Compactação dos Solos

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Compactação dos Solos 
 
1 Introdução 
A compactação, de forma geral, pode ser definida como a densificação do solo por meio 
da remoção do ar, o que requer energia mecânica. Trata-se de uma forma mecânica de 
estabilização de solos. Este procedimento é muitas vezes necessário porque os solos, em seu 
estado natural, ou após escavado e depositado, apresenta baixa densidade e 
consequentemente comportamento mecânico não adequado à maior parte das solicitações 
impostas nos elementos de infraestrutura. 
A compactação promove a redução dos vazios presentes no solo, aproximando as 
partículas sólidas umas das outras e tornando a massa mais densa. Assim, ao se compactar um 
solo podem ser esperados os seguintes efeitos de interesse geotécnico: 
 Estabilidade volumétrica: com a diminuição dos vazios presentes no solo e 
intertravamento entre partículas o material torna-se menos suscetível a desenvolver 
recalques. Além disso, pode-se esperar redução no potencial de expansão ou colapso. 
A compactação é benéfica também para a estabilidade de solo sujeitos ao 
congelamento. 
 Aumento da resistência ao cisalhamento: solos compactados tendem a ser mais 
resistentes que quando em estado natural (exceto solos com forte estrutura). O 
aumento da densidade promove aumento do atrito entre partículas e a diminuição do 
tamanho dos vazios na massa de solo favorece o desenvolvimento de maiores níveis de 
sucção. O aumento da resistência leva a um aumento na capacidade de carga dos solos, 
tornando-os aptos a receber carregamentos mais elevados, se comparado ao material 
não compactado, transmitidos por fundações, por exemplo. O aumento na resistência 
ao cisalhamento torna os solos menos suscetíveis à movimentos gravitacionais de massa 
(deslizamentos, escorregamentos). 
 Redução da permeabilidade: a diminuição da quantidade de vazios no solo impacta 
diretamente em sua permeabilidade, já que reduz os canais passíveis de serem 
percolados pela água. 
Atualmente solos compactados são empregados na construção de rodovias, ferrovias, 
em aterros que recebem cargas estáticas, em barragens, em estruturas de contenção, em 
aterros sanitários, etc. 
Budhu (2010) alerta que quando a compactação é feita de forma inadequada tem-se: 
 Danos estruturais decorrentes de recalques totais e/ou diferencias excessivos; 
 Ruptura de pavimentos, pisos e fundações; 
 Danos a estruturas enterradas, tubulações de água e esgoto e demais condutos 
utilizados em elementos de utilidades públicas; 
 Erosão 
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Figura 1: Aterro compactado executado para construção da BR 448, em Canoas/RS 
 
 
Figura 2: Barragem de solo compactado para rejeitos de mineração (brasil.infomine.com) 
 
 
Figura 3: Uso de solo compactado como liner em aterro sanitário (www.geofabrics.com.au) 
 
Provavelmente os primeiros construtores de estradas não compreendiam os princípios 
fundamentais da mecânica dos solos. No entanto, sabiam intuitivamente e empiricamente que 
se uma elevada carga fosse aplicada ao solo (estática ou dinâmica), ter-se-ia um material com 
características mecânicas melhoradas e consequentemente vias mais adequadas ao uso. 
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Indícios da aplicação intuitiva da compactação são encontrados no Oriente Médio, Egito, 
América do Sul e Europa. Antes da revolução industrial os primeiros trabalhos de compactação 
proposital eram executados com emprego de rebanhos de carneiros, bois ou cavalos. 
Até cerca de 1830 a construção de estruturas de pavimentos foi geralmente executada 
por meio da disposição do solo no local, seguida de certo esforço de compactação, e 
posteriormente as vias eram abertas ao tráfego. Com o tráfego ocorria compactação adicional 
das camadas de solo. Nesta época os rolos de compactação puxados por cavalos foram 
desenvolvidos na France e utilizados para construção de estradas. 
Os rolos à vapor tornaram-se disponíveis em meados do século XVIX e modificaram o 
processo de construção de estradas, já que eram muito mais eficientes que as técnicas adotadas 
anteriormente. 
 
 
Figura 4: Rolo de compactação americano Buffalo Springfield (web.mst.edu/~rogersda) 
 
O estabelecimento da compactação como procedimento racional é creditada ao norte-
americano Ralph R. Proctor (1894-1962). Em 1933 Proctor publicou suas observações sobre a 
compactação de aterros e a principal conclusão foi que ao aplicar-se uma certa energia de 
compactação, a massa específica resultante é função da umidade em que o solo estiver. Dos 
trabalhos de Proctor surgiu o Ensaio de Compactação, padronizado em todo o Mundo e 
conhecido como ensaio de Proctor. 
No entanto, a primeira norma publicada para ensaio de solos sob compactação dinâmica 
foi o Método de Impacto do Estado da California (California Impact Test). Este método foi 
desenvolvido em 1929 por James Porter (1901-1967) na California Division of Highways. 
Embora a compactação de solos com o uso de rolos seja a mais conhecida, técnicas 
alternativas de compactação como vibroflutuação e compactação dinâmica também são 
empregadas, mas usualmente em solos granulares. 
 
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2 Princípios fundamentais da compactação de solos 
Ao se aplicar-se uma certa energia de compactação a um dado solo, a massa específica 
resultante é função da umidade em que o solo estiver. Esta ideia proposta por Proctor serviu 
como base para o entendimento da compactação e utilização da mesma de forma racional, 
permitindo que se projete um processo de compactação. 
Para confirmar esta tese Proctor tomou uma dada quantidade de solo com teor de 
umidade relativamente baixo e compactou-o empregando uma energia específica. Este solo foi 
compactado em um volume conhecido, o que permitiu determinar a densidade natural e seca 
do solo após a compactação, bem como o teor de umidade. Posteriormente, Proctor tomou 
outra amostra deste solom, elevou o teor de umidade com a adição de água e procedeu com a 
compactação sob a mesma energia adotada no primeiro ensaio. Verificou-se então que esta 
adição de água resultou em um aumento da densidade seca do material compactado, ou seja, 
foi possível adicionar mais solo ao volume de controle. 
Isto ocorre porque quando adicionada ao solo, a água age como um agente lubrificante, 
que facilita o deslizamento das partículas entre si, favorecendo o arranjo das mesmas em um 
pacote mais denso. Hoje, sabe-se também que ao se elevar a umidade do solo a sucção é 
reduzida. Assim, a coesão aparente (forças de capilaridade) que mantinham grumos de solo 
unidos são diminuídas e permitem um “amolecimento” do solo. 
Proctor repetiu o procedimento anterior diversas vezes, promovendo sucessivos 
incrementos de teor de umidade, e percebeu que a densidade seca era crescente até certo 
ponto, a partir do qual a densidade seca passava a cair. Investigando o fenômeno, conclui-se 
que sob teores de umidade muito elevados a água passa a ocupar o espaço do solo na massa 
compactada. Em solos argilosos, principalmente, esses vazios preenchidos por água ficam 
aprisionados e não podem ser diminuídos pela compactação. Assim, o peso específico seco (γd) 
passa a diminuir, uma vez que este consiste na razão entre o peso de solo seco (Ws) e o volume 
total da amostra (Vt) (Eq. 1). 
 
𝛾𝑑 =
𝑊𝑠
𝑉𝑡
=
𝛾𝑛
1 +𝑤
 
Eq. 1 
 
Ao plotar os resultados da série de experimentos de Proctor em um espaço 
bidimensional, onde o eixo X refere-se à umidade do solo e o eixo Y o peso específico seco, tem-
se uma curva, como mostrado na Figura 5. 
 
5 
 
 
Figura 5: Curva de compactação (modificado de CAPUTO et al. 2015) 
 
O teor de umidade no qual se obtém o peso específico seco máximo (γd,max) é chamado 
de umidade ótima (wot). Estes são os parâmetros utilizados no controle da compactação de solo. 
Ou seja, ao se desejar atingir a maior densidade possível para uma dada energia de 
compactação, é necessário que durante a compactação o solo encontre-se sob umidade ótima. 
A porçãoda curva à esquerda de γd,max é chamado de ramo seco, enquanto a porção à direita é 
denominada ramo úmido. 
Na medida em que o teor de umidade é elevado, reduz-se a quantidade de vazios 
ocupados por ar. Assim, é importante observar que no processo de compactação há expulsão 
de ar, que é diferente do fenômeno de adensamento que consiste na expulsão da água dos 
vazios. Entretanto, não é possível expulsar todo o ar existente nos vazios do solo. Assim, a curva 
de compactação não poderá nunca alcançar a curva de saturação mostrada na Figura 5 e a partir 
do γd,max o ramo úmido desenvolve-se de forma descendente. 
A curva de saturação indica as condições de umidade e densidade em que o solo estaria 
completamente saturado, isto é, Sr=100 e volume de ar nulo (Var=0). Curvas de grau de 
saturação podem ser representadas por meio da Equação 2 e se o solo estiver saturado então 
SR=1 e consequentemente assume a forma da Equação 3. 
 
𝛾𝑑 =
𝐺𝑆 ∙ 𝛾𝑤
1+
𝐺𝑆 ∙ 𝑤
𝑆𝑅
 
Eq. 2 
𝛾𝑑 =
𝛾𝑤
𝑤 +
1
𝐺𝑆
 Eq. 3 
Onde: GS é a densidade real dos grãos, γw é o peso específico da água, SR é o grau de saturação e w é o teor de 
umidade. 
 
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A Figura 6 mostra uma curva de compactação e sucessivas curvas de grau de saturação. 
Das equações 2 e 3 é possível concluir que a posição destas varia unicamente em função da 
densidade real das partículas de solo (GS). O solo pode estar em qualquer posição abaixo da 
curca de 100% de saturação, mas nunca acima dela. Em geral o ponto relativo ao γd,max e a wot, 
encontra-se no espaço compreendido entre as curvas para SR=70 e 90%. 
 
 
Figura 6: Curvas de mesmo grau de saturação (PINTO, 2006) 
 
A forma e posição das curvas de compactação varia em função do tipo de solo, entre 
outros fatores. Mais especificamente esta variação se dá por efeito do tamanho e forma das 
partículas, distribuição granulométrica, peso específico real das partículas ou densidade real e 
mineralogia. 
Normalmente solos arenosos tendem a apresentar curvas com pequena amplitude no 
eixo de γd. e apresentam umidade ótima baixas. Isto porque são pouco sensíveis à variação de 
umidade, uma vez que a área superficial das partículas é pequena e a lubrificação dos contatos 
é conseguida com pouca água. Com uma menor área superficial, existe uma capacidade menor 
de retenção de água na superfície das partículas. Em solos arenosos pode-se esperar pequena 
amplitude de variação das curvas no eixo de γd. 
Ensaios de compactação em solos granulares tem validade, de fato, para teores de 
umidade relativamente baixos. A partir de certo ponto, a adição de água não tem mais influência 
porque ocorre drenagem do solo (exsudação). 
Em solos argilosos umidade tem papel mais relevante na compactação. Em solos 
argilosos a área superficial é muito maior que em solos arenosos porque as partículas são muito 
pequenas. Assim, tem-se a necessidade de lubrificação de uma área muito maior e o consumo 
de água é maior. Como a ação da água tem mais importância, espera-se que o aumento da 
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umidade gere uma amplitude de variação de γd mais expressiva, sobretudo sob energia de 
compactação baixa. 
Solos bem graduados tendem a apresentar valores elevados de γd. Em solos 
saprolíticos, de forma geral também são obtidos valores relativamente elevados de γd porque 
são materiais de granulometria pouco uniforme e sem grandes descontinuidades. Em solos 
lateríticos espera-se a ocorrência de grandes variações de densidade. Isto porque o efeito da 
destruição dos grumos, sobretudo com aumento da umidade, pode ser muito impactante. Os 
grumos (concreções) presentes em solos lateríticos apresentam poros em seu interior que 
tornam a densidade natural destes materiais razoavelmente baixas. O ramo seco em solos 
lateríticos tende a ser também mais íngreme que o apresentado por solos residuais saprolíticos 
e solos transportados. 
A Figura 7 mostra uma série de curvas de compactação obtidas para diferentes 
materiais. 
 
 
Modificado de Pinto, 2006. 
 
 
Modificado de Caputo et al., 2015 
Figura 7: Curvas de compactação típicas de alguns solos 
 
3 O ensaio de compactação (Ensaio de Proctor) 
 No Brasil o ensaio de compactação de solos é normatizado pela norma ABNT NBR 7182 
(Solo: ensaio de compactação) de 1986. Esta norma consiste basicamente na repetição do 
ensaio proposto por Proctor no início do século XX. Resume-se em compactar amostras de um 
solo sob uma dada energia de compactação com diferentes teores de umidade, de forma que 
se possa traçar os ramos seco e úmido da curva. Nos EUA o ensaio é normatizado pela ASTM D-
698. 
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 Como volume de controle são utilizados cilindros metálicos. A norma estabelece o uso 
do cilindro pequeno (cilindro de Proctor) e do cilindro grande (o mesmo usado no ensaio de 
CBR). A Figura 8 mostra as dimensões do cilindro de Proctor e a Figura 9 as do cilindro grande. 
Isto inclui o molde cilíndrico, sua base e cilindro complementar de mesmo diâmetro (colarinho). 
O colarinho não compõe o volume útil, assim como o disco espaçador utilizado juntamente com 
o cilindro grande. 
A compactação é efetuada com o uso de um soquete metálico. A norma prescreve o uso 
de um soquete pequeno, com 2,5 kgf e 30,48 cm de altura de queda, ou um soquete grande 
com 4,5 kgf e altura de queda de 45,7 cm. Os soquetes têm o aspecto mostrado na Figura 10, 
onde também são mostrados os cilindros metálicos. 
 
 
Figura 8: Cilindro de Proctor, com volume útil de 1000 ± 10 cm³ (NBR 7182/1986) 
 
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Figura 9: Dimensões do cilindro grande, com volume útil de 2085 ± 22 cm³. (NBR 7182/1986) 
 
 
Figura 10: Equipamento utilizado no ensaio de compactação. 
 
Os tamanhos de cilindro e soquete devem ser escolhidos em função da granulometria 
do solo a ser ensaiado e da energia de compactação a ser empregada. O cilindro pequeno 
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pode ser utilizado somente quando a amostra, após a preparação, seja integralmente passante 
na peneira 4,8 mm. 
A norma especifica três energias de compactação: normal, intermediária e modificada. 
A Tabela 1 resume as especificações necessárias para que tais energias sejam atingidas nos 
ensaios. 
 
Tabela 1: Especificações relativas as energias no ensaio de compactação. 
Cilindro Energia 
Normal Intermediária Modificada 
Pequeno Soquete pequeno 
3 Camadas 
26 Golpes 
Soquete grande 
3 Camadas 
21 Golpes 
Soquete grande 
5 Camadas 
27 Golpes 
Grande Cilindro Grande 
5 Camadas 
12 Golpes 
Cilindro Grande 
5 Camadas 
26 Golpes 
Cilindro Grande 
5 Camadas 
55 Golpes 
 
O ensaio de compactação pode ser executado com e sem o reuso do material. Fazer 
reuso do material significa que o solo empregado na determinação do primeiro par “γd e w” 
será destorroado após o fim do procedimento e será utilizado novamente para a determinação 
dos pontos seguintes, sendo feitos sucessivos incrementos de água à mesma amostra. 
O reuso é interessante porque diminui a quantidade de solo a ser coletada e 
manipulada, e torna a preparação das amostras mais rápida. No entanto, o reuso não deve ser 
adotado quando em solos estruturados, concrecionados, com partículas friáveis em sua 
composição, etc. Nestes materiais ocorre continua mudanças da granulometria do material na 
medida em que se avança com o ensaio, já que o processo de compactação quebra as partículas 
de solo. Desta forma o resultado do ensaio pode tornar-se pouco fiel ao que ocorreria em 
campo, quando o solo é compactado uma única vez. 
A seguir descreve-se o procedimento para ensaios com reuso de material, em amostras 
preparadas com secagem prévia até a umidade higroscópica, conforme instruções da NBR 
7182/1986. 
i. Fixar o molde cilíndrico à sua base, acoplar o cilindro complementar e apoiar o conjunto 
em uma base rígida. Caso se utilizar o cilindro grande, colocar o disco espaçador. Se 
necessário, colocar uma folha de papel filtro com diâmetro igual ao do molde utilizado, 
de modo a evitara aderência do solo compactado com a superfície metálica da base do 
disco espaçador. 
ii. Tomar a amostra preparada para ensaios com reuso de material conforme a NBR 6457. 
iii. Na bandeja metálica, com auxílio da proveta de vidro, adicionar água destilada 
gradativamente e revolver continuamente o material, de forma a se obter teor de 
umidade em torno de 5% abaixo da ótima presumível. 
Para determinados solos, a uniformização da umidade, quando da incorporação de água 
no material seco até a umidade higroscópica, pode apresentar algumas dificuldades. 
Neste caso, recomenda-se que a amostra a ser ensaiada, após a adição de água e 
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revolvimento do material, seja colocada em saco plástico vedado e mantida em 
processo de cura em câmara úmida por 24 horas. Antes da compactação, deve-se 
proceder com um revolvimento adicional da amostra. 
Para o ensaio realizado sem reuso de material, proceder de forma análoga para cada 
uma das porções a serem ensaiadas. 
iv. Após a homogeneização do material, proceder à sua compactação, atendo-se ao 
soquete, número de camadas e de golpes por camada, correspondente à energia 
desejada. Os golpes de soquete devem ser aplicados perpendicularmente e distribuídos 
uniformemente sobre a superfície de cada camada, sendo que as camadas compactadas 
devem resultar aproximadamente iguais. A compactação de cada camada deve ser 
precedida de leve escarificação da camada subjacente. 
v. Após a compactação da última camada, retirar o cilindro complementar depois de 
escarificar o material em contato com a parede do mesmo, com auxílio de espátula. 
Deve haver excesso de, no máximo, 10 mm de solo compactado acima do molde, que 
deve ser rasado com auxílio de régua biselada. Feito isso, remover o molde cilindro de 
sua base, e no caso do cilindro pequeno, rasar também. 
vi. Pesar o conjunto para obter o peso do solo úmido compactado (Wt) 
vii. Com auxílio do extrator, retirar o corpo-de-prova do molde. Do centro do corpo de 
prova, tomar uma amostra para determinação da umidade, de acordo com a NBR 6457. 
viii. Destorroar o material, até que passe integralmente na peneira 4,8 mm e 19 mm, 
conforme a amostra, após preparada, tenha ou não tenha passado integralmente na 
peneira de 4,8 mm. 
ix. Juntar o material assim obtido com o material remanescente na bandeja e adicionar 
água destilada, revolvendo o material, de forma a incrementar a umidade em 
aproximadamente 2%. 
x. Repetir as operações descritas em “i”, e partir de “iv” até se obter cinco pontos, sendo 
dois no ramo seco, um próximo à ótima, e dois no ramo úmido da curva de 
compactação. 
 
Adicionalmente, a norma apresenta prescrições para ensaios realizados: 
 Sem reuso de material, sobre amostras preparadas com secagem prévia até a umidade 
higroscópica. 
 Com reuso de material, sobre amostras preparadas a 5% abaixo da umidade ótima 
presumível. 
 Sem reuso de material, sobre amostras preparadas a 5% abaixo da umidade ótima 
presumível. 
 Sem reuso de material, sobre amostras preparadas a 3% acima da umidade ótima 
presumível. 
 O peso específico aparente seco (γd) é calculado conforme Equação 4: 
𝛾𝑑 =
𝑊𝑡
𝑉𝑡 ∙ (1 + 𝑤)
 
Eq. 4 
 
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Na construção da curva de compactação, γd deve ser indicado com aproximação de 
0,01gf/cm³ e a umidade com apxomaçã o de 0,1%. Juntamente com a curva de compactação 
deve-se apresentar a curva de saturação, assim como, nos resultados devem ser descritas as 
características do ensaio (processo de preparação da amostra, energia e cilindro de 
compactação empregado. 
 
4 Fatores que influenciam a compactação e comportamento de solos 
compactados 
4.1 Energia de compactação 
 Para o ensaio de Proctor com energia normal de compactação a energia teoricamente 
transferida ao solo é de 600 kJ/m³. A energia adota no ensaio de compactação pode ser 
calculada por meio da Equação 5. 
 
𝐸 =
𝑁𝐺 ∙ 𝑁𝐶 ∙ 𝑊𝑄 ∙ 𝐻𝑄
𝑉
 
Eq. 5 
Onde: NG é o número de golpes, NC é o número de camadas, WQ é o peso do soquete, HQ é a altura de queda e V é o 
volume do cilindro. 
 
Se para um mesmo solo forem adotadas energias de compactação distintas, ter-se-ão 
curvas distintas. Desta forma, o peso específico aparente seco máximo e a umidade ótima não 
podem ser considerados índices físicos dos solos porque dependem da energia empregada para 
compactação. A Figura 11 mostra uma série de curvas de compactação obtidas para um mesmo 
solo com distintas energias de compactação. 
Da análise da Figura 11 é possível concluir que a umidade ótima diminui com o aumento 
da energia de compactação. Isto porque ao se transmitir um maior esforço ao solo as partículas 
são capazes de deslocarem-se entre si, com uma menor necessidade de um agente lubrificante 
(água). Com o aumento da energia de compactação maiores densidades secas são obtidas, o 
que mostra que a ação da energia de compactação como indutora do arranjo das partículas 
parece suplantar os efeitos da umidade. 
 
 
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Figura 11: Efeito da energia sobre as curvas de compactação de uma argila arenosa com G=2,7, LL=31 
e IP=5 (modificado de DAS e SOBHAN, 2014) 
 
Como mostrado na Figura 11, a linha de ótimas pode ser descrita por funções 
matemáticas simples. Pinto (2006) sugere que a correlação entre energia de compactação e 
peso específico seco máximo seja descrita pela Equação 6. 
 
𝛾𝑑 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑙𝑜𝑔(𝐸𝐶) Eq. 6 
Onde: a e b são coeficientes e EC é a energia de compactação. 
 
Gurtug e Sridharan (2004) propuseram correlações entre a umidade ótima, limite de 
plasticidade e a energia de compactação (Equação 7), bem como entre o peso específico seco 
máximo e umidade ótima (Equação 8). No caso de ensaios com energia modificada, quando 
EC=2700, os autores recomendam utilizar as Equações 9 e 10, ao invés das Equações 7 e 8. 
 
𝑤𝑜𝑡 = [1,95 − 0,38 ∙ 𝑙𝑜𝑔(𝐸𝐶)] ∙ 𝐿𝑃 Eq. 7 
𝛾𝑑,𝑚𝑎𝑥 = 22,68 ∙ 𝑒
−0,018∙𝑤𝑜𝑡 Eq. 8 
𝑤𝑜𝑡 = 0,65 ∙ 𝐿𝑃 Eq. 9 
𝛾𝑑,𝑚𝑎𝑥 = 22,68 ∙ 𝑒
−0,012∙𝐿𝑃 Eq. 10 
Onde: wot é a umidade ótima em percentual, EC é a energia de compactação em kNm/m³ e LP é o limite de plasticidade 
em %. 
 
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Cabe salientar que estas expressões são empíricas, mas ainda assim muito útil em 
laboratório, para predição das energias que necessitam ser aplicadas para que certas 
características sejam obtidas nos corpos de prova que serão compactados. 
Quando o solo é compactado no ramo seco, o aumento da energia resulta em uma 
elevação do peso específico aparente seco. No entanto, Pinto (2006) alerta que se no ramo 
úmido, um maior esforço de compactação pouco efeito tem sobre o aumento da densidade 
seca, pois não consegue expelir o ar dos vazios. Quando este fenômeno ocorre em campo tem-
se o que se chama de “solo borrachudo”, o que compromete a qualidade final da camada 
compactada. 
 
4.2 Estrutura dos solos compactados 
Lambe (1958) publicou um dos trabalhos mais relevantes, relacionados à estrutura de 
solos argilosos compactados, e os resultados da pesquisa são resumidos na Figura 12. 
 
 
Figura 12: Estruturação desenvolvida em solos compactados (LAMBE, 1958 apud PINTO, 2004) 
 
 Se um solo argiloso for compactado no ramo seco da curva ele apresentará estrutura 
floculada (A), porque em baixos teores de umidade as camadas duplas difusas de íons ao redor 
das partículas de argila podem não estar completamente desenvolvidas. Assim, a repulsão 
interpartículas é reduzida, resulta em uma orientação aleatórias das partículas, e por conta dos 
vazios, em um peso específico menor. 
 Se o teor de umidade de compactação é aumentado (ponto B), as camadas duplas 
difusas no entorno das partículas de solo se expandem, o que aumenta a repulsão entre 
partículas de argila. Assim, tem-se um menor grau de floculação e maior peso específico seco. 
 Ao se continuar aumentando o teor de umidade (ponto C), tem-se uma expansão ainda 
maior destas duplas camadas, e como consequência uma maior força de repulsãoentre 
partículas e maior grau de orientação das partículas, levando a uma estrutura mais ou menos 
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dispersa. Neste caso, no entanto, o peso específico seco cai porque a água passa a ocupar o 
espaço que antes era ocupado pelo solo. 
 Um aumento na energia de compactação promove o desenvolvimento de estruturas 
mais dispersas, como mostrado nos pontos D e E da Figura 12. 
 A forma com que as partículas de solos se organizam após a compactação tem reflexo 
em diversas propriedades geotécnicas dos solos, tais quais resistência e condutividade 
hidráulica. A Figura 13 ilustra a tendência típica de variação do coeficiente de condutividade 
hidráulica em função da umidade de compactação de solos coesivos. 
 
 
Figura 13: Efeito da compactação na condutividade hidráulica de um solo argiloso 
 
As diferentes configurações estruturais (de floculada à dispersa) desenvolvidas na 
compactação dos solos afetam o coeficiente de condutividade hidráulica dos solos 
compactados. No ramo seco a condutividade hidráulica é alta porque a estrutura floculada gera 
vazios maiores na massa de solo. Na medida em que a umidade de compactação é elevada as 
partículas tendem a posicionarem-se mais paralelamente e mais próximas entre si, isto reduz a 
condutividade hidráulica expressivamente, ao menos na direção em que se dá a compactação. 
A condutividade hidráulica mínima ocorre logo após a umidade ótima, onde tem-se uma 
combinação de maior paralelismo e densidade alta. Para núcleos impermeáveis de barragens, 
por exemplo, recomenda-se a compactação do solo cerca de 1% acima da ótima, tipicamente. 
Com o aumento da umidade a estrutura dispersa é reforçada, mas a maior quantidade 
de água faz com que as partículas passem a se afastar entre si. Além disso, o maior grau de 
saturação torna a condutividade hidráulica naturalmente mais alta. Solos não saturados são 
menos permeáveis que solos saturados. 
No que se refere à resistência Caputo et al. (2014) mostram que, se compactado no 
ramo seco, o solo pode exibir maiores níveis de resistência do que se compactado na umidade 
ótima. A Figura 14 demonstra este fenômeno, utilizando como indicativo da resistência o índice 
medido por meio da agulha de Proctor. Esse aparelho permite, por meio de um dinamômetro, 
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medir o esforço necessário para cravar no solo uma agulha de dimensões padronizadas. A 
resistência medida na umidade ótima é R, que serve de referência para as demais medidas. Este 
ensaio pode ser útil para controle da compactação em campo. 
 
 
Figura 14: Relação entre umidade de compactação e resistência de um solo argiloso (modificado de 
CAPUTO, 2015). 
 
Este comportamento se deve ao fato de que parte da resistência de um solo não 
saturado advém do efeito da sucção, que consiste em uma força de atração entre partículas 
vizinhas de solo, resultado do desenvolvimento de meniscos capilares. Como ver-se-á no estudo 
da resistência ao cisalhamento, a magnitude das tensões de sucção é tanto maior quanto mais 
baixo o grau de saturação do solo. A Figura 15 ilustra esquematicamente esta condição. 
 
 
Figura 15: Tensões na água em solos saturados e não saturados. 
 
Assim, quando o solo já compactado sob umidade w1 é saturado ou sofre aumentos 
expressivos de teor de umidade, como em períodos de expressiva precipitação pluviométrica, 
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ele passaria a uma umidade w2. Este aumento do teor de umidade é facilitado pelos grandes 
poros existentes na estrutura floculada que se desenvolve quando um solo é compactado no 
ramo seco. Este aumento de umidade leva a um aumento no grau de saturação e redução da 
sucção. Sob umidade w2 a Figura 14 mostra que a resistência do solo cai expressivamente, 
tomando valores quase nulos. Por outro lado, se o solo for compactado na umidade ótima a 
elevação da umidade levaria o solo a uma queda de resistência bem menos brusca. 
 
5 A compactação em campo 
5.1 Equipamentos 
A compactação dos solos em campo costuma ser feita por meio de rolos compactadores. 
Os tipos de rolos usualmente adotados são os lisos (Figura 16) e pé-de-carneiro (Figura 17), que 
podem ser vibratórios ou não. Atualmente alguns equipamentos utilizados para compactação 
são dotados de lâminas para espalhamento do solo à montante (Figura 18). 
 
 
Figura 16: Rolos Lisos (cat.com.br) 
 
 
Figura 17: Rolo pé-de-carneiro (cat.com.br) 
 
18 
 
 
Figura 18: Rolos pé-de-carneiro com lâminas (cat.com.br) 
 
Além daqueles, os rolos com pneus de borracha (Figura 19) usualmente adotados na 
compactação de misturas asfálticas podem ser empregados. Como vantagem citam-se as 
pressões de contato maiores que as atingidas nos rolos lisos. 
 
 
Figura 19: Rolo de pneus (cat.com.br) 
 
Os rolos lisos aplicam pressões de contato relativamente baixas, e são pouco eficientes 
em camadas espessas. Quando são dotados de dispositivo vibratório podem ser muito eficientes 
em materiais granulares. Independentemente se em solo arenoso ou argiloso, os rolos lisos são 
bastante interessantes nos serviços de acabamento de aterros. 
Os rolos pé-de-carneiro são bastante interessantes na compactação de solos argilosos. 
As pressões de contato obtidas nos rolos pé-de-carneiro são bastante superiores àquelas 
conseguidas em rolos lisos. Além disso, as protuberâncias são eficientes na destruição de 
grumos que se mantém íntegros durante a escavação na jazida e transporte, os quais preservam 
alta porosidade em sua estrutura. As passagens iniciais dos rolos pé-de-carneiro compactam a 
porção inferior de uma camada, e a compactação das porções intermediária e superior da 
camada são obtidas em passagens posteriores. 
Os rolos de pneus exercem pressões maiores que os rolos lisos, em geral o dobro, mas 
são bem menos utilizados na compactação de solos, sendo sua aplicação mais frequente a 
compactação de asfalto. 
19 
 
Eventualmente, para volumes muito pequenos ou áreas de difícil acesso podem ser 
adotados equipamentos portáteis como os “sapos” (Figura 20a), bem menor eficientes que os 
rolos. Adicionalmente, em solos granulares são usadas placas vibratórias (Figura 20b), que 
promovem a densificação do material. 
 
 
(a) Compactador à percussão 
 
(b) Placa vibratória 
Figura 20: Equipamentos portáteis para compactação (wackerneuson.eu) 
 
O solo é compactado em camadas que não devem exceder 30 cm de espessura. Solos 
grosseiros podem ser compactados em camadas de 25 a 30 cm de espessura, ao passo que solos 
finos requerem camadas menos espessas, entre 10 e 15 cm. A pressão imposta pelos 
equipamentos, especialmente os estáticos, decresce com a espessura das camadas. 
Consequentemente o topo é submetido a pressões superiores às atingidas na base das camadas, 
alcançando um maior grau de compactação. Assim, ao se buscar uma compactação uniforme, 
deve-se preferir camadas mais delgadas. Conforme Budhu (2010), é razoável que se especifique 
o nível de compactação desejado com base nos ensaios Proctor e deixar que o contratado para 
o serviço selecione o equipamento desejado, desde que este tenha experiência suficiente. 
 
5.2 Especificações para a compactação de campo. 
Embora os equipamentos utilizados na compactação de campo estejam 
constantemente em modernização, é difícil que se obtenha um material com as características 
assumidas como ideias, obtidas em laboratório. Assim, é usual que nas especificações de serviço 
seja estabelecido um dado grau de compactação (GC). 
O grau de compactação consiste na razão entre o menor valor aceitável para o peso 
específico seco na compactação em campo e o peso específico seco máximo obtido em 
laboratório, expresso em percentual. Esta relação é expressa na Equação 11. 
 
𝐺𝐶 =
𝛾𝑑(𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜)
𝛾𝑑,max(𝑙𝑎𝑏)
 Eq. 11 
 
20 
 
Este nível de compactação pode ser obtido sob dois níveis de teor de umidade: um no 
ramo seco (abaixo da ótima, antes o peso específico seco máximo) e um no ramo úmido (acima 
daótima, após o peso específico seco máximo). A Figura 21 ilustra esta questão. 
 
Figura 21: Conceito de grau de compactação (modificado de Budhu, 2010) 
 
O Grau de Compactação usualmente requerido é de no mínimo 95%. Quanto maior o 
vulto da obra, nível das solicitações ou sensibilidade das estruturas, maior será o grau de 
compactação requerido. 
Conforme Budhu (2010) é mais comum a compactação do solo no ramo seco, mas na 
compactação de solos expansivos, liners para aterros sanitários e outras situações em que 
variações volumétricas impostas por variação de umidade não são toleradas, faz-se a 
compactação no ramo úmido. 
Budhu (2010) lembra também que quando uma massa de solo é intensamente 
compactada esta assume alta densidade. Quando cisalhado, o solo tende a dilatar para assumir 
um estado menos denso e sofre repentina queda de resistência. Este tema é abordado mais a 
fundo quando se discute resistência ao cisalhamento. Na engenharia é melhor lidar com falhas 
graduais que repentinas. Desta forma, em algumas obras geotécnicas como barragens, por 
exemplo, é razoável buscar um grau de compactação que leve o solo a se comportar de forma 
mais dúctil, aceitando grandes deformações sem ruptura generalizada. Isto requer grau de 
compactação inferior a 95% (80% a 90%), realizada no ramo úmido da curva. 
Na compactação de solos granulares pode-se especificar a densidade mínima a ser 
obtida em campo em função da densidade relativa (DR), que é determinada com base no índice 
de vazios máximo e mínimo que um dado material pode assumir. A densidade relativa é 
calculada conforme equação 12. 
 
𝐷𝑅 =
𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜
𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛
 Eq. 12 
Onde: emax, e emin são os índices de vazios máximo e mínimos admitidos por dado material, respectivamente; ecampo é 
o índice de vazios obtido em campo ou natural. 
21 
 
 
De acordo com Das e Sobhan (2014), DR e GC são relacionáveis, por meio da equação 
13, enquanto que Lee e Singh (1971) propõem a correlação empírica entre GC e DR, expressa por 
meio da Equação 14. 
 
𝐺𝐶 =
𝐺𝐶0
1− 𝐷𝑟 ∙ (1 − 𝐺𝐶0)
 
Eq. 13 
𝐺𝐶 = 80 + 0,2𝐷𝑅 Eq. 14 
Onde: GC0 é dado pela razão entre o peso específico seco mínimo e o peso específico seco máximo admitidos por um 
dado material. 
 
5.3 Controle de qualidade da compactação em campo 
Após a compactação do solo em campo é necessário confirmar que as especificações 
apontadas em projeto foram seguidas e o material apresenta as características projetadas. De 
forma específica é necessário saber se o peso específico seco definido em projeto foi alcançado. 
Para determinação do peso específico seco em campo é usual o emprego do método do frasco 
de areia. Menos comuns é o emprego do método do balão de borracha ou método nuclear. 
O método do frasco de areia é normatizado no Brasil pelas normas ABNT NBR 
7185/1986 e DNER ME 092/1994. O equipamento é mostrado na Figura 22, e consiste em um 
frasco de vidro ou plástico com um cone metálico instalado no topo. O frasco é cheio com uma 
areia padronizada, uniforme e seca. 
 
 
(solocap.com.br) 
 
(civil-eng-blog.blogspot.com) 
Figura 22: Frasco de areia 
 
Para execução do ensaio pesa-se inicialmente o frasco, cone e areia contida (w1). No 
campo, um pequeno furo é aberto na área em que o solo foi compactado. O solo removido deste 
furo é pesado e sua umidade é determinada, tendo-se assim o peso de solo úmido (w2) e seco 
22 
 
(w3). Sabe-se de antemão, por conta da calibração realizada em laboratório, o peso de areia 
necessário para preencher somente o cone metálico (wc), bem como o peso específico seco 
assumido por esta areia (γd,areia). 
Após a escavação, o frasco cheio de areia com o cone instalado é posicionado sobre a 
escavação e a areia é liberada para encher o furo e o cone. Em seguida fecha-se o registro que 
regula a saída de areia do frasco e o peso combinado do frasco, do cone e da areia restante é 
determinado (w4). 
O peso de areia necessário para preenchimento do furo e do cone (w5) é dado pela 
diferença entre w1 e w4. Consequentemente, o volume do furo escavado pode ser calculado por 
meio da Equação 15. 
 
𝑉 =
𝑤5 −𝑤𝑐
𝛾𝑑,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎
 Eq. 15 
 
O peso específico seco obtido em campo é então obtido por meio da Equação 16. 
 
𝛾𝑑 =
𝑤3
𝑉
 Eq. 16 
 
Referências Bibliográficas 
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (2012) Standard Test Methods for Laboratory 
Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (600 kN-m/m3): D698. 13p. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1986) Solo - Determinação da massa específica 
aparente, "in situ", com emprego do frasco de areia (NBR 7185). 7 p. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1986) Solo - Ensaio de compactação (NBR 7182). 10 p. 
BUDHU, M. (2010) Soil Mechanics and Foundations. 3rd ed. John Wiley. 781 p. 
CAPUTO, H.P.; CAPUTO, A.N.; RODRIGUES, J.M.A. (2015) Mecânica dos Solos e suas Aplicações - 
Fundamentos - Vol. 1, 7ª edição. LTC. 
DAS, B.; SOBHAN, K. (2014) Fundamentos da Engenharia Geotécnica, 8ª ed. Cengage, São Paulo. 612 p. 
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM (1994) Solos - ensaio de compactação 
utilizando amostras trabalhadas (DNER-ME 162). 7 p. 
GURTUG, Y.; SRIDHARAN, A. (2004) Compaction behavior and prediction of its characteristics of fine 
grained soils with particular reference to compaction energy, Soils and Foundations, v. 44 n. 5 pp. 27-36. 
LEE, K.W.; SINGH, A. (1971) Relative density and relative compaction. Journal of Soil Mechanics and 
Foundations Division. v.97 1049-1052 
PINTO, C. S. (2004) Curso Básico de Mecânica dos Solos. Oficina de Textos, São Paulo. 367 p.