Manual da compactação, pavimentação e fresagem – Capítulo 10

MÉTODOS DE CONTROLE EM CAMPO

Há vários métodos de controle das especificações do solo em campo. Eles incluem testes de densidade, testes de sustentação, testes de nivelamento e outros, todos os quais representam medições feitas no local. Outro método é o medidor de compactação, montado no rolo e associado a um sistema de documentação que continuamente controla o processo de compactação e os resultados. 

Método do frasco de areia

Um pequeno buraco é cavado no solo. O conteúdo escavado é pesado e o volume do buraco é determinado através de seu enchimento com areia seca calibrada.

Método do cilindro de cravação

No caso de solos de granulação fina, especialmente a argila, crava-se um cilindro no interior do material a fim de remover uma amostra para a realização de testes de densidade.

Método do densímetro nuclear

Um medidor nuclear de densidade fornece uma indicação imediata da densidade da camada compactada.

Ele também mede o teor de água.

Seu funcionamento baseia-se no princípio de que a radiação de um isótopo radioativo, ao passar por um material, é atenuada em proporção à sua densidade. Os melhores resultados são obtidos em solos homogêneos.

Teste de carga estática em placa

O teste de carga estática em placa é realizado na superfície do material compactado. Ao medir a deformação sob a placa (com uma área e carga definidas), é possível calcular o módulo de elasticidade do solo compactado.

As propriedades de suporte de carga das camadas subjacentes influenciarão a medição. O nível de influência dependerá da espessura da camada compactada.

Teste de penetração

Existem vários tipos de testes de penetração, os quais são uma tentativa de quantificar o comportamento de um solo. Um dos mais comuns é o teste Relação de Sustentação da Califórnia (California Bearing Ratio – CBR).

O teste CBR é arbitrário. Ele não procura medir diretamente nenhuma das propriedades fundamentais da amostra de solo. Basicamente, ele consiste em introduzir um cilindro padrão na amostra de solo, a uma taxa padrão de penetração medindo, em seguida, a resistência à penetração apresentada pelo solo.

A resistência, então, é comparada com certos resultados padrões. A relação do resultado do solo com o resultado padrão é comunicada como a relação CBR.

O teste California Bearing Ratio é utilizado principalmente em solos de granulação fina. 

Teste de queda de peso

O teste de queda de peso é uma maneira eficaz e rápida de medir as propriedades de suporte de carga da superfície das camadas de construção no local. O teste normalmente pode ser realizado por apenas um operador. O teste mede a deflexão da superfície causada pela queda de um peso e, depois, calcula um módulo dinâmico da elasticidade.

São derrubados tanto pesos leves quanto pesados.

Nivelamento do assentamento da superfície

Este método é utilizado principalmente em enrocamentos, seixos e matacões. O nível de vários pontos de referência é verificado através de um instrumento de nivelamento, antes e depois da compactação. Ele não fornece uma medição direta da densidade.

Rolagem de referência

Trata-se de um teste no qual um rolo pneumático bastante pesado é passado sobre a superfície compactada, sendo que a indentação não pode ultrapassar uma determinada profundidade. 

Controle contínuo da compactação (CCC)

Muitos órgãos rodoviários e de regulamentação solicitam provas documentadas de que um contrato foi concluído conforme o especificado por toda uma determinada superfície, e não apenas em alguns pontos de amostragem aleatórios. A exigência de garantia de qualidade levou ao desenvolvimento de sofisticados sistemas de documentação (controle e monitoramento), que traçam e registram os resultados de um medidor de compactação, utilizando o rolo como dispositivo de medição.

O registro instantâneo e contínuo de toda a superfície compactada apresenta importantes vantagens em comparação aos métodos convencionais de controle, os quais podem atrapalhar e atrasar o trabalho de compactação. Em alguns casos, os métodos convencionais de teste da compactação do solo pode resultar em custos maiores do que os do trabalho de compactação em si.

O medidor de compactação demonstrou ser um método de controle bastante econômico. O uso do medidor de compactação e do sistema de documentação, juntamente com um número limitado de testes de densidade/suporte de carga, está incluído nas especificações de vários países, principalmente no caso de solos de granulação grossa.

A documentação dos resultados de compactação fornece a todas as partes interessadas informações valiosas sobre a qualidade e uniformidade obtidas.

Mesmo que a utilização de um medidor de compactação não esteja incluída nas especificações, ele ajudará os operadores a identificar pontos fracos que necessitam de mais passadas do rolo e, em geral, a otimizar o número de passadas para evitar o excesso de rolagem.

Medidor de compactação e sistemas de documentação

Princípio e função
Um medidor de compactação montado no rolo consiste em um acelerômetro instalado no cilindro vibratório. As leituras do acelerômetro são enviadas ao processador e, então, apresentadas ao operador, no painel de controle do rolo.

Os sinais do acelerômetro são convertidos em valores que indicam uma medição da dureza do solo.

O sistema registra as condições em determinadas profundidades.

A profundidade efetiva depende do tamanho do rolo e da amplitude selecionada.

Um computador documenta e apresenta os valores mensurados em uma tela, que pode ser colocada próxima ao operador do rolo. O sistema de documentação possibilita que toda a área que foi compactada pelo rolo seja apresentada na tela.

O emprego de cores e outros recursos gráficos deixa imediatamente aparente quais áreas requerem uma compactação adicional.

Um receptor GNSS fornece informações precisas sobre o posicionamento e a velocidade ao sistema a bordo da máquina.

O resultado documentado pode ser então transferido ao escritório para análise final e armazenamento. 

Aplicações

O medidor de compactação (com ou sem o sistema de documentação) é adequado principalmente para solos de granulação grossa e enrocamentos. Enquanto um solo macio e não compactado oferece pouca resposta, um solo duro e bem compactado oferecerá uma resposta melhor.

A dureza aumenta proporcionalmente à capacidade de sustentação.

O CCC pode ser usado e especificado como um ou mais dos quatro diferentes métodos descritos abaixo. 

Análise de áreas fracas

Os valores do CCC são usados para definir uma ou mais áreas cuja dureza do solo é a mais baixa. Essas áreas são, então, sujeitas a testes direcionados. Caso elas passem no teste, isso quer dizer que o resto da área está OK.

Valor previsto calibrado

Os valores do CCC são calibrados para criar uma correlação ao método de controle de aceitação, que normalmente são testes de carga estática em placa. Ao utilizar essa correlação, um valor correspondente do CCC é determinado e utilizado como o valor previsto para a área.

Contagem de passadas

Utilizar o sistema de CCC para contar e documentar o número de passadas ajuda o operador a alcançar resultados de compactação uniformes e serve de documentação para demonstrar que o trabalho foi feito de acordo com a especificação.

Progresso

Os valores do CCC aumentam a cada passada de compactação, sendo que há um maior aumento nas primeiras passadas e um menor aumento nas passadas subsequentes.

Quando o aumento de uma passada para a próxima estiver abaixo de um certo nível, é porque resta muito pouca compactação a ser obtida.

Trata-se de uma medida que pode ser usada para determinar quando a compactação está concluída.

Também é possível usar vários métodos combinados. Um exemplo seria:
Número previsto de passadas: 6
Análise de áreas fracas: 2 áreas
Progresso: Máximo 5%

O operador faz seis passadas vibratórias com o rolo. Quando esta etapa estiver concluída, mude a visualização para ver o valor do medidor de compactação e localizar as duas áreas mais fracas. Verifique se o aumento da compactação desde a última passada foi menor que 5%.

Caso seja maior que cinco por cento, ainda é possível aumentar a dureza nessas áreas e, portanto, a compactação não estará concluída aqui.

Realize mais passadas e reveja onde as áreas fracas estão agora. Verifique o percentual do aumento; se for menor que cinco por cento desde a última passada, é porque o rolo sendo utilizado não é capaz de obter uma maior compactação.

Nesse caso, é possível realizar os testes de aceitação nessas áreas.

Se o teste falhar, é provável que haja um problema no material, uma vez que a máquina não é capaz de produzir uma dureza maior.

Um procedimento bem-sucedido, utilizado em construções de estradas e aeroportos, tem sido primeiro registrar os valores do medidor de compactação ao longo das áreas compactadas e, em seguida, realizar testes de suporte de carga estática em um número limitado de pontos, selecionados nos locais onde os valores do medidor de compactação mais baixos foram medidos. Este procedimento é capaz de oferecer uma boa certeza de que uma capacidade de sustentação de carga foi atingida em toda área de, por exemplo, uma base de asfalto.

Em solos de granulação fina, a capacidade de sustentação está extremamente relacionada ao teor de água.

Uma vez que o medidor de compactação indica as propriedades de suporte de carga, não existe relação direta entre o valor do medidor de compactação e a densidade do solo.

O medidor de compactação, portanto, não pode ser usado para orientar diretamente o trabalho de compactação em solos de granulação fina com a eficiência dos solos de granulação grossa. No entanto, as informações fornecidas pelo medidor de compactação sobre o nível e uniformidade das propriedades de suporte de carga podem ser de grande valor.

Uma aplicação útil do medidor de compactação é detectar locais macios e fracos em solos de granulação fina com alto teor de água. Tais locais são encontrados em materiais de aterro e em solos naturais. Os rolos equipados com medidores de compactação, portanto, têm sido usados com bons resultados na análise de superfícies de solos nos quais serão construídos aterros de estradas e ferrovias. Mesmo que a utilização de um medidor de compactação não esteja incluída nas especificações, ele ajudará os operadores a identificar áreas fracas que necessitam de mais passadas do rolo e, em geral, a otimizar o número de passadas para evitar o excesso de rolagem.