Compactação de solos - contextualização:

Compactação de solos - contextualização:

A compactação é a redução do índice de vazios de um solo por processos mecânicos que realizam a expulsão do ar dos vazios dos poros. O objetivo da compactação é homogeneizar o solo e melhorar suas propriedades como: 

• Resistência ao cisalhamento; 
• Resistência a erosão;
• Reduzir os recalques.

Abaixo temos exemplos de obras civis que utilizam solos compactados:

• Aterros compactados (construção de barragens de terra, construção de pilhas de estéril, construção de estradas, implantação de loteamentos); 
• Solo de apoio de fundações diretas; 
  
• Terraplenos (backfills) dos muros de arrimo; 
  
• Reaterros de valas escavadas a céu aberto; 
  
• Retaludamentos de encostas naturais. 
  

Controle de compactação em aterros:

O controle de compactação consiste em verificar se os parâmetros empregados na compactação (adequação do equipamento compactador, espessura da camada solta, número de passadas, velocidade, dentre outros) estão conforme o especificado nos documentos técnicos. Essa verificação ocorre conferindo se o grau de compactação (GC) e o desvio de umidade (Δh) na execução estão dentro dos limites de referência das especificações e projetos.

No entanto,  existe o detalhe que as camadas em uma obra precisam ser liberadas quando recém compactadas, sendo que o solo de empréstimo empregado na compactação é heterogêneo (não se conhece a densidade seca máxima e a umidade ótima). Além de que só se consegue determinar a umidade do aterro (ha) no dia seguinte (método da estufa), que é necessária para se ter o peso específico seco de campo (γsa).  

Acima informações necessárias para cálculo do grau de compactação (GC) e desvio de umidade (Δh).

Controle de compactação - método Hilf:

O ensaio de Hilf é um ensaio de compactação padronizado para obter parâmetros necessários para liberação das áreas compactadas, superando a questão da umidade do material (ha) que só fica pronta no dia seguinte. Para essa liberação a camada a ser liberada deve ser homogênea e com o teor de umidade uniformemente distribuído.

Pelo método de Hilf é possível calcular o grau de compactação (GC) e ter um estimativa do desvio de umidade (Δh) sem a necessidade de determinar a umidade do material (ha) e a sua umidade ótima de compactação (hot).

A realização do ensaio engloba uma etapa de campo relativa à cravação do cilindro (NBR 9813) e o ensaio de Hilf (NBR 12102) realizado em laboratório. 

O ensaio do cilindro de cravação tem por objetivo determinar a densidade aparente in situ (ρnat):  

O material utilizado para o ensaio de Hilf é retirado do mesmo ponto em que foi calculada a densidade aparente in situ (ρnat) pelo método do cilindro de cravação. Esse material coletado é quarteado, e com a adição padronizada de água cada uma das amostras analisadas terá um teor de umidade. Essas amostras são compactadas a fim de se obter a densidade úmida. A partir dessa densidade úmida se faz uma correção, obtendo a densidade úmida convertida:

Cálculo da densidade úmida convertida (γuc).

Em posse da densidade úmida convertida (γuc) e da quantidade de água adicionada (z) é traçada a curva de Hilf (traçado geométrico padronizado de retas).

Curva de Hilf obtida com os valores de ensaio.

A abcissa (zm) do ponto obtido na curva de Hilf indica quanto de água foi necessário acrescentar ou retirar do material natural para atingir a umidade ótima. A ordenada da curva é a densidade úmida máxima convertida (γuc máx). 

Para o traçado da curva de compactação efetua-se o cálculo do teor de umidade (%h) e da densidade aparente seca (γs) para o primeiro ponto da curva de compactação. Pela afinidade entre as curvas de Hilf e de Proctor, a curva de Hilf apresenta um pico que corresponde ao ponto de umidade ótima (hot) do Proctor:

Afinidade das curvas de Hilf e de Proctor.

Gráfico de Proctor.

O grau de compactação é a relação percentual entre a densidade apresentada em campo e a densidade obtida em laboratório. Pela expressão abaixo é calculado o grau de compactação (GC) na hora de liberação da camada: 

Para a estimativa do desvio de umidade pode-se adotar um valor para a umidade ótima (hot) com base na experiência aceitando-se um erro ou utilizando-se da hipérbole de Kucsinski que é a relação empírica da "linha dos pontos ótimos" para solos brasileiros: