entanto, esta redução poderia tornar a operação de adição de água
mais imprecisa, pois quanto menor o peso da amostra preparada, menor a quantidade de água adicionada para se alcançar o teor de umidade desejado.
No dia seguinte ao da preparação das amostras executou-se a compactação dos corpos de prova, conforme as recomendações da norma DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a). Foram dados golpes sucessivos e efetuadas leituras no extensômetro, correspondentes à seguinte série de golpes: 1, 2, 3, 4, 6, 12, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192, 256. Interrompeu- se o processo quando foi atendida uma das seguintes condições, conforme recomendação normativa:
a diferença entre a leitura obtida após 4n golpes e a obtida após n golpes foi menor que 2,0 mm;
houve intensa exsudação de água no topo e na base do corpo de prova; o número de golpes atingiu o valor de 256.
Após a compactação, procedeu-se a extração parcial do corpo de prova, com auxílio da alavanca de extração da prensa, até que fosse obtida uma saliência de 10 mm. O corpo de prova foi então colocado numa caixa com água, contendo uma cápsula para conter o material desagregado, por um período de pelo menos 20 horas, observando-se os primeiros minutos do seu comportamento e, anotando-se as eventuais peculiaridades, tais como: desagregação, desprendimento de bolhas, inchamento e trincamento.
Após esse período as cápsulas com o material desagregado foram retiradas e levadas para secagem em estufa, para permitir o cálculo da Perda de Massa por Imersão (Pi). A massa do solo seco em estufa, da porção desprendida do corpo-de-prova, em gramas, é denominada Md. Com o valor de Md associado aos valores da massa seca individual de cada corpo de prova( Ms) e a altura inicial do corpo-de-prova , calculou-se o valor de Pi que foi utilizado na classificação, por meio do gráfico Pi x Mini-MCV. Neste gráfico, procurou-se o valor de Mini-MCV igual a 15 para os solos de alta massa específica, ou igual a 10 para os solos de baixa massa específica, de acordo com o seguinte critério, já destacado no Capítulo 2.
Traçou-se o gráfico Mini-MCV x Af (altura final do corpo de prova), procurou-se o Mini- MCV = 10 no eixo das abscissas e determinou-se o valor correspondente de Af, no eixo
das ordenadas. Se Af fosse menor que 48 mm, o solo era considerado de alta massa específica. Se Af fosse maior ou igual a 48 mm, o solo era considerado de baixa massa específica. As Figuras 3.21 e 3.22 apresentam exemplo de curvas obtidas com estes procedimentos.
Figura 3-21 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Af
Figura 3-22 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Pi
No início da execução dos ensaios ocorreram alguns casos de perda de material, entre o soquete e o cilindro, acarretando a perda do corpo de prova. Isto ocorria na compactação dos solos mais argilosos, nos pontos de teor de umidade próximos ou superiores à umidade ótima.
Após uma consulta à bibliografia sobre a tecnologia MCT, foram encontradas informações que este problema poderia ser resolvido com a colocação de anéis de vedação nos cilindros (Marangon, 2004). Constatada como uma das maiores diculdades experimentais na execução da compactação de alguns solos argilosos, o autor percebeu que, em pontos com teor de umidade próximo ou superior a umidade ótima, foi observada
uma diferença na massa de solo final do corpo de prova. Passou-se também a adotar a utilização dos anéis na sequência dos procedimentos de execução dos ensaios.
Foram utilizados os anéis existentes no laboratório do Núcleo de Geotecnia da UFOP. O maior, de bronze, foi colocado na parte inferior do corpo de prova, e o menor, de aço inoxidável, na parte superior. O volume dos anéis foi descontado no cálculo das massas específicas e da perda de massa. Esta configuração da colocação dos anéis eliminou o problema da perda de material, por isso não foi testada a configuração inversa, colocando o anel maior em cima e o menor em baixo, que talvez seja a mais correta (Figuras 3.21 a 3.26).
Figura 3-23 – Vista do vazamento da amostra no pistão
Figura 3-25 - Detalhe do anel de vedação inferior
Figura 3-26 – Detalhe do anel de vedação superior
No que tange a determinação da altura do corpo de prova com relativa precisão, adotou- se, desde o início da campanha de ensaios, o procedimento de aferição da prensa de compactação, conforme a recomendação da própria norma DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a).
Na compactação das amostras que apresentavam menores teores de umidade, mais secas, que exigiam a aplicação de 256 golpes, algumas vezes ocorreu a fuga do cilindro em relação à base da prensa de compactação Mini-MCV. Durante a compactação principalmente das amostras em que se utilizava um grande número de golpes, era comum esta ocorrência. Nesses casos, a distância entre a face inferior do solo compactado e a
extremidade inferior do cilindro foi reduzindo gradativamente, até que, antes da aplicação do número de golpes necessários para completar a série, a amostra alcançou a extremidade do cilindro, fazendo que este saísse da base da prensa .
Como recomendação prática, Marangon (2004) afirma que é possível interromper antecipadamente o ensaio e resolver esse problema, sem comprometimento do procedimento. Entretanto, na presente pesquisa, adotou-se o procedimento de abandonar o corpo de prova e moldar outro, com teor de umidade 0,5% a 1,5% maior, que foi suficiente para sanar o problema. As Figuras 3.27 e 3.28 mostram a fuga do cilindro da base no momento do ensaio. As Figuras 3.29 a 3.37 ilustram a sequência de execução dos ensaios de Compactação Mini-MCV e de Perda de Massa por Imersão (Pi).
Figura 3-27 – Detalhe da fuga do cilindro sobre a base durante o ensaio
Figura 3-29 – Compactação Mini-MCV (instante 1)
Figura 3-30 – Compactação Mini-MCV (instante 2)
Figura 3-32 – Compactação Mini-MCV (instante 4)
Figura 3-33 – Perda de Massa por Imersão (instante 1)
Figura 3-35 – Perda de Massa por Imersão (instante 3)
Figura 3-36 – Perda de Massa por Imersão (instante 4)