Northern limb

O processo de compactação promove a diminuição dos vazios do solo por expulsão do ar contido nesses vazios e segundo Blücher (1951, apud SOUZA, 2006, p. 24), a compactação do solo é o processo pelo qual suas partículas são forçadas a se agruparem mais estreitamente, através da redução dos vazios. Este processo é feito geralmente por meios mecânicos e ainda conforme Souza (2006, p. 24), a nova configuração do solo após a compactação afeta significativamente suas características mecânicas e, consequentemente, sua porosidade e permeabilidade também são modificadas.

Conforme Souza Junior (2005, p.6), a compactação pode ser entendida como um processo em que visa melhorar as propriedades de um dado material, através da compressão do mesmo por meio de uma determinada energia mecânica. Dentre os principais benefícios, em termos de propriedades geotécnicas, adquiridos através do processo de compactação, podem ser citados o aumento da densidade, da resistência ao cisalhamento e da capacidade de suporte retratada através do CBR. A compactação também reduz o índice de vazios, a permeabilidade, a contração e a compressibilidade.

Segundo a ABNT NBR 6502:1995 compactação é definida como o processo artificial de aumento da massa específica de um solo, por redução do seu volume de vazios, através da aplicação de energia mecânica.

A resistência do solo está diretamente relacionada com seu grau de compacidade quando é adensado por um determinado esforço. Para cada tipo de solo e para cada esforço de compactação existe uma determinada umidade, denominada umidade ótima de compactação, na qual ocorrem as condições em que se pode obter o melhor adensamento, ou seja, a maior massa específica seca. Nesta condição, o solo também apresenta menor porosidade, caracterizando assim um material mais durável e mais resistente mecanicamente. (NEVES et al. 2005, p. 9).

E ainda segundo Souza Júnior (2005, p. 2), o efeito da energia de compactação na estrutura e nas propriedades geotécnicas dos solos compactados é essencial para o entendimento do

comportamento dos materiais durante a vida útil dos pavimentos e tem sido intensamente estudado por diversos autores.

A compactação de solos poderá ser realizada por vários métodos, e em cada caso serão obtidos, provavelmente, resultados diferentes para um mesmo tipo de material. Por outro lado, um mesmo método de compactação, quando aplicado em solos com características geotécnicas distintas, também poderá apresentar resultados bastante diferentes. Portanto, os resultados de um processo de compactação dependem de diversos fatores como a natureza do solo, o método de compactação a ser utilizado, a energia e o teor de umidade. (ESSIGMANN JR et al., 1978 apud SOUZA JÚNIOR, 2005).

Os principais tipos de compactação dos solos podem ser: por vibração, por impacto, por amassamento, por pressão, e em laboratório, conforme Souza Júnior (2005, p.13), os métodos de compactação mais utilizados são: compactação dinâmica ou por impacto; compactação estática ou por pressão; compactação por pisoteamento ou por amassamento, e compactação por vibração.

O ensaio de compactação dinâmica ou por impacto consiste na aplicação de um determinado peso (soquete), que cai livremente de uma certa altura sobre uma camada de solo, compactada em um cilindro padrão. A energia de compactação que se deseja aplicar depende da padronização de cada um desses parâmetros. Ao variar qualquer um deles como peso, altura, número de golpes ou espessura da camada, varia-se também a energia, alterando-se, assim, o resultado de todo o processo de compactação. (SENÇO, 1997).

Souza (2006, p. 24) relata que em 1933, R. Proctor publicou uma série de artigos sobre métodos de controle de compactação. Seus estudos enunciaram um dos mais importantes princípios da Mecânica dos Solos, ou seja, que a densidade de um solo compactado é função do teor de umidade no momento de sua compactação. Proctor percebeu que, para uma energia de compactação constante, ao se adicionar água ao solo, sua densidade aparente aumentava até certo ponto, o qual ficou conhecido como umidade ótima. Ao acrescentar teores de umidade acima do ótimo, a densidade tornava-se a reduzir, pois o excesso de água absorve parte da energia de compactação e a redistribui ao sistema, afastando as partículas sólidas. (GRANDE, 2003).

A Figura 2.3 mostra a execução do ensaio de compactação Proctor normal.

Figura 2.3 - Ensaio de compactação Proctor normal

Fonte: Autor.

Felt (1955, 1957) apud ABCP (1980, p.10), mostrou que a umidade da mistura, por ocasião da compactação, não só influi na densidade atingida com determinado equipamento, como, por si só, afeta as características do material. Nota-se que para os solos arenosos, as maiores resistências são atingidas com umidade de moldagem um pouco inferiores à umidade máxima do ensaio de compactação, enquanto que, com solos argilosos, elas se manifestam com umidades de moldagem em pouco superiores à ótima do ensaio. Verifica- se, também, que o solo-cimento com solo argiloso é mais sensível à variação de umidade do que o executado com solo arenoso.

2.1.5.1 O ensaio Mini-MCV

Fabbri (1994) relata que em meados de 1979, o Professor Job Shuji Nogami, então engenheiro do DER-SP engajado no convênio 42/77 do IPAI/DER-SP, apresentou, à equipe técnica do convênio sediada no laboratório da DR-4 em Araraquara, o ensaio de MCV, Moisture Condiction Value, desenvolvido por Parsons(1976) e uma classificação de solos baseada nos resultados deste ensaio. (PARSONS e BOLDEN, 1979). Apresentou também a sua proposta de adaptação desse ensaio para que fosse possível a sua execução a

partir de corpos de prova de dimensões reduzidas obtidos utilizando-se o equipamento de compactação e cilindro do ensaio Mini-CBR. O ensaio realizado nessas condições foi denominado pelo seu autor de Mini-MCV.

Segundo Parsons (1976, apud FABBRI 1994), o ensaio MCV baseia-se no princípio fundamental da compactação, onde a densidade obtida é função somente do teor de umidade e do esforço de compactação dispendido. Foi originalmente desenvolvido com a finalidade de medir um "valor" associado à condição de umidade que o solo contém e é utilizado para verificar, rapidamente, no campo, o teor de umidade do solo e as condições de trabalhabilidade associadas a esse teor de umidade.

A primeira tentativa de padronização do ensaio Mini-MCV, conforme o idealizado pelo Prof. Nogami, a partir do ensaio MCV de Parsons (1976), foi proposta por Sória e Fabbri (1980), a pedido do referido professor. As principais diferenças e semelhanças entre o ensaio original e o de Mini-MCV são listadas na Tabela 2.2. (FABBRI, 1994).

Tabela 2.2 - Semelhanças e diferenças entre os ensaios MCV (PARSONS E BOLDEN, 1979) e Mini-MCV (SÓRIA E FABBRI, 1980)

* mudado posteriormente para somente 200 g.

Ainda segundo Fabbri (1994) este novo ensaio, o Mini-MCV, apesar de reduzir a quantidade de solo usada na compactação (utilizando 200 g de solo por teor de umidade, totalizando no máximo 1000 g), e o esforço dispendido na sua realização (pois utiliza um soquete de 2270 g), manteve os outros procedimentos do ensaio original, permitindo a obtenção de parâmetros a' e b' da curva de calibração teor de umidade versus Mini-MCV, similares aos a e b de Parsons e Bolden (1979). Além dos parâmetros originais do ensaio MCV, o Mini-MCV possibilita ainda a obtenção de uma família de curvas de compactação do solo (massa específica aparente seca versus teor de umidade de compactação). Tais curvas são calculadas a partir das alturas parciais atingidas pelo corpo de prova durante a aplicação da seqüência de golpes pré-estabelecida, abrangendo desde energias inferiores à normal até além da intermediária. O Mini-MCV permite ainda que sejam realizados, após a moldagem dos corpos de prova, ensaios de medida de capacidade de suporte tipo Mini- CBR e outros da mesma família, para a condição sem imersão ou umidade de moldagem, conforme ressaltam Nogami e Villibor (1980, apud FABBRI, 1994). Inicialmente, o ensaio de Mini-MCV era executado com massas diferentes conforme o tipo de solo analisado (NOGAMI E VILLIBOR, 1981, 1985, apud FABBRI, 1994). Se o solo fosse argiloso, o ensaio deveria ser executado com massa úmida igual a 200 g, caso fosse arenoso, com 220 g. Posteriormente, devido a dificuldades na sua execução, pois corria-se o risco de executar o ensaio com uma massa não apropriada para o tipo de solo analisado e então ter que repetir o ensaio com a massa correta, o procedimento de ensaio foi simplificado, passando a ser realizado somente com amostras de 200 g para qualquer tipo de solo, e normalizado pelo Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo (DER-SP, 1988).

No ensaio Mini-MCV, utiliza-se um processo de compactação que permite que, durante a aplicação dos golpes, seja medida a altura do corpo de prova resultante de um conjunto de golpes aplicados. A densidade do corpo de prova tende a um valor próximo da condição de saturação. Para cada teor de umidade há uma energia (números de golpes) que leva a amostra a este estado de compactação. SÓRIA e FABBRI (1980, apud OLIVEIRA, 2013, p.20).

Este ensaio foi padronizado pelo DNER como Solos compactados em equipamento miniatura – Mini-MCV – Norma rodoviária – Método de Ensaio – DNER-ME 258/94 14 p.

As Figuras 2.4a e 2.4b mostram o equipamento Mini-MCV, e a execução do ensaio de compactação.

Figura 2.4a - Equipamento miniatura Mini- MCV

Figura 2.4b - Ensaio de compactação em equipamento miniatura Mini-MCV

Fonte: Autor. Fonte: Autor.