COMPACTAÇÃO

     

Compactação é o processo pelo qual se obtém mecanicamente o aumento de resistência do solo. Os solos são geralmente divididos em três grupos: granulares, coesivos e orgânicos. Para fins de compactação, consideraremos separadamente os granulares e os coesivos. Em qualquer deles, apenas no teor de umidade ótimo se atinge o máximo peso específico seco, que corresponde à maior resistência do solo. São raras as exceções, principalmente com argilas muito plásticas, que adensadas com rolos médios ou leves, um pouco acima da umidade ótima, atingem resultados comparáveis aos obtidos com rolos pesados na umidade ótima. Nesses casos, apenas testes em pistas experimentais permitem argumentação. Também nos solos muito arenosos o efeito de variações no teor de umidade real na compactação é menos sensível, e pequenas variações não chegam a causar densidade real abaixo das especificações de projeto. Para o adensamento de areias e materiais granulares, é preferível o efeito dinâmico da vibração. Até pressões de 0,5 a 1 kg/cm2 (na profundidade mais desfavorável), aplicadas com placas vibratórias, são suficientes, trabalhando em camadas de até 50 cm.

Nos solos argilosos, a compactação é obtida principalmente pelo efeito da compressão e cisalhamento, com a vibração exercendo 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 . Estas variam, geralmente, de 3 a 5 kg/cm2 na profundidade mais desfavorável da camada. O equipamento ideal de compactação é o rolo pé-de-carneiro, de elevado peso próprio, que produz efeito de amassamento aliado à grande pressão estática. Nestes solos, uma compactação feita fora da umidade ótima é desastrosa.

Rolo pé-de-carneiro

Nos solos misturados, ou misturas de solos, é mais difícil prever com segurança qual o equipamento de compactação que dará os melhores resultados. Os rolos combinados, como pés-de-carneiro vibratórios, autopropelidos e de grande peso atingem ampla faixa de solos, como os argilo-siltosos, siltosos, silto-arenosos, etc., o mesmo acontecendo com os rolos de pneus pesados, e com grande pressão nos pneus, ou os rolos mais leves com pneus oscilantes (estes últimos são melhores quando predomina a areia nas misturas).

Rolo pneumático (oscilante)

Por essa razão se executam PISTAS 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 PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, UMIDADE, PESO DO LASTRO, etc. O gráfico e a tabela que se seguem são apenas indicações, uma orientação geral para os tipos de compactadores mais frequentemente usados conforme os tipos de solo.

Escolha do rolo compactador

TIPO DE ROLO

PESO MÁXIMO (toneladas)

ESPESSURA MÁXIMA APÓS COMPACTAÇÃO

UNIFORMIDADE DA CAMADA

TIPO DE SOLO

Pé de carneiro estático

20

40 cm

Boa

Argilas e siltes

Pé de carneiro vibratório

30

40 cm

Boa

Misturas de areia com silte e argila

Pneumático leve

15

15 cm

Boa

Misturas de areia com silte e argila

Pneumático pesado

35

35 cm

Muito boa

Praticamente todos

Vibratório com rodas metálicas lisas

30

50 cm

Muito boa

Areias, cascalhos, material granular

Liso metálico estático, 3 rodas

20

10 cm

Regular

Materiais granulares, brita

Rolo de grade ou malha

20

20 cm

Boa

Materiais granulares ou em blocos

Combinados

20

20 cm

Boa

Praticamente todos

 

Compactador de grade

    

compactadores manuais vibratórios

FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO

ENERGIA DE COMPACTAÇÃO:        E = f ( P. N / ( v . e ))

Para obter maiores graus de adensamento, deve-se PELA ORDEM, tentar:

  1. aumentar o peso (P) do rolo;

  2. aumentar o número (N) de passadas ;

  3. diminuir a velocidade (v) do equipamento de compactação ;

  4. reduzir a espessura (e) da camada .

    NUMERO DE PASSADAS:

O grau de compactação aumenta substancialmente nas primeiras passadas, e as seguintes não contribuem significativamente para essa elevação. Além disso, resultados experimentais indicam que um número excessivo de passadas produz super compactação superficial, principalmente em se tratando de rolo vibratório. Isto é: insistir em aumentar o número de passadas pode produzir perda no grau de compactação, por destruição de uma 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 adotar número de passadas entre 6 e 12 .

    ESPESSURA DA CAMADA:

        Razões econômicas fazem preferir que a espessura seja a maior possível. Mas características do material, tipo de equipamento e finalidade do aterro são fatores que devem predominar. Equipamentos diversos exigem espessuras de camada diferentes. A tabela "Escolha do rolo compactador", vista anteriormente, é uma orientação inicial, devendo a escolha levar em consideração os demais fatores. Geralmente se adotam espessuras menores que as máximos, para garantir compactação uniforme em toda a altura da camada. Em obras rodoviárias, fixa-se em 30 cm a espessura máxima compactada de uma camada, após compactação, aconselhando-se como normal 20 cm, para garantir a homogeneidade. Para materiais granulares, recomenda-se no máximo 20 cm compactados. Resultados obtidos com aterros experimentais podem modificar tais especificações.

   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 umidade.

   VELOCIDADE DE ROLAGEM:

   A movimentação dos pé-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 rolo compactador é função da potência do trator, já que são necessários cerca de 250 kg de força tratora por tonelada de peso para vencer a resistência à rolagem, no caso de material solto. Ao início, usar 1ª marcha, mas a medida que o solo se adensa, passamos à segunda marcha. Rolos pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a 15 km/h, rolos pé-de-carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h. Aos primeiros são recomendadas essas velocidades maiores, porque as ações dinâmicas oriundas do seu grande peso acusam os pontos fracos de compactação, principalmente quando esta é feita em umidade superior à ótima (aparecem borrachudos). A baixa velocidade recomendada para o equipamento vibratório permite a compactação com menor número de passadas, pelo efeito mais intenso das vibrações.

INFLUÊNCIA DA AMPLITUDE E FREQUÊNCIA DAS VIBRAÇÕES (ROLOS VIBRATÓRIOS)

A freqüência 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 freqüências pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito de 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 autopropelidos com velocidades maiores. A experimentação permite definir a velocidade que produza melhor compactação para o conjunto formado pelo solo e pelo rolo propulsor.

Para alguns solos e usos, podem ser obtidas características indesejáveis, principalmente com respeito à homogeneização da camada. Outros desenhos de patas também alteram a produção do rolo compactador.

PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR:

    O rendimento de um rolo pode ser avaliado por 

R ( m3 / h ) =10. L.E.V.N

onde

L = largura do rolo compressor em metros;

E = espessura da camada em cm;

V = velocidade do rolo em km/h

N = número de passadas do rolo

Sujeito, é claro, ao fator de eficiência.

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