A técnica de compactação é relativamente recente e o seu controle ainda mais recente. Antes dela os aterros eram feitos simplesmente lançando-se o material pela sua ponta. Resultava disso: uma compressibilidade exagerada do aterro devido aos grandes vazios que podiam formar-se entre as camadas lançadas , a grande porosidade do próprio material que permanecia em estado fofo, e a instabilidade do aterro, o qual poderia perder totalmente sua resistência se, porventura sofresse saturação por chuvas pesadas. Tudo isso levava a que os aterros necessitassem de um certo período de consolidação, para que pudessem ser utilizados com segurança.

Para determinação experimental da correlação entre a massa específica aparente seca, de um aterro e sua umidade , e a energia utilizada para a compactação do mesmo, utiliza - se o chamado ensaio de compactação, ideado, por Proctor. Por esse ensaio chega-se `a conclusão de que há uma umidade ótima, para compactar o solo, para cada energia de compactação (peso do rolo compressor e n.º de passadas por camadas). A essa umidade corresponderá uma densidade máxima do solo atingida pela sua compactação.

O ensaio consiste no seguinte: em um cilindro metálico de volume igual a 1 litro, compacta-se a amostra de solo. em três camadas cada uma delas por meio de 25 golpes de um peso de 2.5 Kg, caindo de uma altura de 30 cm. O cilindro é provido de um anel sobressalente para prender o excesso de material, o qual é retirado depois de completada a compactação. Raspa-se, então, a superfície do solo no cilindro para que se obtenha o volume exato de 1 L.

Esse ensaio foi padronizado pela associação dos departamentos rodoviários americanos AASHO (American Association of State Highway Officials) e tomou o nome de "Proctor Standart". Entre nós ele foi normalizado pela ABNT, na sua MB-33, sob o nome de "Ensaio Normal de Compactação".

Os equipamentos modernos utilizam pesos cada vez maiores permitindo obter no campo densidades mais altas. Isto exigiu a modificação do ensaio normal de compactação. Utilizando-se soquetes de 5 Kg caindo de 45 cm de altura, e compactando-se o solo em 5 camadas com 50 golpes do soquete. É o ensaio "Proctor Modificado".

Uma vez compactado o solo, com uma determinada umidade, no cilindro de proctor determina-se:

1) A massa específica aparente obtida:

2) A umidade de uma pequena porção do solo retirada do material compactado:

h = Pa/Ps x 100

3) A massa específica aparente seca do solo compactado da umidade h:

A umidade ótima é a massa específica aparente seca máxima, obtidas num ensaio de compactação, dependem também da natureza do solo. Ao tentar-se compactar-se um solo, o esforço de compactação será mais ou menos efetivo conforme a sua granulometria e plasticidade.

Os solos são compactados pelo efeito de um dos seguintes esforços: pressão, impacto e vibração; ou pela combinação de dois ou todos eles. Segundo esses efeitos os rolos compressores seriam classificados nas seguintes categorias:

A) Compressores, tais como o rolo liso, o rolo de rodas pneumático e o pé de carneiro.

B) Aparelhos de impacto, tais como os soquetes pneumáticos ou de combustão interna ou grandes pesos caindo de grandes alturas.

C) Vibradores, dispositivos que comunicam vibração ao solo através de uma placa ou rolo compressor.

Os principais compressores usados em nosso país, para compactar solos argilosos, são os seguintes:

ROLO LISO - ë um rolo de aço sobre o qual aplica-se carga que comente é a própria máquina tratara.

ROLO PNEUMÁTICO - É caracterizado pela pressão de área de contato com o solo, as quais dependem da pressão de enchimento dos pneus e do peso do compressor.

ROLO PE DE CARNEIRO - O compressor desse tipo é constituído pôr um tambor onde estão solidarizadas peças de aço em forma de patas - os pés de carneiro.

VIBRADORES - Para compactar areias, os compressores pé-de-carneiro ou de pneus não tem eficiência, da mesma forma que o ensaio de proctor não atua. É então necessário usar uma máquina vibratória - o mais das vezes constituída por dois discos excêntricos movidos por motor a gasolina. O vibrador é montado sobre uma placa de aço lisa ou um rolo compressor liso. A areia deve ser lançada em camadas de não mais que 15 cm, e o n.º de passada deverá ser tal até que não haja mais abatimento visível da camada que está sendo compactada.

COMPACTADORES DE IMPACTO - São os soquetes manuais de ar comprimido utilizados para compactar junto às paredes no espaço não atingido pelos compressores. E também os "sapos" a explosão diesel, os quais podem atingir pesos relativamente grandes e que são utilizados para compactar em recinto fechado ou em áreas onde não podem chegar os compressores.

O método mais imediato de controle da compactação quer de aterros quer de bases rodoviárias, e que entretanto, deve ser obrigatório, em toda obra de compactação, independente de outros métodos mais complexos, seria o baseado nas seguintes observações de campo.

1) Lançamento das camadas com espessuras não maiores que 30 cm com o material fofo , incluindo-se nesses 30 cm, a parte superficial fofa da camada anterior (2 à 5cm). Essa espessura das camadas deve ser rigorosamente controlada por meio de estacas. Uma segunda condição será a de que as camadas, depois de compactadas, não devem ter mais que 20 cm de espessura média. A medida dessa espessura média será feita por nivelamentos sucessivos da superfície do aterro, por exemplo, cada 10 camadas compactadas.

2) Manutenção da umidade do solo próxima à ótima por meio manual. Na umidade ótima o solo pode ser aglutinado em bolas por esforço da mão, sem sujar as palmas. A correção da umidade é feita por secagem do solo acompanhada de aeração por meio de arado de discos, ou pelo contrário, por meio de caminhões e irrigadeiras.

3) Homogeneização das camadas a serem compactadas, tanto no que se refere à umidade como ao material. Isso se obterá com o uso de escarificadores e arados de disco.

4) Passagem do compressor pé de carneiro até que ele não consiga imprimir marcas das suas patas, no solo, com mais de 5 cm de profundidade. Quando a compactação é feita com compressor de pneus, ela será levada até a formação de uma espécie de lisa , porém, depois essa deve ser escarificada, numa profundidade máxima de 5cm, para se fazer a ligação com a próxima camada.

Entretanto essa "prática"de compactação se bem que indispensável deve ser controlada por laboratório tanto mais intensamente quanto mais importante for a obra. Se estiver assegurado que se dispõe de uma área de empréstimo de material homogêneo, para o qual se pode definir uma única umidade ótima e uma única ,massa específica aparente seca máxima.

Então seria necessário, além das normas gerais "práticas" acima mencionadas especificar que:

1) O material seria lançado na umidade ótima, com uma tolerância máxima de + 2%.

2) Cada camada seria compactada até atingir um "grau de compactação"de, no mínimo, 95%, como exige a maioria das especificações, definindo-se grau de compactação como a relação entre a massa específica aparente seca medida no campo e aquela obtida em ensaio de laboratório. Isto é:

Para uma determinação indireta, no campo, da umidade de uma amostra. Entre esses está o "speedy"que consta de uma câmara onde se solta um gás que absorve a água do solo, e tendendo a aumentar seu volume, provoca aparecimento de pressão na câmara. Deve ser feita então uma taragem do aparelho correlacionando os teores de umidade do solo que se está usando, com as pressões medidas com um manômetro.

Um outro meio é o de resistividades. Medindo-se a resistividade da amostra compactada e relacionando-se-a com as umidades do solo em uso.

De cada amostra determina-se a massa específica aparente moldando-se corpos de prova compactados no cilindro de Proctor segundo o ensaio normal de compactação

É um método utilizado por empreiteiros, cujo objetivo principal, é saber quantas vezes deve passar o rolo compressor de que dispõe, sobre as camadas, a fim de atingir o grau de compactação especificado.

Consiste em se preparar no local da obra, uma área experimental aplainada e compactada. Sobre essa área serão lançadas as camadas do aterro experimental, em faixas com o dobro da largura do rolo compressor, para que ele passe de um lado, percorra o trecho experimental e volte pelo outro, tantas vezes quanto for necessário. A espessura de cada camada será de no máximo 25 cm fofa e rigorosamente controlada. Cada trecho da faixa terá uma certa umidade em torno da ótima. As camadas são assim compactadas com o equipamento escolhido. Determinam-se em cada trecho das faixas as massas específicas e as umidades ao fim de 2, 4, 8, 16 e 32 passadas.

Para a medida da resistência de um solo compactado, Proctor utilizou a sua "Agulha de Proctor". Consta essa de uma haste provida de mola, no interior de um cilindro graduado, constituindo um verdadeiro dinamômetro. Na parte superior da haste existe uma braçadeira. Aplicando a ela um esforço pelas mãos, no sentido de enterrá-la no solo, a mola do dinamômetro mede o esforço necessário para tanto. Esse esforço é um índice de resistência do solo compactado.

Poder-se-ia medir essa resistência, pôr exemplo, utilizando-se um cone de aço o qual é forçado a penetrar, por exemplo 1 cm, no solo compactado pôr um certo peso colocado sobre o cone. Esse peso serve também como índice de resistência do solo compactado.

Usou-se, no passado, a agulha de Proctor ou cone para controle de compactação. Assim, por exemplo, o terreno deveria ser compactado até que a resistência, indicada pela agulha de Proctor, mostrasse um certo valor, correspondesse àquele que se determina-se em laboratório sobre corpos de prova compactados na umidade ótima e densidade máxima. Havia, entretanto, o inconveniente do aterro apresentar altas resistências sem estar saturado. Tais altas resistências poderiam desaparecer com a saturação do aterro. Além disso, as pontas das agulhas ou cones são muito pequenas e medirão resistências em áreas muito restritas. Essas medidas poderiam então ser muito influenciadas por torrões duros ou pedras próximos da superfície do aterro. Assim o controle de compactação a partir da medida das suas resistências tem caído em desuso.

O Ensaio de Suporte Californiano fornece o "índice de suporte californiano"(Califórnia Bearing Ratio) indicado comumente pelas iniciais CBR, utilíssimo tanto para o julgamento da compactação das bases de pavimentos rodoviários como para o projeto de pavimentos flexíveis.

Compacta-se a amostra do solo, num cilindro de 15 cm de diâmetro e 17 cm de altura, na umidade ótima, até atingir a massa específica aparente seca que se deseja. Após a compactação inunda-se o corpo de prova, sob pressão ou não, através da amostra durante 4 dias, afim de se procurar atingir a saturação do corpo de prova. Sob a amostra em saturação é colocado um peso de 5 kg para simular a resistência que o peso do pavimento impõe a sua expansão, Aproveita-se da saturação para medir por meio de um deflectômetro a expansão que a amostra sofre ao saturar-se. Assim preparado o corpo de prova dá-se início ao ensaio.

Por meio de um macaco hidráulico reagindo contra uma armação metálica, faz-se pressão sobre o corpo de prova como um punção cilíndrico de 5cm de diâmetro. Um manômetro dá a pressão aplicada e um deflectômetro mede as deformações, com as quais se traça o gráfico pressão deformação.

Defini-se como índice de suporte californiano (CBR) como sendo:

CBR = P / 70 x 100

onde p é a pressão de punção para uma deformação de 2.5 mm, em kgf/cm2 corresponde a máxima resistência CBR que se espera de um solo. Isto é, o solo que apresenta num ensaio californiano um CBR = 70 é considerado como de máxima resistência. Será um solo estabilizado de características ótimas para uma base de pavimento rodoviário.

BIBLIOGRAFIA:

INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS SOLOS

AUTOR: MILTON VARGAS

UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS

MECÂNICA DOS SOLOS II