Compactação Disciplina: Geotecnia I Profº. : Talles T. S. Mello
Introdução Definição: Compactação é um processo mecânico através do qual se reduz o índice de vazios do solo num tempo relativamente rápido, pela expulsão ou redução do ar dos vazios. Este processo é diferente do adensamento que é lento e ocorre pela expulsão da água dos vazios. A compactação é utilizada para a execução de aterros (estradas, barragens, loteamentos), para melhorar o solo de apoio das fundações diretas, retaludamento de encostas naturais, etc... Retaludamento: Processo que consiste na adequação do perfil de uma encosta ou talude de forma a se obter um perfil menos favorável a movimentos de massa. A forma mais efetiva de se conseguir isto é diminuir a inclinação do talude. Também é indicado a corte em escadas ou bancadas. NBR 11682 − Estabilidade de Encostas Geotecnia I
Compactação dos solos Ar Ar r Água Solo A compactação de um solo é sua densificação por meio de equipamentos. Melhorando seu comportamento mecânico e hidráulico. Processo manual ou mecânico; Em laboratório ou em campo. Geotecnia I Ar Solo Água Ar Antes da Compactação Após a Compactação AR r AR Água Água
Compactação dos solos Objetivo: Reduzir o volume de vazios; Aumentar o contato entre os grãos; Gerar material mais homogêneo; Aumentar a resistência; Reduzir a permeabilidade; Reduzir a compressibilidade. Geotecnia I
Compactação dos solos Fatores que influenciam: Tipos de solos; Distribuição granulométrica, forma dos grãos, peso específico do grãos e quantidade e o tipo dos minerais argila. Solos argilosos: wot = 25 a 30% gdmax= 14 a 15 kN/m³ Solos siltosos: valores baixos para gdmax Areias com pedregulho bem graduada: Wot= 9 a 10% e gdmax =20 a 21 kN/m³ Geotecnia I
Compactação dos solos Fatores que influenciam: Energia aplicada; À medida que o esforço de compactação aumenta, o peso específico seco máximo aumenta e o teor de umidade apresenta certa redução. Geotecnia I M = massa do soquete; H = altura de queda do soquete; Ng = número de golpes por camadas; Nc = número de camadas; V = volume. Normal 12 golpes Intermediária 26 golpes Modificada 55 golpes
Compactação dos solos Fatores que influenciam: Teor de umidade; Baixos teores de umidade (w < wot ) a atração face-aresta não é vencida pela energia aplicada Estrutura floculada. -Elevados teores de Umidade (w > wot ) Aumenta a repulsão, e a compactação as orienta, ficando paralelas, Resultando na Estrutura dispersa. -Excesso de água - ar ocluso e água absorve os impactos → má compactação. Geotecnia I - 2012
Compactação dos solos Estrutura do solo compactado: No ramo seco: - Maior atrito entre as partículas; - Estrutura mais floculada (melhor compactação com o aumento da energia); No ramo úmido: -Estrutura mais dispersa (aumento da energia pouco interfere na compactação) -Com aumento da umidade as forças de atração são desfeitas e os grãos começam a aturar como partículas dispersas em água - Fenômeno Borrachudo o solo se comprime, mas logo dilata (o que se comprime são as bolhas de ar. Geotecnia I
gdmáx Compactação dos solos wót Curva de Compactação: NBR-7182 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 w (%) g d (kN/m 3 ) wót gdmáx Geotecnia I
Compactação dos solos Controle da compactação As especificações não fixam intervalos de umidade e de densidade seca, mas deve-se obter: wcampo = wot ± 1 % ou 2% wot G.C mínimo de 95% Determinação do γdcampo Para verificação do γdcampo tem-se: -O método nuclear -O método do frasco de areia -O método do balão de borracha Geotecnia I - GC grau de compactação
Compactação dos solos Controle da compactação -O método do frasco de areia P1 = P(areia + frasco + cone) P2 = Psolo furo úmido w = umidade do solo no furo P3 = Psolo furo seco P4 = Prestante (areia + frasco + cone) P5 = Pareia (furo + cone) V = volume do furo escavado P6 = P areia no cone Geotecnia I
Compactação dos solos Determinação do wcampo Na obra, é fixada uma faixa de variação da umidade permitida em torno da ótima (geralmente, wot + x%); Métodos para determinação da umidade: -Amostra hermeticamente fechadas (laboratório); -Método da frigideira; -Speedy. Geotecnia I
Compactação dos solos Ensaio de compactação O ensaio de compactação utilizado em laboratório determina a umidade na qual o solo deve ser compactado para que o solo fique com o máximo peso específico seco(d). Estes valores são função do tipo de solo e da energia de compactação empregada. O ensaio de compactação é chamado Ensaio de Proctor porque foi padronizado por ele em 1933. No Brasil a ABNT padronizou o ensaio, NBR 7182 – Ensaio de Compactação. O ensaio é realizado tomando-se uma porção de solo seco ao ar e colocando-se certa quantidade de água. O solo é então homogeneizado e compactado em camadas num cilindro padronizado. A compactação é feita através de um peso padrão que cai de uma altura também padronizada. Os ensaios são padronizados para tentar reproduzir a energia de compactação que será utilizada no campo. Geotecnia I
Compactação dos solos Ensaio de compactação O primeiro ensaio padronizado é chamado atualmente de Ensaio de Proctor Normal e para faze-lo é usado um cilindro com 1000 cm³ de volume. A compactação é feita em 3 camadas de igual altura; compacta-se o solo por impacto através da energia gerada por uma massa de 2,5Kg que cai de uma altura de 30,5cm, 26 vezes. O corpo de prova assim compactado é pesado e é determinada a umidade do solo. A seguir destorroa-se o corpo de prova, adiciona-se mais água e compacta-se novamente. Este procedimento é repetido algumas vezes para que se obtenha a curva de variação do peso específico seco em função da umidade de compactação. Geotecnia I
Compactação dos solos Ensaio de compactação Geotecnia I
Compactação dos solos Ensaio de compactação Com a utilização em campo de equipamentos mais pesados foram normalizadas outras energias de compactação e os ensaios são chamados de Proctor Modificado (maior energia) ou Proctor Intermediário (energia intermediária entre a do Proctor Normal e a do Modificado). Geotecnia I
Compactação dos solos Tipo de rolo compactador para diferentes tipos de solos Geotecnia I
Compactação dos solos Compactação no campo Os quatros tipos mais comuns de rolo compactador são: Rolo compactador liso Adequados para provas de carga de subleitos de estradas e para operação de acabamento de aterros com solos arenosos ou argilosos em camadas menos espessas. Geotecnia I
Compactação dos solos Compactação no campo Os quatros tipos mais comuns de rolo compactador são: Rolo compactador de pneus de borracha São melhores que os rolos lisos porque são pesados, com vários pneus separados por um espaçamento pequeno – quatro a seis pneus em um eixo. Utilizado em solos arenosos ou argilosos. Geotecnia I
Compactação dos solos Compactação no campo Os quatros tipos mais comuns de rolo compactador são: Rolo compactador pé de carneiro Tem maior eficiência na compactação de solos argilosos, por penetrar nas camadas nas primeiras passadas. Geotecnia I
Compactação dos solos Compactação no campo Os quatros tipos mais comuns de rolo compactador são: Rolo compactador vibratório São de alta eficiência na compactação de solos granulares. Dispositivos vibratórios podem ser montados em rolos lisos, de pneu de borracha ou pé de carneiro para aplicação de efeito vibratório no solo. Geotecnia I
Compactação dos solos Compactação no campo Compactador de solo à percussão (Sapo) Geotecnia I Utilizados em locais específicos e de difícil acesso; Manuais ou mecânicos.