Entendendo a compactação, estabilização mecânica, química e os grandes benefícios para o campo através da Engenharia Rural

22/02/2022   |   ARTIGOS AUTORAIS

Para o produtor agrícola o  fenômeno da compactação dos solos pode ser visto como algo indesejável no campo, mas esta não é uma verdade absoluta! Um dos maiores gargalos do campo é a infra-estrutura. Com abundância de material, muitas vezes o produtor executa serviços que não entregam longevidade e o deixam na mão quando mais precisam.  Através da compactação aliada a estabilização química, desde que bem manejada, pode-se obter maiores valores de impermeabilidade, resistência, aumento de rigidez do solo, além de reduzir a susceptibilidade do solo a recalques futuros.

Entre exemplo de obras que utilizam esta técnica, podem ser citadas: barragens de terra, preenchimento de espaço atrás de muros de arrimo, estradas rurais, taludes etc. Estruturas fundamentais para o fluxo de operação no campo, que precisa sempre contar com o escoamento das safras por meio de caminhões pesados, dentre outras necessidades que são puramente engenharia.

A compactação de um solo pode ser entendida como a redução da porosidade de um solo por meio de equipamentos mecânicos, embora, muitas vezes, possam ser utilizados métodos manuais, como soquetes.

A porosidade de um solo é variável com o tipo e estado do solo antes de sua compactação e com a energia utilizada nesse processo. Dessa maneira, comparando-se um mesmo solo compactado com equipamentos de pesos diferentes, certamente este apresentará porosidades variáveis para cada equipamento utilizado, sendo o equipamento mais pesado aquele que reduzirá mais a porosidade do solo.

O grau de saturação do solo também (que tem marcante influência na resistência dos solos parcialmente saturados) é função da compactação. Outro fator de influência é a estrutura do solo compactado.

Devido à grande variação de tamanho e dimensões das partículas de argila, existe a ocorrência de um grande número de arranjos estruturais diferentes. Entretanto, há dois tipos de arranjos que podem ser considerados casos limites.

Quando um solo é compactado com baixo teor de umidade, as forças entre partículas de argila são predominantemente de atração, de tal forma que a estrutura que se forma é denominada floculada. O aumento do teor de umidade tende a aumentar a repulsão entre as partículas, e a produzir como conseqüência uma dispersão destas. Assim, o menor grau de dispersão permitirá um arranjo mais ordenado das partículas e uma densidade mais elevada. Dessa maneira, com o aumento do teor de umidade no solo, aumenta-se a tendência à repulsão das partículas e, como conseqüência, pode-se encontrar uma estrutura denominada dispersa, com menor densidade.

Se for considerado o efeito da energia de compactação, quanto maior a energia desta, mais paralelas tendem a se dispor às partículas. Porém, se o teor de umidade for muito alto, a maior energia de compactação não consegue eliminar o ar existente nos vazios do solo, e a densidade pouco se altera.

O fenômeno da compactação pode ser simulado por meio de ensaios laboratoriais próprios. Estes ensaios podem ser classificados em relação à energia de compactação aplicada e em função de como essa energia é aplicada.

Estes ensaios consistem basicamente em determinar um valor de umidade para qual o solo que está sendo ensaiado apresentará o maior peso específico, e dessa forma menor porosidade e maior resistência. Tal valor de umidade é conhecido como “ umidade ótima”, e antes da execução e projeto de qualquer obra de terra compactada, por exemplo um aterro de barragem, este valor de umidade deverá ser conhecido.

Os ensaios mais utilizados para a determinação do valor da umidade ótima são os seguintes:

• Ensaio de Proctor Normal: recomendado para a obtenção do valor da umidade ótima para obras de terra de pequeno porte e que serão compactadas por equipamentos leves;
• Ensaio de Proctor Modificado: recomendado para a obtenção do valor da umidade ótima para obras de terra de grande porte e que serão compactadas por equipamentos pesados;
• Ensaio de Proctor Intermediário: recomendado para a obtenção do valor da umidade ótima para obras de terra compactada e equipamentos de médio porte.

Existem diversos processos e equipamentos para se executar uma compactação de campo, que vão desde simples soquetes manuais, até mesmo grandes equipamentos.

O tipo de equipamento a ser utilizado e o número de passadas requeridas dependem do tipo de material e da espessura da camada de compactação. Os materiais argilosos são usualmente compactados por rolos pé de carneiro ou pneumáticos, enquanto que os materiais permeáveis e granulares, como as areias, podem ser compactados por tratores de esteiras, rolos vibratórios ou por jatos de água.

Para fins de engenharia, os equipamentos de compactação mais utilizados são os seguintes.

• Rolos pé de carneiro: São utilizados na compactação de solos argilosos e em camadas variando de 15 a 30cm;
• Rolos pneumáticos de pneus pequenos: São utilizados para siltes arenosos, argilas arenosas e areias com cascalho com a espessura da camada variando entre 10 e 20cm;
• Rolos pneumáticos de pneus grandes: São utilizados para a compactação de siltes arenosos e argilas arenosas ou areias com cascalho com a espessura da camada variando entre 30 e 60cm;
• Rolos vibratórios: Podem possuir tambor liso ou tipo “tamping” e a espessura das camadas pode variar de 10cm a 1,0m;
• Compactadores manuais: São usados para a compactação de solo em locais onde é difícil o acesso aos equipamentos pesados; a espessura das camadas é em torno de 10cm.

Para a execução de um bom aterro, é necessária a correta verificação e manutenção dos equipamentos a serem utilizados na compactação. Por exemplo, um rolo compactador pé de carneiro de patas gastas certamente produzirá um aterro heterogêneo.

Um controle de compactação rigoroso deve ser executado durante a fase de construção de um aterro qualquer. Pois diversas características do solo como permeabilidade, compressibilidade e resistência podem variar com a umidade e o grau de compactação do maciço.

O controle de compactação de uma obra de terra consiste na determinação por meios de ensaios de campo dos seguintes parâmetros: grau de compactação do solo; o desvio da umidade do aterro em relação ao teor ótimo e a massa específica correspondente à umidade ótima, para a mesma energia de compactação utilizada em ensaios feitos para a determinação dos valores de resistência, compressibilidade e outras propriedades necessárias para o projeto de uma obra.

Existem diversos métodos de controle de compactação, tal qual existem diversas maneiras de ter ganhos ainda maiores de resistência do solo através da estabilização química, que também pode ser aliada a estabilização granulométrica. Para que o contratante destas soluções obtenha o melhor resultado, é preciso contar com uma equipe técnica eficiente que fará o estudo de viabilidade da obra, levando em considerações particularidades como os materiais disponíveis, equipamentos disponíveis, necessidade técnica da obra para que seja mensurada a resistência mínima necessária para que a solução adotada entregue ao mínimo 5 anos de vida útil sem manutenções patológicas ao longo deste período.

Para projetos como estes, procure a Ecolink especialista em projetos de engenharia Rural e estabilização química e mecânica de solos.