Determinação do CBR

Objetivo

Determinar o Índice de Suporte Califórnia (CBR) de solos compactados em laboratório, sob condições controladas de umidade e densidade. Este ensaio mede a resistência à penetração de um pistão padronizado no solo, simulando as condições de campo. O valor do CBR é um parâmetro fundamental para o dimensionamento de pavimentos flexíveis, permitindo avaliar a capacidade de suporte do solo e sua adequação como subleito, sub-base ou base.

Normas Aplicáveis

ABNT NBR 9895, ASTM D1883, AASHTO T193

Equipamentos e Materiais Necessários

• - Molde cilíndrico CBR (diâmetro interno de 152mm e altura de 178mm)
• - Colarinho complementar de mesma seção do molde e altura de 51mm
• - Base perfurada para o molde
• - Disco espaçador metálico (diâmetro de 151mm e altura de 61,4mm)
• - Soquete de compactação (4,5kg para energia normal ou 4,5kg com maior altura de queda para energia intermediária, ou 10kg para energia modificada)
• - Placas perfuradas com haste ajustável
• - Sobrecargas metálicas anulares (2,27kg cada)
• - Extensômetro com precisão de 0,01mm e curso mínimo de 10mm
• - Prensa hidráulica ou mecânica com capacidade mínima de 50kN
• - Pistão de penetração (diâmetro de 49,6mm)
• - Medidor de força (com precisão de 0,1% da carga máxima)
• - Medidor de deslocamento (com precisão de 0,01mm)
• - Tanque para imersão dos corpos de prova
• - Balança com capacidade mínima de 20kg e precisão de 1g
• - Estufa capaz de manter temperatura de 105-110°C
• - Cronômetro
• - Recipientes para determinação de umidade

Preparação da Amostra

Preparar o solo como para ensaio de compactação. Utilizar cerca de 6kg de material passante na peneira de 19mm para cada corpo de prova.

Procedimento Passo a Passo

1. 1. Preparação do solo:
2. a. Secar o solo ao ar ou em estufa a temperatura não superior a 60°C
3. b. Desagregar os torrões sem reduzir o tamanho natural das partículas
4. c. Peneirar o material na peneira de 19mm (3/4")
5. d. Determinar o teor de umidade ótimo e a massa específica aparente seca máxima (ensaio de compactação)
6. e. Preparar aproximadamente 6kg de solo para cada corpo de prova
7. f. Adicionar água para atingir o teor de umidade desejado (geralmente ótimo)
8. g. Homogeneizar completamente a mistura solo-água
9. h. Acondicionar em saco plástico hermético por pelo menos 24 horas
11. 2. Preparação do molde CBR:
12. a. Limpar o molde, base, colarinho e disco espaçador
13. b. Pesar o molde com a base (sem colarinho e disco)
14. c. Fixar a base ao molde e inserir o disco espaçador
15. d. Colocar um disco de papel filtro sobre o disco espaçador
16. e. Encaixar o colarinho na parte superior do molde
18. 3. Compactação do corpo de prova:
19. a. Dividir a amostra em 5 porções aproximadamente iguais
20. b. Colocar a primeira porção no molde
21. c. Aplicar o número de golpes especificado conforme a energia de compactação:
22. - Energia normal: 12 golpes por camada
23. - Energia intermediária: 26 golpes por camada
24. - Energia modificada: 55 golpes por camada
25. d. Distribuir os golpes uniformemente sobre toda a superfície
26. e. Repetir o procedimento para as cinco camadas
27. f. Após a última camada, remover o colarinho e rasar o topo do corpo de prova
29. 4. Determinação da massa do conjunto:
30. a. Retirar a base, o disco espaçador e o papel filtro
31. b. Pesar o conjunto molde + solo compactado
32. c. Calcular a massa específica aparente úmida
33. d. Coletar amostra para determinação da umidade
35. 5. Preparação para imersão:
36. a. Colocar um disco de papel filtro sobre a face superior do corpo de prova
37. b. Fixar a placa perfurada com haste ajustável sobre a face superior
38. c. Colocar anéis de sobrecarga (geralmente 10 lb ou 4,5 kg)
39. d. Instalar o extensômetro sobre a haste ajustável
40. e. Registrar a leitura inicial do extensômetro (L₀)
42. 6. Imersão do corpo de prova:
43. a. Submergir o conjunto em tanque com água a temperatura ambiente
44. b. Manter o nível de água aproximadamente 1 cm acima da superfície do corpo de prova
45. c. Iniciar a contagem do tempo de imersão (96 horas/4 dias)
46. d. Registrar leituras do extensômetro após 24h, 48h, 72h e 96h
47. e. Calcular a expansão para cada leitura: Expansão (%) = [(L₁ - L₀) / h] × 100, onde:
48. - L₁: leitura do extensômetro no tempo considerado
49. - L₀: leitura inicial do extensômetro
50. - h: altura inicial do corpo de prova (116,4 mm)
52. 7. Ensaio de penetração:
53. a. Após 96 horas, retirar o corpo de prova do tanque
54. b. Deixar drenar por 15 minutos, mantendo as sobrecargas
55. c. Transferir o conjunto para a prensa CBR
56. d. Posicionar o pistão de penetração no centro do corpo de prova
57. e. Ajustar o medidor de deformação para registro da penetração
58. f. Aplicar uma pequena carga inicial (aproximadamente 10 N) para assentamento
59. g. Zerar os indicadores de carga e penetração
61. 8. Execução do ensaio de penetração:
62. a. Iniciar a penetração a uma velocidade constante de 1,27 mm/min
63. b. Registrar as leituras de carga para as seguintes penetrações:
64. - 0,5 mm
65. - 1,0 mm
66. - 1,5 mm
67. - 2,0 mm
68. - 2,5 mm
69. - 3,0 mm
70. - 4,0 mm
71. - 5,0 mm
72. - 7,5 mm
73. - 10,0 mm
74. - 12,5 mm
75. c. Ao final do ensaio, retirar o corpo de prova e coletar amostra para umidade
77. 9. Construção da curva carga × penetração:
78. a. Plotar os valores de carga (eixo vertical) versus penetração (eixo horizontal)
79. b. Examinar a curva quanto a irregularidades no trecho inicial
80. c. Se houver concavidade inicial, fazer correção traçando tangente ao ponto de inflexão
81. d. Determinar as cargas corrigidas para penetrações de 2,5 mm e 5,0 mm
83. 10. Cálculo do CBR:
84. a. Calcular o CBR para penetração de 2,5 mm: CBR₂,₅ = (carga a 2,5 mm / 13,35) × 100
85. b. Calcular o CBR para penetração de 5,0 mm: CBR₅,₀ = (carga a 5,0 mm / 20,0) × 100
86. c. O valor do CBR é o maior dos dois valores calculados
87. d. Expressar o resultado com aproximação de 1%
89. 11. Documentação e análise:
90. a. Registrar todos os dados do ensaio (umidade, expansão, CBR)
91. b. Construir gráficos correlacionando CBR, grau de compactação e expansão
92. c. Comparar os resultados com as especificações do projeto

Cálculos e Análise de Resultados

Referências/Bibliografia

ABNT NBR 9895 - Solo - Índice de suporte Califórnia (ISC) - Método de ensaio ASTM D1883 - Standard Test Method for California Bearing Ratio (CBR) of Laboratory-Compacted Soils AASHTO T193 - Standard Method of Test for The California Bearing Ratio