Compactação dos Solos

Introdução

Processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável.

Operação e Observação

Simples; De grande importância pelo seus efeitos

sobre a estabilização de maciços terrosos; Relaciona-se com os problemas de

pavimentação e barragens de terra; Visa melhorar suas características de

resistências, bem como permeabilidade, compressibilidade e absorção de água;

CompactaçãoAR ≠ AdensamentoH20

Curvas de Compactação

O aumento do peso específico de um solo depende da energia dispendida e do teor de umidade do solo.

Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e para uma determinada energia de compactação, a curva de variação dos pesos específicos , em função da umidade h, tem aspecto como:

Curva de Compactacao

Para fins práticos:

s = / (1 + h)

Curvas de Compactacao

Curvas de Compactacao

= [(1+h)/(1+)] a

Se estiver saturado:

= h

Assim, a umidade necessária para saturar um solo é:

h = (a/s – 1/)

Ensaios

Ensaio Proctor

Compacta-se a amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aprox. 1000 cm³, em 3 camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.

Repete-se para vários h, determinando-se, para cada um deles, o s. Com valores obtidos traça-se a curva s = f(h), de onde, se obterá hot e s,max.

A energia de compactação desse ensaio é de aprox. 6 kg·cm/cm³.

E = PhNn/V

Ensaios

Ensaio Modificado de Proctor

Tendo em vista o maior peso dos equipamentos atualmente, tornou-se necessário alterar as condições de ensaio.

Amostra compactada no mesmo molde, com 5 camadas, 25 golpes, peso de 4,5 kg, altura de queda de 45 cm, energia de 25 kg·cm/cm³.

Ensaios

Ao crescer o esforço de compactação, o s,max cresce e a hot decresce ligeiramente.

Curvas de ResistênciaÉ comum traçar, também, em função da umidade, a curva

de variação da resistência que apresenta o material compactado; e.g., sua resistência à penetração de uma agulha padrão.

Índice de resistência decresce quando aumenta o teor de umidade.

A medida é feita, em geral, pela Agulha de Proctor.

Agulha de Proctor

Permite, por meio de um dinamômetro, medir o esforço necessário para cravar no solo ou no corpo de prova dentro do cilindro de Proctor, uma agulha padronizada.

Observação: Melhor compactar o solo com umidade hot, pois se for h1 < hot, quando saturado, ele passa para uma umidade maior e sua resistência se tornaria nula.

Curva de Resistência

r1

r2

Compactação de Campo

A passagem, pura e simplesmente, de um rolo compactador na superfície do aterro lançado, não resolve o problema, pois esse só compacta uma camada relativamente fina.

Assim, impõe-se a compactação dos aterros por camadas.

Principais Compressores

Rolo liso: Tem a vantagem de que a superfície de contato com o solo é pequena e, portanto, a compressão atinge pequenas profundidades. Nos solos moles afundam

demasiadamente, o que dificulta a tração.

São indicados somente para a compactação de pedregulhos, areias, pedra britada, lançadas em camadas de não mais de 15 cm.

Principais Compressores

Rolo pneumático: É caracterizado pela pressão de área de contato com o solo, as quais dependem da pressão de enchimento dos pneus e do peso do compressor. É indicado para solos de granulação fina

arenosa. Tem o inconveniente de deixar superfícies

lisas entre as camadas. Então será necessário escarificar a superfície

de contato entre as mesmas.

Principais Compressores

Rolo pé-de-carneiro: principal vantagem é o entrosamento perfeito entre as camadas compactadas e o pisoteamento do solo de cada camada resultando numa entrosagem de torrões de solo.

Vibradores: Ótimos para compactar areias (os pé-de-carneiro ou pneumático não são eficientes). Camadas de 15 cm.

Principais Compressores

Principais Compressores

Controle de Compactação

Para verificar se a compactação está

sendo feita devidamente, deve-se

determinar sistematicamente h e s do

material.

Para esse controle pode ser utilizado o

“speedy” na determinação da umidade, e

o processo do “frasco de areia” na

determinação do peso específico. (pág.

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Controle de Compactação

Grau de compactação: Gc = [s(campo)/s,max(lab)] 100

Não atingida a compactação desejada, revolve e

recompacta.

Razão de compactação (não normalizado): CR(%) = [(s - s,min)/( s,max - s,min)] 100

Grau de empolamento = (s,max/s,nat)

Deve-se realizar um grande número de ensaios e depois analisá-los estatisticamente.

Ensaio Califórnia

Ensaio de grande valor na técnica

rodoviária.

É a base do conhecido método de

dimensionamento de pavimentos

flexíveis, introduzido por Porter em

1929.

Ensaio Califórnia (Seqüência) Determinação da hot e do s,max

Determinação das propriedades expansivas do material

Determinação do I.S.C.

Ensaio Califórnia

Num molde de cilindro com aprox. diâmetro = 15 cm, altura = 17,5 cm, colarinho de 5 cm. Como fundo falso usa-se um “disco espaçador”.

Ensaio de compactação: Com o material que passa na peneira de 191,1 mm realiza-se o ensaio: 55 golpes, peso de 4,5 kg, H = 45 cm. Determina-se hot e s,max.

Ensaio Califórnia

Ensaio de expansão: É feita moldando-se um corpo de prova com umidade ótima. Sobre a amostra coloca-se um papel filtro e, acima deste, um disco perfurado, munido de uma haste ajustável, com sobrecarga de discos anulares (equivalente ao peso do pavimento) a qual não deverá ser inferior a 4,5 kg. A seguir imerge-se o cilindro com a amostra compactada, junto com o disco e a sobrecarga, dentro de um depósito cheio de água, durante 4 dias, ou menos se o material não for coesivo.

Sobre a haste coloca-se um extensômetro. Cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras.

Considera-se que os subleitos bons tenham expansões < 3%, os materiais para sub-bases < 2% e para bases < 1%.

Determinação do I.S.C.

Preparam-se 3 corpos de prova a hot: 55, 26 e 12 golpes; determinam-se h umidades e s

Satura-se cada uma durante 4 dias, para reproduzir condição desfavorável

Mede-se as resistências à penetração de cada uma com um pistão de D = 5 cm com v = 1,25 mm/min.

Ensaio Califórnia

Traça-se a curva pressão-penetração

As pressões, assim obtidas, expressas em % das “pressões padrões”, denomina-se I.S.C.

Estas pressões padrões, que correspondem à resistência que apresenta a pedra britada, são as reproduzidas no Quadro 2.

Ensaio Califórnia

Geralmente o I.S.C. empregado no projeto de pavimentos flexíveis é o que corresponde à penetração de 0,1”, a menos que o índice para 0,2” seja maior, caso em que este será dotado.

Assim, se chamarmos de p a pressão determinada para a penetração 0,1”, o índice de suporte será:

I.S.C. = (p/70) 100

Quadro 2

Penetração Pressão padrão

mm pol kg/cm² lb/pol²

2,545,087,6210,1612,70

0,10,20,30,40,5

70105133161182

1.0001.5001.9002.3002.600

Ensaio Califórnia

Com os índices obtidos para 55, 26 e 12 golpes, traça-se a curva “peso específico seco – I.S.C.”

O valor do I.S.C. final, para cálculos posteriores, será o correspondente a 95% do peso específico máximo, obtido anteriormente.

Espessura de Pavimento

Segundo o método do Corpo de Engenharia dos EUA, resultante da experiência e de considerações teóricas, a espessura de um pavimento flexível para pistas de aeroportos e da por:

e = espessura do pavimento, em polegadas

P = pressão de inflação dos pneus, em lb/pol2

p = carga da roda simples, em libras

CBR ou ISC = índice de suporte do subleito

pCBR

Pe1

1,8

1

Japão

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