Compactação Parte1

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1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 1.1 Compactação - Definição e importância 
 1.2 O Ensaio de Compactação 
 1.3 Energia de compactação 
 1.4 Equipamentos de compactação de campo 
 1.5 A compactação no campo 
 1.6 Determinação do CBR 
1.1 Compactação - Definição e importância 
 
 
 A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento mecânico, 
geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas, até 
soquetes manuais possam ser utilizados (Pinto, 2006) . 
 
 
 A aplicação repetida e rápida de alguma forma de energia - impacto, vibração, compressão 
estática – ao solo, conduz à diminuição de seu volume (as partículas se aproximam, 
aumentando a área de contato e diminuindo os espaços entre elas, ou seja, diminuindo o 
volume de vazios). 
 
 
 Efeitos provocados pela compactação do solo: 
 
 aumento do peso específico seco 
 aumento da resistência ao cisalhamento 
 diminuição do índice de vazios 
 diminuição da permeabilidade 
 aumento da rigidez: solo menos deformável 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A redução de volume é resultado da expulsão de ar dos vazios do solo. As quantidades de 
partículas (grãos) e de água permanecem constantes. 
 
 
 Como o volume de vazios diminui, a compactação provoca um aumento do grau de 
saturação (lembrar que S=Vw/Vv). 
 
 
 A partir de um certo valor de teor de umidade, w, do solo a compactação não consegue mais 
expulsar o ar dos vazios (a expulsão de todo o ar não é possível, sempre fica ar aprisionado 
entre os grãos de solo), pois o grau de saturação já é elevado e o ar está ocluso (envolto por 
água). 
 
 
 LOGO: há, para a energia aplicada, certo valor de teor de umidade, denominado umidade 
ótima, que conduz a um peso específico seco máximo, ou peso específico seco ótimo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A compactação é empregada em diversas obras de engenharia: 
 
 taludes rodoviários 
 barragens de terra 
 aterros 
 camadas constitutivas dos pavimentos 
 preenchimento com solo do espaço atrás de muros de arrimo 
 preenchimento de valetas abertas nas ruas das cidades 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• A compactação é estudada, primeiro, no laboratório para depois ser executada no campo: 
ensaio de compactação. 
 
 
• Do ensaio de compactação obtém-se a relação entre o teor de umidade e o peso específico 
seco de um solo quando compactado com determinada energia. 
 
 
• O ensaio mais comum é o de Proctor, realizado por meio de sucessivos impactos de um 
soquete padronizado à amostra de solo. 
 
 
 
 Ensaio normal de compactação ou Ensaio de Proctor 
 
 Proctor (1933): “ao se aplicar certa energia de compactação (certo número de passadas de um 
determinado equipamento no campo ou certo número de golpes de um soquete sobre o solo 
contido num molde), o peso específico seco resultante é função da umidade em que o solo estiver”. 
 
 Ensaio de Proctor: consiste na compactação de uma amostra de solo em um molde, determinando-
se o teor de umidade e o peso específico seco. A repetição deste procedimento, para diferentes 
quantidades de água adicionadas ao solo, permite obter a curva de compactação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
wótimo 
d ótimo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A água, ao ser adicionada ao solo seco 
durante a compactação, inicialmente 
atua como um lubrificante que facilita a 
movimentação das partículas do solo, 
que deslizam umas sobre as outras e se 
acomodam em um arranjo mais 
compacto (denso). 
 Por isso, no ramo seco, o aumento de 
umidade leva a um aumento do peso 
específico seco. 
 
 
 Entretanto, se a quantidade de água 
ultrapassar determinado valor, os 
vazios do solo ficam quase que 
totalmente ocupados pela água (o solo 
está quase saturado). A partir desse 
ponto, o esforço de compactação é 
absorvido pela água que, por ser 
incompressível, afasta as partículas. 
 Por isso, no ramo úmido, o aumento do 
teor de umidade leva à diminuição do 
peso específico seco. 
wótimo 
d ótimo 
1.2 O Ensaio de Compactação 
 
ENSAIO NORMAL DE PROCTOR 
 
Equipamentos: 
 
 - almofariz e mão com borracha; 
 - peneira no. 4 (4,8 mm); 
 - balança; 
 - molde cilíndrico de 1000 cm3, com base e 
colarinho; 
 - soquete cilíndrico; 
 - extrator de amostras; 
 - cápsulas para determinação de umidade; 
 - estufa. 
 
 
 
NBR 7182/86: Solo - Ensaio de Compactação da ABNT 
Preparação da amostra 
 
• Tomar certa quantidade de material seco ao ar e destorroar; 
 
• Peneirar a amostra na peneira #4 (4,8mm) e determinar sua umidade higroscópica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Procedimento de ensaio 
 
• Adicionar água à amostra até que o solo fique 
com umidade cerca de 5% inferior ao valor 
ótimo previsto * * (requer experiência); 
 
• Homogeneizar a amostra; 
 
• Colocar uma porção de solo em um cilindro 
padrão (10 cm de diâmetro, 12,73 cm de altura 
e volume de 1000 cm3) e submeter a amostra 
a 26 golpes, distribuídos uniformemente sobre 
a superfície do solo, de um soquete, com 
massa de 2.500 ± 10 g caindo em queda livre 
de uma altura de 305 ± 2 mm; 
 
• A primeira camada do solo compactado deverá 
ocupar cerca de um terço da altura do cilindro; 
 
 
* * a umidade ótima é, geralmente, muito próxima e um 
pouco abaixo do LP. 
 
 
• Repetir o processo mais duas vezes, até que 
a altura da última camada seja um pouco 
superior à do cilindro, o que é possibilitado 
colocando-se um anel complementar no 
topo do cilindro. Após a compactação de 
cada camada, escarificar a superfície do solo 
para permitir aderência entre as camadas. A 
espessura final de cada camada deverá ser 
aproximadamente a mesma; 
 
• Retirar o anel e o excesso de solo de modo a 
que o topo da terceira camada fique rasante 
com as bordas do cilindro; 
 
• Pesar o conjunto (cilindro + solo úmido 
compactado), para determinação do peso 
específico natural de compactação do solo; 
 
 
 
 
 
 
 em que é o peso do 
solo compactado, e Vcilindro o volume do 
molde. 
 
 
 
 
 
• Retirar a amostra do molde com auxílio do 
extrator, coletar três porções do solo, colocá-
las em cápsulas e levá-las à estufa para a 
determinação do teor de umidade, w; 
 
• Com os valores do peso específico natural de 
compactação, , e do teor de umidade, w, 
determinar o peso específico seco: 
 
 
 
• Adicionar uma quantidade de água ao solo 
restante, suficiente para elevar seu teor de 
umidade cerca de 2% em relação ao ponto 
anterior e homogeneizar. 
 
• Repetir o ensaio pelo menos quatro vezes, de 
forma a se dispor de dois pontos abaixo e 
dois acima do teor de umidade ótimo. 
 
• No caso de reuso do material, desmanchar o 
material compactado até que possa ser 
passado pela peneira #4, e misturá-lo ao 
restante da amostra inicial; 
 
 
 
 
 
• Com os pares de valores (w, d) traçar a curva 
de compactação 
 
• A relação entre o peso específico seco e o 
teor de umidade apresenta um valor máximo 
do peso específico seco, dmáx, que 
corresponde a um valor do teor de umidade 
ótimo, wótimo. 
 
• O ponto de máximo divide a curva de 
compactação emdois ramos: ramo seco e 
ramo úmido. 
 
• Geralmente, associa-se uma reta aos pontos 
ascendentes do ramo seco, outra aos pontos 
descendentes do ramo úmido e une-se as 
duas por uma curva parabólica. 
 
 
• OBS: para o teor de umidade nulo, w=0, o peso 
específico natural (nat) é igual ao peso específico 
seco (d). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curva de compactação 
wótimo 
d ótimo 
d 
w 
ramo seco 
ramo úmido 
 
 No gráfico do ensaio de compactação pode-se traçar curvas de mesmo grau de saturação. 
 
 
 Lembrando que: 
 
 e, 
 
 
 
 Substituindo a expressão para o índice de vazios na expressão para d obtém-se: 
 
 
 
 
 
 
 Verifica-se que os pontos ótimos das curvas de compactação se situam , de modo geral, 
em torno de 80 a 90% de saturação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para S=1, obtém-se a curva de saturação, que corresponde ao lugar geométrico dos valores de 
umidade e peso específico seco, estando o solo saturado. 
 
 
 
 
 
 
 
 Essa curva é um limite superior para as curvas de compactação de um dado solo. 
 
 
A curva de compactação de um solo pode estar em qualquer posição abaixo 
de sua curva de saturação, mas nunca acima dela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equação que representa a 
situação correspondente à total 
expulsão do ar do solo. 
Curvas de compactação e linhas de mesmo grau de saturação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ramo seco Ramo úmido 
d 
wótimo w 
 
 Curva de compactação 
 Curva de saturação, S=1 
 Linha para S= 90% 
 Linha para S= 80% 
 
 
 VALORES TÍPICOS 
 
 As curvas de compactação de materiais granulares bem graduados possuem um máximo 
bem caracterizado e apresentam maior peso específico seco máximo e menor teor ótimo de 
umidade do que os solos de granulometria fina ou argilosos. 
 
 Para os solos argilosos, a curva de compactação não possui um máximo bem definido. 
 
 Os solos siltosos ocupam uma posição intermediária . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
w 
 
Silte 
Argila 
Areia bem graduada 
 De modo geral: 
 
 Solos argilosos: apresentam peso específico seco máximo baixo, da ordem de 14,7 a 13,7 
kN/m3, e teores de umidade ótima elevados, entre 25 e 30%. 
 
 
 Solos siltosos: apresentam valores baixos de peso específico, frequentemente com curvas 
de laboratório bem abatidas. 
 
 
 Areias com pedregulhos bem graduadas e pouco argilosas: apresentam pesos específicos 
secos máximos elevados, da ordem de 19,6 a 20,6 kN/m3, e umidades ótimas baixas, da 
ordem de 9 a 10%. 
 
 
 Areias finas argilosas, ainda que a fração areia seja mal graduada: podem apresentar 
teores de umidade ótima de 12 a 14% com peso específico seco máximo de 18,6 kN/m3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curvas de compactação de diversos solos brasileiros** 
**Valores meramente indicativos da ordem de grandeza. 
 MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO 
 
 A NBR 7182/86: Solo - Ensaio de Compactação da ABNT prevê as seguintes alternativas de ensaio: 
 
 1) Ensaio sem reuso do material 
 
 O ensaio pode ser realizado com amostras virgens para cada ponto da curva. 
 Exige > quantidade de material resultado mais fiel. 
 
 Imprescindível: quando as partículas são facilmente quebradiças, de tal maneira que a 
 amostra para o segundo ponto já se mostra diferente da original pela quebra dos grãos. 
 Pouco empregado, por ser exigir maior quantidade de solo. 
 
 2) Ensaio sem secagem prévia do solo (consultar norma) 
 
 3) Ensaio em solo com pedregulho (consultar norma) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3 Energia de compactação 
 
 O peso específico seco máximo e a umidade ótima determinados no ensaio de Proctor 
normal não são índices físicos do solo, já que estes valores dependem da energia aplicada. 
 
 O desenvolvimento de rolos compactadores pesados e sua utilização para compactação no 
campo e os grandes volumes dos aterros, entre outros fatores, exigiram a modificação do 
ensaio Proctor normal, para que as condições de campo fossem mais bem representadas: 
 
 Ensaio Modificado de Compactação ou Ensaio de Proctor Modificado: 
 Realizado em um cilindro maior e com maior energia de compactação. 
 Este ensaio é geralmente tomado como referência para a compactação das 
camadas mais importantes dos pavimentos: a melhoria das propriedades do solo, 
quando solicitado pelo tráfego, justifica o emprego de maior energia de 
compactação, de maior custo. 
 
 Ensaio Intermediário de Compactação ou Ensaio de Proctor Intermediário: 
 Também é realizado em um cilindro maior e com maior energia de compactação. 
 É aplicado em camadas intermediárias dos pavimentos. 
 
 
 
Energias de compactação características de cada um desses ensaios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Designação Massa 
 
(kg) 
Altura de 
queda 
(cm) 
Número de 
camadas 
Número 
de golpes 
Volume do 
cilindro 
(cm 3 ) 
Energia de 
compactação 
(kg f .cm/cm 3 ) 
Proctor normal 2,5 30,5 3 26 1000 5,9 
Proctor normal 4,5 45,7 5 12 2000 6,2 
Intermediária 4,5 45,7 5 26 2000 13,4 
Proctor modificado 4,5 45,7 5 55 2000 28,3 
 
 Os pontos de máximo peso específico seco e umidade ótima PARA VÁRIAS ENERGIAS DE 
COMPACTAÇÃO COM O MESMO SOLO, ficam ao longo de uma curva que tem aspecto 
semelhante ao de uma curva de igual grau de saturação: LINHA DAS MÁXIMAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A energia de compactação por unidade de volume define a energia específica de compactação 
e é representada pela equação: 
 
 
 
 
 em que, 
 
 N – número de golpes por camada; 
 n – número de camadas de solo no interior do molde; 
 W – peso do soquete; 
 h – altura de queda do soquete; 
 V – volume do molde. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Energia de compactação por unidade de volume no ensaio Proctor normal 
 
 
 
 
 
ou, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Características inerentes a cada valor de energia de compactação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: NBR 7182/86 - Solo - Ensaio de Compactação. 
1O cilindro pequeno pode ser utilizado somente quando a amostra, após preparada passar integralmente na 
peneira de 4,8 mm. 
Cilindro 
Características do ensaio 
para cada valor de energia 
de compactação 
Energia de c ompactação 
Normal Intermediária Modificada 
Pequeno 1 
Soquete Pequeno Grande Grande 
Número de Camadas 3 3 5 
Número de Golpes por 
Camada 
26 21 27 
Grande 
Soquete Grande Grande Grande 
Número de Camadas 5 5 5 
Número de Golpes por 
Camada 
12 26 55 
Altura do Disco Espaçador 
(mm) 63,5 63,5 63,5 
 
Efeito da energia de compactação 
 
Quando o solo ésubmetido à aplicação de energias de compactação maiores, há uma redução no 
valor do teor de umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
w 
d 
 
 Curva de compactação (E1) 
 Curva de compactação (E2) 
 Curva de saturação, S=1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d máx 1 
d máx 2 
d máx 3 
E1 
E2 E3 
d E1 > E2 > E3 
w
ó
t 
1
 
w
ó
t 
3
 
w
ó
t 
2
 
w