6) Compactação dos Solos

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Aula 06 – Compactação dos Solos
Prof. Paula Sant'Anna Moreira Pais
paula.pais@prof.unibh.br
1. Introdução
 Muitas obras geotécnicas (barragens, muros de arrimo,
estradas, aeroportos, etc) implicam a utilização de aterros
compactados.
28/03/2016
 Compactar um solo significa torná-lo um material mais
denso. Este resultado é conseguido através de um processo
mecânico ou manual no qual ocorre a redução dos vazios do
solo.
Mecânica dos Solos – Aula 6
1. Introdução
Solo
Água
Ar
Solo
Água
Ar
Antes da Após a 
AR
AR
Água
SoloSolo
Água
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Solo SoloAntes da 
Compactação
Após a 
Compactação
SoloSolo
 A compactação tem em vista dois aspectos: aumentar o contato
entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo.
 A redução do índice de vazios melhora as propriedades de
engenharia, características de resistência, deformabilidade e
permeabilidade.
1. Introdução
 Obras que exigem a compactação:
28/03/2016Mecânica dos Solos – Aula 6
1. Introdução
 Obras que exigem a compactação:
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1. Introdução
 Obras que exigem a compactação:
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 O solo de apoio de fundações diretas.
1. Introdução
Objetivo : melhoria e estabilidade de propriedades mecânicas dos
solos.
 Redução da compressibilidade;
 Aumento da resistência;
 Redução da variação volumétrica por umidecimento e secagem;
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 Redução da permeabilidade.
Emprego:
 Construção de aterros;
 Camadas constitutivas de pavimentos;
 Barragens de terra;
Reenchimentos de cavas de fundações;
Preenchimento com solos entre maciço e estruturas de arrimo.
2. Ensaio de Compactação
 O objetivo do ensaio de compactação é determinar, para uma
dada energia de compactação aplicada, a quantidade adequada de
água a ser incorporada ao solo (‘umidade ótima’) de forma a se
obter um estado correspondente à sua densidade seca máxima
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obter um estado correspondente à sua densidade seca máxima
(‘peso específico aparente seco’).
 O ensaio de compactação é também conhecido por ensaio de
Proctor e é normatizado pela ABNT NBR 7182.
2. Ensaio de Compactação
 No ensaio de Proctor, um soquete é aplicado várias vezes sobre
uma amostra de solo acondicionada em um cilindro padrão, sendo
especificados os seguintes parâmetros de ensaio: massa do
soquete, altura de queda do soquete, número de golpes, número de
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camadas de solo e volume do solo compactado.
2. Ensaio de Compactação
 Em cada procedimento determina-se o γd e a umidade.
 O processo é repetido pelo menos 5 vezes.
 A partir do ensaio, obtém-se os seguintes dados:
Peso específico aparente úmido:  P
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 Peso específico aparente úmido:
 Umidade:
 Peso específico aparente seco:
 %100x
P
P
w
s
w
 3/mkN
V
P
g
)1( w
d


g
g
3. Curva de Compactação
 Com os dados obtidos, traça-se então a curva de compactação,
que consiste na representação do peso específico seco (ou
massa específica seca ou densidade seca) em função da
umidade, como se mostra na Figura :
16,5
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12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
w (%)
g
d
(k
N
/m
3
) wót
gdmáx
2. Curva de Compactação
 Abaixo da wot (ramo seco da
curva):
Com o aumento do teor de umidade
do solo formam-se películas de água
que tendem a promover uma maior
aproximação das particulas pelos
efeitos de lubrificação.
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 Na wot (ramo seco da curva):
Ponto ótimo de equilíbrio entre os
efeitos que ocorrem acima e abaixo
da wot.
 Acima da wot (ramo úmido da
curva):
Os acréscimos de água em excesso
passam a promover o afastamento
entre as partículas de solo.
3. Curva de Compactação
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 Variação da massa específica com a umidade.
3. Curva de Compactação
 No próprio gráfico do ensaio pode-se traçar a curva de
saturação que corresponde ao lugar geométrico dos valores
de umidade e peso específico seco, estando o solo saturado
(S=1).
 Da mesma forma, pode-se traçar curvas correspondentes a
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 Da mesma forma, pode-se traçar curvas correspondentes a
igual grau de saturação.
 A equação dessas curvas em função do grau de saturação:
Para saturação = 1
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3. Curva de Compactação
 Curva de saturação: S = 1
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3. Curva de Compactação
 O Solo pode estar em qualquer
posição a baixo da curva de
saturação, mas nunca acima dela.
Os pontos de umidade ótima situam-
15,0
16,0
17,0
(k
N
/m
3
)
S=100%S=90%S=80%
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 Os pontos de umidade ótima situam-
se em torno de 80% a 90% de
saturação.
12,0
13,0
14,0
15,0
16 18 20 22 24 26 28 30
w (%)
d
(k
N
/m
g
4. Fatores que influenciam a compactação
Tipo do solo:
 A natureza do solo, influencia nos valores do peso
específico seco máximo e na umidade ótima.
 De maneira geral, os solos argilosos apresentam pesos
28/03/2016Mecânica dos Solos – Aula 6
 De maneira geral, os solos argilosos apresentam pesos
específicos secos baixos e umidade ótimas elevadas. Solos
siltosos apresentam também valores baixos de peso
específico seco, frequentemente com curvas de laboratório
bem abatidas. As areias com pedregulhos, bem graduados
e pouco argilosos, apresentam pesos específicos secos
máximos elevados e umidades ótimas baixas.
4. Fatores que influenciam a compactação
 Tipo do solo:
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4. Fatores que influenciam a compactação
Energia de compactação:
 A densidade seca máxima e a umidade ótima determinada no
ensaio de Ensaio Proctor Normal não são índices físicos do solo.
Estes valores dependem da energia aplicada na compactação,
ensaio normal.
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 Daí foram criados os ensaios: de Proctor
Modificado e Proctor Intermediário.
 Surgimento de novos equipamentos de campo, de grande
porte, com possibilidade de elevar a energia de compactação e
capazes de implementar uma maior velocidade na construção de
aterros necessidade de ensaios com maiores energias que a
do Proctor Normal.
Energia de compactação:
 A medida que se
aumenta a energia de
4. Fatores que influenciam a compactação
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aumenta a energia de
compactação, há uma
redução do teor de
umidade ótima e uma
elevação do valor do
peso específico seco
máximo.
Energia de compactação:
4. Fatores que influenciam a compactação
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Energia de compactação:
4. Fatores que influenciam a compactação
 Calcula-se a energia de compactação pela seguinte equação:
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 M é massa do soquete, H é a altura de queda do soquete, Ng
é o numero de golpes por camadas, Nc número de camadas e V
é o volume de solo compactado.
 As energias de compactação usuais são:
 5,7kg cm/cm3 para o Proctor Normal;
 12,9 kg cm/cm3 para o Proctor Intermediário e
 27,4 kg cm/cm3 para o Proctor Modificado.
Energia de compactação:
4. Fatores que influenciam a compactação
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5. Comportamento dos Solos Compactados
 Baixos teores de umidade (w < wot ):
A atração face-aresta não é vencida
pela energia aplicada - Estrutura
Estrutura
floculada
Estrutura:
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floculada
Estrutura
Dispersa Altos teores de umidade (w > wot ):
Aumenta a repulsão, e a compactação as
orienta, ficando paralelas, resultando na
Estrutura dispersa.
 No ramo seco:
 Maior atrito entre as partículas;
 Estrutura mais floculada (melhor compactação com o aumento da 
energia);
5. Comportamento dos Solos Compactados
Estrutura:
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 No ramo úmido:
 Estrutura mais dispersa (aumento da energia pouco interfere na
compactação)
 Com aumento da umidade as forças de atração são desfeitas e os
grãos começam a aturar como partículas dispersas em água.
 Fenômeno Borrachudo  o solo se comprime, mas logo
dilata (o que se comprime são as bolhas de ar.
6. Compactação no Campo
 A compactação de campo se dá por meio de esforços de
pressão, impacto, vibração ou por uma combinação destes.
 Combinação de vibração x pressão  maior eficiência na
para reduzir os vazios do solo.
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 Etapas:
 Lançamento do material solto em camadas de pequena
espessura;
 Homogeneização;
 Correção da umidade;
 Compactação;
6. Compactação no Campo
Lançamento do solo: Gradeamento: Umidade/Homogeinização
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Espalhamento/Homogeinização Correção da Umidade:
6. Compactação no Campo - Equipamentos
 Soquetes e Placas Vibratórias
 Classificação: pressões de contato
placasolo (10 a 15 kpa);
 Eficiência: trabalhos de
compactação em áreas
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compactação em áreas
localizadas;
 Podem ser utilizados em quaisquer
solos;
 Aplicações mais comuns:
compactação de valas, trincheiras,
etc.
6. Compactação no Campo - Equipamentos
 Rolo Liso
 Classificação: peso total por unidade
de comprimento do rolo (30 a 110
kgf/cm)
 Área efetiva de compactação: 100%;
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 Área efetiva de compactação: 100%;
 Eficiência: reduzida para compactação
em profundidade (limitados a camadas
de espessuras finais de até 15 cm);
 Solos mais indicados: solos
granulares, enrocamentos;
 Aplicações mais comuns: obras
rodoviárias (bases, subleitos e capas
de rolamento).
6. Compactação no Campo - Equipamentos
 Rolo Pé de Carneiro (ou Pata)
 Classificação: pressões de contato (1400
a 7000 kPa) impostas por saliências
(‘patas’);
 Área efetiva de compactação: 8% ~ 12 %;
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 Área efetiva de compactação: 8% ~ 12 %;
 Eficiência: evita as de laminações nas
camadas compactadas;
 Solos mais indicados: solos argilosos ou
granulares com mais de 20% de finos;
 Aplicações mais comuns: aterros,
barragens de terra.
6. Compactação no Campo - Equipamentos
 Rolo Pneumático
 Classificação: pressão de compactação
imposta por um conjunto de pneus
dispostos em alinhamentos
desencontrados;
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 Área efetiva de compactação: 80%;
 Eficiência: compactação mais rápida e
econômica em relação à compactação
com os rolos pé-de-carneiro;
 Solos mais indicados: solos granulares,
solos finos;
 Aplicações mais comuns: obras
rodoviárias.
7. Controle da Compactação
 Objetivo: promover a estabilização do solo, mediante a
melhoria do seu comportamento geotécnico;
 Metodologia: medidas sistemáticas dos valores da
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massa específica (ou peso específico) do solo seco e do
teor de umidade do solo no campo e comparação com
os dados de laboratório;
7. Controle da Compactação
 Espessura das camadas: < 30cm de material fofo para se
ter 15 a 20cm de solo compactado (incluindo-se 2 a 5cm
da camada anterior);
 Rolagem em passadas longitudinais das bordas ao
centro da praça de trabalho com superposição de, no
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centro da praça de trabalho com superposição de, no
mínimo, 20cm entre as passadas;
 Equipamentos de campo: motoscrapers para lançamento
e espalhamento do material; motoniveladora para
regularização das camadas; caminhões pipa ou
irrigadeiras para irrigação ou arados de discos para
aeração; rolos compressores para compactação.
8. Controle da Compactação em Campo
Umidade:
 Métodos:
 “Speedy Moisture Test”
Método da frigideira
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 Método da frigideira
wcampo = wot ± 1 % ou ± 2% wot
8. Controle da Compactação em Campo
Peso específico seco no campo (γd campo):
 Métodos:
 O método nuclear
O método do frasco de areia
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 O método do frasco de areia
 O método do balão de borracha
100.
maxd
d
C
campo
G
g
g

8. Controle da Compactação em Campo
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