Compactação

Compactação é a designação dada ao processo de densificação do material por aplicação de energia mecânica, que pode ser aplicada por impacto, vibração ou acções estáticas, que consiste na redução do volume da amostra inicial por reajuste das partículas constituintes do meio e expelição do ar presente nos vazios.

2.3.1.1.

Compactação do solo

A compactação é um método de melhoramento de terrenos que é utilizada para aumentar a densidade, resistência ao corte, reduzir os assentamentos e controlar a permeabilidade dos solos. Em primeiro lugar, é discutido o ensaio de compactação

O ensaio de compactação de Proctor foi desenvolvido em 1933 para determinar as características dos solos compactados. Esse ensaio é realizado sobre vários provetes de uma mesma amostra com variação do teor em água para formar as curvas de compactação, que representam a relação entre o peso volúmico seco e o teor em água. O peso volúmico seco é calculado com recurso à equação (2.1).

𝛾𝑑=_{1 + 𝑤}𝛾ℎ (2.1)

Onde:

𝛾𝑑 é o peso volúmico seco (kN/m3);

𝛾ℎ é peso volúmico húmido (kN/m3)

𝑤 é o teor em água (%).

Os resultados dos ensaios de compactação são geralmente apresentado sob a forma de um gráfico em que em abcissas é disposto o teor em água (𝑤) e em ordenadas o peso volúmico seco (𝛾_𝑑), ou a baridade seca (ver Figura 2-4). Para a construção do gráfico, é repetido o ensaio de compactação variando o teor em água da amostra. A curva de compactação é geralmente suave e em forma semi- sinusoidal. Com base nesta curva, é possível calcular a variação do peso volúmico em função do teor em água.

A região das curvas com declive positivo resulta da diminuição do atrito entre as partículas do solo enquanto é adicionada água para atingir o teor em água óptimo. A porção da curva com declive negativo consiste na substituição de partículas sólidas devido à adição de água, durante a compactação.

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O valor do teor em água a que é realizada a compactação tem implicações na resistência e permeabilidade dos solos. Se os solos forem compactados do lado seco, o comportamento é semelhante ao de materiais britados, com mais resistência mobilizada a pequenas tensões e um ponto de rotura bem definido. Os solos compactados do lado seco têm uma permeabilidade superior, mais propensão a expandir e menor capacidade para colapsar. Os solos compactados do lado húmido tem um comportamento similar aos materiais plásticos, com o desenvolvimento de resistência gradual com o incremente de carregamento e um ponto de rotura menos explícito. Estes solos têm ainda menor permeabilidade, menor capacidade de expandir e maior capacidade de colapsar como resultado do aumento da organização da estrutura das partículas (Kurucuk et al., n.d.).

Os solos finos têm uma curva de compactação diferente dos solos granulares como consequência dos mecanismos que controlam a estrutura dos solos. A variação do teor em água tende a ter um menor efeito no peso volúmico seco nos solos granulares do que nos solos finos. A diminuição do rácio entre volume e superfície específica nos solos granulares resulta geralmente em poros maiores, com maior conectividade entre eles e um controlo gravitacional. Como consequência, a água mover-se-á mais livremente através dos solos granulares e a curva de compactação tende a ser mais achatada com um pico menos pronunciado (Holtz & Kovacs, 1981).

33 2.3.1.2. Compactação de resíduos

Existe uma quantidade significativa de variabilidade nas propriedades dos resíduos sólidos urbanos. Para aumentar a densidade dos resíduos aquando da sua deposição nos aterros, este é compactado. Distintos estudos têm documentado os resultados de ensaios de compactação, in situ e laboratoriais, de resíduos sólidos urbanos. Os mecanismos específicos para a compactação de resíduos são seguidamente discutidos. Após essa discussão, resultados de anteriores estudos são aqui expostos. As curvas de compactação de resíduos são geralmente achatas, com um pico menos pronunciado do que os solos comuns. A variação do peso volúmico seco é menos sensível às variações do teor em água e, o teor óptimo em água é significativamente superior, do que para a maioria dos solos, oscilando entre 31 e 70 % (Wong, 2009).

Foram realizados ensaios de compactação (de acordo com a norma ASTM D-698 in Gabr e Valero, 1995) por Gabr e Valero (1995) em amostras recolhidas através de sondagens de materiais depositados com 15 e 30 anos numa antiga lixeira. Devido à perturbação durante a sondagem a trado e consequente modelação da amostra, o peso específico in situ não foi possível determinar. O ensaio de compactação foi conduzido de modo a estimar a gama de valores possíveis para o peso volúmico seco, para os resíduos. O pesovolúmico máximo obtido foi de 9,3 kN/m3_{, em que o teor em água era}

de 31%. A saturação da amostra verificou-se para um teor em água de 70% e um peso volúmico de 8 kN/m3_{. Para os 31% de teor em água foi estimado, através da curva de 0% de vazios, um valor máximo}

de peso volúmico seco de 12 kN/m3_.

Hettiarachchi (2005) realizou ensaios de compactação em amostras fabricadas em laboratório com dimensão máxima de 12,5 mm e determinou um peso volúmico máximo seco de 5,15 kNm3 _{com um}

teor em água de 62%. As amostras foram fabricadas com o objectivo de simular a composição média dos RSU nos EUA.

Reddy et al. (2008) realizou ensaios em amostras colhidas em campo. As amostras sobre as quais foram feitos ensaios tinham dimensão máxima de partículas de 40 mm. O peso volúmico máximo obtido foi de 4,12 kNm3 _{para um teor óptimo em água de 70%, com recurso à norma ASTM D-698. Os}

resultados dos ensaios realizados por Reddy et al. (op. cit.) foram comparados com os obtidos por Hettiarachchi (2005). As diferenças entre o peso volúmico seco máximo e os teores em água óptimos foram atribuídas às diferentes dimensões máximas e distribuição das dimensões das partículas que constituíam os resíduos.