compactação dos solos - moodle usp: e-disciplinas
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Compactação dos Solos
Fernando A. M. Marinho
2012
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Por que Compactar os Solos?
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Objetivos da Compactação
Aumentar a capacidade suporte do solo.
Diminuir os recalques indesejados nas estruturas.
Controlar a variação de volume.
Reduzir ou controlar a condutividade hidráulica.
Aumentar a estabilidade de taludes.
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Capacidade Suporte
From J. David Rogers
University of Missouri-Rolla
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Recalques Diferenciais
From J. David Rogers
University of Missouri-Rolla
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Fatores que Controlam a Compactação
1. Energia de compactação.
2. Tipo de solo e distribuição granulométrica.
3. Teor de umidade.
4. Densidade seca (Peso específico seco).
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+ água =
Esforço de
compactação
O que é Compactação?
É uma técnica de melhoramento do solo, onde o solo é densificado
pela aplicação de um esforço externo. O solo reduz o índice de
vazios pela saída de ar.
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Water content
Densid
ade s
eca
Curva de Compactação
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Water content
Densid
ade s
eca
Teor de
umidade ótimo
d, max
Grãos densificados
Curva de Compactação
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O que ocorre com as três fases durante o processo de compactação?
Dificuldade em
expulsar o ar
Menor índice de vazios e
maior densidade seca no
teor de umidade ótimo
Curva de Compactação
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Curva de 100% de saturação
Todos os pontos da curva de compactação devem
se situar abaixo da curva de saturação.
Corresponde a 100% de saturação
Teor de umidade (%)
Densid
ade s
eca(
d)
s
wsd
wG
G
1
S<100%
S>100% (impossivel)
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Efeito do Esforço de Compactação
O aumento do esforço de compactação causa:
Menor teor de umidade ótimo
Maior densidade seca máxima.
E2 (>E1)
Teor de umidade (%)
Densid
ade s
eca (
d)
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Efeito do Tipo de Solo e Esforço de Compactação
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Efeito do Tipo de Solo e Esforço de Compactação
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Estrutura do solo
Quanto maior o teor de umidade ou maior a
energia de compactação mais a estrutura é
dispersa
Estrutura mais dispersa
Estr
utu
ra m
ais
dis
pers
a
Teor de umidade (%)
Densid
ade s
eca(
d)
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Linha de Ótimos
Teor de umidade (%)
Densid
ade s
eca(
d)
Curvas de compactação para
diferentes energias
Linha de ótimos
Curva de Kuczinski
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Aterro Experimental
Material Granular
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Ralph Proctor 1894-1962
Ralph Proctor
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Ensaio de Compactação de laboratório
O objetivo do ensaio é obter a curva de compactação e definir o
teor de umidade ótimo e densidade seca máxima para uma
energia especificada.
Proctor Normal: Proctor Modificado:
• 3 camadas
• 26 golpes por
camada
• Soquete de 2.5 kg
• Altura de queda
305 mm
• 5 camadas
• 27 golpes por
camada
• Soquete de 4.5 kg
• Altura de queda
457 mm
Volume do molde 1000 ml
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Sousa Pinto & Yamamoto (1966)
Variação da massa específica com
a energia de compactação para
três teores de umidade.
Curvas de compactação com três
energias.
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Gobara et al. (1985)
Desvio percentual do teor de
umidade ótimo versus desvio
percentual de densidade seca
máxima.
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Curvas típicas dos solos de Ohio
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http://www.dot.state.oh.us/Divisions/ConstructionMgt/OnlineDocs/2009MOP/SS%20840,%20850,851,%20S-1015/S-1015/S.htm
Efeito da presença de material mais grosso
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Areia argilosa
Argila de baixa
plasticidade
Silte
Argila de alta
plasticidade
Efeito do tipo de solo
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O valor de wot pode ser estimado por correlações estatísticas entre
umidades ótimas e densidade úmida.
Correlação entre parâmetros de
compactação e limites de Atterberg
(Vargas, 1981)
)1( wdu
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Marinho & Oliveira (2011)
Correlação entre parâmetros de compactação,
limites de Atterberg e sucção na umidade ótima.
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0 50 100 150 200 250 300 350 400
Teor de Umidade (%)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
De
ns
ida
de
Se
ca
(k
N/m
3)
AM-1 - Lodo + 10% solo
AM-2 - Lodo + 20% solo
S = 100%
80%
60%
Outros materiais - Lodo de ETA
Marinho (2001)
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Compactação no campo
Tipos de compactadores:
Compactador de rolo liso
Compactador manual vibratório
Compactador de pneu
Compactador “pé de carneiro”.
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Compactação no campo
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O rolo pé-de-carneiro foi patenteado em 1904.
O cilíndro era preenchido com areia.
From J. David Rogers
University of Missouri-Rolla
Rolo pé-de-carneiro
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Rolo Pé de Carneiro
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Compactação Pneumática
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Rolo Liso
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Manual
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Compactação por impacto
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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Pressão (kPa ("energia")
Rolo lisoEquipamento com Pneus de borachaRolo Pé de carneiro
solo argiloso
solo arenoso
solo arenoso
Tipos de compactadores a aplicação e “energia”
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1. Energia de compactação.
2. Tipo de solo e distribuição granulométrica.
3. Teor de umidade.
4. Densidade seca (Peso específico seco).
Fatores que Controlam a Compactação
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Equipamentos
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Área de Empréstimo – Tipo de Solo
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Ajuste de Teor de Umidade
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Ajuste de Teor de Umidade
Observação ainda é um dos melhores métodos de
controle. Excesso de poeira é um indício de teor de
umidade abaixo do ótimo.
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Ajuste de Teor de Umidade
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Espessura da Camada Lançada
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Especificação de Compactação
1. Especificação de execução
O que fazer e como fazer
2. Especificação de Performance
Controle de grau de compactação (ensaios)
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Princípio do Controle de Compactação
Aterro Compactado
d,fcampo = ?
Wcampo = ?
Specificações de
compactação
Compare!
w
d
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Objetivo do controle de compactação
Evitar que uma camada indequadamente compactada
seja coberta por outra antes da análise.
max
..d
aterrodCG
ótimaaterro www Teor de umidade (%)
De
nsid
ad
e s
ec
a(
d)
max d
ótimaw
w
aterrod w ,max
![Page 47: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/47.jpg)
Controle de Compactação É uma verificação sistemática onde se verifica,
em intervalos regulares, se a compactação foi
feita de acordo com as especificações
Formas de se monitorar a densidade no campo:
Frasco de areia
Densímetro nuclear
TDR
1 teste por 1000 m3
de solo compactado •Densidade (grau de compactação)
•Teor de umidade
Método de Hilf
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http://geotech.uta.edu/lab/Main/SandCone/index.htm
![Page 49: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/49.jpg)
![Page 50: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/50.jpg)
Método de Hilf Determina-se a densidade úmida do aterro compactado (a), sem se
preocupar em obter a umidade (wa).
Acrescenta-se água ou seca-se a amostra em quantidades determinadas
(mag).
Calcula-se a percentagem z dessa água acrecida ou retirada, em relação
a massa úmida inicial da amostra com a umidade do aterro (wa).
a
a
ad
addag
w
ww
wM
wMwM
M
Mz
100)100(100
De cada amostra determina-se a densidade úmida moldando-se
corpos de prova no cilindro de Proctor.
Traça-se então, em gráfico, a relação /(1+z/100) em função de z.
Esta relação terá um máximo em zm.
Dividindo-se o valor de a pelo máximo da curva obtida tem-se o grau
de compactação.
Para se obter o desvio de umidade acrescenta-se a zm uma correção
que, é dada pela expressão:
m
motm
z
zwZ
100
)(
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Normograma de Hilf (IPT)
![Page 52: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/52.jpg)
ASTM - D6780-05 Standard Test Method for Water Content and Density of Soil in Place by Time Domain Reflectometry (TDR)
TDR
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Compactação Dinâmica
Martelo
Massa = 5-30 t
Queda = 10-30 m
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Compactação Dinâmica
![Page 55: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/55.jpg)
Compactação Dinâmica
![Page 56: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/56.jpg)
Características Mecânicas, Hidráulicas e
de Defomabilidade de Solos Compactados
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Sousa Pinto (2000)
Variação do coeficiente de
permeabilidade com a umidade e
a densidade de compactação
![Page 58: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/58.jpg)
Sousa Pinto (2000)
Variação da deformabilidade
edométrica com a umidade e a
densidade de compactação, com o
solo inundado.
Sousa Pinto (2000)
Variação da compressibilidade
edométrica com a umidade e a
densidade de compactação, com o
solo na umidade de moldagem.
![Page 59: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/59.jpg)
Variação da deformabilidade em
ensaios triaxiais não drenados
com a umidade e densidade de
compactação.
Sousa Pinto (2000)
![Page 60: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/60.jpg)
Variação da resistência em
termos de tensão efetivas, com a
umidade e a densidade de
compactação.
Sousa Pinto (2000)
![Page 61: Compactação dos Solos - Moodle USP: e-Disciplinas](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012422/6176ce20fbf7aa284247f193/html5/thumbnails/61.jpg)
Variação da resistência em
ensaios triaxiais não drenados
com a umidade e a densidade de
compactação.
Sousa Pinto (2000)