Você sabe o que é ou então já ouviu falar sobre compactação do solo? Trata-se da prática de densificar o solo através de equipamentos mecânicos, geralmente um rolo compactador ou então através de soquetes mecânicos. Confuso? Calma, a gente te ajuda a entender melhor!
O que acontece é que, lá dentro de um solo qualquer, há diversos “espaços vazios” o qual são ocupados, na verdade, por ar. Analogamente pense em um saco de areia. Quando você joga toda a areia do saco sobre um recipiente, ela inicialmente irá ocupar um determinado volume mas, quando você compactá-la (balançar bem o recipiente) verá que a areia irá “diminuir”, quase como se o novo volume fosse menor que o anterior. Na realidade o que acontece é que inicialmente há espaços vazios, preenchidos pelo ar, mas quando você os compacta você elimina os espaços vazios, isso faz com que a areia fique mais “juntinha” e, consequentemente, bem mais resistente.
Um solo quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num estado considerado fofo e heterogêneo, ou seja, além de ser pouco resistente e muito deformável, ele apresenta um comportamento diferente de local para local. Assim sendo, a compactação do solo tem como intuito aumentar a intimidade de contato entre os grãos, reduzindo o índice de vazios, além de tornar o aterro mais homogêneo.
Empregos da Compactação do Solo
A compactação do solo, para a engenharia civil, possui diversas empregabilidades, tais como: Aterros, construção de barragens, preenchimento com terra do espaço atrás do muro de arrimo, reenchimento de valetas que se abrem pelas ruas da cidade, camadas constitutivas dos pavimentos, etc.
O tipo de obra e de solo disponível vão ditar o processo de compactação a ser empregado, a umidade em que o solo deve se encontrar e a densidade a ser atingida, cujos objetivos são reduzir os futuros recalques, aumentar a rigidez e também a resistência do solo, além de reduzir a permeabilidade.
Na compactação, as quantidades de água e de partículas permanecem imutáveis. O aumento da massa específica ocorre através dá eliminação de ar dos espaços vazios. A partir de um certo teor de umidade, a compactação não mais consegue expulsar o ar dos vazios pois o grau de saturação já é elevado e o ar está envolto pela água. Assim sendo, há um teor de umidade para a energia que foi aplicada, tal teor recebe a denominação de umidade ótima, e conduz até uma densidade máxima.
Ensaio de Compactação do Solo
O ensaio de compactação do solo é normatizado pela NBR 7182:2016 – “Esta Norma específica um método para determinação da relação entre o teor de umidade e a massa específica aparente seca de solos, quando compactados, de acordo com os procedimentos especificados”.
Ou seja, é através deste tipo de ensaio que é possível obter a curva gráfica que irá definir qual a quantidade ideal tanto para a umidade quanto para a densidade seca em um determinado solo e para sua determinada aplicação.
Com isto dito,, vamos ao passo-a-passo para o ensaio e compactação do solo:
O primeiro passo é a coleta da amostra do solo que será analisado, tal amostra deve ser previamente seca ao ar e destorroada. Dá-se início então ao ensaio, no qual acrescenta-se água até que o solo fique com mais ou menos 5% de umidade abaixo da umidade ótima. Qualquer operador com um pouco de experiência, manuseando o solo percebe se ele encontra-se abaixo ou acima de sua umidade ótima, a qual geralmente é muito próxima e um pouco abaixo do Limite de plasticidade.
Uniformizando-se bem a umidade, uma porção do solo é colocada num cilindro padrão (10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm, volume de 1000 cm³) e submetida a 26 golpes de um soquete que possua uma massa de 2,5 kg e caia de uma altura de 30,5 cm. É necessário que o solo compactado ocupe por volta de um terço da altura total do cilindro. Repete-se então o processo por mais duas vezes. O volume final é corrigido raspando-se, com o auxílio de uma espátula, o excesso.
Com o que restou no corpo de prova, determina-se então sua massa específica, bem como sua umidade. E, com ambos os valores em mãos, é hora entõa de calcular sua densidade seca.
Para calcular a densidade seca, basta seguir a fórmula:
Em que:
- Yd = Densidade seca dada em g/cm³;
- Ph = Peso úmido do solo que está sendo compactado dado em g;
- V = Volume (com dimensões internas) do cilindro utilizado dado em cm³;
- W = O teor de umidade do solo que está sendo compactado dado em %.
A amostra é então destorroada e sua umidade aumentada por volta de 2%, realiza-se então uma nova compactação e posteriormente uma nova conta e um novo valor para a densidade seca.
Repete-se então a operação até que você note que a densidade seca tenha caído em duas ou três operações em sequência. O normal é que necessite de, no máximo, 6 operações para isto.
Com os dados em mãos, é hora então de desenhar a curva de compactação, que nada mais é do que a representação da umidade em função da densidade seca. Geralmente é uma reta ascendente do ramo seco e outra para os pontos descendentes que representam o ramo úmido, e ambas são “unidas” através de uma parábola. E esta parábola é responsável por definir a densidade seca máxima, que corresponde a uma umidade ótima.
No próprio gráfico do ensaio é possível traçar curvas correspondentes a igual grau de saturação que dependem somente da densidade dos sólidos. O solo pode se encontrar em qualquer posição inferior a curva de saturação, mas nunca superior a ela. Os pontos tidos como ótimos das curvas de compactação se situam entre 80 a 90% de saturação. Para calcular a curva de saturação do solo, basta seguir a fórmula:
Em que:
- Yd = Densidade seca dada em g/cm³;
- Sr = O grau de saturação, que deve ser considerado como 100%;
- W = O teor de umidade do solo que está sendo compactado dado em %.
- Yw = Densidade da água, a qual é sempre 1m,0 g/cm³;
- Yg = Densidade dos grãos do solo dada em g/cm³.
Este passo-a-passo que mostramos corresponde ao ensaio que é chamado de: Ensaio Proctor Normal. Há, entretanto, diversos outros tipos diferentes de ensaios que podem ser utilizados, dependendo apenas do tipo de obra que se tem pela frente. Passaremos de maneira reduzida sobre alguns destes ensaios:
Ensaio Modificado
Parecido com o Proctor Normal, entretanto aqui há diferenças entre as dimensões do cilindro utilizado e o número de golpes aplicados por camada, 55 ao invés de 26. Este tipo de ensaio é realizado nas mais importantes camadas do pavimento, onde uma melhoria nas propriedades do solo é necessária, necessitando assim de uma energia de compactação maior.
Ensaio Intermediário
Dimensões de cilindro do Modificado e número de goles do Proctor Normal, este é basicamente o Intermediário.
A Compactação do Solo para a Agricultura e Como Evitá-la
Enquanto para a construção civil a compactação do solo é vista de maneira positiva, para a agricultura é exatamente o oposto, sendo um dos motivos para que as lavouras percam produtividade.
Isso se dá pelo de que, com a compactação do solo, torna-se mais difícil reter a água, o que influencia diretamente o rendimento da plantação. Isso é particularmente pior para uma área que seja irrigada, isso pois falta água nas camadas abaixo da zona que foi compactada enquanto ao mesmo tempo há um sobra água em camadas superficiais.
E o que fazer para evitar a compactação do solo nestes casos? É importante salientar que ainda não há meios que recuperem 100% um solo compactado, tecnologias como o subsolador ajudam a recuperar um pouco o solo compactado, mas nunca por inteiro. Com isto dito, o melhor método fica sendo o preventivo.
Evitar o uso de maquinário pesado (que por si só já compactam o solo quando passam) e observar qual a melhor época do ano (levando em conta a umidade do solo) para o uso de tais máquinas no campo são apenas alguns dos diversos cuidados que podem, e devem, ser tomados.
Recentemente as esteiras de borracha vem sendo uma excelente opção para evitar a compactação do solo na agricultura isso pois a área de contato com o solo é aumentada, o que contribui bastante quando comparada a demais máquinas pesadas.
E, caso ainda haja quaisquer dúvidas sobre compactação do solo, então você pode retirá-las no vídeo abaixo:
