Compactação de solos

A compactação de solos consiste no procedimento de melhorar as propriedades do terreno através de processos manuais ou mecânicos.

Geralmente, um solo quando é transportado e aterrado está num estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, pouco resistente e muito deformável. Os procedimentos de compactação visam fornecer ao solo melhorias destes aspectos.

A compactação é um processo que visa melhorar as propriedades do solo através da redução dos seus vazios pela aplicação de pressão, impacto ou vibração. Além disso, esse processo torna o maciço mais homogêneo. Esta operação resulta no aumento do peso específico aparente do solo.

Com a diminuição dos vazios do solo, espera-se uma redução da variação dos teores de umidade, da compressibilidade e da permeabilidade e um aumento da resistência ao cisalhamento e à erosão.

Os estudos geotécnicos de compactação tiveram início com a teoria de compactação desenvolvida por Ralph Proctor. Em 1933, divulgou seu método de controle de compactação e concluiu que a densidade com que um solo é compactado, sob uma determinada energia de compactação, depende do teor de umidade do solo.

A compactação dos solos é geralmente representada em um gráfico da variação do peso específico aparente seco (γd) versus o teor de umidade (w) correspondente durante o processo de compactação.

Curva de Compactação
Curva de Compactação

 

O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco e o ramo descendente de ramo úmido. No ramo ascendente, a água lubrifica as partículas e facilita o arranjo destas, ocorrendo, por esta razão, o acréscimo da massa específica aparente seca. Já no ramo descendente, a água amortiza a compactação e a amostra passa a ter mais água que sólidos, levando a um decréscimo da massa específica aparente seca.

Durante o processo de compactação dos solos, o teor em água no solo mantém-se praticamente constante, sendo esta característica freqüentemente referida como a principal diferença entre a compactação e a consolidação de solos.

Diferenças entre Compactação e Consolidação

A compactação é um processo adquirido através da redução do volume de vazios, ou ar, entre as partículas do solo. Já na consolidação, que também é um processo que se deseja a redução do índice de vazios e da compressibilidade dos solos, ocorre a  expulsão da fase líquida, havendo alteração do teor de água dos solos.

A consolidação está  associada a processos relativamente lentos, provocados pela atuação de uma solicitação estática e contínua, que dá origem à aproximação progressiva das partículas, ao mesmo tempo em que se verifica o escoamento (expulsão) da fase líquida. Já a compactação é geralmente entendida como um processo rápido, com a aplicação de cargas variáveis no tempo por uma ação mecânica, através do qual se procura alterar a estrutura do solo de forma a criar uma nova disposição das partículas. Na compactação o teor de umidade mantem-se constante.

Energia de Compactação

Chama-se energia ou esforço de compactação (Ec) o trabalho realizado durante o processo de compactação de uma amostra de solo de volume final V. Considere um soquete de massa (M) caindo (n) vezes de uma altura (H) sobre a amostra de solo, logo, a energia de compactação por camadas é:

Ec = M.H.N.Nc/ V

Onde:

  • Ec = energia de compactação
  • M = massa do soquete
  • H = altura de queda do soquete
  • N = número de golpes por camada
  • Nc = número de camadas
  • V = volume da amostra

Compactação em laboratório

Ensaio Proctor Normal

O ensaio Proctor Normal utiliza o cilindro de 10 cm de diâmetro, altura de 12,73cm e volume de 1.000cm3 é submetida a 26 golpes de um soquete com massa de 2,5Kg e caindo de 30,5cm. Corresponde ao efeito de compactação com os equipamentos convencionais de campo.

Ensaio Modificado

O ensaio Modificado utiliza o cilindro de 15,24 cm de diâmetro, 11,43 cm de altura, 2.085 cm3 de volume, peso do soquete de 4,536 kg e altura de queda de 45,7 cm aplicando-se 55 golpes por camada. É utilizado nas camadas mais importantes do pavimento, para os quais a melhoria das propriedades do solo, justifica o emprego de uma maior energia de compactação.

Ensaio Intermediário

O ensaio denominado Intermediário difere do modificado só pelo número de golpes por camada que corresponde a 26 golpes por camada, sendo aplicado nas camadas intermediárias do pavimento.

Com os resultados obtidos no ensaio de compactação são efetuados cálculos para a determinação do peso específico aparente seco (γd) e a determinação da curva de saturação.

O peso específico aparente seco é dado pela fórmula:

Cálculo do peso específico aparente
Fórmula: Cálculo do peso específico aparente seco

Onde:

  • γd = peso específico aparente seco, em g/cm³;
  • Ph = peso úmido do solo compactado, em g;
  • V = volume útil do molde cilíndrico (interno), em cm³;
  • W = teor de umidade do solo compactado em %.

Para determinação da curva de saturação de um solo, utiliza-se a fórmula:

Determinação da curva de saturação
Fórmula: Determinação da curva de saturação

Onde:

  • γd = peso específico aparente seco, em g/cm³;
  • Sr = grau de saturação, considerado igual a 100%;
  • w = teor de umidade em %;
  • γw = peso específico da água, considerado igual a 1,0 g/cm³;
  • γg = peso específico dos grãos do solo, em g/cm³).

Compactação no campo

Os princípios que regem a compactação no campo são semelhantes aos de laboratório. Assim, os valores de peso específico seco máximo  são fundamentalmente obtidos em função do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e da energia específica aplicada pelo equipamento que será utilizado, a qual depende do tipo e peso do equipamento e do número de passadas sucessivas aplicadas. As curvas de compactação para os equipamentos e o número de passadas, desempenham o mesmo papel que o número de golpes de soquete em laboratório.

Para um dado equipamento, a energia de compactação é diretamente proporcional ao número de passadas e inversamente proporcional à espessura da camada compactada.

Na compactação de campo, diz-se que houve uma passada do equipamento quando este executou uma viagem de ida e volta, em qualquer extensão, na área correspondente a sua largura de compactação.

Quer citar este artigo em seu trabalho? Utilize o modelo abaixo:

PEREIRA, Caio. Compactação de solos. Escola Engenharia, 2013. Disponível em: https://www.escolaengenharia.com.br/compactacao-de-solos/. Acesso em: 21 de julho de 2018.

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  1. Renato Picinini

    Faltou informar quantas camadas são feitas. São 5 camadas em todos os ensaios, normal, intermediário e modificado.

  2. Agnaldo

    Como tirar amostra usando o método de compactação proctor?

  3. Edmilson

    Excelente a matéria de compactação. Quero saber se consigo os resultados dos ensaios.

  4. Antonio Carlos

    Obrigado

  5. José

    Ótimo material.

  6. Nelson Poerschke

    Estou fazendo um trabalho, utilizando a figura da Curva de Compactação, e gostaria de citar o autor deste artigo, além do sítio, como fonte.

    • Caio Pereira

      Olá Nelson,
      Que bom que o site está te ajudando em seu trabalho. Você pode citar o Escola Engenharia como a fonte. No padrão ABNT, a citação é:

      PEREIRA, Caio. Compactação de solos. 2016. Escola Engenharia. Disponível em: http://www.escolaengenharia.com.br/compactacao-de-solo/. Acesso em: 24 de junho de 2016.

      Espero ter ajudado! Boa sorte

  7. Zatião Dutra de Oliveira

    Olá, boa noite. Tem como me enviar um vídeo de ensaio de compactação?

  8. João Lucas

    Essa fórmula da energia de compactação tá faltando o número de camadas. A energia de compactação é dado por:
    Ec = M.H.Ng.Nc/ v

    M = massa do soquete
    H = altura de queda
    Ng = Número de golpes por camada
    Nc = Número de camadas
    V = Volume

    • Caio Pereira

      Olá João,
      A fórmula apresentada estava se referindo a energia de compactação por uma amostra de volume de solo. Porém, fiz a alteração para número de camadas como você disse pois facilita a compreensão.

      Obrigado pela contribuição!

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