Complementos de Mecânca dos Solos e Fundações material de apoio 6

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Complementos de Mecânica dos Solos e Fundações – Material de Apoio 6 
 
Compactação dos Solos: 
 O que é e para que serve? 
 Ensaio de Proctor e Curva de compactação 
 Métodos alternativos de Compactação 
 Influência da Energia de Compactação 
 Curva de Resistência 
 Estrutura dos Solos Compactados 
 Outros tipos de compactação 
 A Compactação no Campo e Controle de Compactação 
 Ensaio Califórnia 
 
1. O QUE É, E PARA QUE SERVE A COMPACTAÇÃO? 
 A compactação do solo é o processo feito por equipamento mecânico (como, por exemplo, um 
rolo compressor) ou manual (por exemplo, soquete manual), por meio do qual o solo é densificado, 
ou seja, tem seus vazios reduzidos e sua resistência ampliada. 
 A compactação é importante porque torna o solo mais estável. Ela é empregada em diversas 
obras de engenharia, como em aterros para diversas utilidades, nas camadas constitutivas dos 
pavimentos, em construções de barragens de terra, no preenchimento do espaço atrás dos muros de 
arrimo com terra, no preenchimento de inúmeras valetas que se abrem nas ruas de uma cidade, etc. 
 O tipo de processo de compactação a ser empregado, bem como a umidade em que o solo 
deve se encontrar e qual a densidade deve ser atingida, variam de acordo com o tipo de obra que se 
quer executar e o tipo de solo presente na região. 
Sabe-se que o aumento do peso específico do solo produzido pela compactação depende 
especificamente da energia dispendida para que a compactação ocorra e do teor de umidade do solo. 
 Assim, quando se compacta um solo com baixa umidade, o atrito entre suas partículas sólidas 
não permite uma redução dos vazios do solo de forma significativa. Quando, entretanto, o solo está 
com a umidade mais elevada, a água provoca um efeito lubrificante entre as partículas sólidas que o 
compõem, e estas deslizam entre si, acomodando-se em um arranjo mais compacto. 
 A compactação do solo não diminui sua umidade. A redução dos vazios se deve à expulsão do 
ar dos interstícios entre os grãos. Quando se atinge um certo teor de umidade, a compactação não 
consegue mais expulsar o ar dos vazios do solo, pois o grau de saturação elevado faz com que o ar 
fique ocluso (envolto por água). Sabe-se ainda que quanto maior o teor de umidade do solo, maior 
será sua superfície específica (como visto anteriormente no estudo dos argilominerais). 
 Portanto, para uma dada energia aplicada, haverá um certo teor de umidade denominado 
UMIDADE ÓTIMA, que é a umidade que conduz a uma MASSA ESPECÍFICA SECA MÁXIMA ( ou 
DENSIDADE SECA MÁXIMA). 
 A técnica de compactação teve inicio com os trabalhos do engenheiro norte-americano 
Proctor. De seus trabalhos, surgiu o Ensaio de Compactação, um ensaio que é mundialmente 
padronizado (com pequenas variações) que também ficou conhecido como Ensaio de Proctor. 
 
2. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (ENSAIO DE PROCTOR) E CURVA DE COMPACTAÇÃO 
 O Ensaio de Proctor é normatizado no Brasil pela norma NBR 7182:2016 da ABNT. Essa norma 
apresenta diversas alternativas para a realização do ensaio. 
 O ensaio original, e que ainda é o mais empregado, consiste, resumidamente, nos seguintes 
passos: 
1. Seca-se uma amostra do solo ao ar, e procede-se ao seu destorroamento. 
2. Acrescenta-se água até que o solo fique com aproximadamente 5% de umidade abaixo 
da umidade ótima. 
 
A umidade ótima é determinada através da percepção. Essa umidade é aquela muito próxima 
e um pouco abaixo do limite de plasticidade do solo. 
 
3. Coloca-se uma porção do solo em um cilindro padrão de 10cm de diâmetro; 12,73cm 
de altura; volume de 1.000 cm³. 
4. Submete-se o cilindro a 26 golpes de soquete com massa de 2,5kg que cai de uma 
altura de 30,5 cm. 
Anteriormente, realizavam-se 25 golpes. Com a atualização da norma, passou-se a executar 26 
golpes para ajustar a energia de compactação ao valor de outras normas internacionais, levando-se 
em conta que as dimensões do cilindro padronizado no Brasil são um pouco diferentes das demais. 
5. A porção do solo compactado deve ocupar cerca de um terço da altura do cilindro. 
6. Repete-se o processo outras 2 vezes. Ao final, o solo compactado deve ter uma altura 
um pouco maior que a do cilindro. 
7. Acerta-se o volume raspando-se o excesso de amostra. 
8. Determina-se a massa específica do corpo de prova obtido. 
9. Pega-se uma amostra de seu interior e se determina sua umidade. 
10. Calcula-se, a partir da umidade e da massa específica obtidas, a densidade seca do 
corpo de amostra. 
Lembrando que a massa específica (sua densidade - ρ) é igual à massa (m) do solo por seu 
volume (V): 
𝜌 =
m
𝑉
 
wot. 
 De onde a densidade seca (ρd) do solo será: 
𝜌𝑑 = 𝜌 . 
1
1 + 
𝑤
100
 
 Onde: ρ = densidade (ou massa específica) úmida do solo e w = teor de umidade do solo. 
E que o teor de umidade (w) é estabelecido em laboratório, pesando-se a amostra, deixando-
a secar em estufa a 105°C e pesando-a novamente (massa da água – mw – é igual à massa do solo 
natural – mn – menos a massa do solo seco – ms): 
𝑊(%) =
𝑚𝑤
𝑚𝑠
𝑥100 
 
11. Destorroa-se a amostra; 
12. Aumenta-se a umidade (cerca de 2%) 
13. Refaz-se todo o procedimento. 
14. Repetem-se todas as etapas até que se perceba que a densidade seca, depois de ter 
subido, tenha caído em duas ou três operações sucessivas. Nota-se que quando a 
densidade úmida se mantém constante por duas operações sucessivas, a densidade 
seca já caiu. 
Se o ensaio tiver começado com uma umidade 5% abaixo da umidade ótima, e a cada 
determinação forem adicionados em torno de 2% de umidade a mais, com 5 determinações o ensaio 
estará concluído. Mas, geralmente, são necessárias 6 ou mais determinações. 
 Com os dados obtidos, desenha-se a CURVA DE COMPACTAÇÃO. 
 
Curva de Compactação 
 A curva de compactação é a curva que descreve os resultados obtidos no Ensaio de 
Compactação (Ensaio de Proctor) ao se plotar o pontos em um gráfico de teor de umidade (w %) pela 
densidade seca (ρd kg/dm3): 
 
 
 
 
 
 
Retirada de Pinto (2006) 
 Pela curva, determina-se a densidade seca máxima (ρd máx.), que é o ponto mais “alto” da curva 
no gráfico. Essa densidade seca máxima estabelece uma umidade ótima (wot.). 
 Sabendo-se a massa específica dos grãos (ρs) e a massa específica (densidade) seca máxima 
(ρd max.) de uma amostra de solo, pode-se calcular o seu grau de saturação para o ponto de densidade 
seca máxima e umidade ótima. 
 Para tanto, parte-se do princípio (já estudado anteriormente) que o índice de vazios é: 
𝑒 =
𝜌𝑠
𝜌𝑑
 -1 
 Ao se descobrir o valor de e, utiliza-se a equação do grau de saturação do solo (também já 
estudada anteriormente): 
𝑆 =
𝜌𝑠𝑤
𝑒𝜌𝑤
 
 Onde: ρs = massa específica (densidade) dos sólidos do solo; ρd = densidade seca do solo; ρw = 
densidade da água = 1g/cm³; e = índice de vazios do solo; S = grau de saturação. 
 A relação entre o grau de saturação, a densidade seca e a umidade é determinada pela 
seguinte equação: 
𝜌𝑑 =
𝑆. 𝜌𝑠. 𝜌𝑤
S. 𝜌𝑤 + 𝜌𝑠. 𝑤
 
 
 Onde: ρd = massa específica seca; S = grau de saturação; w =umidade e ρs = massa específica 
dos sólidos do solo; ρw = densidade da água = 1g/cm³. 
Para S =1: 
𝜌𝑑 =
𝜌𝑠. 𝜌𝑤
𝜌𝑤 + 𝜌𝑠𝑤
 
 Essas equações determinam famílias de curvas de saturação, como as apresentadas no gráfico 
acima. O solo pode estar em qualquer lugar abaixo da curva de saturação, mas nunca acima dela. Os 
pontos ótimos (pontos de densidade seca máxima e umidade ótima) se situam em torno de 80 a 90% 
de saturação. 
 Apesar de os ensaios apresentarem resultados diferentes para amostras de mesma 
procedência, existem valores indicativos de tipos de solos pelaordem de grandeza de seus teores de 
umidade ótima e densidade seca máxima. 
 O gráfico abaixo demonstra esses valores típicos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico de curvas de ensaio de Proctor típicas de alguns tipos de solo. Retirado de Caputo (2006) 
 De maneira geral: 
 Solos argilosos: densidades secas baixas e umidades ótimas elevadas. Umidades 
ótimas de 25 a 30% equivalem a densidades secas máximas de 1,5 a 1,4 kg/dm³. 
 Solos siltosos: valores baixos de densidade, frequentemente com curvas de 
laboratório bem abatidas. 
 Areias com pedregulhos bem graduadas e com pouca argila: densidades secas 
máximas elevadas da ordem de 2 a 2,1 kg/dm³, e umidades ótimas baixas, de 
aproximadamente 9 a 10%. 
 Areias finas argilosas lateríticas, mesmo que com as areias mal graduadas: podem 
ter umidades ótimas de 12 a 14% com densidades secas máximas de 1,9kg/dm³. 
 Solos lateríticos: o ramo ascendente da curva é nitidamente mais íngreme que solos 
residuais e solos sedimentares (transportados, alóctones) não laterizados. 
 
3. MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO 
 Pela norma brasileira de ensaios de compactação, existem os seguintes métodos alternativos: 
 Ensaio sem reuso do material 
 O Ensaio de Proctor é realizado com a utilização de amostras virgens para cada ponto da curva 
de compactação. Apesar de ser um ensaio mais fiel, ele é também menos utilizado porque demanda a 
utilização de uma quantidade muito maior de amostra. 
 Entretanto, em alguns casos, é imprescindível que ele seja efetuado dessa maneira, devido a 
uma série de fatores como, por exemplo, como quando as partículas do solo são tão quebradiças que 
a amostra reutilizada para o segundo ensaio já se mostre diferente daquela do primeiro. 
 
 Ensaio sem secagem prévia do solo 
 Por experiência, se tem percebido que a pré-secagem da amostra influencia as propriedades 
e, por conseguinte, o comportamento do solo. Esse procedimento também dificulta a posterior 
homogeneização da umidade incorporada. 
 Por exemplo, em solos areno-argilosos lateríticos a pré-secagem provoca umidades ótimas 
menores com pouca influência na densidade seca. Em solos argilosos gnáissicos (solos provenientes 
da rocha gnaisse), ela provoca umidades ótimas menores e densidades secas máximas maiores. Em 
solos siltosos gnáissicos, uma maior densidade seca máxima, sem muita influência na umidade ótima. 
 A umidade do solo utilizado para a construção de aterros tem sua umidade modificada, para 
cima ou para baixo até que se atinja a umidade especificada. Dessa forma, é lógico que o ensaio de 
Proctor do solo seja realizado com o solo apresentando sua umidade natural. 
 Neste caso, os diversos pontos da curva são obtidos ou pela adição de água à amostra, ou por 
sua secagem. Pela norma este procedimento é denominado “ensaio sem secagem prévia”. Ele consiste 
na redução do teor de umidade em até cerca de 5% da umidade ótima, evitando-se apenas a total 
secagem do solo. 
 Apesar de este ensaio, sem secagem prévia, ser mais representativo, a prática corrente é a de 
se realizar o ensaio de compactação com a secagem prévia da amostra, provavelmente porque assim 
se torna mais fácil padronizar os procedimentos laboratoriais, o que, por sua vez, diminui o grau de 
supervisão necessário para que tais experimentos sejam executados. 
 
 Preparação de amostras com umidades diferentes 
 O Ensaio de Proctor original indica que a amostra deve possuir inicialmente uma umidade de 
5% abaixo da umidade presumivelmente ótima. Outras duas alternativas de preparação das amostras 
são a preparação com secagem prévia até a umidade higroscópica, e a preparação da amostra até que 
se atinja 3% acima da umidade presumivelmente ótima. 
 
 Ensaio em solo com pedregulho 
 Quando há muitos pedregulhos no solo, sua compactação no cilindro de 10cm de diâmetro se 
torna difícil. Os pedregulhos pesam mais e requerem menor quantidade de água que os solos, de forma 
que a comparação entre os pontos obtidos para a curva de compactação pode ficar comprometida. 
Por isso, o ensaio de compactação com a utilização do cilindro de 1000cm³ só é realizada para solos 
com partículas que tenham diâmetro máximo de 4,8mm. 
 A norma NBR 6457:2016 da ABNT determina que, para os casos em que o solo apresente 
partículas maiores, o teste seja efetuado em um cilindro maior. Pela norma NBR 7182:2016 da ABNT 
este cilindro deve ter 15,24cm de diâmetro e 11,43cm de altura, com um volume de 2.085cm³. Neste 
caso, o solo é compactado em cinco camadas, e não em três como no experimento original, e se 
aplicam 12 golpes por camada, com um soquete de 4,536kg caindo de uma altura de 45,7cm. 
 Como se pode notar, a energia aplicada por volume de solo é a mesma que a do ensaio original, 
sendo considerada igual ao produto da massa pela aceleração da gravidade, pela altura da queda e 
pelo número total de golpes aplicados (vide o próximo tópico). 
 Caso o solo tenha partículas maiores que 19mm, estas devem ser substituídas por igual massa 
de pedregulhos com diâmetros entre 4,8 e 19mm. Mantém-se a mesma quantidade em massa de 
pedregulhos do solo original, apesar de terem tamanhos menores. 
 Caso não se disponha de um cilindro maior para que se execute o ensaio em solos de 
pedregulhos, ou caso a quantidade de amostra não seja suficiente para a realização do ensaio no 
cilindro maior, então o ensaio é executado no cilindro de menor volume, apenas com a fração do solo 
menor que 4,8mm. 
 Neste caso, se considera que, quando o solo estiver compactado, os pedregulhos ficarão 
envoltos pelas partículas mais finas do solo. A massa específica e a umidade são então calculadas como 
médias ponderadas dos dois tipos de material (a mistura de solo fino compactado e os pedregulhos). 
Nesses cálculos, considera-se que o pedregulho fique envolto pela massa fina de solo compactado com 
um teor de umidade igual ao seu teor de absorção de água (que equivale ao teor de umidade do 
pedregulho quando, depois de submerso em água, é seco com uma toalha. Este teor de umidade é 
calculado pelo procedimento de obtenção de umidade do solo em laboratório). 
 Este procedimento só se aplica quando a porcentagem de pedregulhos no solo não é tão 
elevada (até em torno de 30-45%), de maneira que seus grãos possam ser envoltos pela massa fina de 
solo compactado. Caso contrário, os grãos de pedregulho poderiam se tocar, criando espaços vazios 
onde o solo não ficaria bem compactado. Portanto, em solos cuja porcentagem retida na peneira de 
19,1mm seja superior a 30% da amostra, o Ensaio de Proctor não é recomendado. 
 
 Diferentes Energias de Compactação 
 O Ensaio de Proctor pode ser realizado com 3 energias diferentes: 
 Energia normal: o soquete de 2,5kg golpeia cada uma das 3 camadas da amostra 26 vezes 
caindo de uma altura de 30,5cm; e o soquete de 4,5kg golpeia cada uma das 5 camadas 
da amostra 12 vezes caindo de uma altura de 45,7cm. 
 Energia intermediária: só pode ser realizada com o soquete de 4,5kg. Para o cilindro 
pequeno, 21 golpes são dados em cada uma das 3 camadas de amostra do solo. Para o 
cilindro grande, 26 golpes são dados em cada uma das 5 camadas de amostra do solo. 
 Energia modificada: só pode ser realizada com o soquete de 4,5kg. Para o cilindro 
pequeno, 27 golpes são dados em cada uma das 3 camadas de amostra do solo. Para o 
cilindro grande, 55 golpes são dados em cada uma das 5 camadas de amostra do solo. 
O próximo tópico trata das energias de compactação com maiores detalhes. 
4. INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO 
 Os valores da umidade ótima e da densidade seca máxima de um solo são dependentes da 
energia aplicada para a sua compactação. 
 Quando não sefaz qualquer referência à energia do ensaio de compactação, subentende-se 
que essa energia é adotada de forma a corresponder à energia que seria utilizada pelos equipamentos 
convencionais de campo para compactar o solo analisado. Mas, é claro, ensaios semelhantes podem 
ser realizados com energias diferentes em laboratório, assim como equipamentos mais pesados 
podem ser utilizados em campo para a construção de aterros. 
 Para se entender a diferença da energia de compactação em um mesmo solo, são realizados 
ensaios modificados. Um desses ensaios é denominado ENSAIO MODIFICADO DE COMPACTAÇÃO (ou 
Ensaio de Proctor Modificado), e consiste em realizar o Ensaio de Proctor em cilindro grande conforme 
indicado anteriormente, mas com 55 golpes do soquete em cada uma das cinco camadas. 
 O Ensaio Modificado de Compactação é geralmente tomado para as camadas mais 
importantes do pavimento, para as quais a melhoria do comportamento do solo adquirida por meio 
da tomada de maior energia de compactação justifica o aumento dos custos da obra. 
 Outro ensaio é o ENSAIO INTERMEDIÁRIO DE COMPACTAÇÃO, no qual 26 golpes do soquete 
são aplicados para cada uma das cinco camadas da amostra de ensaio. Esse teste, desenvolvido pelo 
Departamento Nacional de Estradas e Rodagem (DER), é aplicado a camadas intermediárias do solo. 
 A aplicação de uma maior energia de compactação do solo provocará um aumento da 
densidade seca máxima do solo quando este se encontrar com umidade abaixo da ótima. Ou seja, o 
solo se tornará mais compacto mediante o esforço aplicado sobre ele. Mas quando a umidade for 
maior que a ótima em um solo, um maior esforço de compactação não provocará – ou provocará muito 
pouco – aumento da densidade do solo, porque acima da umidade ótima não é mais possível expulsar 
o ar dos vazios do solo. 
 Portanto, em campo, a insistência em se passar equipamento compactador em solos muito 
úmidos provoca o fenômeno que é conhecido como borrachudo, no qual o solo se comprime durante 
a passagem do equipamento sobre ele e, logo em seguida, se dilata, como se fosse uma borracha. Isso 
ocorre porque, quando o equipamento passa sobre o solo, ele comprime as bolhas de ar oclusas, mas 
não expulsa esse ar dos vazios do solo, porque, como já visto anteriormente, o ar ocluso não pode ser 
expulso do solo. 
 Pode-se concluir, portanto, que quanto maior for a energia de compactação aplicada a um solo 
cuja umidade permita uma diferenciação de compactação, maior será a densidade seca máxima 
daquele solo, e menor será a sua umidade ótima. Portanto, de acordo com o ensaio realizado, tem-se 
um efeito de deslocamento para a esquerda da curva de compactação no gráfico conforme mostrado 
na imagem abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Retirado de Pinto, 2006. 
 Os pontos de representação da densidade seca máxima e da umidade ótima dessas linhas, 
para vários ensaios de compactação com energias diferentes aplicadas, formam uma linha com 
aspecto semelhante à linha de saturação. 
 A energia de compactação (EC), portanto, pode ser definida pela seguinte equação: 
 
𝐸𝐶 =
M. H. Ng. Nc
V
 
 Onde: M = massa do soquete; H = altura da queda do soquete; Ng = número de golpes dado 
por camada de solo; Nc = número de camadas de solo utilizadas no ensaio e V = volume do solo 
compactado. 
 Experimentalmente, verificou-se que a energia aplicada à compactação e a densidade seca do 
solo se relacionam da seguinte forma: 
𝜌𝑑 = a + b log EC 
 Onde: ρd = densidade seca do solo; a e b são coeficientes de correlação que apresentam 
diversos valores; EC = energia de compactação. 
 
Observação: às vezes, usa-se a denotação peso específico do solo seco (ɣd) em substituição à da massa 
específica seca (ρd) dos solos para os ensaios de compactação, como em Caputo (2000). Os gráficos da 
curva de compactação são, então, expressos em termos de peso específico versus umidade. 
 
Ainda experimentalmente, constata-se que quanto mais argiloso for o solo, maior será o 
parâmetro “b”. Assim, pode-se afirmar que quanto mais argiloso for o solo, maior será a energia de 
ρd 
w1 wot
. 
w2 w 
compactação necessária para se atingir a densidade seca máxima daquele solo. Portanto, quanto mais 
argiloso for o solo, mais difícil será atingir as especificações na sua compactação. 
 
5. CURVA DE RESISTÊNCIA 
 Além da curva de compactação, é comum que se meça a resistência do solo à medida que ele 
vai sendo compactado, e se trace, também, a curva de resistência daquele solo. Essa curva de 
resistência é a curva que representa graficamente a variação de resistência que aquele solo apresenta 
em relação à sua umidade. 
 Para se medir a resistência de um solo, utiliza-se uma agulha padrão, denominada Agulha de 
Proctor. 
 
 
 
 
 
Esquema da agulha de Proctor. Retirada de Caputo (2000). 
 Este aparelho possui um dinamômetro que permite medir o esforço necessário para cravar no 
solo ou no corpo de prova dentro do cilindro do ensaio de Proctor uma agulha de dimensões 
padronizadas. Para a umidade ótima, se obterá uma resistência R, com a qual também se poderá 
controlar a compactação feita em campo. 
 Obtidas as leituras, elas são convertidas em um gráfico de resistência versus umidade: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Modificada de Caputo (20000) 
 
 Pelo que se pode observar no gráfico, quanto maior for a umidade do solo, menor será a sua 
resistência. 
 Ainda, conforme se pode notar no gráfico, se o solo fosse compactado com uma umidade 
inferior à umidade ótima (wot.), sua resistência seria superior àquela obtida para a umidade ótima. 
Entretanto, se o solo não apresentar a umidade ótima, e sim uma umidade inferior à ela (como W1), 
ele pode vir a se saturar em campo (por exemplo, se houver um período de chuvas intensas), devido à 
existência de vazios que permitiriam a percolação das águas da chuva. Com isso, ele pode vir a alcançar 
uma umidade correspondente à curva de saturação do solo (W2). Para um valor de umidade do solo 
correspondente a esta curva (W2), sua resistência cairia consideravelmente, sendo praticamente nula, 
o que pode ser facilmente verificado no gráfico acima. 
 Já para um solo compactado com sua umidade ótima, o valor de sua resistência cairia um 
pouco caso o solo passasse a se apresentar saturado (de R passaria a r), mas ainda assim este solo 
apresentaria uma resistência (r) razoável. 
 Portanto, a compactação de um solo, para quaisquer finalidades, deve ser feita nas condições 
de sua umidade ótima. 
 
6. ESTRUTURA DE SOLOS COMPACTADOS 
 A estrutura que o solo apresenta após a sua compactação é dependente da energia que foi 
utilizada para compactá-lo e da umidade que ele apresentava quando foi compactado. 
 O professor Lambe do M.I.T (apud Pinto, 2006) sugeriu o seguinte gráfico esquemático que 
ilustra a mudança da estrutura dos solos compactados de acordo com seu grau de umidade, seu peso 
específico seco e sua energia de compactação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mudanças da estrutura dos solos de acordo com a energia de compactação, teor de umidade e peso específico 
seco do solo. Retirada de Pinto (2006). 
 Como se pode perceber pelo gráfico: 
 Baixa umidade: estrutura floculada (A e E). A atração face-aresta das partículas não é 
vencida. 
 Alta umidade (próximo à saturação): estrutura dispersa (C e D). A repulsão entre as 
partículas sólidas do solo aumenta, e a compactação as orienta paralelamente umas 
às outras. 
 Mesma umidade e energia de compactação distinta: quanto maior for a energia de 
compactação, maior será o grau de dispersão das partículas. 
 
7. OUTROS TIPOS DECOMPACTAÇÕES 
 Os métodosdescritos anteriormente podem ser agrupados no que se denomina 
COMPACTAÇÃO DINÂMICA. Nela, a compactação se dá pela queda do soquete na amostra de solo. 
Existem outros três tipos de compactação, entretanto, denominados ESTÁTICA, DE 
PISOTEAMENTO e POR VIBRAÇÃO. 
 Na Compactação Estática, a compactação do solo é atingida pela colocação de um peso sobre 
a amostra. 
 Na Compactação de Pisoteamento, procura-se, em laboratório, reproduzir o efeito da 
compactação do rolo pé de carneiro. Para este ensaio, um pistão com molas é aplicado no solo, em 
substituição à queda do soquete. O pistão penetra no solo e começa a sua compactação pela porção 
inferior da camada, como faz o pé de carneiro em campo. 
 Solos mais arenosos e pedregulhosos são compactados por vibração. Nela, são utilizadas 
máquinas vibratórias que produzem uma sequência de ondas de pressão que se espalham em todas 
as direções do solo, reajustando o posicionamento das partículas entre si e eliminando os vazios. 
 Para as areias, sua compactação é controlada por meio de sua compacidade relativa (vista 
anteriormente). Geralmente, estipula-se que seja atingida uma compacidade relativa igual ou superior 
a 65 ou 70%, que deve estar associada aos grupos de compacidade das areias estabelecidos por 
Terzaghi (Classificação pela compacidade relativa, vide notas de aula sobre grau de compacidade). 
 
8. COMPACTAÇÃO NO CAMPO 
 A compactação dos solos em campo consiste das seguintes etapas: 
 Escolha da área de empréstimo (área da qual se trará o solo para compactação); 
 Transporte e espalhamento do solo; 
 Acerto da umidade do solo a ser compactado; 
 Compactação; 
 Controle da compactação. 
 
Escolha da Área de Empréstimo 
Áreas de Empréstimo são áreas indicadas no projeto, ou áreas localizadas e selecionadas na 
obra, de onde são escavados e retirados os materiais (solos) que serão compactados. 
Este primeiro passo é um problema técnico-econômico. Aqui, devem ser consideradas as 
distâncias de transporte, características geotécnicas dos materiais, umidade natural da área de 
empréstimo em relação à umidade ótima de compactação, etc. Procura-se sempre otimizar o 
empreendimento para os menores custos possíveis. 
 
Transporte e Espalhamento do Solo 
Nesta etapa, é necessário se estabelecer quanto de material será necessário, levando-se em 
consideração que a espessura da camada solta a espalhar deve ser compatível com a espessura final. 
Essa espessura geralmente é estabelecida como entre 15 a 20 cm, pois o efeito dos equipamentos 
utilizados em campo geralmente não ultrapassa essas profundidades. 
 A espessura dos espalhamentos depende do tipo do solo, mas em geral uma camada de 22 a 
23cm de solo solto gera uma camada em torno de 15 cm de solo compactado. O espalhamento deve 
ser o mais uniforme possível, formando camadas mais ou menos horizontais. 
 
Acerto da Umidade 
É atingido por meio de irrigação ou aeração, geralmente realizada por caminhão pipa, seguida 
de revolvimento mecânico do solo de maneira a homogeneizá-lo. 
 
Compactação 
Os equipamentos de compactação dos solos utilizados em campo devem ser escolhidos de 
acordo com o tipo de solo a ser compactado. 
Os equipamentos geralmente utilizados, e seus respectivos tipos de solo são: 
 Rolos pé de carneiro: adequados para solos argilosos. Eles penetram as camadas do 
solo solto, compactando-o de baixo para cima, de modo que evitam a formação de 
uma placa superficial de solo fino que possa reduzir a ação do equipamento em 
profundidades maiores. 
 Rolos pneumáticos: eficientes para uma grande variedade de solos. É mais utilizado, 
entretanto, em operações de pequeno a médio porte. Ele compacta os solos pela 
pressão exercida pelo peso de seus pneus ao passar sobre as camadas soltas. O peso 
e a pressão desses pneus devem ser adaptados a cada caso de compactação. 
 Rolos vibratórios: especialmente aplicados para solos granulares. Pode ser de dois 
tipos: rolo liso, e rolo com pé. Utiliza a vibração para redistribuir as partículas do solo 
e diminuir seus vazios. O rolo liso promove pressão, impacto e vibração durante o 
processo de compactação. O rolo com pé ainda promove a compactação por 
amassamento. 
 Rolos combinados: são uma combinação de dois ou mais tipos de rolo. Utilizados 
quando há uma mistura de tipos de solo (granulometria e mineralogia diferentes em 
um mesmo solo). 
 Rolos lisos: seu tambor de aço pode estar vazio ou cheio com água, areia ou pó de 
pedra dependendo da energia necessária para a compactação. É mais utilizado na 
compactação de solos granulares. 
 Pilões manuais: utilizados para trabalhos secundários (como em reaterros de valas). 
 Pilões a explosão (sapo) ou a ar comprimido: utilizados em quase todos os tipos de 
solos, em áreas fechadas ou restritas, ou em operações complementares. 
 Outros tipos: os próprios caminhões de transporte dos solos podem ser utilizados 
como equipamento de compactação, dependendo do tamanho da obra. Nesses casos, 
uma atenção grande deve ser dispendida para se averiguar a homogeneização da 
compactação devido à pequena área dos pneus. 
 
9. CONTROLE DA COMPACTAÇÃO – GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC) 
 O controle de compactação serve para verificar se a compactação, em campo, está sendo 
executada corretamente, de acordo com as especificações transmitidas pelos ensaios laboratoriais. 
 Essas especificações fixam intervalos de umidade e de densidade seca a serem obtidos (por 
exemplo, entre wot-1 e wot +1, ou entre wot-2 e wot, etc.) e um grau de compactação mínimo (por 
exemplo, GC de no mínimo 95%). 
 Para que o controle ocorra, então, é necessário que se estabeleça o Grau de Compactação (GC) 
do solo que está sendo compactado. Para tanto, são tomadas, sistematicamente, medidas da 
densidade seca (ou peso específico seco) e da umidade do solo. 
 Para se medir a umidade do solo em campo, geralmente se utiliza o “speedy” (um aparelho 
portátil de medição e umidade dos solos) e, para o peso específico, o processo do “frasco de areia” 
(método no qual se utiliza uma balança, um frasco cheio de areia, um funil, uma bandeja com um 
orifício circular no centro, e uma cavidade cilíndrica no solo de tamanho específico. O escoamento da 
areia entre o frasco, o funil e o orifício cilíndrico determinam seu peso, a partir do qual se obtém a 
densidade seca (peso específico seco) do solo). 
 
 
 
 
 
Retirada de Caputo (2000). 
 Dessa forma, haverá uma medição de campo, que pode ser comparada à medição realizada 
no Ensaio de Compactação do laboratório. 
 O GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC) será, então, o quociente da densidade seca (peso específico 
seco, ou massa específica aparente seca) do solo obtida em campo pela densidade seca máxima (ou 
peso específico seco máximo, ou massa específica aparente seca máxima) obtida em laboratório: 
𝐺𝐶 =
𝜌𝑑(campo)
𝜌𝑑 𝑚á𝑥.(𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜)
 𝑥 100 
 Onde: ρd = densidade seca e ρd máx. = densidade seca máxima. 
Lembrando que: 
 
ρ =
𝑚
𝑉
 
 Onde: ρ é chamada tanto de massa específica, quanto de densidade; m = massa e V = volume. 
 E que: 
ɣ =
𝑃
𝑉
 
 De onde: 
ɣ = ρ.g 
 Onde: ɣ é o peso específico, ρ = massa específica, P = peso, V = volume e g = aceleração da 
gravidade = 10m/s². 
 Dessa forma, GC também pode ser encontrado por: 
 
𝐺𝐶 =
ɣ𝑑(campo)
ɣ𝑑 𝑚á𝑥.(𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜)
 𝑥 100 
 
Caso os critérios de compactação (o intervalo de umidade ótima e o grau de compactação 
mínimo) exigidos não sejam alcançados em campo, o solo é revolvido e recompactado. 
 As especificações da compactação são feitas caso a caso, de acordo com as propriedades do 
solo pretendidas para o aterro. Paraaterros de menor responsabilidade, são estabelecidos um GC de 
95% e a umidade fica a critério do construtor, que poderá ajustá-la de forma a melhor aproveitar seu 
equipamento. 
 
 
Aterros Experimentais 
 Quando a obra que está sendo executada é grande, justifica-se a construção de um aterro 
experimental. Este aterro é um pequeno aterro que é construído com o (s) solo (s) selecionado (s) para 
a obra. Ele tem aproximadamente 200m de extensão e é subdividido de 4 a 6 subtrechos. Estes 
subtrechos terão umidades diferentes, que serão compactados com o equipamento previsto para a 
obra. 
 Depois de uma certa quantidade de passadas (número de vezes em que se passa o 
equipamento sobre o solo para compactá-lo), medem-se a umidade e a densidade seca atingidas. 
Repete-se então o procedimento para diversos números de passadas do equipamento, ou com a 
utilização de equipamentos diferentes. Desses testes, várias curvas são construídas, ou a eficácia do 
equipamento é estabelecida. 
 O gráfico abaixo foi obtido de um exemplo de aterro experimental de Euclides da Cunha, no 
rio Pardo, interior de São Paulo, de um aterro experimental realizado pelo Instituto de Pesquisas 
Tecnológicas de São Paulo (IPT) (apud Pinto, 2006): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curvas de aterro experimental de Euclides da Cunha, SP. Retirada de Pinto (2006) 
 Pelo gráfico, pode-se notar que após uma passada de equipamento na argila plástica vermelha, 
foi obtido um grau de compactação de cerca de 99% (ou seja, uma densidade máxima de cerca de 
99%). Já para a argila siltosa amarela, após 4 passadas com o mesmo equipamento, obteve-se grau de 
compactação de 97%, não havendo qualquer melhoria para passadas adicionais do equipamento. A 
mistura entre os dois solos obteve valores intermediários. 
 Estes aterros experimentais orientam sobre a escolha do equipamento que melhor serve para 
o aterro que se pretende realizar, as umidades mais adequadas do solo para cada equipamento, as 
espessuras das camadas do solo a ser compactado, o número de passadas do equipamento a partir do 
qual não se obtém mais resultados, etc. 
 Permitem, ainda, a visualização do comportamento do solo mediante a compactação, 
possibilitando a descoberta de eventuais problemas de laminações ou trincas. Ainda fornecem 
amostras bem representativas para ensaios mecânicos. 
 Por meio deles, portanto, é possível em última análise melhorar a obra, abaixando seus custos. 
 
10. ENSAIO CALIFÓRNIA 
 Muito utilizado na técnica rodoviária, o Ensaio Califórnia foi idealizado pelo engenheiro O. J. 
Porter, em 1929, na Califórnia, EUA. Este ensaio, ainda muito prestigiado, é utilizado para que se 
estabeleçam o índice de Suporte Califórnia (I.S.C., ou California Bearing Ratio - CBR) e a expansão do 
solo compactado (E). 
 Com isso, se torna possível determinar qual será a expansão de um solo sob um pavimento 
quando este estiver saturado (ensaio de expansão), bem como qual será a perda de resistência desse 
solo mediante a sua saturação (determinação do I.S.C.). 
 Em laboratório, este ensaio segue os seguintes passos: 
1. Determinação da umidade ótima e da densidade seca máxima (peso específico máximo) 
do solo, por meio do Ensaio de Proctor. 
2. Determinação das propriedades expansivas do solo compactado (E) 
3. Determinação do I.S.C. 
 
Ensaio de Expansão 
Molda-se um corpo de prova com umidade ótima (ou bem próxima a ela) em um molde 
cilíndrico com, aproximadamente, 15cm de diâmetro e 17,5cm de altura, provido de um colarinho de 
extensão com 5cm de altura. O fundo deste cilindro é, na verdade, um disco espaçador de também 
5cm: 
 
 
 
 
 
Características do molde cilíndrico usado para o teste de CBR. Retirada de Caputo (20000) 
O corpo de prova colocado dentro deste cilindro terá 5 camadas compactadas com 55 golpes 
com um soquete de 4,5kg e altura de queda de 45,7cm. 
Após compactado com a umidade ótima, a rebarba do solo deve ser retirada. Inverte-se o 
conjunto e se retira, também, o disco espaçador e se pesa o conjunto cilindro + amostra compactada. 
O conjunto é apoiado a uma base circular rija, com o espaço deixado pelo disco espaçador voltado 
para cima. 
Sobre a amostra de solo compactado, coloca-se um papel filtro e, em seguida, um prato 
perfurado munido de uma haste ajustável e, sobre ele, uma sobrecarga que não deverá ser inferior a 
4,5kg, feita com discos anulares que devem equivaler ao peso do pavimento. Sobre a haste ajustável 
do prato é apoiada a haste do relógio comparador, fixada a um porta-extensômetro (com sensibilidade 
de 0,01mm) montado em tripé. 
Anota-se uma leitura inicial e então o conjunto é submerso em água durante 4 dias. A cada 24 
horas, durante estes 4 dias, outras leituras são realizadas. A expansão do corpo de prova é definida 
como a relação entre o aumento de altura do corpo de prova e sua altura inicial, expresso em 
porcentagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema da fase de ensaio de expansão do Ensaio Califórnia. 
 
Consideram-se os seguintes critérios: 
 Subleitos Bons: expansões menores que 3% 
 Materiais para sub-bases: expansões menores que 2% 
 Bases: expansões menores que 1% 
Sendo que subleitos são os solos compactados, preparados para receber o pavimento 
industrial. Sub-bases são elementos estruturais intermediários entre os subleitos e o piso em concreto, 
e bases são elementos estruturais intermediários entre as sub-bases e a superfície da pavimentação. 
Soquete grande 
Cilindro 
Cinco camadas de 
solo 
Disco espaçador 
Relógio comparador 
Porta-extensômetro 
Discos de sobrecarga 
Prato perfurado com 
haste ajustável 
Solo compactado 
Cilindro 
Determinação do I.S.C. (ou CBR) 
Para a determinação do I.S.C., 3 corpos de prova são preparados com a umidade ótima, 
contendo 5 camadas de solo, sendo golpeados por soquete de 4,5kg caindo a uma altura de 45,7cm, 
sendo um deles golpeado 55 vezes, outro 26 vezes e outro 12 vezes (energias de compactação, 
respectivamente, modificada, intermediária e normal.). 
As umidades e os pesos específicos desses corpos de prova são determinados. 
Em seguida, satura-se cada um desses corpos de prova durante 4 dias, procurando-se dessa 
forma reproduzir a condição mais desfavorável que possa vir a ocorrer, que é a de saturação do solo 
no local da obra. 
Os conjuntos de cilindro + solo compactado +anéis de sobrecarga são levados para o prato de 
uma prensa e são centralizados, de forma que o eixo da prensa caia perfeitamente no centro dos 
orifícios dos anéis de sobrecarga. 
O pistão da prensa é assentado na superfície do topo do corpo de prova. Este pistão deve ter 
5cm de diâmetro. Os extensômetros são ajustados para uma primeira medição igual a zero, e sua haste 
deve ser mantida na vertical. 
O pistão então punciona a amostra em sua face superior sob uma velocidade de 1,25mm/min. 
A deformação é medida pela leitura de um deflectômetro com sensibilidade de 0,01mm, que é fixo no 
pistão e apoiado no cilindro recipiente da amostra. As cargas correspondentes são determinadas pela 
leitura em um micrômetro com sensibilidade de 0,001mm que integra o anel dinamométrico e da 
curva de aferição deste anel. 
Essas leituras devem ser efetuadas nos tempos correspondentes para as deformações 
(penetrações) de acordo com o quadro seguinte: 
 
Tempo Deformação 
0,5 min 0,63 mm 
1,0 min 1,27 mm 
2,0 min 2,54 mm (0,1”) 
4,0 min 5,08 mm (0,2”) 
6,0 min 7,62 mm (0,3”) 
8,0 min 10,16 mm (0,4”) 
10 min 12,70 mm (0,5”) 
 
Tabela com valores do teste de CBR. Retirada de Caputo (2000). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conjunto para otestde de CBR. Modificada de Caputo (2000). 
 As cargas do pistão, divididas por sua área, fornecerão as pressões aplicadas à amostra. 
 Em seguida, traçam-se as curvas de pressão pela penetração, colocando-se no eixo das 
ordenadas os valores de pressão e no eixo das abscissas os valores de penetração. Caso a curva 
apresente um ponto de inflexão, ela deverá ser corrigida. Para tanto, traça-se uma tangente ao ponto 
de inflexão, sendo a sua interseção com o eixo das abscissas a nova origem da curva. Essa nova origem 
deverá ser tomada para os valores de penetração. 
 A imagem a seguir mostra duas curvas: uma com a necessidade da correção, e outra sem a 
necessidade da correção: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cuvas do ensaio CBR. Imagem retirada de Caputo (2000). 
 
Anel dinamométrico 
com micrômetro 
Pistão 
Corpo de prova 
Macaco 
Deflectômetro 
O Índice de Suporte Califórnia (I.S.C.), ou C.B.R, é obtido para cada corpo de prova pela 
equação: 
 𝐼. 𝑆. 𝐶. =
pressão calculada ou pressão corrigida
𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜
𝑥 100 
Sendo que as pressões padrões correspondem à resistência que apresenta a pedra britada, 
conforme reproduzido no quadro abaixo: 
Penetração Pressão Padrão 
Mm pol Kg/cm² lb/pol² 
2,54 0,1 70 1.000 
5,08 0,2 105 1.500 
7,62 0,3 133 1.900 
10,16 0,4 161 2.300 
12,70 0,5 182 2.600 
Tabela de valores referentes às pressões obtidas pelo teste CBR. Retirada de Cauto (2000). 
Geralmente, para pavimentos flexíveis (como no caso de asfaltos de estradas), o I.S.C. 
empregado é aquele equivalente à penetração de 0,1”, a menos que o índice para 0,2” seja maior. Se 
isto ocorrer, o segundo será adotado. 
Dessa forma, da fórmula acima, se chamarmos de p a pressão obtida para uma penetração 
equivalente a 0,1”, o I.S.C. será: 
𝐼. 𝑆. 𝐶. =
𝑝
70
 𝑥 100 
Com os Índices de Suporte Califórnia obtidos para os 3 corpos de prova, submetidos aos 55, 
26 e 12 golpes, traça-se uma curva com as densidades secas (ou peso específico seco) obtidos quando 
estes corpos foram compactados no eixo das ordenadas e os ISC no eixo das abscissas: 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico de ISC versus densidade seca do solo. Modificado de Caputo (2000) 
O I.S.C. final, aquele que será utilizado para cálculos posteriores, será o que graficamente 
corresponder a 95% da densidade seca máxima (ou peso específico seco máximo), obtida 
anteriormente. 
ρd 
ρd máx. 
O I.S.C. também pode ser obtido no local em que a obra está sendo efetuada, caso se disponha 
de um dispositivo que permita a penetração do pistão no solo. Entretanto, essa determinação estará 
sujeita a uma série de restrições e, portanto, ela é muito pouco utilizada. 
 
11. BIBLIOGRAFIA 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182:2016. Solo- ensaio de compactação. Rio 
de Janeiro: ABNT. 2016. 13p. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457:2016. Amostras de solo – preparação 
para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro: ABNT. 1986. 9p. 
CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Vol.1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e científicos 
Editora S.A. 2000. 242 p. 
PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos. 2006. 355p.