Mecânca Dos Solos

COMPACTAÇÃO

Pesquisa apresentada ao professor Rafael Freitas, do curso de Graduação em Engenharia Civil, da Faculdade Estácio de Sá de Campos dos Goytacazes como requisito parcial para avaliação da disciplina de Mecânica dos Solos.

Campos dos Goytacazes/RJ

SETEMBRO DE 2013

1-Introdução

Compactação pode ser entendida como o processo manual ou mecânico que busca reduzir o volume de vazios do solo, melhorando as suas características de resistência, deformabilidade e permeabilidade. Muitas vezes, o solo de um determinado local não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode ser pouco resistente, muito compressível ou apresentar características que deixam a desejar de um ponto de vista econômico. Para resolver este problema, uma possibilidade é adaptar a fundação da obra as condições geotécnicas do local; outra possibilidade é tentar melhorar as propriedades de engenharia do solo local.

Os fundamentos da compactação de solos são relativamente novos e foram desenvolvidos por Ralph Proctor, que, na década de 20, postulou ser a compactação uma função de quatro variáveis:

a) Peso especifico seco,

b) Umidade,

c) Energia de compactação e

d) Tipo de solo(solos grossos, solos finos, etc.).

A compactação dos solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, já que através do processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua resistência estável e uma diminuição da sua compressibilidade e permeabilidade.

2. O emprego da compactação

É empregada em diversas obras, dentre elas os aterros rodoviários e as barragens de terra, o solo e o próprio material resistente ou de construção, tendo como objetivo principal obter um solo que possua e mantenha um comportamento mecânico adequado ao longo de toda a vida útil da obra.

3. Diferenças entre Compactação e Adensamento

No processo de compactação, a compressão do solo ocorre por expulsão do ar contido em seus vazios, no processo de adensamento ocorre a expulsão de água dos interstícios do solo.

4. Ensaio de Compactação

Principais fases de execução de um ensaio de compactação:

a) Ao se receber uma amostra de solo (no caso, deformada) para a realização de um ensaio de compactação, o primeiro passo e colocá-la em bandejas de modo que a mesma adquira a umidade higroscópica (secagem ao ar). O solo então é destorroado e passado na peneira #4, após adiciona-se água na amostra para a obtenção do primeiro ponto da curva de compactação do solo. Para que haja uma perfeita homogeneização de umidade em toda a massa de solo, e recomendável que a mesma fique em repouso por um período de aproximadamente 24 hs.

b) Após preparada a amostra de solo, a mesma é colocada em um recipiente cilíndrico com volume igual a 1000ml e compactada com um soquete de 2500g, caindo de uma altura de aproximadamente 30cm, em três camadas com 25 golpes do soquete por camada.

c) Este processo é repetido para amostras de solo com diferentes valores de umidade, utilizando-se em media 5 pontos para a obtenção da curva de compactação.

d) De cada corpo de prova assim obtido, determinam-se o peso especifico do solo seco e o teor de umidade de compactação.

e) Após efetuados os cálculos dos pesos específicos secos e das umidades, lançam-se esses valores (gd;w) em um par de eixos cartesianos, tendo nas ordenadas os pesos específicos do solo seco e nas abscissas os teores de umidade.

5. Curva de Compactação

A partir dos pontos experimentais obtidos conforme descrito anteriormente, traça-se a curva de compactação do solo. Nota-se que na curva de compactação o peso específico seco aumenta com o teor de umidade até atingir um valor máximo, decrescendo com a umidade. O teor de umidade para o qual se obtém o maior valor de gd (gdmax) é denominado de teor de umidade ótimo. O ramo da curva de compactação anterior ao valor de umidade ótima e denominado de "ramo seco" e o trecho posterior de "ramo úmido" da curva de compactação. No ramo seco, a umidade é baixa, a água contida nos vazios do solo esta sob o efeito capilar e exerce uma função aglutinadora entre as partículas. No ramo úmido, a umidade é elevada e a água se encontra livre na estrutura do solo, absorvendo grande parte da energia de compactação.

6. Energia de compactação

Um ensaio de compactação poderá ser realizado utilizando-se diferentes energias. A energia de compactação empregada em um ensaio de laboratório pode ser facilmente calculada mediante o uso da equação apresentada a seguir:

Influencia da energia de compactação na curva de compactação do solo :

À medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de umidade ótimo e uma elevação do valor do peso especifico seco máximo.

Devido o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com

possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma maior velocidade na construção de aterros surgiram energias maiores energias que a do Proctor Normal: a do Proctor Modificado e

Intermediário, superiores a energia do Proctor Normal. As energias de compactação usuais são de 6 kgf×cm/cm3 para o Proctor normal, 12,6 kgf×cm/cm3 para o Proctor Intermediario e 25kgf× cm/cm3 para o Proctor Modificado.

7. Influência da compactação na estrutura dos solos

Quando o objetivo principal do processo de compactação é a redução da permeabilidade, é normal que os ensaios sejam realizados acima da umidade ótima (geralmente algo em torno de 2%). Isto é feito de forma a se gerar uma estrutura dispersa do solo, com grãos orientados na direção perpendicular ao esforço de compactação empregado. Ressaltamos ainda que a conjugação de altas energias