Aula Compactação dos solos

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COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
• COMPACTAÇÃO do solo é o processo manual ou mecânico que tem 
por objetivo a redução de seu volume de vazios pela expulsão do ar, 
e, assim, aumentar sua resistência tornando-o mais estável. 
• A compactação de um solo visa melhorar suas características, não 
só quanto à resistência, mas também nos aspectos: Permeabilidade, 
compressibilidade, etc ... 
Mecânica dos Solos 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
 
• Os fundamentos da compactação de solos foram desenvolvidos por Ralph Proctor 
que, na década de 20, postulou ser a compactação uma função de quatro variáveis: 
 
-Peso específico seco; 
 
-Umidade; 
 
-Energia de compactação; 
 
-Tipo de solo (solo grosso,solo fino,etc.) 
 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
• A compactação dos solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, já 
que através do processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento 
de sua resistência estável e uma diminuição de sua compressibilidade e 
permeabilidade. 
 
• Aplicação: em diversas obras de engenharia 
-Aterros para diversas utilidades; 
- as camadas constitutivas dos pavimentos; 
- construção de barragens de terra; etc. 
 
OBS: o tipo de obra e de solo disponível vão ditar o processo de compactação a ser 
empregado, a umidade em que o solo deve ser compactado e a densidade a ser 
atingida. 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
• Proctor em 1933, mostrou que aplicando-se uma certa energia de compactação, a 
massa específica resultante é função da umidade em que o solo estiver. 
 
• Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e 
não se consegue uma significativa redução dos vazios. 
 
• Quando se compacta com umidade ideal (ótima), a água provoca um certo efeito de 
lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo 
mais compacto. 
 
• O objetivo principal da compactação é obter um solo, de tal maneira estruturado, que 
possua e mantenha um comportamento mecânico adequado ao longo de toda vida útil 
da obra. 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO 
 
•Em 1933, o Eng. Norte americano Ralph Proctor postulou os procedimentos básicos 
para a execução do ensaio de compactação. A energia de compactação utilizada na 
realização destes ensaios é hoje conhecida como energia de compactação "Proctor 
Normal". A seguir são listadas, de modo resumido, as principais fases de execução de 
um ensaio de compactação 
 
-após preparada a amostra de solo, a mesma é colocada em um recipiente cilíndrico 
com volume igual a 1000ml e compactada com um soquete de 2500g, caindo de uma 
altura de aproximadamente 30,5cm, em três camadas com 26 golpes do soquete por 
camada; 
 
- Este processo é repetido para amostras de solo com diferentes valores de umidade, 
utilizando-se em média 5 pontos para a obtenção da curva de compactação. 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO 
 
 
• Pega-se pequena amostra e determina a umidade, w; 
 
• Pesa- se a amostra com o cilindro → Pbh – Pmolde = Pamostra 
 
• Volume do cilindro é conhecido → V; 
 
•  =Pamostra/V; 
 
• Com d e w, traça-se a curva de compactação, tendo nas ordenadas os pesos 
específicos do solo seco e nas abscissas os teores de umidade. 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
Mecânica dos Solos 
Esta relação entre umidade ótima e massa específica seca máxima resulta num 
método prático e satisfatório para o controle dos serviços de aterro. 
h % 
d 
ho 
dmáx 
Para cada solo e sob uma dada energia, existem, então, um ho e um d max. 
 
Embora diferente para cada solo, as curvas de compactação apresentam forma 
semelhante. 
Mecânica dos Solos 
Curva de Saturação 
No próprio gráfico do ensaio de compactação pode-se traçar a curva de saturação. O 
solo pode estar em qualquer posição abaixo da curva de saturação, mas nunca acima 
dela. Os pontos ótimos das curvas de compactação se situam em torno de 80 a 90% de 
saturação. 
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wS
S
sw
ws
d
..
..





wG
G
w
w
sw
ws
d
.1
.
.
.







Para saturação, S=1 
Influência da Granulometria do Solo 
Para uma mesma energia de compactação, solos de granulometria diferente, 
apresentam valores de teor de umidade ótimos e massa específica aparente seca 
máxima na ordem de grandeza da tabela a seguir. 
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d 
Granulometria hot(%) d max. (kg/m
3) médios 
Areias 7 a 12 2000 
Siltes 18 a 25 1600 
Argilas 30 a 40 1300 
Influência da Energia de Compactação 
À medida em que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de 
umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. 
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ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO 
 
A) Ensaio Proctor Normal. 
 
volume do cilindro – 1000 cm3 (v) 
nº de camadas - 3 (n) 
nº de golpes - 25 (N) 
peso do soquete - 2,5 Kg (p) 
altura de queda - 30 cm (H) 
 
v
nNHp
E
...

Energia Específica ( 6,0 Kg.cm/cm3) 
 
Mecânica dos Solos 
ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO 
 
B) Ensaio Proctor Modificado. 
 
volume do cilindro – 1000 cm3 (v) 
nº de camadas - 5 (n) 
nº de golpes - 25 (N) 
peso do soquete - 4,5 Kg (p) 
altura de queda - 45 cm (H) 
 
v
nNHp
E
...

Energia Específica ( 25,0 Kg.cm/cm3) 
 
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Mecânica dos Solos 
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 
com esta a finalidade, as dimensões do molde e do soquete, número de camadas e 
golpes, conforme pode ser observado na tabela abaixo. 
 
 
 
Mecânica dos Solos 
Exemplos de energias requeridas 
Finalidade Energia 
Material de Subleito – 
construção de estradas 
Proctor Normal 
Material de reforço do Subleito 
– construção de estradas 
Proctor Intermediário 
Material de Sub-base– 
construção de estradas 
 
Proctor Intermediário 
Material de base – construção 
de estradas 
Proctor Modificado 
Construção de Aterros Proctor Normal 
COMPACTAÇÃO NO CAMPO 
 
• Os princípios que governam a compactação no campo são os 
mesmos estabelecidos para os ensaios de laboratório. 
 
• As massas específicas secas máximas são função do tipo de solo, 
do teor de umidade e da energia empregada. 
 
• O objetivo principal é proporcionar ao solo, para a energia de 
compactação adotada, a maior resistência estável possível. 
 
• Entende-se por estabilidade a manutenção das propriedades por 
todo o tempo de vida útil da obra. 
Mecânica dos Solos 
Mecânica dos Solos 
ETAPAS DA COMPACTAÇÃO NO CAMPO 
 
I - Escolha da jazida ou área de empréstimo; 
 
II - Transporte e espalhamento do solo; 
 
III - Molhagem e homogeneização do solo; 
 
IV - Compactação. 
 A compactação no campo ocorre por meio de esforços de pressão, impacto, vibração 
ou por uma combinação destes. 
 De um modo geral os processos de compactação combinam a vibração com a pressão, 
já que a vibração utilizada isoladamente tem pouca eficiência. 
Compactação no Campo 
 
1.Serviço de Terraplenagem 
 
O serviço de terraplenagem tem como objetivo a conformação do relevo terrestre paraimplantação de obras de engenharia, tais como açudes, canais de navegação, canais 
de irrigação, rodovias, ferrovias, aeroportos, pátios industriais, edificações, barragens 
e plataformas diversas. 
 
O serviço de terraplenagem compreende quatro etapas: 
 
. escavação; 
 
. carregamento; 
 
. transporte; 
 
. espalhamento. 
 
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Compactação no Campo 
 
Classificação dos Materiais Escavados 
 
Os materiais escavados em terraplenagem são classificados em 
função da dificuldade de escavação. Não existe uma uniformização 
de classificação, sendo que na mais usual os materiais são 
classificados em três categorias. 
 
• Material de 1º categoria (nesta categoria tem-se dois tipos de 
materiais): 
 
-Materiais escaváveis pela lâmina de um trator de esteira. Estão 
nesta categoria os solos normais, de predominância argilosa, 
siltosa ou arenosa, e pedregulhos e pedras; 
 
- Os matacões (blocos de rocha) de até 1m 3 , que possam ser 
facilmente carregados e 
transportados. 
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Compactação no Campo 
 
Classificação dos Materiais Escavados 
 
 
• Material de 2º categoria (nesta categoria tem-se três tipos de 
materiais) 
 
-Materiais que necessitam do uso do escarificador de um trator de 
esteira para sua escavação, podendo, eventualmente, ser necessário 
o uso de explosivos. Estão nesta categoria os solos sedimentares em 
processo adiantado de rochificação e as rochas em processo 
adiantado de deteriorização. 
 
-blocos de rocha com volume superior a 1 m3, que necessitam de 
fragmentação com explosivos para permitir o carregamento e o 
transporte. 
 
- rochas brandas ou rochas alteradas, que necessitam do uso 
esporádico de explosivo para o seu desmonte. 
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Compactação no Campo 
 
Classificação dos Materiais Escavados 
 
 
• Material de 3º categoria 
 
- Rochas sãs e duras, que necessitam do uso 
contínuo de explosivos para serem escavadas. 
Mecânica dos Solos 
Compactação no Campo 
 
Classificação dos Materiais Escavados 
 
 
• Empolamento do Material Escavado 
 
Se considerarmos uma determinada massa de solo natural, de volume natural Vn, esta 
massa de solo apresentará um aumento de volume, ou empolamento, após o solo ser 
escavado, com um volume solto Vs maior do que Vn. A mesma massa de solo 
apresentará, após compactada, um volume compactado Vc menor do que Vn. Em 
média, o volume solto é 25% maior do que o volume no terreno natural, e o volume 
compactado é 15% menor. 
 
A massa específica aparente seca natural (γn) será, portanto, maior do que a massa 
específica aparente seca solta (γd) e menor do que a massa específica aparente seca 
compactada (γc). 
Mecânica dos Solos 
 
• No estudo do empolamento de solos trabalha-se com três relações. 
 
A primeira das relações, denominada empolamento (ep), traduz a relação entre o 
volume solto e o volume natural, sendo dado por: 
 
Mecânica dos Solos 
nsp VVe /
d
n
pe



A segunda das relações, denominada porcentagem (ou taxa) de empolamento [p(%)], 
nos dá a taxa de aumento, em porcentagem, do volume solto em relação ao volume 
natural, sendo dada por: 
 
p(%) = (ep - 1) 100 
 
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sn VV /
pe
1

 
A terceira delas, denominada fator de empolamento (φ ), traduz a relação de redução da 
massa específica aparente seca ao se escavar o material, com valor sempre menor do 
que 1, (φ ) sendo dado por: 
φ 
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Equipamentos de Terraplenagem 
 
1. Escavação – Trator de Esteira 
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Equipamentos de Terraplenagem 
 
2. Carregamento - Pá carregadeira (PC); 
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Equipamentos de Terraplenagem 
 
3. Transporte - Caminhão basculante 
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Equipamentos de Terraplenagem 
 
4. Espalhamento - Motoniveladora (MN). 
Mecânica dos Solos 
Equipamentos de Terraplenagem 
 
5. Motoscraper (MS) 
 
- é projetado para executar as quatro etapas do serviço de terraplenagem. O MS é 
constituído basicamente por um cavalo-mecânico tracionador e por uma caçamba 
(scraper) capaz de executar a escavação, o auto-carregamento, o transporte e o 
espalhamento do material escavado. 
Mecânica dos Solos 
Molhagem do solo espalhado através do carro pipa. 
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2. Grade de Disco: 
 
Serve para homogeneizar e aerar o solo 
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3. Rolo Compressor ou Compactador: 
• Rolo Compactador Liso: 
Indicados para solos arenosos, pedregulhosos e pedra britada, normalmente utilizados 
em bases e revestimentos. 
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• Rolo Compactador Pé-de-Carneiro 
Indicados para solos coesivos, proporcionando grande entrosamento entre as camadas 
compactadas. 
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• Rolo Compactador Pé-de-Carneiro 
Mecânica dos Solos 
• Rolo Compactador Pé-de-Carneiro 
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Rolo Pneumático: 
- Eficientes na compactação de capas asfálticas, bases e sub-bases e indicados para solos 
de granulação fina e arenosa. Possuem área de contato variável, função da pressão nos 
pneus e do peso do equipamento. 
-Se de grande peso, com pneus de grande área de contato, podem compactar espessuras de 
30 a 50 cm de solo solto. 
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Compactador Manual 
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Os compactadores de solo manuais são indicados para compactação de solos em áreas 
confinadas, tais como: obras de saneamento, instalações hidráulicas, elétricas, 
telefônicas, galerias, etc. 
 
Locais onde se torna impossível utilizar-se outros compactadores. 
Compactador manual – Tipo Sapo 
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO 
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Na prática, o procedimento usual de controle da compactação é o seguinte: 
 
 
1 - Coletam-se amostras de solo da área de empréstimo e efetua-se em laboratório o 
ensaio de compactação. Obtêm-se a curva de compactação e daí os valores de peso 
específico seco máximo e o teor de umidade ótimo do solo. 
 
2 - No campo, à proporção em que o aterro for sendo executado, deve-se verificar, para 
cada camada compactada, qual o teor de umidade empregado e compará-lo com a 
umidade ótima determinada em laboratório. Este valor deve atender a seguinte 
especificação: wcampo - 2% < wot < wcampo + 2%. 
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO 
Mecânica dos Solos 
 
 
3 - Determina-se também o peso específico seco do solo no campo, comparando-o com 
o obtido no laboratório. Define-se então o grau de compactação do solo, dado pela 
razão entre os pesos específicos secos de campo e de laboratório (GC = gd campo / 
gdmax. )x100. Deve-se obter sempre valores de grau de compactação superiores a 95%. 
Grau de Compactação: 
 
 É a relação entre a massa específica seca de campo e a massa específica seca 
máxima de laboratório. 
100xGC
dL
dC



CONTROLE DA COMPACTAÇÃO 
Mecânica dos Solos 
 
 
4 - Caso estas especificações não sejam atendidas, o solo terá de ser revolvido, e uma 
nova compactação deverá ser efetuada. 
 
5 - Para a determinação da umidade no campo utiliza-se normalmente o umidímetro 
denominado "Speedy". 
 
6 – 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 o emprego do frasco de areia ou da cravação do cilindro (no caso do solo 
ser fino) 
Este método usa uma areia preparada 
previamente no laboratório para a 
determinação do volume do furo realizado na 
camada de aterro, e conseqüente determinação 
da massa específicaseca desta camada. 
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Ensaio – DNER 092/94 
Determinação da massa específica aparente “in situ”, com emprego do frasco de 
areia 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
ENSAIO 
 
 
 
 
No ensaio de CBR, é medida a resistência à penetração de uma amostra 
saturada compactada, segundo o método Proctor. 
 
O valor da resistência à penetração é computado em porcentagem, sendo que 
100% é o valor correspondente à penetração em uma amostra de brita 
graduada de elevada qualidade que foi adotada como padrão de referência. 
 
O ensaio de CBR é padronizado no Brasil pela norma ABNT 9895/87. 
Esse ensaio foi concebido pelo Departamento de 
Estradas de Rodagem da Califórnia (USA) para 
avaliar a resistência dos solos. 
ENSAIO 
 
 
 
 
O ensaio é composto por três etapas: 
 
• determinação da umidade ótima e do peso específico 
aparente seco máximo (ensaio de compactação); 
 
• determinação das propriedades expansivas do material; 
 
• determinação do índice de suporte Califórnia (I.S.C) ou 
C.B.R. 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
ENSAIO 
 
 
 
 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
ENSAIO 
 
 
 
 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
ENSAIO 
 
 
 
 Observação: A velocidade de penetração do 
pistão é controlada com o auxílio de um 
cronômetro e do acompanhamento dos 
valores da penetração registrados no relógio 
comparador fixado no pistão e com a haste 
apoiada no molde 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
ENSAIO 
 
 
 
 
O índice de suporte Califórnia 
CBR (“California Bearing Ratio”) – Ensaio de suporte californiano 
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Mecânica dos Solos 
Mecânica dos Solos 
Ensaio 1 2 3 4 5 
Ɣnat kg/dm3 1,762 1,832 1,889 1,911 1,889 
Ɣd kg/dm3 1,497 1,529 1,554 1,546 1,502 
1,558 
22,5% 
Mecânica dos Solos 
Para calcular o grau de saturação, temos a seguinte fórmula: 
wS
S
sw
ws
d
..
..





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