Compactação de Solos: Introdução e Curva de Compactação

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13a AULA 
COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
1. Introdução 
 
Definição: A compactação é um processo mecânico através do qual torna-se o solo 
mais denso, diminuindo o seu volume de vazios. Esta redução, mais ou menos 
rápida, ocorre face à expulsão ou compressão do ar dos vazios do solo. Difere, 
portanto, do adensamento (13a aula), que é também um processo de densificação, 
mas decorrente de uma expulsão lenta da água dos vazios. 
 
Finalidades: A compactação objetiva imprimir ao solo uma homogeneização e uma 
melhoria de suas propriedades de engenharia, tais como: 
 
- aumentar a resistência ao cisalhamento; 
- diminuir a permeabilidade; 
- reduzir os recalques; 
- aumentar a resistência à erosão. 
 
Utilização: Várias são as obras aonde se empregam solos compactados. Citam-se, 
entre outras aplicações: 
 
- os aterros compactados, na construção de barragens de terra, de estradas ou na 
implantação de loteamentos; 
- pavimentos de estradas e aeroportos; 
- o solo de apoio de fundações diretas; 
- os reaterros de valas escavadas a céu aberto; 
- os terraplenos de muros de arrimo; 
- os retaludamentos de encostas naturais. 
 
 
2
2. Curva de Compactação 
 
Os primeiros estudos sobre compactação de solos foram realizados nas décadas de 20 
e 30, por Porter e Proctor na Califórnia. Esses pesquisadores verificaram que, ao se 
aplicar uma determinada energia de compactação sobre um solo (um certo número de 
passadas de um determinado equipamento no campo, ou um certo número de golpes 
de um soquete sobre o solo contido num molde, no laboratório), o peso específico 
aparente seco (γd) resultante é função do teor de umidade (w) em que o solo se 
encontra. 
 
O método utilizado em laboratório 
consiste em se compactar uma 
porção de solo com uma certa 
energia de compactação em 
diferentes teores de umidade. A 
curva de variação de γd com w, 
chamada curva de compactação, 
ou curva de Proctor, tem a forma 
de uma parábola, como mostra a 
figura, e permite definir um ponto ótimo de compactação, para o qual se obtém a 
máxima densidade. As coordenadas desse ponto são referidas como umidade ótima 
(wot) e peso específico aparente seco máximo (γdmax). 
 
O trecho da curva correspondente a teores de umidade abaixo da ótima é denominado 
de ramo seco e o trecho correspondente a teores de umidade acima da ótima recebe o 
nome de ramo úmido da curva de compactação. 
 
É importante notar que na curva de compactação, a densificação do solo é medida em 
termos de γd e não de γn. Isso é perfeitamente justificável, uma vez que o que 
 
 
3
interessa é se determinar em que condição tem-se a maior quantidade de partículas 
num mesmo volume. Isso é medido através de γd (Ps/Vt) e não através de γn (Pt/Vt), 
pois neste último está incluído o peso da água. 
 
É usual apresentar-se, em conjunto com a curva de compactação, a curva de variação 
do peso específico aparente seco em função do teor de umidade, para um grau de 
saturação de 100%. A equação dessa curva é facilmente deduzida a partir da 
expressão (3a aula): 
w
s
r e
w
S
γ
γ
= 
de onde se obtém: 
s
w
d
s
r
s
wr
1SeSw
γ
γ



 −γ
γ
=
γ
γ= 
e finalmente: 
w
sd
r )
11(Sw γ
γ
−
γ
= 
 
Para Sr = 100%, a expressão acima resulta: 
w
sd
)11(100w γ
γ
−
γ
= 
 
A curva de Sr=100% é traçada no gráfico de compactação, tomando-se valores 
convenientes para γd e calculando-se os valores correspondentes de umidade pela 
equação anterior. 
 
Como se observa na figura da página anterior, quando compactado, por maior que 
seja o teor de umidade, o solo nunca atinge a condição de Sr=100%. Verifica-se 
também que o ramo úmido é aproximadamente paralelo à curva Sr=100%. Para γd = 
γdmax e w= wot, tem-se Sr ≅ 85%. 
 
 
4
A explicação para o formato da curva de compactação envolve o conceito de 
lubrificação. A água forma uma película lubrificante em torno das partículas, 
favorecendo o deslizamento dos grãos uns sobre os outros, ao receberem um esforço 
de compactação. No ramo seco, à medida que se acrescenta água, o deslizamento é 
cada vez mais fácil, resultando num solo cada vez mais denso. A partir de um certo 
teor de umidade, porém, o grau de saturação se torna elevado e o esforço de 
compactação não consegue expulsar o ar ainda existente nos vazios, em forma de 
bolhas. No ramo úmido, a água que é acrescentada distancia os grãos uns dos outros 
e ocupa espaço que poderia estar ocupado por partículas, resultando num solo cada 
vez menos denso. 
 
É importante chamar a atenção para o fato de que materiais granulares sem finos, 
devido à sua alta permeabilidade, não são afetados pela variação do teor de umidade, 
tanto quanto um solo coesivo, durante o processo de compactação. O ensaio de 
compactação acima descrito não é recomendável para estes materiais. Em seu lugar, 
são feitos ensaios para determinação dos índices de vazios máximo e mínimo (7a 
aula). 
 
 
3. Ensaios de Compactação 
 
Ensaio de Compactação na Energia Normal com Reúso 
 
Os diversos tipos de ensaios de compactação estão descritos em detalhe na Norma 
Brasileira NBR 7182/1986 da ABNT. Descreve-se sucintamente a seguir o processo 
mais amplamente utilizado, que é o ensaio de compactação na Energia Normal com 
reúso do material. 
 
- Toma-se cerca de 3 kg de solo, previamente seco ao ar, destorroado e passado na 
peneira de 4,8 mm. 
 
 
5
- Acrescenta-se ao solo uma certa quantidade de água e faz-se a homogeneização. 
- Procede-se então à compactação do solo no interior de um cilindro padrão (1000 
cm3) em três camadas de igual espessura, sob a ação de 26 golpes de um soquete de 
2,5 kg caindo de 30,5 cm. 
- determina-se o peso do solo compactado e seu teor de umidade. Obtém-se assim o 
primeiro par (w, γd). 
- Destorroa-se a amostra de solo recém compactada, acrescenta-se mais água e faz-se 
nova compactação da forma descrita anteriormente. Obtém-se o segundo par (w, γd). 
- O processo é continuado, acrescentando-se cada vez mais água à amostra, até se 
obter dados suficientes para a definição da curva de compactação (em geral, 5 
pontos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Soquete de compactação cilindro de compactação 
 
Energias de Compactação 
 
Três são as energias que podem ser utilizadas no ensaio: a Energia Normal, a Energia 
Intermediária e a Energia Modificada. 
 
 
6
A Energia Normal foi escolhida para, de certa forma, aproximar a compactação de 
laboratório à de campo, compatível portanto com os equipamentos usados 
normalmente nos serviços de terraplenagem. No entanto, durante a Segunda Grande 
Guerra (1939-1945), com o advento de bombardeiros pesados, as pistas de 
aeroportos necessitaram de aterros com uma capacidade de suporte maior, o que se 
conseguiu empregando-se equipamentos de compactação mais pesados. Isto levou à 
introdução, em laboratório, da Energia Modificada. Finalmente, tem-se o ensaio na 
Energia Intermediária, de emprego comum em pavimentação, que, como o próprio 
nome diz, impõe no solo uma energia que está entre a Energia Normal e a 
Modificada. O importante a destacar é que os ensaios de laboratório funcionam como 
ensaios de referência para a compactação de campo, de forma um tanto arbitrária, 
tendo a “padronização” partido, em última instância, do campo. 
 
A tabela a seguir indica as variações nos equipamentos e nos procedimentos de 
ensaio para as diferentes energias: 
 
 Volume do No de Soquete No de Golpes 
Energia cilindro 
(cm3) 
Camadas Peso 
(kg) 
Altura de 
queda (cm) 
por Camada 
Normal 1000 3 2,50 30,5 26 
Intermediária 1000 3 4,54 45,7 21 
Modificada 1000 5 4,54 45,7 27 
 
Existe ainda um outro cilindro (V = 2085 cm3) que é usado em ensaios com solos 
que contém pedregulhos. Quando utilizado esse cilindro, os valores da tabela são 
outros. 
 
A Energia de Compactação para os ensaios de laboratório é definida pela expressão: 
cilindrodoVolume
camadasdengolpesdenquedadealturasoquetedopesoEC
oo ×××
= 
 
 
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São as seguintes as Energias de Compactação dos ensaios padronizados: 
 
energia normal: EC = 5,9 kgcm/cm3 
energia intermediária: EC = 13,1 kgcm/cm3 
energia modificada: EC = 28,0 kgcm/cm3 
 
Constata-se que a Energia Normal é cerca de 1/5 da Energia Modificada. 
 
Ensaios sem reúso e sem secagem prévia 
 
Dois aspectos de grande importância para alguns solos são o reúso e a secagem 
prévia do material ao ar, antes da compactação. 
 
O reúso da mesma porção de solo na obtenção dos diversos pontos da curva de 
compactação pode provocar quebra de partículas, tornando o solo mais “fino” e 
diferente do que o utilizado no campo. Por outro lado, a secagem pode, em alguns 
solos, mudar suas características, seja pela aglutinação de partículas, seja por 
transformações irreversíveis na própria estrutura dos argilo-minerais. 
 
Por essas razões, a norma brasileira inclui diversas alternativas de execução de 
ensaio, possibilitando que o mesmo seja realizado com e sem reúso, e com e sem 
secagem prévia ao ar. Os ensaios sem reúso exigem maior quantidade de material. 
Nos ensaios sem secagem prévia, parte-se do solo em sua umidade natural e os 
diversos pontos da curva são obtidos alguns com acréscimo de água e outros com 
secagem parcial da amostra. 
 
 
8
4. Influência da Energia de Compactação 
A curva de compactação e os valores de γdmax e wot são função da energia de 
compactação aplicada. A figura mostra curvas de compactação determinadas sobre o 
mesmo solo, mas em diferentes energias. Pode-se notar que: 
 
- quanto maior a energia, maior o 
valor de γdmax e menor o valor de wot; 
- os pontos (wot, γdmax) se alinham ao 
longo de uma curva correspondente a 
um grau de saturação entre 80 % e 90 
%; é a chamada linha dos pontos 
ótimos. 
- o ganho em densidade devido a um 
aumento significativo de energia pode 
 não ser tão significativo; e 
- para elevadas umidades praticamente não se consegue ganho na densidade com o 
aumento da energia. 
 
5. Influência do Tipo de Solo 
 
Para uma mesma energia, os valores de 
γdmax e wot dependem do tipo de solo.Em 
geral, os solos apresentam densidades 
máximas baixas e umidades ótimas 
elevadas quando são muito argilosos. Por 
exemplo, solos argilosos muito plásticos 
podem apresentar wot superiores à 30% e 
γdmax menores do que 15 kN/m3. 
 
 
9
Densidades secas máximas elevadas e umidades ótimas baixas são típicas de solos 
arenosos pouco argilosos. Nestes solos podem ser encontrados wot inferiores à 10% 
e γdmax superiores a 20 kN/m3. Solos siltosos se apresentam em posição 
intermediária entre os solos arenosos e os solos argilosos. 
 
 
6. Estrutura do Solo Compactado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O solo compactado fica com uma estrutura (7a aula) que depende da energia aplicada 
e da sua umidade por ocasião da compactação. A figura indica esquematicamente as 
estruturas em função destes parâmetros. No ramo seco da curva de compactação, a 
estrutura do solo é do tipo floculada, enquanto que no ramo úmido, as partículas se 
posicionam paralelamente, e o solo fica com estrutura do tipo dispersa. Observa-se 
também que, para uma mesma umidade, quanto maior a energia, maior o grau de 
dispersão. 
 
 
10
7. Variação das propriedades do solo com a umidade de compactação 
Resistência ao Cisalhamento 
Curvas tensão - deformação obtidas em ensaios triaxiais não drenados realizados 
sobre corpos de prova compactados em diferentes umidades são mostradas na figura 
a seguir. Verifica-se que quanto menor a umidade de compactação, maior a 
resistência de pico e menor a deformação em que essa resistência é obtida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na figura ao lado, onde as resistências de 
pico são mostradas em função do teor de 
umidade, o efeito da umidade de 
compactação pode ser melhor avaliado. 
Com base nesses resultados, à primeira 
vista parece mais conveniente compactar o 
solo com uma umidade no ramo seco da 
curva, pois sua resistência é a mais elevada 
possível. Entretanto, isso não é feito, pois se o solo se saturar (nas épocas de grande 
precipitação pluviométrica), ele terá uma perda de resistência muito grande, como 
indica, na figura, a curva de resistência após saturação. No ramo úmido, a resistência 
do solo em sua umidade de compactação já é baixa e, uma vez que o solo se encontra 
com elevado grau de saturação, a sua eventual saturação praticamente não causará 
nenhum efeito. Na umidade ótima, por outro lado, a resistência permanece quase 
 
 
11
estável e é nessa condição que o solo apresenta sua maior resistência quando 
saturado. Reforça-se assim o conceito de que a compactação de um solo, qualquer 
que seja sua finalidade, deverá ser feita nas condições de umidade ótima. 
 
Permeabilidade 
 
Na figura ao lado, observa-se que, para 
uma mesma energia de compactação, 
aumentando-se a umidade do solo, a 
permeabilidade diminui, atingindo um 
valor mínimo na umidade ótima. No 
ramo úmido, a permeabilidade volta a 
aumentar. Isso se justifica pelo fato de 
que é na umidade ótima que o solo 
apresenta o seu menor índice de vazios. 
Outra constatação interessante é que no 
ramo seco o solo se mostra mais 
permeável do que no ramo úmido, para 
um mesmo valor de γd. Portanto, a 
diferença no índice de vazios não pode 
ser a justificativa neste caso. A razão da 
diferença de permeabilidades nos ramos seco e úmido reside nas diferentes estruturas 
que os solos compactados apresentam nessas duas situações. No ramo seco, como 
discutido anteriormente, o solo compactado se apresenta com uma estrutura 
floculada, que possibilita um maior escoamento de água que a estrutura dispersa 
observada no ramo úmido. 
 
 
 
12
Compressibilidade 
 
Em termos de compressibilidade, para 
uma mesma densidade seca e mesma 
energia de compactação, solos 
compactados no ramo seco são menos 
compressíveis do que os compactados no 
ramo úmido, pelo menos para baixas 
tensões. 
 
8. Compactação no Campo 
 
A compactação de campo compreende uma série de atividades, que vão desde a 
escolha da área de empréstimo até a compactação propriamente dita. 
 
Escolha da área de empréstimo 
 
A escolha da área de empréstimo constitui um problema técnico–econômico. 
Intervêm na escolha fatores como distância de transporte, necessidade de 
desmatamento, volume de material disponível, tipos de solo, diferença entre a 
umidade natural e a umidade ótima (face a necessidade do acerto de umidade), 
possibilidade de uso de materiais que serão escavados quando da construção do 
próprio aterro, etc. 
 
Escavação, transporte e espalhamento do solo 
A escavação do solo na área de empréstimo deve ser feita com cuidados especiais 
quanto à drenagem, para evitar a saturação do solo em época de chuva. Depois de 
transportado, o solo é espalhado em camadas tais que sua espessura seja compatível 
com o equipamento compactador, como discutido adiante. 
 
 
13
Acerto da umidade e homogeneização 
 
Através da irrigação (quando a umidade natural do solo é menor do que a ótima) ou 
da aeração (quando a umidade natural é maior do que a ótima), faz-se o acerto da 
umidade. Procede-se também à homogeneização, para distribuir bem a umidade, e ao 
destorroamento do solo, se necessário. 
 
Compactação propriamente dita 
 
Segue-se a compactação propriamente dita, com equipamentos e parâmetros 
adequados ao tipo de solo, conforme a Tabela a seguir. Essas informações são meras 
indicações, devendo-se verificar os equipamentos e parâmetros mais adequados em 
cada caso particular. 
 
Tipo Solo Modo de Parâmetros dos equipamentos 
 compactar e (cm) N v (km/h) p ou P 
Rolo pé de 
carneiro 
Argila ou silte De baixo 
para cima 
20 a 25 8 a 10 ≤ 4 1 a 3 
MN/m2 
Rolo 
pneumático 
Silte, areia com 
finos 
De cima 
para baixo 
30 a 40 4 a 6 4 a 6 0,5 a 0,7 
MN/m2 
Rolo liso 
vibratório 
Material granularVibração 60 a 100 2 a 4 ≥ 8 50 a100 
kN 
Legenda: e – espessura da camada de solo solto; N – número de passadas do rolo compactador 
v – velocidade do rolo compactador; p – pressão na pata ou no pneu 
P – Peso do rolo vibratório 
 
9. Equipamentos de Compactação 
 
Os equipamentos de compactação podem ser classificados, quanto ao tipo de esforço 
aplicado no solo em: 
- de compressão ou estáticos; 
- de impacto; e 
- de vibração. 
 
 
14
Equipamentos de Compressão ou Estáticos 
 
Os equipamentos deste tipo aplicam uma pressão sobre a superfície da camada, que 
se distribui em seu interior, acarretando a compactação do material. As tensões 
originadas pelo equipamento na superfície diminuem rapidamente com a 
profundidade, o que impõe uma limitação à espessura da camada. Há também a 
necessidade de manter a velocidade do equipamento em níveis relativamente baixos. 
 
Rolo pé – de – carneiro: 
 
O elemento principal deste equipamento é o 
tambor metálico com certo número de 
protuberâncias (patas) convenientemente 
dispostas em sua periferia. As patas têm 
comprimento entre 14 e 27 cm e área de 30 a 
350 cm2. O tambor pode ser preenchido com 
areia úmida, possibilitando variar o peso 
dentro de certos limites. Em geral, os 
modelos leves são rebocados e os mais 
pesados são autopropelidos. 
É altamente recomendado para compactação de solos argilosos em núcleos de 
barragens. 
 
Nas primeiras passadas, as patas penetram no solo, compactando a parte inferior da 
camada; à medida que o número de passadas aumenta, as patas penetram cada vez 
menos até que simplesmente marcam o solo (“compactação de baixo para cima”), 
com impressões não mais profundas que 5 cm. O solo mais superficial de uma 
camada só é compactado quando das primeiras passadas do rolo sobre a camada 
seguinte. Por essa razão, ocorre uma perfeita ligação entre camadas. 
 
 
15
 
Rolo Pneumático: 
 
Os rolos pneumáticos são constituídos por 
uma plataforma metálica apoiada em dois 
eixos com pneus. O número de pneus em 
cada eixo é variável, com um mínimo de 
três, até seis ou mais. 
 
Para melhor cobertura do terreno a ser 
compactado, as rodas dos eixos são 
desencontradas em seu alinhamento, de 
maneira que as do eixo traseiro correm nos 
espaços deixados pelas dianteiras. 
 
A área e a pressão de contacto dos pneus, que afetam a compactação obtida, são 
função da carga por roda e da pressão de enchimento dos pneus. 
 
O rolo de pneus deixa uma superfície compactada lisa e consequentemente não 
produz boa ligação ou aderência entre as camadas adjacentes. 
 
Em comparação com o rolo pé-de-carneiro, o rolo de pneus compacta o solo mais 
rapidamente e com menor número de passadas. Entretanto, o aterro resultante é 
menos uniforme em relação à umidade e ao peso específico, além da deficiência no 
que se refere à ligação entre as camadas. 
 
 
 
 
16
Equipamentos de Impacto 
 
O mais simples equipamento de compactação consiste de um soquete de cerca de 15 
kgf operado manualmente; a altura de queda e a freqüência de aplicação dos golpes 
ficam limitados a valores relativamente baixos, o que restringe a sua aplicabilidade a 
locais restritos e a obras de pequena responsabilidade. 
 
Os “sapos mecânicos” são soquetes mecanizados, a ar comprimido ou a óleo diesel. 
Apresentam eficiência bem maior que os manuais.Diferenciam-se dos equipamentos 
vibratórios pela grande amplitude (20cm) e baixa frequência (30 a 60 ciclos por 
minuto). São utilizados em locais onde é impraticável o acesso de equipamentos de 
maior produtividade (dentro de valetas, junto a condutos, muros de arrimo, etc.) 
 
Equipamentos de Vibração 
 
São utilizados na compactação de materiais granulares (areias, pedregulhos e 
enrocamentos). 
 
 
 
 
 
 
Os rolos lisos vibratórios são rolos lisos (cilindros ocos de aço, que também podem 
ser preenchidos com areia) dotados de mecanismos que produzem vibração 
(freqüência de 500 a 5000 ciclos por minuto). A freqüência e o peso dos rolos 
vibratórios devem ser escolhidos de acordo com o material a ser compactado: rolos 
pesados com vibração de baixa freqüência para pedregulhos e enrocamentos, rolos 
leves a médios com alta freqüência para as areias. 
 
 
17
São disponíveis também rolos pé-de-carneiro e rolos pneumáticos vibratórios. Por 
fim, existem as placas vibratórias que, como o próprio nome sugere, consistem de 
uma placa, redonda ou retangular, acoplada a mecanismo vibratório, acionado a 
motor elétrico, a gasolina ou a diesel. Os modelos maiores têm áreas de até 2m2. 
 
 
10. Especificação de compactação 
 
Na especificação de uma compactação são definidas as condições em que o solo deve 
ser compactado no campo. 
 
As especificações de compactação não fazem referência ao teor de umidade em si, ou 
ao peso específico aparente seco a ser obtido, mas a um desvio de umidade e a um 
grau de compactação, conforme definições abaixo: 
 
maxd
aterrodGC
γ
γ
= grau de compactação 
otaterro www −=∆ desvio de umidade 
 
Isto porque numa área de empréstimo, o solo sempre apresenta uma certa 
heterogeneidade. O comportamento de dois solos de uma mesma área, com curvas de 
compactação um pouco diferentes, é mais semelhante se os dois forem compactados 
com o mesmo desvio de umidade e o mesmo grau de compactação, do que se os dois 
forem compactados com a mesma umidade e mesma densidade seca. 
 
Um exemplo de especificação de compactação é GC≥97% e -2% ≤ ∆w ≤ +1%. 
Significa que o γs do aterro deve ser no mínimo igual a 0,97 γdmax e a umidade do 
aterro deve estar compreendida no intervalo wot - 2% e wot + 1%. 
 
 
18
Para os materiais granulares sem finos, a especificação de compactação é definida 
em termos de compacidade relativa (7a aula): 
 
C. R. = 
e e
e e
max
max min
−
−
 
 
onde emax e emin são respectivamente os índices de vazios máximo e mínimo e e é o 
índice de vazios do material compactado. Um exemplo de especificação para estes 
materiais é CR≥70%. 
 
11. Controle de Compactação 
 
Controlar a compactação de uma camada de solo compactado significa verificar se o 
grau de compactação e o desvio de umidade estão dentro dos limites estabelecidos. 
Se os valores de GC e ∆w atenderem ao prescrito na especificação, é liberada a 
compactação da camada seguinte. Se somente o grau de compactação não estiver no 
nível desejado, pode-se tentar atingi-lo através de novas passadas do rolo 
compactador. Entretanto, se o desvio de umidade estiver fora do intervalo 
especificado, não há outra solução a não ser remover a camada, fazer o acerto da 
umidade e proceder a nova compactação. 
 
Após a compactação de uma camada de solo, determina-se o seu peso específico 
natural (γn). Isso pode ser feito pela cravação no solo compactado de um cilindro 
com extremidade biselada. Conhecendo-se o volume do cilindro e determinando-se o 
peso de solo em seu interior, pode-se calcular o peso específico natural. Outro 
processo bastante utilizado é o do “funil de areia”, em que se abre um furo na 
camada, retira-se e pesa-se o solo contido no furo, e mede-se o volume do furo 
jogando-se areia com peso específico aparente seco conhecido. 
 
 
19
 
Sendo waterro a umidade do aterro, o peso específico seco do aterro é determinado por: 
 
aterro
n
aterrod w1
)(
+
=
γγ 
 
A grande dificuldade no controle da compactação no campo está na determinação da 
umidade do aterro. A sua determinação através de estufa, como é sabido, requer um 
período de 24 horas para secamento de solos argilosos. Numa obra onde o trabalho é 
ininterrupto, com a colocação sucessiva de camadas de solo uma sobre as outras, não 
é possível esperar-se todo esse tempo até a obtenção dos resultados de laboratório 
para verificação se uma camada foi compactada devidamente e na umidade desejada. 
 
É necessário pois lançar mão de métodos expeditos que permitam, num prazo 
extremamentecurto (menos de uma hora), conhecer os resultados dos ensaios a fim 
de poder atuar imediatamente no andamento da compactação. Dentre esses 
processos, têm-se: 
 
Speedy moisture test - Neste ensaio utiliza-se um aparelho composto de uma câmara 
de reação e um manômetro, o qual mede a pressão interna da câmara. Uma amostra 
úmida de solo com peso de cerca de 20g é colocada na câmara de reação, juntamente 
com ampolas de carbureto de cálcio. Agitando-se o aparelho, as esferas de aço 
existentes na câmara quebrarão as ampolas e o carbureto reagirá com a água do solo, 
aumentando a pressão interna, que será registrada no manômetro. O equipamento 
deverá ter sido anteriormente calibrado em laboratório, com o solo a ser controlado, 
para se estabelecer uma correlação entre leitura do manômetro e teor de umidade do 
solo. Este método oferece resultados satisfatórios somente no caso de solos arenosos. 
 
 
20
Frigideira - Pode-se ainda usar frigideira e fogareiro, para a secagem violenta e 
rápida, no próprio campo, das amostras. Este processo tem a desvantagem de 
queimar matéria orgânica e retirar água de cristalização da argila. 
 
Como se nota, ambos os processos apresentam inconvenientes. O método mais 
amplamente utilizado para controle de compactação foi desenvolvido por Jack Hilf e 
é descrito a seguir. 
 
 
Método de Hilf 
 
No método de Hilf, que tem sido usado em barragens de terra brasileiras desde 1956, 
não é necessário determinar a umidade do aterro para controle de sua compactação. 
Ele permite o cálculo preciso de GC e uma estimativa bastante razoável de ∆w. 
 
a) Curva de Hilf 
 
Do mesmo ponto onde se mediu γn aterro, coleta-se uma porção de solo (cerca de 15 
kg) que, após homogeneização, é quarteada. Cada quarto possui a mesma umidade 
wa, desconhecida. 
 
Suponha-se que o solo esteja no ramo seco da curva de compactação. Então toma-se 
cada quarto, a partir do segundo, e adiciona-se uma certa quantidade de água, 
crescente de um quarto para o seguinte, dada por: 
 
u
wi
i P
P
z
∆
= (i= 1, 2, 3 e 4) (1) 
 
onde ∆Pwi é o peso de água adicionado e Pu é o peso úmido de cada quarto. Se o solo 
estiver no ramo úmido, basta secá-lo, através de jatos de ar quente. 
 
 
21
A seguir, homogeneiza-se muito bem e compacta-se cada quarto de solo no cilindro 
de Proctor, obtendo-se o peso úmido do solo compactado (γui). 
 
Calcula-se agora para cada ponto do ensaio, o que Hilf denominou de peso 
específico úmido convertido: 
 
( )z1
u
uc +
γ=γ (2) 
 
A tabela resume o que foi dito. 
 
Quarto 
no 
Umidade após 
quarteamento 
z Peso espec. úmido 
após compactação 
Peso espec. 
úmido convertido 
1 wa z1=0 γu1 γuc1 
2 wa z2 γu2 γuc2 
3 wa z3 γu3 γuc3 
4 wa z4 γu4 γuc4 
 
A curva γuc em função de z é chamada curva de Hilf e pode ser traçada 
imediatamente após o término do ensaio de compactação, uma vez que z é conhecido 
e γu é determinado no ensaio. 
 
b) Relação entre a curva de Hilf e a curva de Proctor 
 
Para qualquer um dos quartos, após a adição da fração z de água, o peso da água 
passa a ser: 
 
z)w1(PwPP asasw ++= 
 
donde 
 
( )[ ] ( )[ ] ( )( )z1w1zw1w1
V
P
V
zw1PwPP
V
PP
adaa
sasassws
u ++γ=+++=
+++=+=γ 
 
 
22
Da definição de γuc (expressão 2), tem-se: 
 
)w1( aduc +γ=γ (3) 
 
O teor de umidade w, de qualquer quarto, após a adição de água é: 
 
z)w1(w
P
z)w1(PwP
P
P
w aa
s
asas
s
w ++=
++
== (4) 
 
donde resulta: 
 
a
a
aa
a
w1
w
w1
w
w1
ww
z
+
+
+
=
+
−
= (5) 
 
Como, nas expressões 3 e 5, wa, embora desconhecido, é uma constante, resulta uma 
relação de afinidade entre a curva de Hilf e a curva de Proctor. Assim, demonstra-se 
que a curva de Hilf também apresenta um pico, o qual corresponde ao ponto ótimo 
de Proctor. 
 
)w1( amaxdmaxuc +γ=γ (6) 
a
aot
ot w1
ww
z
+
−
= (7) 
 
c) Cálculo exato do Grau de Compactação 
 
O grau de compactação é dado por: 
maxuc
aterron
a
maxuc
a
aterron
maxd
aterrod
)w1(
)w1(
GC
γ
γ
=
+
γ
+
γ
=
γ
γ
=
 (8) 
onde γn aterro é o valor do peso específico natural do aterro, determinado através da 
cravação do cilindro biselado ou então pelo uso do frasco de areia. 
 
 
23
 
d) Estimativa do Desvio de Umidade 
 
Somando-se 1 aos dois membros da expressão 4 e rearranjando-se os termos vem: 
 
)z1)((w1(z)w1(w1w1 aaa ++=+++=+ (9) 
 
Para z = zot, tem-se w = wot, face à relação de afinidade. Substituindo-se em (9) segue 
que: 
 
)z1)((w1(w1 otaot ++=+ (10) 
 
donde: 
 
ot
ot
a z1
w1
)w1(
+
+
=+ (11) 
 
Mas o desvio de umidade ∆h pode ser escrito da seguinte forma: 
 
( ) ( )ota w1w1w +−+=∆ (12) 
 
Utilizando a expressão (11), tem-se: 
 
)w1(
z1
z
1
z1
1)w1(w1
z1
w1
w ot
ot
ot
ot
otot
ot
ot +





+
−
=





−
+
+=+−
+
+
=∆ (13) 
 
Observa-se que o valor do desvio de umidade depende de zot (que foi determinado no 
ensaio) e de wot, e não mais da umidade do aterro. É possível, entretanto, que face à 
heterogeneidade da área de empréstimo, não se conheça o valor de wot. Por um golpe 
de sorte, mesmo que se estime wot com um erro de ±5%, o erro em ∆w será de apenas 
±0,1%. 
 
 
 
24
Há dois caminhos para a estimativa de ∆w: 
 
- O primeiro consiste em adotar um valor para wot, com erro de até ±5%. Um 
engenheiro ou encarregado com prática conseguem uma precisão bem melhor. 
 
- O segundo caminho passa pela hipérbole de Kuczzinski, que é a equação empírica 
da “linha dos pontos ótimos”. Esta equação foi obtida por Kuczinski em 1950, 
trabalhando com solos ensaiados pelo IPT, procedentes de diversos estados 
brasileiros e vale em g/cm3: 
 
05,0
w6,21
537,2
ot
maxd ±+
=γ (14) 
 
Multiplicando-se ambos os termos de (14) por (1+ha) e tendo-se em conta as 
expressões 3 e 11, tem-se: 
 
( ) )w1(
w6,21
537,2z1 ot
ot
maxucot ++
=γ+ (15) 
 
A expressão 15 resolve o problema, pois da curva de Hilf extrai-se γuc max e zot; da 
expressão 15 obtém-se wot; e finalmente pela expressão 13 estima-se ∆w. 
 
	Ensaio de Compactação na Energia Normal com Reúso
	Energias de Compactação
	Ensaios sem reúso e sem secagem prévia
	Resistência ao Cisalhamento
	Compressibilidade
	Escolha da área de empréstimo
	Escavação, transporte e espalhamento do solo
	Acerto da umidade e homogeneização
	Compactação propriamente dita
	Parâmetros dos equipamentos
	P – Peso do rolo vibratório
	9. Equipamentos de Compactação
	Equipamentos de Impacto
	Equipamentos de Vibração
	a) Curva de Hilf
	b) Relação entre a curva de Hilf e a curva de Proctor
	c) Cálculo exato do Grau de Compactação
	d) Estimativa do Desvio de Umidade
	fesp: http://www.fesp.br