quinta-feira, 23 de maio de 2013

Compactação de Solos e Base



Compactação é o preenchimento dos espaços (vazios) de uma camada, através do adensamento do solo, com aumento de capacidade de suporte do mesmo. Se a compactação não for bem executada, todas as camadas construídas acima podem ser comprometidas com futuros afundamentos e deformações do subleito.
Os rolos compactadores vibratórios são os equipamentos que executam este trabalho. O sistema vibratório é acionado através do giro em alta velocidade de um peso excêntrico, localizado no eixo central do cilindro, cuja rotação faz com que o cilindro execute movimentos de subida e descida com impacto no solo. A altura que o cilindro atinge desde o solo é denominada Amplitude de Vibração, medido em milímetros. A quantidade de impactos por segundo com que o cilindro golpeia o solo é chamado de Frequência de Vibração, medido em Hertz. 

 
A compactação por sistema vibratório apresenta vantagens em relação a compactação estática, que é executada pela ação do peso do equipamento. Já a vibração potencializa a força aplicada em até duas vezes e meia o peso operacional do compactador. As ondas de choques geradas provocam vibrações que reduzem o atrito interno entre as partículas do solo, assim facilitando a compactação.
 
Etapa inicial do processo construtivo de rodovias, a compactação das primeiras camadas da estrutura do futuro pavimento rodoviário é fundamental ter uma boa execução. Porém costuma não receber a devida importância, sem ter o mesmo controle de execução em relação às demais etapas do processo construtivo. É bastante comum que não haja o devido treinamento, acompanhamento e conferência do trabalho executado pelo operador do rolo. A cultura nas obras pelo Brasil é simplesmente “andar pra frente e pra trás”. Normalmente, o rolo é a primeira máquina que um trabalhador de obra opera. Geralmente sem orientação adequada.
O planejamento da execução da compactação também é falha em grande parte das obras pelo país. O ideal é que se faça um estudo do tipo de solo, a escolha de um modelo de rolo compactador ideal, o uso do cilindro correto (liso ou pata) e testes experimentais do número de passadas. O fenômeno da supercompactação (chamado também de sobrecompactação), que é o número de passadas em excesso, geralmente é desconhecido.
Os solos basicamente são divididos em dois grupos principais: coesivos e granulares (não-coesivos). Um solo é considerado coesivo quando mais de 35% de seu material é passante na peneira 200 (#200), que tem abertura de malha de 0,074 mm. Argila e Silte são os solos coesivos mais comuns no Brasil. Já um solo é classificado como granular quando menos de 35% do material passa na mesma peneira 200. Como exemplo, temos a Areia, Cascalhos, Britas, etc. O solo granular apresenta drenagem livre. Já o solo coesivo apresenta retenção de água.
 
Em determinadas regiões, em épocas de chuva, as obras simplesmente são interrompidas pelo excesso de umidade do solo. Esta é uma grande dificuldade das obras no Brasil, um país de solo predominantemente coesivo. Para possibilitar a compactação, é preciso que o solo esteja próximo de sua umidade ótima. Ou seja, nem muito seco, nem muito úmido. Se estiver muito seco, o atrito entre as partículas internas agem como forças contrárias ao adensamento do solo. Para isto, é necessário que haja umidade em pequena quantidade para “lubrificar” estes atritos internos e favorecer a compactação. Mas se o solo estiver com excesso de umidade, a presença de água em excesso nos vazios entre as partículas também age como uma força contrária à compactação.
 
O rolo compactador pode ser configurado com cilindro liso ou cilindro corrugado, chamado também de rolo pata ou pé-de-carneiro. O cilindro liso é destinado aos solos granulares, enquanto o cilindro pata é destinado aos solos coesivos, cuja função é aumentar a área de contato com o solo, potencializando a quebra da coesão entre as micropartículas e favorecendo a evaporação da água retida neste tipo de solo. Com uma menor umidade, o solo pode ser compactado. Se o solo coesivo estiver úmido, o efeito da passada do rolo compactador será como a de uma borracha, pois o solo deforma e volta ao seu volume original.
 
Muitos erros de execução são cometidos na etapa de terraplenagem. Os mais comuns são as passadas em excesso e a velocidade inadequada do rolo.  Se há passadas em demasia, o solo pode começar a desagregar. Após atingir sua densidade máxima, o excesso de forças aplicado ao solo provoca o efeito da sobrecompactação. Rachaduras, trincas e fissuras começam a surgir e provocar o efeito contrário a compactação. Já a velocidade inadequada de compactação, esta pode ser para menos ou para mais. Se a velocidade for baixa, os impactos da vibração do cilindro se sobrepõem uma as outras. Se a velocidade for alta, estes impactos não são aplicados de forma contínua no solo, com espaços sem receber a vibração. A velocidade ideal de compactação é de aproximadamente 4 km/h.
 
É muito comum encontrar nas obras rolos compactadores velhos e em mau estado de conservação. As tecnologias existentes nos rolos atuais são menosprezadas, embora sejam projetadas justamente para otimizar o trabalho de compactação. Como exemplo, os compactadores HAMM apresentam sistema de frequência e amplitude de vibração que se adapta ao tipo de solo (granular ou coesivo), controle de tração para trabalho em trechos íngremes e dispositivos que orientam o operador quanto aos parâmetros de compactação, como velocímetro e sensor para rolos lisos que detecta e informa o operador quanto ao preenchimento dos vazios do solo.

 


8 comentários:

  1. Muito boa explicação Juliano!
    Eu tenho curiosidade sobre como funciona a vibração no interior do cilindro.Você tem alguma fotografia ou desenho interno de um cilindro?

    Muito obrigado

    Oswaldo Machado

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  2. Outra pergunta
    E a função do laboratorista de solo?
    Esse profissional não evita as falhas descritas?
    Qual a função da balança de 2 pratos que o profissional usa para pesar as amostras?
    Obrigado

    Oswaldo Machado

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  3. Caro Oswaldo, coloquei no meio do texto o vídeo que mostra o funcionamento interno do sistema de vibração do rolo. Do meu tablet ele não abre mas no notebook abriu, utilizando Internet Explorer ou Google Chrome.

    O laboratorista de solo tem como função principal coletar amostras e verificar o grau de compactação. No laboratório, o ensaio mais comum é o método Proctor. Em campo, o método mais comum é o método do frasco de areia. Os projetos exigem que o solo atinja alto grau de compactação, próximo ou superior a 100%. Estes métodos de verificação são os utilizados.

    No ensaio do frasco de areia, o laboratorista remove uma pequena quantidade do solo, leva a uma balança, e no buraco que fica no chão adiciona areia até preencher totalmente. Depois esta areia é removida e se faz a comparação dos pesos na balança. Para isto, é preciso saber o peso específico de ambos (solo e da areia). Desta forma, através de cálculos simples, se chega ao grau de compactação da amostra retirada. Os laboratoristas com experiência realizam este teste em poucos minutos.

    Bom, quem sabe posto mais pra frente detalhes destes testes.

    Abraço

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  4. Obrigado Juliano por responder minhas duvidas.
    Eu fico muitas vezes observando o trabalho sem saber o real motivo dos procedimentos executados.
    Com suas explicações passei entender vários procedimentos
    Muito obrigado

    Oswaldo Machado

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  5. Boa tarde Juliano.
    Parabenizo-o pelas excelentes matérias publicadas em seu blog referentes a Pavimentação, setor em crescente desenvolvimento.
    Profissional da área atualmente como Encarregado, confesso que as matérias abordadas são de grande valia e contribuição para a o desenvolvimento profissional, competência e qualidade para nós funcionários desse setor cada vez mas competitivo.
    Sem mas um Abraço.

    Marcelo Carneiro Ferreira

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    1. Olá Marcelo, obrigado. Mesmo com a correria do dia a dia, vou procurar sempre postar algo por aqui.

      Abraço
      Juliano

      E desculpe pela resposta tardia, pois o Blogspot acabou não me avisando sobre a sua postagem aqui.

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  6. Excelente o seu blogspot. Objetivo, didático. Não encontrado , nem mesmo em fabricantes importantes. Grato, foi muito útil.

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  7. Olá Juliano, você teria algum exemplo de rodovia em que a compactação por sistema vibratório foi utilizada?

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