Aula 5 - Compactação

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MECÂNICA DOS SOLOS I 
AULA 5: Compactação dos solos 
Introdução 
Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local 
não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode apresentar baixa 
resistente, ser muito compressível ou apresentar características que deixam a 
desejar do ponto de vista econômico. Uma das possibilidades é melhorar as 
propriedades de resistência do solo local através de sua compactação. 
5.1 Conceito e razões da compactação 
A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de processo 
manual ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactação tem 
em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos e tornar 
o aterro mais homogêneo melhorando as suas características de resistência, 
deformabilidade, permeabilidade, resistência à coesão e atrito interno. Assim, pode-se 
dizer que visa obter um solo de tal maneira estruturado que possa ter e manter um 
comportamento mecânico adequado para toda a vida útil de uma obra. 
 
 
 
 
 
 
 
A compactação de um solo é a sua densificação (ou seja, tornar mais denso) por meio 
de equipamento mecânico (geralmente um rolo compactador), embora, em alguns 
casos, podem ser empregados soquetes manuais (como em pequenas valetas). 
Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num 
estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco resistente e 
muito deformável, apresenta comportamentos diferentes de um local para o outro. 
A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como em aterros de 
diversas utilidades, nas camadas construtivas de pavimentos de rodovias e ferrovias, 
na construção de barragens de terra, preenchimento de terra em obras de contenção 
e reenchimento das inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades. 
O tipo de obra e de solo é que vão determinar qual o processo de compactação que 
será empregado, a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasião, e a 
densidade a ser atingida, tendo como objetivo, evitar ou reduzir a ocorrência de 
futuros recalques, aumentar a rigidez e a resistência do solo e reduzir a 
permeabilidade. O aumento do peso específico de um solo produzido pela 
compactação depende da energia despendida e do teor de umidade. 
Vale lembrar que compactação é um processo diferente de adensamento, sendo que o 
primeiro processo se trata da expulsão do ar contido nos vazios do solo, e no segundo 
ocorre à expulsão da água dos interstícios do solo. 
5.2 Origem do ensaio de compactação 
O início da técnica de compactação é creditado ao engenheiro Ralph Proctor, que, em 
1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros, mostrando ser a 
compactação em função de quatro variáveis: 
a) Peso específico seco; 
b) Umidade; 
c) Energia de compactação e 
d) Tipo de solo. 
Proctor verificou que ao aplicar certa energia de compactação (certo número de 
golpes de um soquete sobre o solo contido num molde), a massa específica resultante 
é em função da umidade em que o solo estiver. 
Quando se faz a compactação sob uma umidade baixa, o atrito entre as partículas é 
muito alto e não se consegue uma redução significativa de vazios. Para umidades mais 
elevadas, a água provoca certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam 
entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto. 
Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes; o 
aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. Há, portanto, 
para a energia aplicada, certo teor de umidade, denominado umidade ótima, que 
conduz a uma massa específica máxima, ou uma densidade máxima. 
Assim, dos trabalhos de Proctor surgiu o Ensaio de Compactação, universalmente 
padronizado, mais conhecido como Ensaio de Proctor. 
5.3 Curva de compactação 
Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e 
para uma determinada energia de compactação, a curva obtida num ensaio é gerada a 
partir γ (peso específico) e em função da umidade (h), apresentando o aspecto abaixo 
indicado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1: Curva de Compactação. 
Fonte: Adaptado do autor. 
Esta curva nos mostra que há um determinado ponto para o qual γs é máximo. A 
umidade correspondente a este ponto de peso específico aparente máximo (γs,máx) é a 
umidade ótima (hOT). 
Ressalta-se que para cada tipo de solo, sob uma dada energia de compactação, 
existem um hOT e um γs,máx. , específico. 
Observa-se no gráfico que a medida que cresce o teor de umidade, até hOT, obtém γs 
maiores. Nessa situação, o solo torna-se mais trabalhável. Como não é possível 
expulsar todo o ar existente nos vazios do solo, a curva de compactação nunca 
alcançará a curva de saturação, justificando, assim a partir de γs,máx, o ramo 
descendente. 
O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco, e o 
descendente ramo úmido. No ramo ascendente a água lubrifica as partículas e facilita 
o arranjo desta, ocorrendo o acréscimo da massa específica aparente seca. Já no ramo 
descendente a água amortiza a compactação e começa a ter mais água do que sólidos, 
sendo por essa razão que a massa específica aparente seca decresce e o solo perde sua 
resistência. 
5.4 Ensaio de laboratório 
O ensaio original para determinação da umidade ótima e do γsmáx é o ensaio de 
Proctor, que foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR 7.182/86). Consiste em 
compactar uma amostra de solo, num molde cilíndrico de dimensões “padrão”, com 
porcentagens crescentes de umidade, sob uma determinada energia de compactação. 
O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, para cada um deles, obtém-se 
o peso específico aparente. Com os valores obtidos traça-se a curva γs = f(h), de onde 
se obterá hOT e γsmáx. 
Para a execução do ensaio, a amostra deve ser previamente seca ao ar, destorroada e 
separada na quantidade necessária para o ensaio. 
A seguir apresentam-se figuras mostrando os equipamentos utilizados no ensaio de 
compactação. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.2: Cilindro utilizado no ensaio de compactação. 
Fonte: http://www2.dec.fct.unl.pt/ 
(acesso em 04/02/13) 
 
 
 
 
 
 
http://www2.dec.fct.unl.pt/
http://www2.dec.fct.unl.pt/
 
 
 
 
 
 
Figura 5.3: Utilização do soquete na compactação do solo. 
Fonte: http://reengenharia.blogspot.com.br/ . 
(acesso em 04/02/13). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.4: Alguns tipos de soquetes e cilindros 
utilizados no ensaio de compactação. 
Fonte: http://www.perta.pt/ (acesso em 
04/02/13). 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.5: Extração da amostra do solo compactado. 
Fonte: ftp://ftp.unilins.edu.br/ (acesso em 
07/02/13). 
http://reengenharia.blogspot.com.br/
http://reengenharia.blogspot.com.br/
http://www.perta.pt/
http://www.perta.pt/
ftp://ftp.unilins.edu.br/
ftp://ftp.unilins.edu.br/
 
Procedimento do ensaio 
- após seca ao ar e destorroada, separa-se 7.000 g de solo, aproximadamente. 
- Inicia-se o ensaio, acrescentando-se água até que ao se manusear um solo, verifica-se 
certa consistência. Deve-se atentar para uma perfeita homogeneização da amostra. 
- Compacta-se a amostra no molde cilíndrico em 3 camadas iguais (cada uma cobrindo 
aproximadamente um terço do molde), aplicando-se em cada uma delas, golpes 
distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada, com o soquete caindo de 
uma altura padrão. 
- Remove-se o colarinho e a base, aplaina-se a superfície do material à altura do molde 
e pesa-se o conjunto cilindro + solo úmido compactado; 
- Retira-se a amostra do molde com auxílio do extrator, e coleta-se uma pequena 
quantidade para a determinação da umidade; 
- Desmancha-se o material compactado até que possa ser passado pela peneira nº 4 
(4,8mm), misturando-o em seguida ao restante da amostra inicial (para o caso de 
reuso do material); 
- Adiciona-se águaà amostra homogeneizando-a (normalmente acrescenta água numa 
quantidade da ordem de 2% da massa original de solo, em peso). Repete-se o processo 
pelo menos por mais quatro vezes. De cada corpo de prova obtêm-se um peso 
específico seco e um teor de umidade. 
- Repete-se esse procedimento até que se tenha 5 pares de valores (densidade seca x 
umidade), resultando em pontos que são plotados em um gráfico semi-logarítimo. Em 
seguida, traça-se uma curva, com formato de uma parábola. 
Cálculos e resultados do ensaio 
Com os resultados obtidos no procedimento descrito anteriormente, obtém os 
parâmetros necessários para a elaboração da curva de compactação, sendo: 
- Peso específico úmido (γ): 
 
 
 
Equação 5.1 
γ = 
(Peso Cilindro + Solo Úmido) − (Peso Cilindro)
Volume do Cilindro
 (g cm³)⁄ 
- Peso específico seco (γs): 
 
 
 
Sendo: 
γ = peso específico no estado natural (g cm³)⁄ 
γs = peso específico seco (g cm³)⁄ 
h = umidade do solo (%) 
A partir dos cálculos desses parâmetros elabora-se a curva de compactação marcando-
se, em ordenadas, os valores dos pesos específicos secos (γs) e, em abscissas, os teores 
de umidade correspondentes (h). 
Uma vez desenhada a curva de compactação, obtém a umidade ótima e o peso 
específico seco máximo. 
Exercício de aplicação 
Determinar a umidade ótima e o γsmáx de um solo que foi submetido ao ensaio de 
compactação, a partir dos dados apresentados: 
- Peso do cilindro = 5.196,00 g 
- Volume do cilindro = 2.294,28 cm³ 
- Solo úmido e umidade do solo: 
Descriminação Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5 
Peso do cilindro + solo úmido (g) 9.886,00 10.373,00 10.604,00 10.266,35 10.105,00 
Umidade do solo (%) 6,00 7,19 9,52 15,07 12,23 
A energia de compactação 
Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com 
possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma 
maior velocidade na construção de aterros, houve a necessidade de se criar em 
laboratório ensaios com diferentes energias de compactação, ou seja, com diferentes 
número de golpes. 
De acordo com o esforço de compactação temos: 
Equação 5.2 
γs = 
γ
1 + h
(g cm³)⁄ 
) 
 
• Energia normal ou Proctor Normal: a amostra é compactada dentro de um 
cilindro (ɸ 15,20 cm x h = 17,80 cm) em cinco camadas consecutivas. Cada 
camada receberá 12 golpes de soquete (4,50 kg) caindo de h = 45,70 cm, 
distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada. 
• Energia Intermediária ou Proctor Intermediário – Idem com 26 golpes. 
• Energia modificada ou Proctor Modificado – Idem com 55 golpes. 
À medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de 
umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. O gráfico 
abaixo mostra a influência da energia de compactação no teor de umidade ótimo (hOT) 
e no peso específico seco máximo (smáx.). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.6: Curvas de compactação para diferentes energias de 
compactação. 
Fonte: adaptado do autor. 
Como se verifica na figura anterior, ao crescer o esforço de compactação, o smáx 
cresce e a (hOT) decresce ligeiramente. 
O tipo de energia a ser aplicado no ensaio de compactação depende do tipo de solo a 
ser compactado. Por exemplo, para solos grossos utiliza-se energia de compactação 
maior. 
5.5 Compactação no campo 
Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são essencialmente 
os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratórios. Assim, os 
valores de peso específicos secos máximos obtidos são fundamentalmente em função 
do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e da energia aplicada pelo 
equipamento que será utilizado, que por sua vez, depende do tipo, peso e do número 
de passadas sucessivas aplicadas. 
No processo de compactação em campo deve-se tomar cuidado com a 
quantidade de água utilizada, para que a umidade não exceda a ótima. Caso isso 
aconteça (em uma obra) é necessário escarificar o solo, deixá-lo secar e reiniciar 
o processo de compactação controlando a sua umidade. 
Na prática, com o excesso de água, o solo fica plástico e aparece o fenômeno 
chamado “borrachudo”. 
A energia de compactação no campo pode ser aplicada de três maneiras diferentes: 
por meios de esforços de pressão, impacto, vibração ou por uma combinação destes. 
Os processos de compactação de campo geralmente combinam a vibração com a 
pressão, já que a vibração utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a 
pressão necessária para diminuir, com maior eficácia, o volume de vazios 
interpartículas do solo. 
Os equipamentos de compactação são divididos em três categorias: os soquetes; os 
rolos estáticos e os rolos vibratórios. 
5.5.1 Soquetes 
São compactadores de impacto, podendo ser manuais ou mecânicos, utilizados em 
locais de difícil acesso para os rolos compressores, como em valas, trincheiras, etc. 
Possuem peso mínimo de 15Kgf. A camada compactada deve ter 10 a 15cm para o 
caso dos solos finos e em torno de 15cm para o caso dos solos grossos. A seguir 
apresentam-se imagens de alguns soquetes. 
• Soquete manual – mais conhecido como pilão manual (usados em reaterros de 
valas). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.7: Pilão manual. 
Fonte: http://bioarquiterra.blogspot.com.br/ 
(acesso em 04/02/13) 
http://bioarquiterra.blogspot.com.br/
http://bioarquiterra.blogspot.com.br/
 
• Soquetes mecânicos - Compactação à percussão e compactador de placa – em 
uma obra são conhecidos como “sapos”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Figura 5.8: Na figura (a) temos um compactador à percussão, e na (b) um 
compactador de placa. 
Fonte: http://aluguequip.com.br/ (acesso em 04/02/13). 
5.5.2 Rolos Estáticos 
Os rolos estáticos compreendem os rolos pé-de-carneiro, os rolos lisos de roda de aço 
e os rolos pneumáticos. 
Pé-de-Carneiro 
Os rolos pé-de-carneiro são constituídos por cilindros metálicos com protuberâncias 
(patas) solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de aproximadamente de 
20cm. Podem ser alto propulsivos ou arrastados por trator. É indicado na compactação 
de outros tipos de solo que não seja a areia e promove um grande entrosamento entre 
as camadas compactadas. 
A camada compactada possui geralmente 15 cm, com número de passadas variando 
entre 4 e 6 para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos. 
http://aluguequip.com.br/
http://aluguequip.com.br/
As características que afetam a performance dos rolos pé-de-carneiro são a pressão de 
contato, a área de contato de cada pé, o número de passadas por cobertura e estes 
elementos dependem do peso total do rolo, o número de pés em contato com o solo e 
do número de pés por tambor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.9: Rolo pé-de-carneiro 
Fonte: http://www.eleve.com.br/rolocompactador (acesso em 04/02/13) 
Rolo Liso 
Trata-se de um cilindro oco de aço, podendo ser preenchido por areia úmida ou água, 
a fim de que seja aumentada a pressão aplicada. São usados em bases de estradas, em 
capeamentos e são indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, 
lançados em espessuras inferiores a 15 cm. 
Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15 cm com 4 a 5 passadas. Os 
rolos lisos possuem pesos de 1 a 20t e frequentemente são utilizados para o 
acabamento superficial das camadas compactadas. 
Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena área de contato e em solos 
mole afunda demasiadamente dificultando a tração. 
http://www.eleve.com.br/rolocompactador
http://www.eleve.com.br/rolocompactador
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.10: Rolo liso. 
Fonte http://br.viarural.com/construcao (acesso em 04/02/13). 
Rolo Pneumático 
Os rolos pneumáticos são eficientes na compactação de capas asfálticas, camadas de 
pavimentos e indicados para solos de granulação fina e arenosa. Os rolos pneumáticos 
podem ser utilizados em camadasde até 40 cm e possui área de contato variável em 
função da pressão nos pneus e do peso do equipamento. 
Podem-se usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso, 
muito cuidado deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.11: Rolo pneumático. 
Fonte: http://marialva.olx.com.br/rolo-pneumatico 
(acesso em 04/02/13). 
7.5.3 Rolos Vibratórios 
Nos rolos vibratórios, a freqüência da vibração influi de maneira extraordinária no 
processo de compactação do solo. São utilizados eficientemente na compactação de 
solos granulares (areias), onde os rolos pneumáticos ou pé-de-carneiro não atuam com 
eficiência. 
http://br.viarural.com/construcao
http://br.viarural.com/construcao
http://marialva.olx.com.br/rolo-pneumatico
http://marialva.olx.com.br/rolo-pneumatico
Este tipo de rolo, quando não são usados corretamente produzem, super 
compactação. A espessura máxima da camada é de 15 cm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.12: Rolo vibratório liso. 
Fonte http://www.multiquip.com.br/ (acesso em 04/02/13). 
5.6 Controle de compactação 
Para que se tenha segurança na obra executada é necessário efetuar o controle de 
compactação do solo em campo. Isso é feito através do grau de compactação. 
O Grau de Compactação (GC) é medido em percentual (%) e indica se o solo foi 
compactado a mais ou a menos da densidade especificada em laboratório. Ressalta-se 
que o ideal é obtê-las iguais. 
O grau de compactação é calculado pela expressão: 
 
 
 
Equação 7.3 
GC = 
Densidade aparente seca (no campo)
Densidade aparente seca (no laboratório)
 (%) 
http://www.multiquip.com.br/
http://www.multiquip.com.br/
 
A densidade aparente seca no campo pode ser calculada a partir da umidade obtida, 
também em campo, utilizando o aparelho Speedy. A figura abaixo mostra esse 
aparelho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.13: Conjunto do aparelho speedy utilizado no controle de 
compactação em campo. 
Fonte: http://viatest.com.br/ (acesso em 07/02/13). 
http://viatest.com.br/
http://viatest.com.br/
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