1 COMPACTAÇÃO

Prévia do material em texto

Mecânica dos Solos I
Professora Esp. Letícia Moreira de Carvalho
<leticia.carvalho@ufersa.edu.br>
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Centro Multidisciplinar Angicos
Bacharelado em Engenharia Civil
Não compactado Compactado
Redução dos vazios do solo através da expulsão de ar!
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
A Compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento
mecânico, geralmente um rolo compactador ou compactadores manuais.
Resistência
Deformabilidade
Permeabilidade
Capacidade de carga
Recalques
Expulsão do ar
Aplicação de 
energia mecânica
Ralph Proctor (1933) – Engenheiro americano especialista em construção de barragens.
INTRODUÇÃO
Aplicando-se uma 
certa energia de 
compactação
A massa específica resultante é função da umidade em que o solo estiver
Campo – Nº de passadas de um certo equipamento;
Laboratório – Nº de golpes de soquete.
Aplicando-se uma 
certa energia de 
compactação
Campo – Nº de passadas de um certo equipamento;
Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e 
não se consegue uma significativa redução dos vazios. 
INTRODUÇÃO
Ao adicionar água, esta provoca um certo efeito de lubrificação entre as partículas, que 
deslizam entre si, aumentando a trabalhabilidade e acomodando-se num arranjo mais 
compacto. 
INTRODUÇÃO
CURVA DE COMPACTAÇÃO
Umidade
Densidade
Variação volumétrica
(Vazios)
Estado mais seco;
Adição de água
+
Aplicação da carga
Densidade máxima / 
Teor de Umidade Ótima
Ao acrescentar mais 
água, a compactação 
não consegue mais 
expulsar o ar dos vazios 
pois o grau de 
saturação já é elevado
Estrutura dispersa;
Água passa a
ocupar o espaço
do solo, reduzindo
a densidade
Densidade da água = 1 g/cm³
Densidade do solo ~ 2,6 – 2,7 (g/cm³)
 Ramo seco: anterior ao valor de
umidade ótima.
 Ramo ótimo: Wot - 2< Wot < Wot + 2
 Ramo úmido: a umidade é elevada
e a água encontra-se livre na
estrutura do solo, absorvendo
grande parte da energia de
compactação.
Ramo ótimo
CURVA DE COMPACTAÇÃO
 Consiste em compactar porções do solo em estudo em diferentes teores de
umidade de forma a se obter, após os cálculos, a curva de compactação do solo
definido através da sua umidade ótima e massa específica aparente seca máxima.
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
EQUIPAMENTOS
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Cilindro grande: V = 2085 cm³ ~ 2L
Cilindro pequeno: V = 997 cm³ ~ 1L 
1) Coloca-se uma camada 
de solo
2) Compactar com um 
soquete
3) Repete-se o processo 
de 3 a 5 vezes.
ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO
 Proctor Normal (6Kg.cm/cm³)
 Proctor Intermediário (13 Kg.cm/cm³)
 Proctor Modificado (27 Kg.cm/cm³)
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
NORMAL 
(E= 6Kg.cm/cm³)
• 3 camadas
• 26 golpes por camada
• Soquete de 2,5 Kg
• Altura de queda de 
305mm 
MODIFICADO 
(E= 6Kg.cm/cm³)
• 5 camadas
• 27 golpes por camada
• Soquete de 4,5 Kg
• Altura de queda de 
457mm 
NBR 7182
 Proctor Normal (6Kg.cm/cm³)
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
PREPARAÇÃO DA AMOSTRA
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
PROCEDIMENTO
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
https://www.youtube.com/watch?v=xgbc2wS4wX0
PROCEDIMENTO
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
PROCEDIMENTO
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
CURVA DE COMPACTAÇÃO
w = 
Os resultados do laboratório para ensaio de Proctor Normal são fornecidos na tabela a seguir: 
EXERCÍCIO 1
1) Cálculo para massa específica 
natural (ρ𝑛)
ρ𝑛=
𝑃
𝑉
; 
ρ𝑛1= 
1681
944
= 1,78 g/cm³;
ρ𝑛2= 
1784
944
= 1,89 g/cm³;
ρ𝑛3 = 
1841
944
= 1,95 g/cm³;
.
.
.
Volume do 
molde 
(cm³)
Peso do 
solo úmido 
(g)
Teor de 
umidade 
(%)
944 1681 10
944 1784 12
944 1841 14
944 1833 16
944 1784 18
944 1735 20
Massa 
específica
natural 
(g/cm³)
1,78
1,89
1,95
1,94
1,89
1,84
Os resultados do laboratório para ensaio de Proctor Normal são fornecidos na tabela a seguir: 
EXERCÍCIO 1
Volume do 
molde 
(cm³)
Peso do 
solo úmido 
(g)
Teor de 
umidade 
(%)
944 1681 10
944 1784 12
944 1841 14
944 1833 16
944 1784 18
944 1735 20
2) Cálculo para massa específica seca 
máxima (ρ𝑑)
𝜌𝑑 = 
ρ𝑛
1+𝑤
;
𝜌𝑑1 = 
ρ𝑛
1+𝑤
= 
1,78
1+0,10
= 1,62 g/cm³
𝜌𝑑2 = 
ρ𝑛
1+𝑤
= 
1,89
1+0,12
= 1,69 g/cm³
𝜌𝑑3 = 
ρ𝑛
1+𝑤
= 
1,95
1+0,14
= 1,71 g/cm³
.
.
.
Massa 
específica
natural 
(g/cm³)
1,78
1,89
1,95
1,94
1,89
1,84
Massa 
específica 
seca 
máxima (
1,62
1,69
1,71
1,67
1,60
1,53
Os resultados do laboratório para ensaio de Proctor Normal são fornecidos na tabela a seguir: 
EXERCÍCIO 1
Teor de umidade 
(%)
Massa 
específica 
seca máxima 
(g/cm³)
10 1,62
12 1,69
14 1,71
16 1,67
18 1,60
20 1,53 1,52
1,54
1,56
1,58
1,6
1,62
1,64
1,66
1,68
1,7
1,72
0 5 10 15 20 25
CURVA DE COMPACTAÇÃO
𝑤𝑜𝑡 = 14%; 𝜌𝑑 = 1,71𝑔/𝑐𝑚³
MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO
ENSAIO SEM REÚSO DO MATERIAL
 Exige maior quantidade de material mas, o resultado é mais fiel.
 Pouco utilizado na prática!
Não tem muita discrepância
do ensaio com reúso;
Dificuldade da realização do
ensaio em laboratório.
MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO
ENSAIO COM SECAGEM PRÉVIA
 A pré – secagem da amostra pode influenciar nas propriedades do solo, além de
dificultar a posterior homogeneização da umidade incorporada.
EFEITO DO TIPO DO SOLO
O tipo de solo (granulometria, formato dos grãos,
peso específico dos grãos, tipos de minerais
presentes) irão afetar os parâmetros de
compactação.
FATORES QUE AFETAM A COMPACTAÇÃO
Granulometria Massa específica Umidade
EFEITO DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
FATORES QUE AFETAM A COMPACTAÇÃO
Umidade
Energia de Compactação
Massa específica seca
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 A escolha do equipamento que irá ser utilizado no campo depende principalmente 
do tipo de material que se deseja compactar
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
PRESSÃO ESTÁTICA
Compressão: rolo 
liso e pneumático
IMPACTO
Onda de pressão: pé 
de carneiro
VIBRAÇÃO
Sucessivas ondas de pressão que 
movimentam as partículas: rolos e 
compactadores vibratórios
 Energia de compactação: energia transferida pelo equipamento ao solo.
 Número de passadas: diretamente ligada ao tempo de execução
 Espessura da camada: função do tipo de solo e equipamento. (20cm-30cm)
Velocidade de rolagem: menor velocidade promove melhor compactação,
principalmente relacionado ao efeito de vibração.
FATORES QUE INFLUENCIAM NA COMPACTAÇÃO 
 Amplitude e frequência das vibrações;
 Homogeneização: deve-se evitar torrões secos ou muito úmidos, blocos ou 
fragmentos de rocha;
 Umidade: 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA COMPACTAÇÃO 
Canchas 
Experimentais
IRRIGAÇÃO AERAÇÃO
FATORES QUE INFLUENCIAM NA COMPACTAÇÃO 
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Rolos pneumáticos
Rolo liso não é recomendado para solos argilosos, pois pode formar uma capa superficial 
de água impedindo que essa energia possa ser transmitida de forma adequada para o solo.
Pavimentação
 ROLOS IMPACTADORES
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
• Compactação profunda (2m - 3m)
• Construção de pistas de pouso
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 O controle de compactação no campo se baseia na verificação do teor de
umidade e do peso específico aparente seco. Na obra, é fixada uma faixa de
variação da umidade permitida em torno da ótima (geralmente, hot ± 2%).
Para determinar a umidade no campo: 
 Coleta de amostras hermeticamente fechadas e determinação da umidade em 
laboratório; 
 Speedy, método da frigideira, estufa.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 O peso específico aparente seco (γd) de campo pode ser determinado através do
ensaio de frasco de areia (NBR 7185). Com este dado é possível determinar o Grau de
Compactação (GC) que para ser considerado aceitável deve variar entre 95% e 100%.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 FREQUÊNCIA DO CONTROLE
- 1 ensaio de compactação para cada 1000 m³ de material compactado;
- Para camadas finais: 1 controle de densidade para cada 100 metros de extensão.Outros Métodos de controle:
 Método de Hilf;
 Método das famílias de curva de compactação;
 Relações empíricas estabelecidas com base em estudos estatísticos.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
PROCEDIMENTO DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
1. Escolha da área de empréstimo 2. Transporte e espalhamento do solo
PROCEDIMENTO DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
3. Regularização da camada 4. Acerto de Umidade
PROCEDIMENTO DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
5. Compactação propriamente dita
OBRIGADA!
Professora Letícia Moreira de Carvalho
E-mail: leticia.carvalho@ufersa.edu.br