RELATÓRIO DE SOLOS II - COMPACTAÇÃO

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URI - UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES CÂMPUS DE FREDERICO WESTPHALEN 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
ALINE MAZZONETTO
BRUNA BRAUNER POZZER
CAROLINE TECHIO
LAURA DE LUCA
LETÍCIA NICARETA PIRES
TAÍS ZEIDA
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICAS LABORATORIAIS: 
COMPACTAÇÃO DO SOLO 
 
 
 
FREDERICO WESTPHALEN – RS 
2018 
1. 	INTRODUÇÃO 
 
De acordo com PINTO (2006) os estudos de compactação tiveram início em 1933 quando o engenheiro norte-americano Ralph Proctor publicou a Teoria De Compactação. Nessa teoria ele definiu que para certa energia de compactação (que pode ser empregada por um equipamento em campo ou por um soquete em ensaios de laboratório), resultará em uma massa especifica que depende do teor de umidade que o solo apresenta. Sendo que, para baixas umidades tem-se um atrito muito alto entre as partículas, havendo pouca eliminação dos vazios, já quando a umidade é maior, há certa ‘’lubrificação’’ dos grãos de solo, fato esse que facilita a acomodação dos mesmos e favorece a expulsão dos vazios. 
Segundo CAPUTO (1988) a compactação de um solo é um processo que visa a redução dos vazios contidos em uma determinada amostra de material, por meio da expulsão do ar existente nesses vazios. Esse processo pode ser manual ou mecânico e proporciona uma melhora significativa em suas características, não somente o aumento de resistência, mas também melhora a permeabilidade, compressibilidade e absorção de água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. 	REVISÃO DE LITERATURA 
 
PERREIRA (2013), refere-se ao processo de compactação como um procedimento que visa melhorar as propriedades do terreno, utilizando métodos manuais ou mecânicos para tal.
‘‘A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento mecânico, geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas, até soquetes manuais possam ser empregados. ’’ (PINTO, 2006)
Os solos, quando transportados e depositados afim de se construir aterros por exemplo, apresentam comportamentos distintos de um local para outro, podendo ser fofos e heterogêneos, além de muito deformáveis e pouco resistentes, por isso, é de suma importância homogeneizar as camadas, para aumentar a densidade e diminuir o índice de vazios, e com isso, outras propriedades do material acabam adquirindo melhores características. (PINTO, 2006)
De acordo com PINTO (2006), o tipo de obra a ser desenvolvida bem como o solo disponível para tal finalidade, vão ditar o tipo de compactação que será empregado, assim como o teor de umidade ótima para o solo em questão além da densidade desejada. Essas características visam reduzir futuros recalques por exemplo, além do aumento da rigidez e a resistência, redução da permeabilidade, etc.
Como citado por CAPUTO (1988), a compactação refere-se a um procedimento simples e de grande relevância pelos seus consideráveis efeitos de estabilização sobre o solo. A natureza da obra e o tipo de solo são fatores que influenciam no processo de compactação.
Nesse processo, a quantidade de material e de água não é alterada, somente o índice de vazios, ou seja, o aumento do peso especifico condiz com a quantidade de vazios eliminados e também, com o teor de umidade que a amostra apresenta. No estado em que se obtém a umidade ótima, o solo adquire a máxima densidade.
2.1 Tipos de ensaios de compactação segundo a NBR 7182/2016
Pode-se realizar ensaios de compactação em laboratório em três categorias, de acordo e em função da energia de compactação a ser empregada. Os ensaios são: 
1. Proctor Normal;
2. Intermediário; 
3. Modificado. 
O objetivo dos ensaios é determinar o teor de umidade (w) e o peso especifico aparente seco (ɣd), para que possa ser estipulada a curva de compactação para a amostra de solo em questão. 
Segundo PEREIRA (2013), os ensaios em laboratório podem ser associados com aplicações em campo, assim sendo, o ensaio Proctor Normal coincide ao efeito de compactação dos equipamentos usuais de campo; o ensaio Intermediário condiz com a aplicação usual em camadas intermediárias do pavimento e o ensaio Modificado é empregado em camadas mais relevantes do pavimento, as quais demandam maior energia de compactação. 
Para a realização desses ensaios é necessário que a amostra de solo a ser compactada esteja previamente seca e destorroada.
Os ensaios podem ser feitos tanto em cilindros grandes como pequenos, porém os cilindros pequenos só podem ser utilizados nos casos em que, após ser destorroada e seca, o total da amostra a ser ensaiada passe pela peneira 4,8 mm. (NBR 7182;2016)
O molde do cilindro pequeno/Proctor possui 100 (± 0,4) mm de diâmetro, altura de cerca de 127,3 (± 0,3) mm, volume de 1000 (± 10) cm³, além de um colarinho de mesmo diâmetro e que possua altura de 50 mm.
O molde cilíndrico grande/ISC possui diâmetro de 152,4 (± 6) mm, altura de 177,8 (± 0,3) mm, volume de 2085 (± 22) cm³. O colarinho possui mesmo diâmetro e altura de 50 mm.
Para realizar o ensaio, depois de moldar o cilindro, todas as peças do mesmo devem ser montadas (justapostas), e fixadas em uma base de 10 mm de espessura.
Para cada cilindro deve-se usar um soquete, este deve ter tamanho diferenciado para cada tamanho de cilindro. Para o cilindro pequeno usa-se um soquete com peso de 2500 (±10) g e altura de queda de cerca de 30,5 cm. Para o cilindro grande o peso é de 4596 (±10) g e altura de queda de cerca de 45,7 cm.
2.2 Energias para compactação
Como já citado anteriormente, existem três energias para compactação, as mesmas são divididas de acordo com o cilindro que será utilizado e estão especificadas na figura 1.
Figura 1 – Características Inerentes de cada energia
Fonte: Site Geotecnia e Fundação
2.3 Métodos de ensaio
A NBR 7182/2016 possui cinco métodos para realizar esses ensaios, que variam de acordo com a disponibilidade de material, por exemplo.
2.3.1 Ensaio com reuso de material sobre amostras preparadas com secagem prévia até a umidade higroscópica
Esse ensaio é realizado com o reaproveitamento do material, mudando somente o teor de umidade de um ensaio para o outro. O processo é realizado cinco vezes, para que sejam retiradas cinco amostras e assim possa ser feito a curva de compactação. 
Para realizar o ensaio segue as seguintes etapas:
· Monta-se o cilindro na base do conjunto e usa-se um recorte de papel filtro circular com tamanho adequado no fundo do mesmo. No caso do cilindro grande deve-se utilizar também o disco espaçador. 
· Pega-se o material, o mesmo já deve estar pesado e destorrado, e adiciona-se certa quantidade de água (5 % abaixo da umidade ótima) para obter o primeiro ponto da curva de compactação.
· Quando a amostra estiver homogênea, adiciona-se a mesma ao cilindro e procede-se a compactação. 
· Ao final desse processo, retira-se o colarinho, elimina-se os excessos de material junto a superfície do cilindro com auxílio de espátula. 
· Pesa-se o molde com o material, retira-se o corpo de prova do mesmo com auxílio de um extrator manual e retira-se uma amostra contida no centro do molde (para determinar a umidade). 
· O material utilizado é devolvido a bandeja, misturado com o excedente e adiciona-se mais cerca de 2% de água para o próximo ponto, assim sucessivamente até obter os 5 pontos.
2.3.2 Ensaio sem reuso de material sobre amostras preparadas com secagem prévia até a umidade higroscópica
O procedimento é realizado de acordo com os passos do item 2.3.1, inclusive os teores de umidade. O que difere nesse ensaio é o fato de ser utilizada uma amostra nova de solo para determinação de cada ponto, e a antiga é descartada. 
2.3.3 Ensaio com reuso de material, sobre amostras preparadas a 5% abaixo da umidade ótima
Mesmo procedimento dos ensaios anteriores, sendo que há reaproveitamento do material.
2.3.4 Ensaio sem reuso de material, sobre amostras preparadas a 5% abaixo da umidade ótima
Tomar a amostra preparada previamente e dividi-la em 5 partes. Proceder como nos processos anteriores, sendo o primeiro ensaio com5% da umidade abaixo da ótima e os demais aumentar em 2% para cada novo ensaio.
2.3.5 Ensaio sem reuso de material, sobre amostras preparadas a 3% acima da umidade ótima
Tomar a amostra preparada previamente e dividi-la em 5 partes. Proceder como nos processos anteriores, sendo o primeiro ensaio com 3% da umidade acima da ótima e os demais diminuir em 2% para cada novo ensaio.
2.4 Curva de compactação 
 A curva de compactação é a relação entre o peso especifico seco versus o teor de umidade. 
Os resultados dos ensaios são dispostos em um gráfico, ao qual ajusta-se uma curva com a variação dos pesos específicos secos (ϒd), em função da umidade (W), a mesma dispõe do aspecto indicado na figura abaixo. (CAPUTO, 1988). 
Figura 3 – Curva de Compactação. 
Fonte: Site Escola Engenharia. 
 
As curvas de compactação, embora distintas para cada tipo de solo, se assemelham quanto à forma. CAPUTO (1988)
No trecho ascendente da curva, ou seja, no ramo seco, a água lubrifica as partículas e facilita o arranjo desta, ocorrendo por essa razão, o acréscimo do peso especifico aparente seco(ϒd). Já no trecho descendente, ou seja, no ramo úmido, a água amortiza a compactação e começa a ter mais água do que sólidos, sendo por essa razão, a diminuição do peso especifico aparente seco (ϒd).
3. 	MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Para a realização seguiu-se as orientações da NBR 7182/2016 – Ensaio de Compactação. 
 
3.1. 	Materiais 
 
· Balança com capacidade de 10Kg 
· Balança com capacidade de 200g; 
· Estufa; 
· Bandeja metálica; 
· 5 Cápsulas; 
· Régua Biselada; 
· Espátulas de Lâmina Flexível; 
· Cilindro de Proctor Pequeno – compreende o molde cilíndrico, a base e o colarinho (cilindro complementar) 
· Soquete metálico pequeno; 
· Provetas de vidro; 
· Desempenadeira; 
· Extrator de corpo de prova; 
· Base para apoio do cilindro de Proctor; 
· Papel filtro; 
A energia e o cilindro utilizados para a realização do ensaio foram determinados pelo professor da disciplina de Mecânica dos Solos II. Fez-se o emprego da energia normal utilizando o cilindro pequeno para a realização do ensaio ao qual de acordo com a Tabela – Energias de Compactação da NBR 7182, deve-se realizar o processo de compactação em três camadas com 26 golpes distribuídos em cada camada. 
 
3.2. 	Execução do Ensaio 
 
Primeiramente, foram escolhidas as cápsulas, pesadas e anotados os números das mesmas com respectivos pesos, também foi pesado o molde cilíndrico, e anotado seu peso, para posteriormente utilizar os mesmos nos cálculos de teor de umidade (W) e peso específico seco (ϒd). 
Figura 3 – Cápsulas.
Fonte: produção dos próprios autores.
Em seguida foi pesado o solo disponibilizado, utilizando uma amostra de 3 kg, então, foi despejado na bandeja metálica para homogeneização da amostra com água destilada, até atingir um teor de umidade aproximadamente 5% abaixo do teor ótimo de umidade para iniciar o ensaio. Para a montagem do molde foi posicionada a base do cilindro de Proctor sobre a superfície (chão) e encaixado o molde cilíndrico e seu colarinho. Depois de fixado corretamente na base, foi colocado o papel filtro no fundo do cilindro, para evitar que o solo ficasse grudado na base do cilindro. 
Figura 4 – Amostra de solo.
 
 Fonte: produção dos próprios autores. 
 
Figura 5 – Cilindro de Proctor e soquete pequeno.
 
Fonte: produção dos próprios autores.
 
Após a base estar fixada, o solo foi umedecido até possuir a umidade desejada, e então foram executadas 3 camadas de solo, cada uma com 26 golpes distribuídos uniformemente, efetuando a cada camada escarificação antes de se adicionar a próxima camada de solo, evitando a aderência de uma camada a outra. 
Depois da compactação das três camadas, foi retirado o colarinho e razado o molde com a régua biselada e o material excedente foi devolvido a amostra de solo restante na bandeja. 
 Figura 6 – Molde compactado (razado)
 Fonte: produção dos próprios autores. 
 
O molde cilíndrico foi pesado e foi anotado seu peso. Após pesagem o corpo de prova foi retirado do molde cilíndrico com o auxílio do extrator, e então, extraído do meio do corpo de prova uma amostra, a qual foi colocada em uma cápsula, pesada e anotado o respectivo peso, para a determinação da umidade da mesma, em seguida a amostra foi armazenada na estufa.
Depois de desmoldado o solo foi destorroado com o auxílio da espátula. 
 
Figura 7 – Amostra sendo extraída. 
 
Fonte: produção dos próprios autores. 
Depois de destorroado o solo que estava moldado, adicionou-se mais água destilada a amostra, de forma que se aproxima-se a 2% do teor de umidade ótimo, homogeneizando o material novamente, e em seguida repetindo todo o processo de compactação mais quatro vezes até obtenção dos cinco pontos, para que possa ser feita a curva de compactação.
 
3.3. 	Cálculos 
 
De acordo com a NBR 7182, fez-se o uso da seguinte fórmula para a obtenção do peso específico seco e do teor de umidade, respectivamente, para cada um dos cinco pontos obtidos na realização do ensaio. 
 
 
Onde: 
ϒd = massa específica aparente seca, em g/cm3. 
Ph = peso úmido do solo compactado, em g. 
V = volume do cilindro, em cm3. 
W = teor de umidade do solo compactado, em %, onde o mesmo é obtido através da fórmula abaixo. 
 
 
Pw = Peso das partículas de água. 
Ps = Peso das partículas de solo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. 	APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
A tabela 1, abaixo, mostra os dados obtidos durante o ensaio para cinco amostras do solo. 
 
Tabela 1 – Dados do Ensaio. 
DADOS DO ENSAIO
	PONTOS DA CURVA DE COMPACTAÇÃO
	PONTO 1
	PONTO 2
	PONTO 3
	PONTO 4 PONTO 5
	PESO (Amostra compactada + Cilindro) (g)
	3500
	3570
	3660
		3710	3730
	PESO (Amostra Úmida) (g)
	1532,38
	1602,38
	1692,38
	1742,38	1762,38
	NÚMERO DA CÁPSULA
	001
	029
	032
		033	074
	PESO ÚMIDO (g)
	39,37
	37,04
	35,07
	33,77	43,37
	PESO SECO (g)
	31,24
	29,13
	27,14
	25,49	32,32
	PESO DA CÁPSULA (g)
	15,05
	15,86
	13,38
	15,21	16,12
 Fonte: produção dos próprios autores. 
 
A partir dos dados obtidos na prática laboratorial, foi possível a obtenção do peso específico aparente seco e dos teores de umidade correspondentes de cada ponto (Tabela 2). 
 
Tabela 2 – Pesos Específicos secos. 
Peso Específico (g/cm3)
	PONTO 1	PONTO 2	PONTO 3	PONTO 4	PONTO 5
	1,2177	1,262	1,3116	1,3171	1,3152
Teor de Umidade (%)
	26,02	27,15	29,22	32,48	34,19	 
Fonte: produção dos próprios autores. 
 
A partir dos valores dos teores de umidade e dos pesos específicos secos foi-se traçado o gráfico de compactação apresentado abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Curva de Compactação. 
Curva de Compactação
10
,
0
5
10
,
0
,
11
,
11
5
0
,
12
,
5
12
13
,
0
13
5
,
0
,
14
19
21
23
25
27
29
31
33
35
Peso Específico Aparente Seco (kN/m³)
Teor de Umidade (%)
 
Fonte: produção dos próprios autores. 
 
A curva de compactação foi obtida por meio da marcação, em ordenadas, dos pesos específicos secos (ϒd) e, em abcissas, os teores de umidade correspondente (W). A linha de tendência dos pontos do gráfico acima foi gerada com base na interpolação polinomial, modelo de linha aproximado dos verificados na bibliografia. 
O peso específico seco máximo obtido no ponto de inflexão da curva de compactação acima é de 13,24 kN/m3 para um teor de umidade ótima correspondente de 30,8 %. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. 	CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Nas obras de Engenharia Civil a permeabilidade e a resistência que o solo apresenta sempre foram propriedades de estudo imprescindível, tendo-se em vista que fundamentalmente todas as obras de engenharia se apoiam sobre o solo. A compactação dos solos é um dos processos mecânicos mais utilizados para a melhorias destas propriedades. 
O ensaio de compactação realizado em laboratório muito se assemelha ao processo de compactação realizado em campo, tornando-se essencial a realização do mesmo para garantir a melhor escolha do solo de empréstimo a ser empregado no processo de compactação para finalidade específica. 
No presente relatório o ensaiode compactação foi alvo de nosso estudo, no qual após a obtenção de cinco pontos com peso específico seco com correspondentes teores de umidade, tornou-se possível a construção da curva de compactação, da qual foi obtida a densidade seca máxima de 13,24 kN/m3 com correspondente teor de umidade ótima de 30,8%. 
A realização do ensaio foi de grande importância para o entendimento da teoria aplicada durante as aulas da disciplina de Mecânica dos Solos II sobre a compactação do solo, mesmo este sendo realizado sem ser referido a casos de aplicação real. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. 	REFERÊNCIAS 
 
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. Rio de Janeiro: 1988. Disponível em < https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2015/05/mecanica-solos-fundamentos-vol1-6ed-caputo.pdf>. Acesso em: 18 nov.2018.
PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. Disponível em:< https://kupdf.net/download/curso-b-aacute-sico-mec-acirc-nica-dos-solos-carlos-de-souza-pinto_58dc8696dc0d601b7e8970f6_pdf> Acesso em:19 nov. 2018. 
PEREIRA, Caio. Compactação de Solos. ESCOLA ENGENHARIA, 2013. Disponível em: < https://www.escolaengenharia.com.br/compactacao-de-solos/ />. Acesso em: 20 nov. 2018. 
 
NBR 7182/2016 – Solo – Ensaio de Compactação. Disponível em: < https://edoc.site/nbr-7182-2016-solo-ensaio-de-compactaao-4-pdf-free.html>. Acesso em: 18 nov. 2018. 
GEOTECNIA E FUNDAÇÃO – Terraplenagem - Compactação de Solos. Disponível em: <https://sites.google.com/site/geotecniaefundacao/terraplenagem/compactacao-de-solos>. Acesso em 28 de nov. 2018.