1901 - 007-8 - Compactação dos Solos

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CURSO: ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: MECÂNICA DOS SOLOS – CCE 0255
PROFESSOR: ANDERSON NIDECK
COMPACTAÇÃO
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Definição:
• O solo é um sistema composto de grãos sólidos e vazios, os quais 
podem estar preenchidos.
• Quando se executa uma obra de engenharia, impõe-se no solo uma 
variação no estado de tensão que acarreta deformações.
• O grau de compactação do solo é medido com base no seu peso 
especifico seco.
• A água adicionada na compactação atua como um agente 
amolecedor das partículas, que deslizam uma sobre as outras..
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Definição:
• A compactação de um solo é sua densificação por meio de
equipamentos, reduzindo seu volume de vazios para dar maior
rigidez e resistência e também para aumentar sua
impermeabilidade.
• A compactação aumenta a resistência do solo, que por sua vez
aumenta a resistência das fundações.
Solo
Água
Ar
Solo
Água
Ar
Antes da 
Compactação
Após a 
Compactação
AR
AR
Água Água
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Definição:
• Os seguintes fatores são representativos na execução de 
um trabalho de compactação:
– tipo de solo
– teor de umidade do solo
– energia de compactação (determinada pelo tipo de compactador)
– espessura da camada compactada.
• Características que são alteradas durante a compactação:
– diminuição da permeabilidade
– aumento da resistência (capacidade de suporte)
– diminuição da compressibilidade do material
– diminuição da absorção de água
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Definição:
• Os seguintes fatores são representativos na execução de 
um trabalho de compactação:
– tipo de solo
– teor de umidade do solo
– energia de compactação (determinada pelo tipo de compactador)
– espessura da camada compactada.
• Características que são alteradas durante a compactação:
– diminuição da permeabilidade
– aumento da resistência (capacidade de suporte)
– diminuição da compressibilidade do material
– diminuição da absorção de água
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR NORMAL
• A metodologia foi desenvolvida pelo engenheiro Ralph Proctor
em1933.
• é um dos mais importantes procedimentos de estudo e controle 
de qualidade de aterros de solo compactado.
• O ensaio consiste em compactar uma porção de solo em 
um cilindro com volume conhecido, fazendo-se variar a umidade de 
forma a obter o ponto de compactação máxima no qual obtém-se a 
umidade ótima de compactação.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR NORMAL
• NBR 7182/86
– Amostra deve ser seca ao ar e destorrada
– Acrescentar água a 5% da umidade ótima. 
(geralmente é um pouco abaixo do limite de plasticidade
– Amostra é colocada num cilindro padrão
– Compactada por camadas
– Com determinado numero de golpes
– Determinamos a massa especifica do corpo de prova
– Retira amostra do interior para determinar a umidade
– Massa especifica seca
– Com os dados traça-se o gráfico: densidade seca x umidade
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR NORMAL
• NBR 7182/86
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR NORMAL: Valores típicos.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR:
• Energia de Compactação: é dada pela equação:
• Onde:
E - energia a ser aplicada na amostra de solo;
n - número de camadas a serem compactadas no cilindro de moldagem;
N - número de golpes aplicados por camada;
P - peso do pilão;
H - altura de queda do pilão;
V - volume do molde.
V
HPNn
E
...

EC = 6,00 Kg/cm³ - Proctor Normal
EC = 12,6 Kg/cm³ - Proctor Intermediário
EC = 25,0 Kg/cm³ - Proctor Modificado
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR MODIFICADO:
• Porque modificado?
• O desenvolvimento de rolos compactadores pesados e sua utilização 
para compactação no campo.
• O mesmo tipo de molde é empregado porém o solo é compactado 
em 5 camadas.
• Este ensaio aumenta o esforço de compactação aumentando assim o 
peso especifico seco 
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR:
Abaixo apresentamos diferenças entre as energias de compactação.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR MODIFICADO
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
ENSAIO PROCTOR MODIFICADO
ótd wE  ,; 
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Fatores que Infuenciam:
• Teor de umidade;
• Baixos teores de umidade
– (w < wot )
– a atração face-aresta
– não é vencida pela
– energia aplicada
– Estrutura floculada.
• Elevados teores de Umidade
– (w > wot )
– Aumenta a repulsão, e a compactação as orienta, ficando paralelas,
– Resultando na Estrutura dispersa.
– Fenômeno Borrachudo  o solo se comprime, mas logo dilata (o que se comprime
são as bolhas de ar.
• -Excesso de água - ar ocluso e água absorve os impactos → má
compactação
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Ensaio:
UMIDADE X PESO ESPECÍFICO SECO
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Exercício:
• Com uma amostra de solo argiloso com areia fina a ser usada num aterro, foi
feito um ensaio de compactação.
• Volume do cilindro 992 cm³
• Massa especifica dos grãos 2,65 kg/dm³
• Determinar:
A) Curva de compactação a umidade ótima e a densidade seca máxima
B) Grau de saturação no ponto máximo da curva
Ensaio 1 2 3 4 5
Massa do corpo de 
prova (Kg)
1,748 1,817 1,874 1,896 1,874
Umidado do solo 
compactado (%)
17,73 19,79 21,59 23,63 25,75
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Exercício:
• Com uma amostra de solo argiloso com areia fina a ser usada num aterro, foi
feito um ensaio de compactação.
• Volume do cilindro 992 cm³
• Massa especifica dos grãos 2,65 kg/cm³
Ensaio 1 2 3 4 5
Densidade do corpo de 
Prova
Densidade Seca
Ensaio 1 2 3 4 5
Densidade do corpo de 
Prova
1,762 1,832 1,889 1,911 1,889
Densidade Seca 1,497 1,529 1,554 1,546 1,502
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Fatores que Infuenciam:
• Curva de Saturação:
• Lugar geométrico dos valores de w e d onde o solo está saturado.
wS
S
sw
ws
d
..
..





w
s
e
w
S


.
.

1
d
se


COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
Força estática:
• é simplesmente o peso próprio da máquina aplicando força para baixo
sobre a superfície do solo, comprimindo as partículas do solo.
• A única maneira de modificar a força efetiva de compactação é pela adição
ou subtração do peso da máquina.
• Compactação estática é restrita a camadas superiores do solo e é limitada a
determinada profundidade. Amassamento e pressão são dois exemplos de
compactação estática.
Força Vibratória:
• é normalmente um peso excêntrico giratório ou combinação de
pistão/mola (em compactadores).
• Os compactadores produzem uma sucessão rápida de pancadas (impactos)
na superfície, afetando assim as camadas superficiais bem como também
as camadas mais profundas.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
- Rolo compactador liso
- Adequados para provas de carga de subleitos de estradas
- Operação de acabamento de aterros com solos arenosos ou argilosos em
camadas menos espessas.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
- Rolo compactador de pneus de borracha
– São melhores que os rolos lisos porque são pesados, com vários pneus 
separados por um espaçamento pequeno – quatro a seis pneus em um eixo. 
Utilizado em solos arenosos ou argilosos.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
- Rolo compactador pé de carneiro
– Tem maior eficiência na compactaçãode solos argilosos, por penetrar nas 
camadas nas primeiras passadas.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
- Compactador de solo à percussão (Sapo)
– Utilizados em locais específicos e de difícil acesso;
– Manuais ou mecânicos.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• ROLOS:
SOLO PÉ DE CARNEIRO 
DE ROLO 
VIBRATÓRIO
IMPACTO
PÉ DE CARNEIRO 
ESTÁTICO
PRESSÃO COM 
AMASSAMENTO
COMPACTADOR DE 
PLACA VIBRATÓRIA
ROLO VIBRATÓRIO
PÉ DE CARNEIRO 
DE ROLO 
VIBRATÓRIO.
VIBRAÇÃO
ROLO DE PNEU 
EMBORRACHADO
AMASSAMENTO 
COM PRESSÃO
CASCALHO POBRE NÃO BOM MUITO BOM
AREIA POBRE NÃO EXCELENTE BOM
SILTE BOM BOM POBRE EXCELENTE
ARGILA EXCELENTE MUITO BOM NÃO BOM
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
• Operações:
1. Escolha de área de empréstimo
2. Transporte e espalhamento do solo
3. Acerto da umidade
4. Compactação
5. Controle de compactação
6. Escarificação
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Escolha de área de empréstimo:
– Problema técnico-econômico.
• Distâncias do local da obra
• Qualidade do material
• Umidade natural x umidade de compactação
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Transporte e espalhamento do solo:
– Espalhamento em camadas de 22 a 23 cm de material solto
– Para camadas final de 15 a 20 cm
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Acerto de umidade
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Compactação
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Controle de compactação:
• As especificações não fixam intervalos de umidade e de densidade
seca, mas deve-se obter:
– wcampo = wot± 1 % ou 2% wot
– Grau de Compactação > 95%
• Determinação do γdcampo
– O método nuclear
– O método do frasco de areia
– O método do cilindro de cravação
– LWD
100...
.olaboratóri
dcampo
CG



COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Controle de compactação:
– O método nuclear:
– Utiliza um aparelho que emite raios gama e nêutrons.
– A reflexão deste raios esta relacionada a umidade e compactação do solo.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Controle de compactação:
– Geogauge ® Medidor do Índice de Rigidez de Solos Compactados
– Medidor não nuclear não radioativo do índice de rigidez de solos compactados,
para controle “in loco” da compactação do solo através do Módulo de
Resiliência ou do índice de rigidez
– Vantagens:
• Pode trabalhar lado a lado com os equipamentos de compactação, mesmo com vibração;
• Rápido, cada medição leva apenas 75 segundos
• Não utiliza elementos radioativos, assim, não necessita licença para transporte, operação ou
local de armazenamento especial;
• Portátil, o equipamento pesa apenas 10kg e acompanha caixa para transporte
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Geogauge ®
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Controle de compactação:
– O método do cone de areia:
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Cone de Areia:
– 1) Determinação da massa de areia que preenche o funil e o rebaixo da
bandeja.
• M1 – Peso do conjunto P(areia + frasco + cone)
• M2 – Peso do conjunto após preenche o buraco
• Executar 3 ensaios para determinação da massa média de areia
– 2) Determinação da massa de especifica aparente da areia.
• M4 – Peso do conjunto P(areia + frasco + cone)
• V – Recipiente de volume conhecido (V)
• M5 – Peso do conjunto P(areia + frasco + cone – areia gasta no recipiente)
213 MMM 
3456 MMMM 
V
M
areia
6
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Cone de Areia:
– 3) Determinação da massa da areia que preenche a cavidade do terreno.
• Mh – Massa do solo umido retirado do terreno
• Determinar a umidade h
• M7 – Frasco + Funil + Areia
• Colocar o equipamento do furo e abrir o registro deixando a areia cair.
• M8 – Frasco + Funil + Areia (após o furo)
– 4) Massa de areia que preencheu o furo.
3910 MMM 
879 MMM 
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Cone de Areia:
– 5) Determinação da massa aparente especifica seca “in situ” do solo.
• = massa especifica aparente seca
• = massa especifica aparente da areia. Obtida em 2
• Mh = massa de solo umido obtido no terreno
• M10 = Massa de areia que preencheu o furo
• h = teor de umidade do solo extraido na compactação do terreno
hM
Mh
areias


100
100
.
10

areia
s
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Controle de compactação:
– O método do cone de areia:
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
Determinação da massa específica aparente in situ, com
emprego de cilindro de cravação:
– Este método de ensaio serve para determinar o PESO ESPECÍFICO ATRAVÉS DO
CILINDRO CORTANTE adotado pela norma NBR-9813 de Maio/87, da ABNT.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
LWD: “light wheight deflectometer” 
– equipamento portátil que visa a 
realização de um ensaio dinâmico 
que fornece diretamente o módulo 
de resiliência dinâmico e a deflexão 
recuperável referente ao golpe de 
uma massa de 10 ou 15 kg que cai 
de uma altura constante sobre uma 
placa de 30cm de diâmetro.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
LWD: “light wheight deflectometer”
– ensaio pode ser utilizado tanto 
para dimensionamento de 
pavimentos flexíveis e rígidos, como 
para controle de camadas 
compactadas, e ainda para 
investigação de estrutura de 
pavimentos em serviço, obtendo 
seu desempenho estrutural, através 
de janelas de investigação para a 
realização de ensaios.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
• Objetivo: avaliar a resistência dos solos, de modo a 
permitir a seleção dos materiais que comporão as 
camadas de pavimentação.
1. COMPACTAÇÃO DO CORPO DE PROVA – ENSAIO DE 
PROCTOR;
2. MEDIÇÃO DA EXPANSIBILIDADE;
3. MEDIDA DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
• Amostra:
– Quantidade recomendada 50 Kg.
– **Passar o material retido na peneira 19 através da 76mm. Substituir o 
material retido por igual quantidade de material retido na 4,8mm e que passe 
na 19mm
Peneira (mm) % material retido Observação
4,8 <7 Desprezar material retido
19 <10 Desprezar material retido
19 >10 **
19 >30 Não ensaiar
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– COMPACTAÇÃO
• Prepara-se dois corpos de prova com a umidade
ótima,
– 12 golpes por camada ( 5 camadas )
– 26 golpes por camada, respectivamente para subleito e para base e
sub base,
• determina-se as umidades e os pesos específicos.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– ENSAIO DE EXPANSÃO
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– CBR - California Bearing Ratio
– ISC - Índice de Suporte Califórnia
• Utilizado no dimensionamento de pavimentos flexíveis Sequência do
ensaio, no laboratório : .
• determinação das propriedades expansivas do material -
determinação do CBR e ISL
• determinação da hot E ys máx
• Os ensaios são realizados com a amostra de solo compactado em um
molde cilíndrico com diâmetro de 15 cm e altura de 17,5 cm, provido
de um colarinho com 5 cm de altura, tendo um fundo falso (disco
espaçador)
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIODE CBR
– ENSAIO DE EXPANSÃO
– Molda-se um corpo de prova com hot , coloca-se um papel de filtro a amostra,
e acima deste um disco perfurado munido de uma haste ajustável, com uma
sobrecarga de discos anulares (4,5 Kg) sobre
– Imerge-se o cilindro com a amostra compactada durante 4 dias, sobre a haste
coloca-se um extensômetro, faz-se leituras a cada 24 horas, durante os 4 dias,
verificando a expansão do material.
• P/ sub leitos - expansão ≤3%
• P/ sub bases - expansão ≤ 2%
• P/ bases - expansão < 1%
H
h
Exp


COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– ENSAIO DE EXPANSÃO
H
h
Exp


COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– Definição do CBR Curva de resistência à penetração x penetração material brita
(pura)
– pedra britada
– 70 Kgf / cm2 - penetração 0,1”
– 105 Kgf / cm2 - penetração 0,2”
– CBR = ( P / 70) . 100 0,1"
– CBR = ( P / 105 ) . 100 0,2 "
– Por exemplo: para P = 14 Kgf / cm² diríamos que o material teria
CBR= 20% da resistência da pedra britada.(adota-se o maior valor)
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
• MEDIDA DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO
– No ensaio, é medida a resistência à penetração de um pistão padronizado 
na amostra saturada pela imersão em água e que foi anteriormente 
submetida ao Ensaio de Proctor;
– O pistão possui 3pol2 (19,4cm²) de seção transversal e penetra na amostra à 
velocidade de 0,05pol/minuto (1,27mm/minuto) por um período de 6 
minutos;
– Anota-se a carga (ou pressão) e a penetração a cada 30 segundos, 
até o limite de 6 minutos;
– Os valores são colocados em um gráfico, do qual devem ser 
obtidos os valores das cargas (ou pressões) correspondentes às 
penetrações de 0,1pol (2,5mm) e 0,2pol (5mm).
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
– ENSAIO DE RESISTENCIA A
PENETRAÇÃO
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
CBR/ISC:
• ISC - Índice de Suporte Califórnia
• CBR - California Bearing Ratio) 
– é a relação, em percentagem, entre a pressão exercida pelo pistão 
padronizado necessária à penetração no solo até 0,1pol (2,5mm) e 
0,2pol (5mm) e a pressão necessária para que o mesmo pistão 
penetre a mesma quantidade em solo-padrão de brita graduada.
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
Compactação em campo:
ENSAIO DE CBR
COMPACTAÇÃO
Mecânica dos Solos
CBR
CBR = (pressão encontrada /pressão padrão) x 100;
O resultado final para o CBR determinado, será o maior dos dois valores encontrados, 
correspondentes às penetrações de 0,1pol (2,5mm) e 0,2pol (5mm).
COMPACTAÇÃO
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
PERGUNTAS:
1. O que é compactação de um solo? Para que serve a compactação do solo? 
2. Como é realizado o controle da compactação?
3. O que é grau de compactação.
4. O que acontece com um mesmo solo compactado com diferentes energias? 
5. O que é desvio do teor de umidade? 
6. Quais os objetivos finais da compactação do solo? 
7. Quais fatores estão relacionados a compactação do solo? 
8. Como é determinada a energia de compactação?
9. Discorra sobre energia de compactação, incluindo espessura da camada, velocidade de 
compactação e número de passadas.
10. Quais são os principais processos de compactação? 
11. Quais as diferenças entre o serviço realizado pelo rolo pé-de-carneiro e o rolo liso? 
12. Em laboratório, qual é o principal ensaio realizado para determinação da compactação de 
um solo?
13. Descreva sucintamente o ensaio Proctor normal. 
14. Quais instrumentos são necessários para realizar o ensaio Proctor normal? 
15. Com os dados obtidos no ensaio Proctor, como é calculado o peso especifico aparente seco 
do solo? 
16. Cite um método utilizado para determinar a compactação 'in situ'. 
Compactação de Solos
Mecanica dos Solos
MATERIAL COMPLEMENTAR:
– SITES:
• www.sotreq.com.br
• http://www.petrotec.com.br/
– VIDEOS:
• Compactação em campo – https://www.youtube.com/watch?v=UT_Wg50XD3A
• Ensaio de Compactação e CBR - https://www.youtube.com/watch?v=wX1ES7LYwrI
– Leitura Complementar:
• NORMAS:
– dner-me162-94 COMPACTAÇÃO DE SOLOS
– NBR 7182 - Ensaio de Compactação
– NBR 7185 Frasco de areia
– NBR 9895 - Índice de suporte Califórnia
– revisao-norma-dnit-049-2014-me-v.31out