O documento aborda os princípios e práticas de compactação de solos na engenharia civil, destacando a importância do processo para aumentar a densidade do solo e a estabilidade estrutural. Ele discute os fatores que afetam a compactação, como a umidade e o tipo de solo, assim como os métodos e equipamentos apropriados para realizar a compactação eficiente. Além disso, o texto ressalta as consequências de uma compactação inadequada e a necessidade de atender critérios laboratoriais e em campo para garantir a aceitabilidade dos materiais utilizados.

1. Compactação dos Solos
1

2. Sólido
Ar
Água
Sólido
Ar
Água
Solo Solto Solo Compactado
Compactação dos Solos
2

3. Compactação
Objectivos
 Perceber que a estrutura da terra compreende grande
variedade de materiais, sendo cada um utilizado para
determinado fim na construção;
 Conhecer factores que afectam a aceitabilidade dos solos
e os critérios laboratoriais para os testar;
 Acautelar dos factores que podem afectar a eficiência de
movimentos de terras, incluindo a traficabilidade,
amolecimento do solo;
 Perceber factores que afectam a compactação em campo
e interpretar os resultados dos ensaios laboratoriais;
 Perceeber os benefícios da estabilização dos solos.
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4.  Compactação do solo - é um processo de aumentar
mecanicamente a densidade do solo. É uma técnica de
estabilização de solos muito conhecida e utilizado desde
pequenas até grande obras.
 Em Engª Civil, esta é uma das partes mais importantes do
processo de construção.
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5. Utilização do solo na Engenharia Civil
5

6. Fundamentos da compactação
R. R. Proctor (1930): quando se aplica uma certa energia de
compactação (um certo número de pancadas no laboratório ou
número de passagens do cilindro) a massa específica resultante é
função da humidade em que o solo estiver.
Para humidades muito baixas o atrito grão-grão é muito alto e não se
consegue uma densificação adequada. Para humidades mais elevadas,
a água provoca um certo efeito de lubrificação entre as partículas que
se acomodam em um arranjo mais compacto.
A partir de certa humidade não se consegue mais expulsar o ar dos
vazios pois os canalículos não são mais interconectados. O ar fica
envolvido por água e não consegue sair do interior do solo.
Durante o processo de compactação a massa das partículas sólidas e
de água permanece constante, o que se altera é o índice de vazios.
6

7. Existe, então para uma determinada energia uma (apenas uma)
e humidade que conduzem ao máximo valor de densidade ou
massa específica do solo.
7

8. Fundamentos da compactação
- Os solos utilizados para aterros de obras de terraplanagem
devem obedecer alguns requisitos, devem possuir
propriedades que melhorem o seu comportamento. Para
estudar essas propriedades há que ter em conta alguns
aspectos:
Tipo de solo e teor de humidade do solo
- Cada tipo de solo se comporta diferentemente com respeito à
densidade máxima e humidade óptima. Então, cada tipo de
solo tem suas exigências e controlos próprios e individuais
tanto no campo como para fins de ensaios laboratoriais. A isto
associa-se a utilidade que se pretende dar a cada material
Esforço de compactação necessário
- Cada tipo de esforço de compactação produz no solo efeitos
diferentes, ou seja, densidades diferentes para mesma
humidade.
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9. Fundamentos da compactação
Requisitos dos materiais
Para garantir uma boa estabilidade e minimizar as variações de
volume após compactação (expansão, retracção, deformação),os
materiais devem apresentar baixa compressibilidade, resistência
adequada após a compactação e devem estar livres de minerais
propensos a significativas variações de volume e teor em
humidade.
Devem ser materiais inertes (não reactivos, insolúveis, não
degradáveis, não poluentes, e não susceptíveis a combustão
espontânea)
Para certos casos, devem ainda permitir a drenagem livre, não
quebráveis facilmente (conteúdo mínimo de finos – 10%),
impermeáveis para bases de determinadas infra-estruturas
(canais, aterros sanitários - flexíveis).
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10. Aceitabilidade do material para aterro
O material será aceite se atender determinados requisitos:
■ Baridade do solo para o fim desejado;
■ Economia e aspectos ambientais (materiais do corte servem
para aterros) – balanço entre volumes de cortes/escavações e
aterros.
Critérios para aceitabilidade – 3 factores:
1. Natureza do trabalho – estradas requerem boa resistência
ao corte para assegurar estabilidade dos taludes dos aterros,
capacidade de carga, reduzidos assentamentos (baixa
compressibilidade).
10

11. 2. Eficiência dos movimentos de terras – para manter uma boa
traficabilidade, os equipamentos de construção devem garantir
uma boa qualidade do solo compactado. A utilização de
material de baixa qualidade influencia na eficiência do
equipamento. Materiais de baixa qualidade devem ser usados
só para situações de carregamentos menores, ou devem ser
melhorados e/ou tratados. Doutra forma, devem ser
substituídos.
3. Compactabilidade – Os solos devem ser compactados para
atingir máxima baridade seca com um correspondente teor em
água óptimo. Solos muito secos incorporam muitos vazios, são
propensos a compressibilidade e podem ter alta
permeabilidade. Infiltração de água nestes solos implica perda
de resistência, particularmente em solos argilosos.
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12. Porquê compactar o solo?
Há pelo menos cinco razões para se compactar o solo:
■ Reduz o seu índice de vazios, susceptibilidade a Δh;
■ Aumenta a sua capacidade de resistência à carga;
■ Evita recalque do solo e dano por congelamento;
■ Dá estabilidade;
■ Reduz infiltração de água (k), dilatação e contracção.
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13. CONSEQUÊNCIAS DE UMA COMPACTAÇÃO DEFICIENTE
Quebras e vazamento Quebra do piso Vazamento de tubo
Erosão da fundação Erosão sob contrafortes Instalação de serviços
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14. Tipos de esforços de compactação
Há quatro tipos de esforço de compactação para solo:
1.Vibração – no campo (Placas e Rolos Vibratórios )
2.Impacto – no laboratório (Proctor); no campo (saltitão,
placas vibratórias)
3.Amassamento – no campo (cilindro de pés-de-carneiro)
4.Pressão - no campo (cilindro ou rolo liso); também existe
no laboratório (pouco usual).
A compactação em campo realiza-se através de passagens
dos equipamentos sobre o solo a velocidades muito baixas
para garantir a transferência da energia ao solo com
eficiência
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15. Tipos de compactação (praticamente de 2 tipos)
Estática - Peso próprio da máquina aplicando força para baixo
sobre a superfície do solo,comprimindo as partículas do solo. A
única maneira de modificar a força efectiva de compactação é
pela adição ou subtração do peso da máquina. Compactação
estática é restrita a camadas superiores do solo e é limitada a
determinada profundidade;
Dinâmica - Força vibratória ou de impacto através de
mecanismo motorizado, para criar uma força descendente em
acréscimo ao peso estático da máquina (ou dos solo). O
mecanismo vibratório é normalmente um peso excêntrico
giratório ou combinação de pistão/mola (em compactadores).
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16. 16
Que meios usarna Compactação
Peso …….
A questão:
Os resultados da
compactação não são os
desejados. Porque
será?
He He! Estou a compactar o solo.

17. Com que meios compactar? Equipamentos (campo)
Escavação – Escavar e remover solos das manchas de
empréstimos, escavações, locais a construir, etc;
Unidades escavo-transportadoras - Scrapers
17

18. 18

19. Com que meios compactar? Equipamentos (campo)
Transporte – É necessário encontrar o transporte adequado
para cada situação;
Unidades transportadoras - Scrapers 19

20. 20

21. Com que meios compactar? Equipamentos (campo)
Motoniveladoras 21

22. Com que meios compactar? Equipamentos (campo)
Camiões tanque
22
Escarificadores

23. Compactadores
rolo compactador liso rolo compactador liso com vibrador
23

24. Compactadores
rolos compactadores pé-de-carneiro
rolos compactadores lisos
24

25. Compactadores pneumáticos
25

26. 26
Efectivo até 2-4 m
de profundidade
Compactador de três faces

27. Compactadores manuais
27

28. 28

29. Esquema de compactação por camadas. Pode-se observar da
esquerda para a direita, o camião basculante, o tractor de
esteiras (buldozer) e cilindro (rolo) de compactação. O
mecanismo de compactação é por camadas de baixo para
cima (figura acima), em camadas com espessura adequadas,
devendo o solo estar com teor de humidade próximo ao teor
de humidade óptimo, com a finalidade de se alcançar a
baridade aparente seca máxima. 29

30. Compactação no laboratório
30

31. 31
s
w
s
w
w
d
G
S
w
S
S
w
S









Equação da curva de compactação com diferentes graus de saturação
s
s
d
wG
Se
e



1



32. 32
Efeitos do tipo de Solo

33. Compactação –solos coesivos ou argilosos
Nos solos argilosos, a compactação é obtida principalmente
pelo efeito da compressão, aqui a vibração tem pouco efeito
sobre o aumento de densidade, tanto menor quanto maior for
a coesão do material.
Vale dizer que quanto maior a coesão do solo, maior deverá ser
a pressão aplicada pelo rolo. O equipamento ideal para a
compactação é o cilindro de (rolo) pé-de-cameiro, de elevado
peso próprio, que produz efeito de amassamento aliado à
grande pressão estática. Nestes solos, uma compactação feita
fora da humidade óptima é desastrosa.
Nos solos arenosos o efeito da vibração é fundamental. Por
isso os cilindros lisos vibratórios são os indicados.
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34. Nos solos misturados, ou misturas de solos, é mais difícil prever
com segurança qual o equipamento de compactação que dará
os melhores resultados. Os cilindros combinados, como o de
pés-de-carneiro vibratórios, autopropulsores e de grande peso
atingem ampla faixa de solos, como os argilo-siltosos, siltosos,
silto-arenosos, etc., o mesmo acontecendo com os cilindros de
pneus pesados, e com grande pressão nos pneus, ou os mais
leves com pneus oscilantes (estes últimos são melhores quando
predomina a areia nas misturas
Em algumas situações executam-se TROÇOS EXPERIMENTAIS
para testar o equipamento ideal para cada solo, e obter os
outros parâmetros que influem no processo, como ESPESSURA
DA CAMADA SOLTA, NÚMERO DE PASSAGENS,
VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, HUMIDADE, PESO DO
LASTRO, etc.
A tabela que se segue dá apenas indicações, uma orientação
geral para os tipos de compactadores mais frequentemente
usados conforme os tipos de solo a compactar.
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35. Solos e equipamentos de compactaçao
PÉ DE CARNEIRO DE
ROLO VIBRATÓRIO
IMPACTO
PÉ DE CARNEIRO
ESTÁTICO
ROLO COM GRADE
NIVELADORA
PRESSÃO COM
AMASSAMENTO
COMPACTADOR DE
PLACA VIBRATÓRIA
ROLO VIBRATÓRIO
PÉ DE CARNEIRO DE
ROLO VIBRATÓRIO.
VIBRAÇÃO
NIVELADORA
CILINDRO DE ROLO
EMBORRACHADO
CARREGADOR
ROLO COM GRADE
AMASSAMENTO
COM PRESSÃO
CASCALHO 12+ POBRE NÃO BOM MUITO BOM
AREIA 10+/- POBRE NÃO EXCELENTE BOM
SILTE 6+/- BOM BOM POBRE EXCELENTE
ARGILA 6+/- EXCELENTE MUITO BOM NÃO BOM
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Para obter maiores graus de compactação, deve-se
PELA ORDEM, tentar:
1. aumentar o peso (P) do rolo;
2. aumentar o número (N) de passagens;
3. diminuir a velocidade (v) do equipamento de compactação;
4. reduzir a espessura ( e) da camada.

36. NUMERO DE PASSAGENS
O grau de compactação aumenta substancialmente nas primeiras
passagens, e as seguintes não contribuem significativamente para
essa elevação. Além disso, resultados experimentais indicam que
um número excessivo de passagens produz super compactação
superficial, principalmente quando se trata de cilindro vibratório.
Isto é: insistir em aumentar o número de passagens pode produzir
perda no grau de compactação, por destruição da estrutura que
acabou de ser formada, além de perda de produção e desgaste
excessivo do equipamento, principalmente por impacto em
superfície já endurecida.
Geralmente é preferível aumentar o peso e/ou diminuir a
velocidade, e adoptar um número de passagens entre 6 e 12.
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37. ESPESSURA DA CAMADA
Razões económicas fazem preferir que a espessura seja a
maior possível. Mas características do material, tipo de
equipamento e finalidade do aterro são factores que devem
predominar.
Equipamentos diversos exigem espessuras de camada
diferentes. Existem tabelas que visam a orientação inicial,
devendo a escolha levar em consideração os demais factores.
Geralmente se adotam espessuras menores que as máximas,
para garantir compactação uniforme em toda a altura da
camada.
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38. HOMOGENEIZAÇÃO DA CAMADA
Feita com motoniveladoras, grades e arados especiais, a camada
solta deve estar bem pulverizada, sem torrões muito secos,
blocos ou fragmentos de rocha, antes da compactação,
principalmente se for necessário aumentar o teor de humidade.
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39. VELOCIDADE DE DE RODAGEM
A movimentação dos pés-de-carneiro em baixa velocidade
acarreta maior esforço de compactação, mas a medida que a
parte inferior da camada se adensa, a velocidade aumenta
naturalmente.
A velocidade de um cilindro compactador é função da
potência do trator, já que são necessários cerca de 250 kg de
força tractora por tonelada de peso para vencer a resistência à
rodagem, no caso de material solto.
Cilindros pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a
15 km/h, cilindros pés-de-carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios
de 3 a 4 km/h.
Aos primeiros são recomendadas essas velocidades maiores,
porque as acções dinâmicas oriundas do seu grande peso
acusam os pontos fracos de compactação, principalmente
quando esta é feita em humidade superior à óptima. A baixa
velocidade recomendada para o equipamento vibratório
permite a compactação com menor número de passagens,
pelo efeito mais intenso das vibrações 39

40. INFLUÊNCIA DA AMPLITUDE E FREQUÊNCIA DAS
VIBRAÇÕES (CILINDROS VIBRA TÓRIOS)
A frequência recomendada é de 1500 a 3000 vibrações por
minuto, mas alteração entre esses valores altera pouco o efeito
da compactação. Já a amplitude aumentada causa sensível
aumento no grau de compactação, para todas as frequências
pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito do impacto.
INFLUÊNCIA DA FORMA DAS PATAS (VARIAÇÕES DO PÉ-
DE-CARNEIRO)
A observação sobre o efeito da amplitude, no caso anterior,
levou ao desenvolvimento de novos desenhos de patas para
produzir impacto (tamping), em compactadores
autopropulsados com velocidades maiores. A experimentação
permite definir a velocidade que produza melhor compactação
para o conjunto, formado pelo solo e pelo cilindro propulsor.
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41. PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR
O rendimento de um cilindro pode ser avaliado por:
Onde
L = largura do rolo compressor em metros;
E = espessura da camada em cm;
V = velocidade do rolo em km/h
N = número de passagens do rolo
Sujeito ao factor de eficiência
N
V
E
L
h
m
R
.
.
.
10
)
/
( 3

41

42. Grau de compactação recomendados
Finalidade Recomendação
Aterro rodoviário 90- 95% do Proctor modificado (topo do aterro, 60 cm)
95-100% do Proctor normal
Barragens de terra 95 – 100% do Proctor modificado
Aterros só fundação de prédios 90 – 95% do Proctor modificado ( topo do aterro )
95 – 100% do Proctor normal
Camadas de base de pavimentos 95 – 100% do Proctor modificado
A rodagem deve ser feita longitudinalmente, dos bordos
para o eixo, e com sobreposição de – no mínimo 20 cm
entre duas rodagens consecutivas.
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43. Compactação - falhas
Se a compactação do solo for executada indevidamente, pode
dar margem a uma acomodação (indevida) do solo e causar
custos de manutenção desnecessários ou mesmo a perda da
estrutura (obra).
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44. HUMIDADE
Efeito da humidade.
A resposta do solo para a humidade é muito importante, pois
este deve suportar a carga durante o ano todo. A chuva pode
transformar o solo num estado plástico ou até mesmo em
líquido. Neste estado, o solo tem pouca ou nenhuma
capacidade de suportar cargas.
Humidade x Densidade do solo.
O teor de humidade do solo é vital para uma compactação
apropriada. A humidade actua como um lubrificante dentro
da estrutura do solo, fazendo as partículas se ajustarem.
Muito pouca humidade significa compactação
inadequada – as partículas não podem se mover entre si
para alcançar maior densidade.
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45. Excesso de humidade faz com que a água preencha espaços
vazios e consequentemente diminui a capacidade do solo
para suportar a carga. A densidade mais alta para a maioria
dos solos corresponde a um certo teor de água para um
determinado esforço de compactação. Num estado saturado,
os vazios entre partículas estão parcialmente preenchidos
com água, criando uma coesão aparente que as liga entre si, e
aumenta com a redução do tamanho da partícula – como em
solos argilosos.
w
d
(wopt, d max)
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46. Ensaio de Proctor - laboratório
46

47. Métodos de controlo da Densidade de Campo.
47

48. 1. a) Ensaio da Garrafa de Areia
Procedimento do ensaio.
Um pequeno buraco de 15 x 15 cm de profundidade é escavado
no material compactado a ser testado. O material é removido
e pesado, então é seco e pesado novamente para determinar
seu teor de humidade. A humidade do solo é apresentada
como uma percentagem.
O volume específico do buraco é determinado pelo
enchimento com uma areia seca e calibrada proveniente de
um dispositivo de garrafa e cone. O peso seco do solo
removido é dividido pelo volume de areia necessário para
encher o buraco. 48
Métodos de controlo da Compactação de Campo
1. Métodos directos
2. Métodos indirectos

49. Isto nos fornece a densidade do solo compactado (g/cm3). Esta
densidade é comparada à densidade máxima do obtido do
ensaio Proctor – o que nos dá a densidade relativa do solo que
acabou de ser compactado.
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50. 2. a) Ensaio nuclear - gamadensímetro
50

51. Compactação Inteligente
51

52. Controlo de Humidade - Speedy
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53. 53

54. Equipamentos de Compactação
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