Relatório 03

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL 
 
 
 
 
PRÁTICA 07: ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – PROCTOR NORMAL 
 
PRÁTICA 08: ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA 
(ISC) 
 
PRÁTICA 09: DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM EMPREGO DO FRASCO 
DE AREIA 
 
 
 
 
 
 Aluno: Greylson Nunes Aguiar Matrícula: 384968 
 Professor: Francisco Chagas da Silva Filho Turma: T03 
 Disciplina: Mecânica dos Solos I Curso: Engenharia Civil 
FORTALEZA, 2018
2 
 
Sumário 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................................... 3 
2.1. COMPACTAÇÃO ................................................................................................. 3 
2.2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) .............................................................. 4 
2.3. FRASCO DE AREIA ............................................................................................... 6 
3. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................ 6 
4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .................................................... 7 
4.1. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – PROCTOR NORMAL............................................ 7 
4.2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – ISC OU CBR ................................................ 8 
4.3. DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM FRASCO DE AREIA .................... 9 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................................ 10 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
Estudar o solo na qual se está trabalhando é imprescindível na construção civil, assim como 
para diversas outras áreas. Dessa maneira, este relatório tem como objetivo detalhar os métodos 
utilizados para caracterizar um determinado solo extraído para estudo, neste relatório será 
detalhado três ensaios que se referem as seguintes práticas: Prática 07: Ensaio de compactação 
– Proctor Normal, realizada no dia 08/05/2018; Prática 08: Ensaio de determinação do Índice 
de Suporte Califórnia (ISC) ou CBR, realizada no dia 17/04/2018; Prática 09: Determinação da 
massa específica com emprego do frasco de areia, realizada no dia 22/05/2018. Todos os 
ensaios ocorreram no Laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade Federal do Ceará. 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1. COMPACTAÇÃO 
Entende-se por compactação de um solo, o processo manual ou mecânico que visa reduzir 
o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável. Trata-se 
de uma operação simples e de grande importância pelos seus consideráveis efeitos sobre a 
estabilização de maciços terrosos, relacionando-se, intimamente, com os problemas de 
pavimentação e barragens de terra. A compactação de um solo visa melhorar suas 
características, não só quanto à resistência, mas, também, nos aspectos: permeabilidade, 
compressibilidade e absorção d'água. 
No estado atual de conhecimento sobre o assunto, sabe-se que o aumento do peso específico de 
um solo, produzido pela compactação, depende fundamentalmente da energia dispendida e do 
teor de umidade do solo. Observe-se que na "compactação" há expulsão de ar, e no 
"adensamento" a expulsão é da água. 
Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e para 
uma determinada energia de compactação, a curva de variação dos pesos específicos Ɣ, em 
função da umidade h, tem o aspecto indicado na Fig. 2.1. Esta curva nos mostra que há um 
determinado ponto, para o qual Ɣs é máximo. A umidade correspondente a este ponto de peso 
especifico aparente máximo (Ɣs máx.) é denominada umidade ótima (hot). Para cada solo, sob 
uma dada energia de compactação, existem, então, um hot e um Ɣs máx. 
O comportamento do solo, indicado na Fig. 2.1 pode ser explicado considerando que à 
medida que cresce o teor de umidade, até um certo valor (hot), o solo torna-se mais trabalhável, 
daí resultando Ɣs maiores e teores de ar menores. Como, porém, não é possível expulsar todo o 
ar existente nos vazios do solo, a curva de compactação não poderá nunca alcançar a curva de 
4 
 
saturação (que é, teoricamente, a curva de Var = O), justificando-se, assim, a partir de Ɣs máx. 
o ramo descendente. 
 Fig. 2.1. Curva de compactação 
 
 Fonte: CAPUTO, H.P. Mecânica dos Solos e suas aplicações. 
 
Para comprovar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar 
sistematicamente a umidade e o peso específico aparente do material. 
Chama-se porcentagem ou grau de compactação ao quociente do peso específico aparente 
obtido no campo, pelo peso específico máximo obtido no laboratório: 
Gc = 
Ɣ𝑠 (𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜)
Ɣ𝑠,𝑚á𝑥 (𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜)
×100 
Não sendo atingida a compactação desejada, a qual não deverá ser inferior a determinado 
valor do grau de compactação (fixado pela especificação adotada), o material será revolvido e 
recompactado. 
2.2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) 
Os ensaios são realizados com a amostra de solo compactada em condições padronizadas, 
dentro de um molde cilíndrico com, aproximadamente, 15 cm de diâmetro e 17,5 cm de altura, 
provido de um colarinho de extensão com 5 cm de altura. Como fundo falso deste cilindro, 
durante a compactação, usa-se o chamado “disco espaçador” (Fig. 2.2) 
Fig. 2.2.1. Disco espaçador. 
 
Para determinação do ISC, segue-se o seguinte procedimento: 
5 
 
a) Preparam-se três corpos de prova com a umidade ótima, sendo que um com 55 golpes, 
outro com 26 e o terceiro com 12; determinam-se as umidades e os pesos específicos dos 
mesmos; 
b) Satura-se cada uma dessas amostras durante 4 dias; assim procedendo, procura-se 
reproduzir a condição mais desfavorável que possa ocorrer, que é a de eventual saturação do 
material in loco; 
c) Mede-se a resistência à penetração de cada uma delas, mediante o puncionamento (Fig. 1 
2-7), na face superior da amostra, de um pistão com, aproximadamente, 5 em de diâmetro, 
sob uma velocidade de penetração de 1,25 mm/min. 
Fig. 2.2.2. Defletômetro. 
 
As cargas correspondentes são determinadas através das leituras do micrômetro (com 
sensibilidade de 0,001 mm) integrante do anel dinamométrico, que compõe o aparelho. Por 
meio destas leituras e da curva de aferição do anel, conhecem-se as cargas atuantes no pistão, 
as quais, divididas pela sua área, fornecerão as pressões aplicadas à amostra. Traça-se, a seguir, 
a curva pressão-penetração. 
As pressões, assim obtidas, expressas em porcentagens das "pressões padrões", 
denominam-se Índices de Suporte Califórnia (I.S.C.) ou índices californianos de capacidade de 
carga (C.B.R.). 
O ISC é determinado, portanto, a partir da seguinte expressão: 
 
 
 
6 
 
 Na qual os valores de pressão padrão são: 
 
O ensaio também nos permite calcular o índice de expansão do solo durante o período de 
saturação, tal índice pode ser determinado a partir da seguinte fórmula: 
𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠ã𝑜 (%) = 
(𝑙𝑒𝑖𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)
𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑎
 𝑥 100 
2.3. FRASCO DE AREIA 
No controle da compactaçãono campo, é regra geral tomar-se um ensaio de laboratório 
como referência e verificar o que é obtido no campo, com equipamento, comparando estes 
resultados com os de laboratório, dentro de certas especificações. 
As condições de rolamento de uma estrada, durante sua vida de serviço, guardam uma 
estreita relação com a uniformidade de compactação. 
Para o corpo dos aterros o grau mínimo de compactação é de 95% e para a camada final é 
de 100% em relação ao proctor normal, com uma tolerância de - 3% no teor de umidade, 
comparando com a umidade ótima, deverá ser feita uma determinação da massa específica de 
campo para cada 1000m3 de solo compactado. Já para a camada final do aterro para cada 200m3 
de solo compactado será feita uma determinação da massa específica de campo. 
Essa determinação é feita realizando o ensaio de determinação de massa específica com 
emprego do frasco de areia. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 Todas as amostras utilizadas são de origem indeterminada e foram coletadas pelo 
Laboratório de Mecânica dos Solos da UFC. 
No ensaio de compactação – proctor normal, a metodologia utilizada teve como base a 
NBR 7182, neste ensaio utilizou-se um cilindro com volume de 997 cm3 em três camadas 
sucessivas, com a aplicação de 26 golpes com um soquete de peso de 3 kg a uma altura de queda 
de 30 cm. 
O método de ensaio referente prática do Índice de Suporte Califórnia – ISC ou CBR foi 
baseado na NBR 9895, com a utilização da energia normal, 5 camadas com 12 golpes cada, e, 
posteriormente, utilizou-se um corpo de prova completamente saturado que estava no tanque 
por 4 dias para determinação da expansão do material, assim como sua resistência. 
7 
 
Já para determinação da massa específica com emprego do frasco de areia, a norma de 
referência utilizada foi a NBR 7185. Alguns itens não seguiram rigidamente a norma, como a 
realização de três procedimentos com subsequente média aritmética para determinação da 
massa de areia no funil, no ensaio este procedimento foi realizado apenas uma vez; assim como 
a determinação da umidade, na qual não se utilizou a estufa. 
4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
4.1.ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – PROCTOR NORMAL 
 Para traçar a curva de compactação é necessário obter a umidade (𝑤) e a massa específica 
seca (𝜌𝑑). Para determinação da umidade, foram retiradas cinco pequenas amostras durante o 
ensaio do Proctor. Os resultados estão dispostos na Tabela 1. Já para a obtenção da massa 
específica seca, foi utilizada a seguinte equação: 
𝜌𝑑 =
𝑀𝑢 ∗ 100
𝑉(100 + 𝑤)
 
Onde: 
𝜌𝑑: massa específica seca; 
𝑀𝑢: massa úmida do solo compactado; 
𝑉: volume útil do molde cilíndrico; 
𝑤: teor de umidade do solo compactado. 
O peso e o volume do cilindro são, respectivamente, 2121g e 997 cm³. 
Tabela 01. Resultados: ensaio de compactação – proctor normal. 
PONTOS 1 2 3 4 5 
MASSA DA AMOSTRA + 
CILINDRO (g) 
3893 4055 4102 4120 4100 
MASSA DO CILINDRO (g) 2121 2121 2121 2121 2121 
V. DO CILINDRO (cm3) 997 997 997 997 997 
CÁPSULA Nº 43 52 71 7 66 
MASSA BRUTO ÚMIDA (g) 66.05 76.87 80.36 93.4 73.13 
MASSA BRUTA SECA (g) 60.56 68.02 70.65 81.08 61.77 
MASSA DA CÁPSULA (g) 13.16 10.56 13.7 16.61 9.98 
UMIDADE 11.58 14.96 17.05 19.11 21.93 
PESO ESPECÍFICO 
APARENTE SECO (g/cm³) 
1.5929 1.6874 1.6975 1.6833 1.6279 
Fonte: Autoral. 
 
8 
 
Com este resultado traçou-se a seguinte curva de compactação: 
Gráfico 01. Curva de compactação. 
 
4.2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – ISC OU CBR 
De acordo com a norma a área do pistão é 19,32 cm². A partir das leituras feitas em 
laboratório, das conversões e das pressões obteve-se a seguinte tabela. 
Tabela 02. Resultados: Ensaio Índice de Suporte Califórnia (CBR) 
Tempo (min) Penetração (mm) Leitura (mm) Cte. do Anel (Kgf) Carga (N) 
Pressão 
(Kgf/cm2) 
0,5 0,63 41 0,0817 3,3497 1,743 
1 1,27 73 0,0817 5,9641 3,103 
1,5 1,9 101 0,0817 8,2517 4,293 
2 2,54 123 0,0817 10,0491 5,228 
2,5 3,17 149 0,0817 12,1733 6,333 
3 3,81 172 0,0817 14,0524 7,311 
3,5 4,44 190 0,0817 15,523 8,076 
4 5,08 212 0,0817 17,3204 9,011 
5 6,35 253 0,0817 20,6701 10,753 
6 7,62 291 0,0817 23,7747 12,368 
7 8,89 323 0,0817 26,3891 13,729 
8 10,16 360 0,0817 29,412 15,301 
9 11,43 392 0,0817 32,0264 16,661 
10 12,7 430 0,0817 35,131 18,276 
 
 
1,58
1,6
1,62
1,64
1,66
1,68
1,7
1,72
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
M
as
sa
 e
sp
e
cí
fi
ca
 s
e
ca
 (
g/
cm
³)
Umindade (%)
CURVA DE COMPACTAÇÃO
9 
 
Em seguida, a seguinte curva, carga x penetração, foi elaborada. 
Curva 02. Pressão x penetração. 
 
Para determinação do CBR foram utilizadas as penetrações de 2,54 e 5,08, como determina 
a norma, não foi necessário fazer correções pois não houve nenhum ponto de inflexão. 
 
CBR = 
5,23
6,90
 𝑥 100 = 75,79 % 
 
CBR = 
9,01
10,35
 𝑥 100 = 87,05 % 
 
Ao determinar a expansão, temos: 
𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠ã𝑜 (%) = 
(7,03−7,00)
115
 𝑥 100 = 0,026 % 
4.3. DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM FRASCO DE AREIA 
No ensaio de determinação da massa específica os resultados obtidos foram dispostos na 
tabela a seguir: 
 
 
Tabela 03. Resultados: Ensaio de determinação de massa específica 
Massa do 
frasco de 
areia (g) 
Antes A 6000 
Depois B 3690 
Diferença A – B 2310 
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
0 2 4 6 8 10 12 14
Pressão x Penetração
10 
 
Massa da 
areia no 
funil (g) 
Antes A 6000 
Depois D 5515 
Diferença A – D = C 485 
Massa da areia no furo (g) Mareia = A – B – C 1825 
Massa 
específica 
da areia 
(g/cm³) 
Mcil + areia 
(g) 
E 
3439 
Mcil (g) F 2121 
Vcil (cm³) G 997 
𝞺areia 
(g/cm³) 
𝞺areia = 
(𝐸−𝐹)
𝐺
 1,32 
Volume no furo (cm³) V = Mareia / 𝞺areia 1382 
Massa do solo úmido (g) Mh 2315 
Umidade (%) W 8% 
Massa específica seca “in 
situ” (g/cm³) 
𝞺d = 𝞺areia · 
𝑀ℎ
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎
 ·
100
100+𝑤
 1,55 
Ensaio de laboratório 
Wot (%) 11 
𝞺dmax (g/cm³) 1,7 
Grau de compactação – 
GC (%) 
𝞺d/ 𝞺dmax · 100 
91,18 
 
A partir do grau de compactação obtido, cerca de 91%, podemos analisar que tal solo 
não é adequado, por exemplo, a um aterro de edificações, que exige um grau de compactação 
mínimo de 95%. 
5. CONCLUSÃO 
O ensaio de compactação – proctor normal foi realizado com base na norma NBR 
7182/2006, porém acredita-se que houve erros que influenciaram negativamente na construção 
da curva de compactação. No entanto, ao realizar os ajustes necessários, foi possível chegar à 
uma curva de compactação satisfatória. Assim, encontrou-se os valores da umidade ótima e 
massa específica seca máxima que definem o melhor grau de compactação do solo de forma 
que esse tenha menos permeabilidade e uma maior resistência. 
O ensaio de determinação do índice de suporte Califórnia é outro parâmetro muito 
importante para compreensão das características do solo para pavimentação pois este mede a 
11 
 
resistência a penetração que o solo tem a brita padronizada, além do mais, o ensaio possibilita 
obter outro parâmetro essencial para a durabilidade do solo, que é o índice de expansibilidade 
do solo. 
Na determinação da massa específica do solo, pode-se perceber que a utilização do método 
do frasco de areia é essencial, pois possibilita determinar este valor “in situ”, no campo, 
possibilitando, assim, que seja determinada posteriormente o grau de compactação do solo, que 
como verificou-se é imprescindível para a construção civil. Sobre a metodologia realizada,foi 
possível verificar que possíveis erros podem ter ocorridos, devido, dentre outras razões, a não 
realização de três procedimentos para determinação da massa da areia no funil como determina 
a norma. 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
➢ NBR 7182 
➢ NBR 9895 
➢ NBR 7185 
➢ CAPUTO, H.P. Mecânica dos Solos e suas aplicações. Rio de Janeiro, 
2000.