3 COMPACTACAO dos solos

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Rita Moura Fortes 
 
 
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3. COMPACTAÇÃO 
O estudo da técnica e controle da compactação é relativamente recente e tem sido 
desenvolvido principalmente para a construção de aterros. 
A compactação é um processo no qual se visa melhorar as propriedades do solo 
garantindo certa homogeneidade, procedendo-se a eliminação do ar. 
 
3. 1 – Introdução: 
Porter desenvolveu a teoria de compactação para verificar a influência do teor de 
umidade na qualidade final de um solo compactado. 
Ralph Proctor, em 1933, publicou uma série de artigos, divulgando o seu método de 
controle de compactação, baseado num novo método de projeto e construção de 
barragens de terra compactadas que estava sendo empregado na Califórnia; onde é 
apresentado que a densidade com que um solo é compactado, sob uma determinada 
energia de compactação, dependo do teor de umidade no momento de compactação. 
 
3. 2 – Ensaios de Compactação 
3. 2.1 – Introdução Teórica 
Proctor desenvolveu um ensaio dinâmico para determinação experimental da curva de 
compactação (massa específica aparente seca (γs) versus teor de umidade (h)) (figura 
3.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 – Curva de compactação 
 
Na figura 3.1, no ponto de inflexão da curva determinamos o teor de umidade ótimo 
(hot) que representa que se um solo for compactado com a energia do ensaio, nesse 
teor de umidade ele apresentará a massa específica aparente seca máxima. 
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 essa razão, o acréscimo da massa específica 
aparente seca. Já no ramo descendente, a água amortiza a compactação e começa a 
ter mais água do que sólidos, sendo por essa razão que a massa específica aparente 
seca decresce. 
ramo 
úmido 
ramo 
seco 
γs (g/cm³) 
γs máx 
h (%) hot 
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Para uma mesma energia, solos de granulometria diferente apresentam valores de 
teor de umidade ótimos e massa específica aparente seca máxima na ordem de 
grandeza da tabela 3.1, resultando em curva de compactação conforme estão 
dispostas na figura 3.2. 
 
Tabela 3.1. – valores médios de teor de umidade ótimo e da massa específica aparente 
seca máxima dos solos, conforme sua granulometria. 
Granulometria hot (%) γsmax. (kg/ m³) médios 
Areias 7 a 12 2000 
Siltes 18 a 25 1600 
Argilas 30 a 40 1300 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2 – curvas de compactação de solos compactados com a mesma energia. 
 
Já de acordo com a energia aplicada as curvas de compactação de um solo se dispõe 
segundo a figura 3.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 – Curvas de compactação de um mesmo solo compactado com energias 
diferentes. 
h (%) 
γs(g/cm³) 
E 
areia 
γs(g/cm³) 
h 
argila 
silte 
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O ensaio de Proctor é normalizado pelo método de ensaio NBR 7182, sendo que as 
energias especificadas na norma são: normal, intermediária e modificada, variando–
se para isso as dimensões do molde e soquete, número de camadas e golpes, 
conforme pode ser observado na tabela 3.2. 
Na figura 3.4 pode-se verificar a preparação da amostra para o ensaio de 
compactação. Inicialmente a amostra é seca ao ar sobre uma lona, após, detorroa-se 
com auxilio da mão de gral e borracha, depois armazena-se em caixas. Prepara-se 5 
pontos com teores de umidade diferentes, adicionando-se água a amostra com 
umidade higroscópica para se obter o ponto com um determinado teor de umidade, 
mistura-se a amostra homogeneizando-a. 
 
Tabela 3.2 – Características inerentes a cada energia (compilado da NBR 7182). 
 
Energia Cilindro Característica inerentes a 
cada energia de 
compactação 
Normal Intermediária Modificada 
Soquete Pequeno Grande Grande 
Número de camadas 3 3 5 
Pequeno 
Número de golpes por camada 26 21 27 
Soquete grande grande grande 
Número de camadas 5 5 5 
Número de golpes por camada 12 26 55 
grande 
Altura do disco espaçador (mm) 63,5 63,5 63,5 
 
 
O ensaio pode ser realizado de cinco maneiras: com ou sem reuso de material, sobre 
amostras preparadas com secagem prévia até a umidade higroscópica ou sobre 
amostras preparadas a 5 % abaixo da umidade ótima presumível ou sem reuso de 
material, sobre amostras preparadas a 3 % acima da umidade ótima presumível. 
 
Figura 3.4 Amostra deformada secando ao ar livre (a); seca (umidade higroscópica) (b); 
colocação em caixas (c); preparação da amostra com diferentes teores de umidade (5 
teores) e (d) homogeneização (e). 
 
Após a amostra ter sido homogeneizada, é realizada a compactação, utilizando-se o 
molde pequeno ou o grande (vide figura 3.5) quando se compactar o solo para a 
realização do ensaio CBR. 
 
(a) (b) (c) (d) (e) 
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Figura 3.5 – Compactação Proctor (a) cilindro pequeno e soquete pequeno (b) cilindro 
grande e soquete grande. 
O molde é fixado na base, com o colarinho, coloca-se o disco espaçador e o papel filtro 
(figura 3.6 (a) no caso da compactação do cilindro grande para o ensaio de índice de 
suporte Califórnia ou somente o papel filtro no caso de cilindro pequeno. Lança-se a 
quantidade de solo em camadas (vide esquema da figura 3.6 (b), conforme energia 
especificada (energia, normal intermediária ou modificada), tomando-se o cuidado de 
escarificar a face superior da camada compactada, antes de lançar a próxima, para 
promover a aderência entre ambas. Na figura 3.6 (c) está apresentada a compactação 
utilizando-se o cilindro grande. Após a compactação retira-se a base, o colarinho e o 
disco espaçador (no caso do cilindro grande), rasa-se o corpo de prova que devido a 
utilização do colarinho apresenta cerca de 2 cm ultrapassando a altura do molde. Leva-
se o conjunto solo mais molde para ser pesado (figura 3.6 (d) e caso seja somente 
realizado o ensaio de compactação, retira-se o corpo de prova do molde (figura 3.6 (e) 
e (f)) para tomar-se uma amostra para determinação do teor de umidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 3.6 – (a) Colocação de papel filtro no molde; (b) esquema de compactação 
(soquete leve e soquete pesado); (c) compactação cilindro grande; (d) pesagem do 
corpo de prova após a compactação; (e) e (f) extração do corpo de prova. 
(a) (b) 
(a) 
(d) (e) (f) 
���������������
���������������
���������������
���������������
���������������
���������������
���������������
����
����
�������������
���������
disco espaçador
Cinco camadas de solo
Soquete grande
Molde grande
���������
���������
���������
��
��������
������
3 a 5 camadas de solo
Soquete pequeno
Molde pequeno
(a)
(b) 
 
(c) 
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Com os resultados obtidos no ensaio de compactação são efetuados cálculos para 
a: 
a) determinação da massa específica aparente seca (γs), dada pela fórmula: 
 
 Mh x 100 
γs = ------------------------------ ( 1 ) 
 V x (100 + h) 
 
Onde: 
 
γs = massa específica aparente seca, geralmente em g/cm³ ; 
 
Mh = massa úmida do solo compactado, geralmente em g ; 
 
V = volume útil do molde cilíndrico (interno), geralmente em cm³ ; 
 
h = teor de umidade do solo compactado, em % . 
 
 
 
 b) determinação da curva de saturação, dada pela fórmula: 
 
 S 
γs = --------------------------------h S 
 ( ------ + ------- ) 
 γa δ 
 
Onde: 
 
γs = massa específica aparente seca, geralmente em g/cm³; 
 
S = grau de saturação, considerado igual a 100% ; 
 
h = teor de umidade em % ; 
 
γa = massa específica da água, geralmente em g / cm ³ ( considerada igual a 1,00 
g/cm³ ) ; 
 
δ = massa específica dos grãos do solo (determinado de acordo com a NBR 6508 ou 
6458, em g/cm³) ; 
 
 
 
 
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São apresentados os seguintes resultados: 
 
a) curva de compactação : é a curva resultante da representação gráfica dos 
valores do teor de umidade em abcissas, versus os respectivos valores da 
massa específica aparente seca, e deve possuir o formato aproximadamente 
parabólico; 
b) valor da massa específica aparente seca máxima, com aproximação de 0,01 g/ 
cm³, obtido através da leitura da massa específica aparente seca do ponto de 
inflexão da curva de compactação; 
c) valor do teor de umidade ótimo, obtido pela leitura do teor de umidade 
correspondente ao de massa específica aparente seca máxima, obtido na alínea 
b), na curva de compactação, com aproximação de 0,1 % ; 
d) curva de saturação ( S = 100% ) ; 
e) características do ensaio: processo de preparação da amostra, energia; cilindro 
de compactação utilizados e processo de execução do ensaio. 
 
 
3.2.2 – Moisture Condition Value ( MCV ) 
 
O MCV é um ensaio de compactação por impacto, apresentado por Parsons (1976) do 
Transport and Road Research Laboratory – Departament of Enviroment do Governo 
Britânico, que foi desenvolvido originalmente para: 
a) Avaliar rapidamente as condições de umidade dos solos nas camadas compactadas. 
b) O teor de umidade mais adequado para compactação do aterro. 
c) Avaliação das condições mais propícias para maior eficiência dos equipamentos de 
terraplenagem. 
Com as seguintes vantagens sobre o método proposto por Proctor: 
a) a energia é aplicada com soquete de seção plena, sendo portanto distribuída por 
igual em toda a superfície a ser compactada. 
b) têm-se uma família de curvas de compactação (teor de umidade versus massa 
específica aparente seca ), referente aos diversos valores de energia. 
O ensaio MCV consiste basicamente em determinar o número de golpes necessários 
para compactação completa de uma amostra de solo. Como aqui entre nós, tem sido 
utilizado o ensaio mini MCV, desenvolvido por Nogami e Villibor, e que apresenta uma 
classificação para solos tropicais. 
 
3.3. Tipos de compactação 
3.3.1 pisoteamento 
 3.3.1.1 no campo : é uma compactação realizada com rolo pé–de– carneiro, 
cuja massa com tambores vazios é de 5 a 12 tf, podendo ser enchido com lastro de 
areia úmida, aumentando a sua massa para de 7 a 17 tf. Cada tambor possui de 96 a 
120 patas, sendo a pressão máxima dos pés sobre o solo quando o compressor apoia–
se em uma única fileira de patas, de 10 a 20 MPa (figura 3.7(a)). Após a compactação, 
o solo se apresenta como mostrado na figura 3.7 (b) e (c). 
Nas especificações gerais são fornecidos dados tais como o peso do equipamento, 
diâmetro do cilindro, número de patas, altura, área de contato, velocidade à frente e ré. 
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O mecanismo de compactação se dá de baixo para cima (vide figura 3.8), em 
camadas com espessura menor que altura da pata, devendo o solo estar com teor 
de umidade próximo ao teor de umidade ótimo, com a finalidade de se obter a massa 
específica aparente seca máxima. Se o solo estiver com o teor de umidade menor que 
hot, deve-se umedecer a camada e caso contrário, deve-se revolver o solo com um 
escarificador e esperar secar (figura 3.9). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.7 (a) Rolo pé de carneiro (b) e (c) superfície após a compactação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.8 Esquema de compactação por camadas. Da esquerda para a direita, 
caminhão basculante, trator de esteiras (dozer) e rolo de compactação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.9 – Revolvimento do solo com escarificador para secagem. 
 
(a) (b) (c) 
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É principalmente recomendado para solos argilosos e siltosos. A espessura média 
da camada de solo solto é da ordem de 20 a 25 cm, sendo usual de 8 a 10 
passadas, e a velocidade de compactação não ultrapasse 4 km/h. 
Geralmente quando se interrompe a compactação de um aterro, é usual se selar a 
camada, passa para esta finalidade o rolo liso procurando dar caimento para o 
escoamento das águas pluviais. Antes de se iniciar ou reiniciar a compactação da 
camada selada (lisa), deve-se escarificá-la com a finalidade de se obter uma melhor 
aderência entre as camadas. 
Percebe-se visualmente que o solo está compactado quando o rolo de pé de carneiro 
não penetra mais no solo (anda na ponta dos pés). 
 
3.3.1.2 No laboratório: foi desenvolvido em 1948 , na Universidade de Harward , 
compactando-se o solo em um cilindro de cerca de 10 cm² de área e 10 cm de altura, 
em 10 camadas com o pisoteador constituído por uma haste de 12 mm de diâmetro 
acionada por mola cujo esforço é geral de 9 kg e o número de golpes 25. 
3.3.2 Impacto 
É uma compactação dinâmica. 
3.3.2.1 No campo: É realizada com o sapo ou soquete vibratório, podendo ser a 
gasolina, com motor de 2 tempos ou a explosão diesel ou motor trifásico de 
2CV, com massa de aproximadamente de 55 kg, compactando-se camadas 
com profundidade de até 30 cm. 
Existem os soquetes manuais de ar comprimido utilizados para compactar junto às 
paredes onde é impossível utilizar-se de outros compactadores, que são usualmente 
denominados de “sapo”, conforme mostrado na figura 3.10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10 Soquete manual (sapo) (Dynapac). 
 
Têm-se também utilizado grandes pesos de 10 a 40 tf que são erguidos através de 
guindaste, caindo de 10 a 20 cm de altura, podendo compactar camadas com 
espessura de 5 a 15 cm. 
 
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3.3.2.2 no laboratório: temos os ensaios: 
a) normal de compactação (Proctor padrão) 
b) ensaio Proctor modificado: ensaio similar ao Proctor padrão, utilizando-se o solo 
em 5 camadas com 55 golpes cada. 
 
3.3.3 vibração 
3.3.3.1 no campo: equipamentos que utilizem vibração além do peso próprio . 
Placas e Rolos Vibratórios : são utilizados para compactar materiais granulares como 
os solos grossos com menos de 12% passando na peneira de malha 0,075 mm (areia, 
pedregulhos, britas), sendo também adequados para solos com 4 a 8% passando 
nessa peneira. A espessura da camada compactada deve situar-se em torno de 20 a 
25 cm, ou seja, a camada de solo é da ordem de 60 a 100 cm. O número de passadas 
está geralmente na faixa de 2 a 4, com uma pressão de 8 kgf/cm² , sendo que sua 
velocidade ultrapassa 8 km/h. 
A vibração é geralmente causada pela ação de dois discos excêntricos movidos por um 
motor a gasolina. O vibrador pode ser montado sobre um rolo compressor liso (ou 
mesmo rolo pé de carneiro) sobre uma placa de aço lisa. 
O controle de compactação é realizado visualmente, efetuando-se passadas suficientes 
para que não haja abatimento visível da camada, além de efetuar os controles de praxe 
(grau de compactação e desvio do teor de umidade). 
Milton Vargas desaconselha a utilização de rolos compressores vibratórios pé de 
carneiro, pois a vibração não pode produzir compactação alguma em solos que 
possuem alguma coesão, sendo que o efeito da vibração só serviria para aumentar o 
peso de pé de carneiro por efeito dinâmico, saindo, portanto, mais econômico 
aumentar-lhe o peso estático. 
 
3.3.4 estática 
3.3.4.1 no campo: pode ser do tipo: 
 
a) Rolo Liso: composto por um cilindro de aço oco , podendo ser enchido com areia 
ou pedregulho,com a finalidade de aumentar a pressão aplicada. Podem ser de 
apenas uma roda (rolo), duas em tandem, em três. 
São indicados para compactação de pedregulhos, areia, pedra britada, com camadas 
de espessura de 5 a 15 cm. Por causa de sua pequena superfície de contato são 
utilizados na compactação do capeamento e em base de estrada (figura 3.11). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 3.11 Rolo liso (Dynapac). 
 
Os rolos tipo tandem são utilizados na compactação de bases e subleitos de estradas 
sendo encontrados com peso de um a vinte toneladas. Geralmente 4 passadas são 
suficientes para compactar camadas de 15 a 20 cm de profundidade. Já os de 3 rodas 
são utilizadas para compactar solos finos com pesos de 6 a 7 t para material de baixa 
plasticidade e de 10 t para material de alta plasticidade, sendo 6 passadas suficientes 
para compactar de 15 a 20 cm de espessura. 
b) Rolo Pneumático: são indicados para a compactação de solos de granulação 
fina arenosa (siltes ou areias finas), capas asfálticas, bases e sub-bases de 
estradas. E caracterizado pela pressão de área de contato com o solo, que 
dependem da pressão de área de contato com o solo, que dependem da 
pressão de enchimento dos pneus e do peso do compressor. Os pesos 
operacionais podem ir de 10 a 100 tf com pressões de 5 a 10 atm. Se de grande 
peso, com pneus de grande área de contato, podem compactar espessuras de 
30 a 50 cm de solo solto. Como deixa um acabamento superficial liso, para 
aumentar a aderência entre a camada e a outra é preciso escarificar a superfície 
antes de compactar a próxima camada. O mecanismo de compactação se dá de 
cima para baixo. É usual dar-se de 4 a 6 passadas, sendo que sua velocidade 
situa-se na faixa de 4 a 6 km/h. 
 
3.3.4.2 No laboratório: O ensaio é realizado no molde Harvard Miniatura de 
diâmetro interno igual a 3,5 e 9 cm de altura, sendo o corpo de prova (c.p.) 
levado a romper numa prensa hidráulica, por compressão simples. 
 
 
 
 
3.4 Controle da Compactação 
 
Nos itens anteriores foram descritos vários controles “práticos” obrigatórios. Além dos 
métodos mais complexos, deve-se observar: 
 
a) Lançamento das camadas com espessuras não maiores que 30 cm de material 
fofo, incluindo-se nesse 30 cm, a parte superficial fofa da camada anterior (2 a 5 
cm) . Esta espessura das camadas deve ser rigorosamente controlada por meio de 
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estacas (topografia) . Uma segunda condição será de que as camadas, depois 
de compactadas, não devem ter mais de 20 cm de espessura média. A medida 
dessa espessura média será feita por nivelamentos sucessivos da superfície do 
aterro, por exemplo, a cada 10 camadas compactadas; 
b) Manutenção do teor de umidade do solo próxima a ótima por meio manual: na 
umidade ótima, o solo pode ser aglutinado em bolas por esforço da mão, sem sujar 
as palmas. A correção da umidade é feita por secagem do solo acompanhada de 
aeração por meio de arados de discos, ou pelo contrário, por meio de caminhões e 
irrigadeiras; 
c) Homogeneização das camadas a serem compactadas, tanto no que se refere à 
umidade como ao material. Isso se obterá com o uso de escarificadores e arados 
de disco; 
d) Passagem do compressor pé de carneiro até que ele não consiga imprimir marcas 
de suas patas, no solo, com mais de 5 cm de profundidade. Quando a 
compactação é feita com compressor de pneus, ela será levada até a formação de 
uma superfície lisa, porém, depois essa deve ser escarificada, numa profundidade 
máxima de 5 cm, para se fazer a ligação das próximas camadas. 
Além de se especificar a espessura da camada, equipamento de compactação e 
número de passadas, é de suma importância a obtenção dos seguintes parâmetros de 
compactação: 
 
a) grau de compactação (GC) : é a relação entre a massa específica aparente seca a 
ser medida no campo e massa específica aparente seca máxima obtida no ensaio 
de laboratório. 
 
 
 
 γs ( campo ) 
GC = ---------------------------------------------- x 100 % 
 γsmáx. ( laboratório ) 
 
onde: 
 
GC = grau de compactação, dado em porcentagem; 
γs (campo) = massa específica aparente seca obtida no campo 
γs máx (laboratório) = massa específica aparente seca máxima obtida no laboratório. 
Para se obter a massa específica aparente seca do solo no campo, após a 
compactação pode-se utilizar o método para determinação da massa específica 
aparente com emprego do frasco de areia (figura 3.12) ou o da cravação do cilindro 
(no caso do solo ser fino). 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 3.12 – Ensaio para determinação da massa específica aparente com emprego 
do frasco de areia. 
 
Um dos maiores problemas está na obtenção do teor de umidade, no campo, através 
de métodos simples e expeditos como: o da frigideira ou o do álcool, que apresentam o 
perigo de queimar partículas do solo, o do Speedy, onde a utilização das cápsulas de 
carbureto de cálcio levam à resultados pouco precisos com solos plásticos; o da estufa, 
que é incompatível com a liberação imediata da camada compactada e por fim, a 
utilização de outros métodos que apresentam custo elevado (estufa infra vermelho). 
Visando contornar esse problema, Jack Hilf do Bureau of Reclamation, desenvolveu 
uma teoria denominada método Hilf, através da qual é possível obter-se um controle 
rápido aproximado. 
O projetista geralmente especifica que o GC seja de no mínimo 95%. 
b) desvio do teor de umidade (∆ h) : é a diferença entre o teor de umidade do solo 
que foi compactado e o teor de umidade ótimo obtido no laboratório. 
 
∆ h = |h campo - h ótimo| 
 
O projetista geralmente especifica que ∆ h seja mais ou menos 2% do hot.