Teoria: Compactação Proctor
O que o ensaio de compactação de Proctor mede, como se traça a curva de compactação e como se usam a massa específica seca máxima e a umidade ótima no controle de aterros.
Compactação
Compactar é reduzir os vazios de ar do solo por meios mecânicos, o que aumenta sua resistência e diminui a compressibilidade e a permeabilidade. Ralph Proctor mostrou, em 1933, que para uma mesma energia a massa específica seca obtida depende da umidade: cresce até um máximo e depois cai.
No ramo seco, a água lubrifica os grãos e facilita o rearranjo; no ramo úmido, a água ocupa vazios que a compactação não consegue expulsar. O pico da curva dá a massa específica aparente seca máxima (ρd,máx) e a umidade ótima (wót).
Ensaio
O solo, preparado conforme a NBR 6457, é compactado em camadas num cilindro com um soquete que cai de altura fixa. Repete-se com umidades crescentes, em geral cinco pontos, dois abaixo e dois acima da ótima.
| NBR 7182 (normal) | ASTM D698 (método A) | |
|---|---|---|
| Cilindro | Pequeno, 1000 cm³ | 4 in, 944 cm³ |
| Soquete | 2,5 kg, queda de 30,5 cm | 2,49 kg, queda de 30,5 cm |
| Camadas × golpes | 3 × 26 | 3 × 25 |
| Energia | ≈ 0,58 MJ/m³ | ≈ 0,60 MJ/m³ |
As energias intermediária e modificada (ASTM D1557) usam soquetes mais pesados e mais golpes, e levam a uma massa específica maior com umidade ótima menor.
Cálculos
A curva é traçada pelos pontos (w, ρd). Esta página a ajusta por mínimos quadrados — uma cúbica, que acompanha a assimetria usual da curva, com cinco pontos ou mais, e uma parábola com três ou quatro — e toma o ponto mais alto entre o mais seco e o mais úmido.
Com S = 100%, é a curva de vazios de ar nulos: nenhum ponto pode ficar acima dela. O ramo úmido costuma correr paralelo a ela, com S entre 80 e 95%.
Linha de ótimos
Quanto maior a energia de compactação, maior a massa específica seca máxima e menor a umidade ótima. Os picos das curvas obtidas em energias diferentes alinham-se aproximadamente numa reta, a linha de ótimos, que corre quase paralela às curvas de saturação, com S entre 80 e 90%.
Ela separa os ramos seco e úmido para qualquer energia: um solo compactado à esquerda dela está no ramo seco, onde mais energia ainda aumenta a densidade; à direita, mais energia pouco adianta, porque o ar restante já não sai.
Controle de compactação
No campo, a massa específica seca da camada compactada é comparada à máxima do ensaio pelo grau de compactação:
As especificações costumam exigir GC de 95 a 100% e a umidade dentro de ±2% da ótima. Compactar no ramo seco dá um solo mais rígido e mais sujeito a colapso; no úmido, mais deformável e menos permeável.
Limitações
- O ajuste só aproxima a curva; com poucos pontos ou pontos dispersos, a posição do pico é incerta.
- Sem pontos dos dois lados da umidade ótima, o pico não fica definido e é preciso compactar mais corpos de prova.
- Solos com muito pedregulho pedem o cilindro grande ou correção para a fração graúda.
Referências
- ABNT. NBR 7182: Solo — Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 2016.
- ABNT. NBR 6457: Solos — Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 2016.
- ASTM. D698: Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort. West Conshohocken, 2021.
- Proctor, R. R. Fundamental principles of soil compaction. Engineering News-Record, v. 111, 1933.
- Pinto, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.