ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DA FORMAÇÃO PALERMO COM ADITIVO PZ SOLUTION

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1 UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC CURSO DE ENGENHARIA CIVIL JAQUELINE GREGÓRIO ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DA FORMAÇÃO PALERMO COM ADITIVO PZ SOLUTION CRICIÚMA, JULHO DE 2010.

2 JAQUELINE GREGÓRIO ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DA FORMAÇÃO PALERMO COM ADITIVO PZ SOLUTION Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientador: Prof. Msc. Adailton Antônio dos Santos CRICIÚMA, JULHO DE 2010.

3 JAQUELINE GREGÓRIO ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DA FORMAÇÃO PALERMO COM ADITIVO PZ SOLUTION Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obtenção do Grau de Engenheiro Civil no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, com linha de pesquisa em Mecânica dos Solos. Criciúma, 02 de Julho de BANCA EXAMINADORA Eng. Adailton Antônio dos Santos - Mestre - (UNESC) Orientador Eng. Liseane P. Thives da Luz Fontes Doutora (UFSC) Banca Eng. Pedro Arns- Especialista - (UNESC) Banca

4 Dedico este trabalho primeiramente a Deus, minha família, a todos que me querem bem, enfim, pessoas especiais que fizeram a diferença me apoiando nesta etapa da vida.

5 AGRADECIMENTOS Aos meus pais Luiz e Lisete, meus irmãos Gérri e Luiz Fernando pelo incentivo e pelo simples fato de estarem sempre comigo. Ao meu noivo André Bortoluzzi Eckert que sempre me apoiou durante esta trajetória. Aos professores do curso de Engenharia Civil pelo conhecimento transmitido e agradável convivência, em especial ao professor e orientador Adailton Antonio dos Santos pela motivação e orientação prestada na realização deste trabalho. Ao laboratorista Luciano Cappellesso do Laboratório de Mecânica dos Solos pela contribuição e paciência durante a realização dos ensaios. Aos amigos que fiz durante os anos de faculdade, que em momentos difíceis sempre tiveram um ato ou palavra de carinho, pela ajuda concedida em todas as dificuldades, mas principalmente pelas horas alegres e boas risadas que marcarão para sempre este período com eternas lembranças. Aos colegas da empresa Eliane S/A Revestimentos Cerâmicos por terem sido compreensíveis nos momentos em que não pude estar presente. E, sobretudo a Deus, pela vida, força e fé que me fizeram chegar até aqui e jamais me deixou desistir diante dos obstáculos.

6 RESUMO O trabalho a seguir aborda uma pesquisa experimental, que tem como objetivo principal avaliar a influência do aditivo orgânico PZ Solution nas propriedades mecânicas (ISC e Expansão), em diferentes tempos de cura, de um solo da formação Palermo, cuja jazida é localizada em Criciúma-SC. Os experimentos realizados em laboratório abrangeram ensaios de caracterização química e mineralógica, física (limite de liquidez, limite de plasticidade e análise granulométrica), e mecânica (ISC e expansão) do solo em seu estado natural e das misturas solo-aditivo. As misturas solo-aditivo foram ensaiadas nas dosagens de 1/1000 (1g de aditivo para 1000 g de solo seco). Os corpos-de-prova das misturas, moldados na umidade ótima do solo natural, foram submetidos a tempos de cura de 7, 14, 21 e 28 dias em condição inundada por 4(quatro) dias e não inundada, para em seguida serem rompidos e assim obter valores de ISC e expansão, nestas condições. Os resultados apresentados demonstram que, houve aumento do ISC médio nas duas condições, inundada e não inundada, independente do comportamento expansivo do solo, ou seja, o aditivo não reduziu a expansão do solo mas aumentou o ISC médio. Palavras-chave: Solo. PZ Solution. ISC. Expansão

7 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Mecanismo da formação dos Solos Figura 2 - Perfil resultante da decomposição das rochas Figura 3 - Esquema representativo das fases do solo Figura 4 - Estrutura da calcita e estrutura da dolomita Figura 5 - Tipo de curva granulométrica Figura 6 - Exemplo de curva de distribuição granulométrica do solo Figura 7 - Limites de consistência do solo Figura 8 - Aparelho Casagrande Figura 9 - Amostras para determinação da umidade Figura 10 - Corpo de prova moldado Figura 11 - Localização do IP Fonte - Tsutsumi, Figura 12 - Curva de compactação Figura 13 - Prensa de laboratório Figura 14 - Medição da expansão em laboratório Figura 15 - Localização da jazida de solo Figura 16 - Jazida de solo Figura 17 - Detalhe da jazida de solo Figura 18 - Processo de reação do PZ Solution Figura 19 - Fluxograma dos procedimentos adotados Figura 20 - Secagem do solo Figura 21 - Solo destorroado com soquete grande Figura 22 - Destorroamento e peneiramento do solo Figura 23 - Solo armazenado em embalagens Figura 24 - Adição de água no solo Figura 25 - Adição da massa sobre a concha do aparelho Casagrande Figura 26 - Capsulas com misturas de cada umidade Figura 27 - Solo moldado e placa de vidro Figura 28 - Amostras em cápsulas Figura 29 - Secagem do solo para determinação de umidade Figura 30 - Mistura de água e aditivo Figura 31 - Mistura de água+aditivo sendo adicionada ao solo... 57

8 Figura 32 - Mistura de solo+água+aditivo Figura 33 - Colocação das camadas Figura 34 - Compactação do corpo de prova Figura 35 - Regularização do corpo de prova Figura 36 - Período de cura Figura 37 - Corpos de prova no tanque Figura 38 - Prensa para ensaio de ISC... 61

9 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Análise comparativa entre ISC médio do solo na condição inundada e não inundada Gráfico 2 - Análise comparativa entre ISC médio do solo natural e solo+aditivo inundado Gráfico 3 - Análise com linha de tendência entre ISC do solo natural e solo+aditivo inundado Gráfico 4 - Análise comparativa entre expansão do solo natural e solo+aditivo na condição inundada Gráfico 5 - Análise com linha de tendência entre expansão do solo natural e solo+aditivo na condição inundada Gráfico 6 - Análise comparativa entre ISC e Expansão do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada Gráfico 7 - Análise comparativa entre ISC do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada Gráfico 8 - Análise com linha de tendência entre ISC do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada Gráfico 9 - Análise Comparativa de ISC médio do solo natural e solo+aditivo na condição inundada e não inundada Gráfico 10 - Análise comparativa de ISC médio e expansão média na condição inundada... 73

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Índices Físicos Tabela 2 - Relação de aditivos, fabricantes, composição básica e origem.. 24 Tabela 3 - Frações Granulométricas Tabela 4 - Sistema Unificado de Classificação Tabela 5 - Classificação dos Solos TRB Tabela 6 - Energia de Compactação Tabela 7 - Limites de ISC Tabela 8 - Resultado da análise química realizada por meio de... Fluorescência de raios X Tabela 9 - Resultado da análise mineralógica realizada por meio de Difratometria de raios X Tabela 10 - Características físicas do solo natural Tabela 11 - Índice de atividade do solo Tabela 12 - Características mecânicas do solo natural Tabela 13 - ISC e expansão do solo natural Tabela 14 - ISC e expansão do solo-aditivo inundado Tabela 15 - ISC e expansão solo argilo-arenoso Tabela 16 - ISC médio do solo-aditivo não inundado... 70

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT IBGE CBR DNER DNIT HRB IP IPAT ISC LL LMS LP NBR SC SUCS TRB UNESC Associação Brasileira de Normas Técnicas Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Califórnia Bearing Ratio Departamento Nacional de Estradas de Rodagem Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes Highway Research Board Índice de Plasticidade Instituto de Pesquisas Ambientais e Tecnológicas Índice de Suporte Califórnia Limite de Liquidez Laboratório de Mecânica dos Solos Limite de Plasticidade Norma Brasileira Regulamentadora Santa Catarina Sistema Unificado de Classificação de Solos Transportation Research Board Universidade do Extremo Sul Catarinense

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Problema de Pesquisa Justificativa Objetivos Objetivo Geral Objetivos Específicos REFERENCIAL TEÓRICO Solo Definição Sob Ponto de Vista da Engenharia Origem e Constituição Perfil Genérico do Solo Solos Residuais Índices Físicos Determinação dos Índices Físicos Estabilização dos Solos Métodos de Estabilização Estabilização Mecânica Estabilização Física Estabilização Química Estabilização Solo Cal Granulometria Análise Granulométrica Limites de Consistência Limite de Liquidez (LL) Limite de Plasticidade (LP) Índice de Plasticidade (IP) Índice de Atividade (Ia) Classificação dos Solos Sistema Unificado de Classificação dos Solos SUCS Sistema de Classificação Transportation Research Board (TRB) Compactação dos Solos... 36

13 2.7.1 Ensaio de Compactação Controle de Compactação no Campo Ensaio de Índice de Suporte de Califórnia (ISC) Expansão DESENVOLVIMENTO Introdução Materiais Solo Aditivo PZ Solution Composição e Reação do PZ Solution Características do Solo Exigidas para uso do PZ Solution Aplicações do PZ Solution Vantagens da utilização Métodos Metodologia de Campo Metodologia de Laboratório Ensaios de Caracterização Análise Granulométrica por Peneiramento (NBR 7181/84) Limite de Liquidez (NBR 6459/84) Limite de Plasticidade (NBR 6459/84) Ensaio de Índice de Suporte de Califórnia (NBR 9895/87) Solo melhorado com PZ Solution Compactação dos Corpos de Prova Expansão Determinação do ISC APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Caracterização Química e Mineralógica do Solo Caracterização Física do Solo Caracterização Mecânica do Solo ISC e Expansão - Solo em Estado Natural na Condição Inundada e não Inundada ISC e Expansão - Mistura Solo+Aditivo na Condição Inundada ISC - Mistura Solo+Aditivo na Condição não Inundada CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 75

14 APÊNDICES... 77

15 12 1 INTRODUÇÃO 1.1 Problema de Pesquisa Temos considerado o solo apenas como suporte de uma obra, no entanto, há que considerá-lo também como material de construção, pois ele próprio é muitas vezes diretamente utilizado na construção de obras, como por exemplo, aterros, barragens, pavimentos de rodovias e aeroportos, etc. Nesses casos como em outros, o solo deverá satisfazer a determinadas exigências requeridas pelas especificações próprias. Qual tal não acontecer, ele deverá ser submetido a um tratamento adequado, para que venha então adquirir as características e propriedades que permitam a sua utilização. (CAPUTO, 1978, p. 308) Seja qual for o local ou obra destinada para uso de determinado solo, o mesmo deverá apresentar boas propriedades físicas e mecânicas relacionadas à durabilidade, resistência e estabilidade volumétrica. Porém, isso nem sempre acontece, pois muitas vezes são altamente expansivos e apresentam baixa capacidade de suporte. Em obras de pavimentação, o solo que não atende as especificações e normas deve ser removido e substituído por outro que atenda. Quando há necessidade deste procedimento, acarreta custos adicionais à obra, bem como ao meio ambiente, pois requer a necessidade de jazida de material novo, quando não há disponibilidade ao longo do desenvolvimento da rodovia. Fato que implica em licença ambiental para exploração da jazida. Desta forma, cada vez mais tem-se desenvolvido novos produtos que combinados aos solos, venham a melhorar suas qualidades e propriedades, para seu uso específico, de tal maneira, que haja um melhor aproveitamento destes solos, o que certamente o meio ambiente irá agradecer. Cabe ao Engenheiro Civil, discernir e especificar o uso destes produtos, uma vez comprovado seu resultado positivo O presente trabalho visa responder, por meio de ensaios de caracterização mecânica, se o uso de estabilizantes químicos atribui ao solo

16 13 estudado enriquecimento suficiente em suas propriedades mecânicas, tornando-o capaz de ser usado em obras de pavimentação rodoviária. 1.2 Justificativa A execução de pavimentos asfálticos ocupa uma posição de destaque na infra-estrutura, apesar de suas deficiências. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), 70 a 80% das cargas transportadas no Brasil é através do transporte rodoviário. Para atender esta demanda de carga, a estrutura do pavimento deve ser tal que, absorva as cargas e esforços originados pelo tráfego. Para isso o material mais utilizado na composição da estrutura do pavimento, é o granular ou pétreo, que tem maior resistência. Contudo, cada vez mais se torna difícil seu uso, pela dificuldade de se conseguir liberação do meio ambiente, e a sua ausência em determinadas regiões, vindo a onerar a obra pela distância de transporte. Assim, impõe-se a necessidade na busca de alternativas, que venham a substituir os materiais nobres existentes na natureza, como as rochas e jazidas de materiais granulares, evitando-se a agressão ao meio ambiente. Uma das alternativas é a estabilização química dos solos, que cada vez mais está sendo estudada e desenvolvida no mundo. São produtos que vem a melhorar a qualidade dos solos, conferindo aos mesmos melhorias em sua expansão, suporte e impermeabilização, o que significa economia e rapidez de execução.

17 Objetivos Objetivo Geral Análise do comportamento mecânico (Índice de Suporte Califórnia - CBR e Expansão) de um solo da formação Palermo quando estabilizado com aditivo orgânico PZ Solution com intuito de utilizá-lo em obras rodoviárias Objetivos Específicos Coletar e preparar amostras do solo que serão experimentadas; Submeter as amostras de solo a ensaios de caracterização a fim de determinar seus principais índices (físicos e de consistência); Classificar o solo de acordo com o Sistema de Classificação da TRB; Submeter as amostras de solo a ensaios de compactação, CBR, expansão, etc; Adicionar em uma amostra de solo PZ Solution na dosagem 1/1000 (1g de aditivo para 1000g de solo seco); Ensaiar as amostras após 7, 14, 21 e 28 dias, identificando suas propriedades mecânicas (ISC e expansão); Avaliar o desempenho do PZ Solution no solo; Comparar os resultados, analisando a influência dos diferentes tempos de cura; Analisar os resultados obtidos e verificar a viabilidade técnica do emprego deste aditivo nas obras de pavimentação rodoviária da região de estudo; Contribuir para a formação de um banco de dados geotécnicos associados à estabilização de solos da formação Palermo, utilizando aditivo orgânico PZ Solution ;

18 15 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Solo Solo é o mais antigo, mais usado, mais complexo e mais desconhecido dos materiais de construção. (SENÇO, 1979, p. 42) Ainda de acordo com Senço, não é tarefa fácil definir o solo, já que o mesmo é definido com conceitos diferentes, dependendo das atividades humanas ou científicas que o estudam. Porém uma definição cabível a todas as aplicações seria que o solo é uma formação natural com estrutura solta e removível de espessura variável, podendo ser resultante da transformação de uma rocha-mãe através de processos físicos, físico-químicos e biológicos Definição Sob Ponto de Vista da Engenharia Para a Engenharia Rodoviária, considera-se solo todo tipo de material orgânico ou inorgânico, inconsolidado ou parcialmente cimentado, encontrado na superfície da terra. Em outras palavras, considera-se solo qualquer material que possa ser escavado com pá, picareta, escavadeiras, etc, sem necessidade de explosivos. (DNIT, 2006, p. 41) O solo é um componente indispensável para diversas obras de Engenharia Civil, todavia é importante ter conhecimento do seu comportamento nas mais diversas situações. Uma característica importante e de fundamental importância que um Engenheiro Civil deve saber é que o solo quando submetido a um contato prolongado com a água perde toda sua resistência. De acordo com MARIANO (2008, p. 23) Engenharia dos Solos é a aplicação dos princípios da mecânica dos solos a problemas práticos. Engenharia Geotécnica é a subdivisão da Engenharia Civil que envolve os materiais naturais encontrados próximos a superfície da Terra. Ela inclui a aplicação dos princípios da

19 16 mecânica dos solos e da mecânica das rochas ao projeto de fundações, estruturas de contenção e estrutura de terra Origem e Constituição Os solos se formam por decomposição de rochas existentes na crosta terrestre através da ação das intempéries. Por decomposição mecânica através de agentes como água, temperatura, vegetação e vento, formam-se os pedregulhos e areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partículas intermediárias) e somente em condições especiais, as argilas (partículas finas). (CAPUTO, 1996, p.14). Ainda de acordo com CAPUTO, por decomposição química entende-se o processo em que há modificação química ou mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água e os mais importantes mecanismos de ataques são a oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. As argilas representam o último produto do processo de decomposição. Os processos descritos acima ocorrem simultaneamente, dependendo das condições climáticas e do local um pode predominar sobre o outro Perfil Genérico do Solo Segundo VARGAS (1977, p. 4) quando estes restos do processo de decomposição continuam no mesmo local onde ocorreu o fenômeno o solo passa a se chamar residual. E se ele é carregado para outro local é conhecido como solo transportado, que este pode ser dividido nos seguintes grupos: Eólico: ação dos ventos; Glacial: ação das geleiras; Coluvionar: ação da gravidade;

20 17 Aluvionar: ação de águas correntes; Ainda de acordo com VARGAS, existem os solos provenientes de uma evolução pedogênica, que são aqueles que suportam as raízes de plantas ou chamados de solos porosos em países tropicais. Sua formação se dá pela alternância seca no inverno e bastante úmida no verão. Estes solos têm espessura que podem atingir mais de 10 m. Na figura 1 é possível visualizar o mecanismo da formação dos solos, conforme legenda: 1. Solo poroso superficial do planalto 2. Solo residual (argila vermelha ou saprolito) 3. Rocha gneissica (decomposta, fissurada ou sã) 4. Blocos de rocha intactos 5. Argila mole ou orgânica 6. Camadas de areia 7. Pedregulho basal de sedimentação recente Figura 1 - Mecanismo da formação dos solos Fonte VARGAS, 1977, p.5

21 Solos Residuais Os solos residuais são oriundos da decomposição de rochas e permanecem no próprio lugar onde se formaram, apresentando-se em horizontes com grau de intemperização decrescente. (MARIANO, 2008, p.23). Os solos residuais se desenvolvem em regiões onde a velocidade de decomposição das rochas é maior do que a velocidade de erosão. Sendo assim, é uma questão de equilíbrio proporcionado por fatores como a natureza da rocha-mãe, o clima, as condições de drenagem e a topografia. (SOWERS, 1963, apud MASSAD, 2005) Em algumas regiões do Brasil, de clima quente e úmido, ocorre a formação de solos lateríticos. Estes são oriundos da alta decomposição e alteração de tipologia tipo granitos, gnaisses, arenitos e basaltos. De acordo com PINTO (2002), os solos lateríticos possuem um alto índice de vazios, elevada resistência a ações erosivas e alta permeabilidade. No estado natural, apresentam baixa capacidade de suporte, que é aumentada quando este é compactado. Apresenta contração quando o teor de umidade diminui, mas não expande na presença de água. Este tipo de solo têm sua fração de argila constituída, predominantemente, de minerais cauliníticos e apresentam elevada concentração de óxido de ferro e alumínio. Os solos residuais cujas características estruturais foram claramente herdadas da rocha mãe são denominados solos saprolíticos. Apesar de apresentarem um alto índice de vazios, estes solos são muito resistentes, devido à coesão. (MASSAD, 2005) As principais características específicas dos solos residuais que os distinguem dos solos transportados são atribuídas à presença de minerais argilosos específicos, ou a particularidades da própria estrutura. (CRISTELO, 2001). Na figura 2 é apresentado um detalhamento resultante da decomposição de rochas.

22 19 Figura 2 - Perfil resultante da decomposição das rochas Fonte DNIT, 2006, p.18 Ainda de acordo com DNIT, dependendo do grau de decomposição dos minerais, o solo residual pode ser subdivido em maduro e jovem. O solo residual (A) não apresenta relação com a rocha que lhe deu origem, não é possível notar restos da estrutura da rocha e de seus minerais. Já no solo de alteração de rocha (B) nota-se elementos da rocha matriz, tais como linhas incipientes de estruturas ou minerais não decompostos. A rocha alterada (C) lembra sua rocha de origem, preservando parte de sua estrutura e minerais, porém com dureza ou resistência inferior. Rocha-sã (D) é a própria rocha inalterada. As quatro faixas descritas acima possuem espessuras variáveis, que dependem das condições climáticas e do tipo de rocha. 2.2 Índices Físicos O solo é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre si vazios que poderão estar parcial ou totalmente preenchidos pela água. É, pois, no caso mais geral, um sistema disperso formado por três fases: sólida, líquida e gasosa. (CAPUTO, 1972, p.38). A fase sólida é composta por partículas minerais do solo, a fase líquida por água e a gasosa compreende o ar existente nos espaços entre as partículas. A

23 20 figura 3 demonstra as três fases separadas, com seus índices definidos e simbologia usual. Figura 3 - Esquema representativo das fases do solo Fonte Tsutsumi, 2008 Vt = Volume total de uma amostra de solo; Vs = Volume dos sólidos (soma dos volumes das partículas sólidas); Vv = Volume dos vazios (soma dos volumes não ocupados por sólidos); Va = Parte do volume de vazios que é ocupada por água; Var = Parte do volume de vazios que está ocupada pelo ar; Pt = Peso total de uma amostra; Ps = Peso das partículas sólidas (peso da amostra completamente seca); Pa = Peso da água presente nos vazios da amostra. tais como: Para a identificação do estado do solo, costuma-se empregar índices, Umidade: relação entre o peso da água e o peso dos sólidos. Para a sua determinação, pesa-se o solo no seu estado natural, seca-se em estufa a 105 o C até a constância de peso e pesa-se novamente. Com o peso das duas fases, a umidade é calculada. Índices de Vazios: relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas. Não pode ser calculado diretamente, mas é obtido a partir de outros índices.

24 21 Porosidade: relação entre o volume de vazios e o volume total. Indica o mesmo que o índice de vazios. Grau de Saturação: relação entre o volume da água e o volume de vazios. O mesmo é calculado e não determinado diretamente. Peso Específico dos Sólidos ou dos Grãos: relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume. Peso Específico da Água: embora a temperatura varie um pouco, costuma-se adotar sempre igual a 10 KN /m3. Peso Específico Natural: relação entre o peso total do solo e o seu volume total. Tratando-se de compactação do solo o peso específico natural é denominado peso específico úmido. Peso Específico Aparente Seco: relação entre o peso dos sólidos e o volume total. De acordo com Pinto (2006, p.25), corresponde ao peso especifico que o solo teria se viesse a ficar seco sem que houvesse variação de volume. É calculado a partir do peso especifico natural e da umidade. Peso Específico Aparente Saturado: corresponde ao peso específico do solo se viesse a ficar saturado sem que ocorresse variação de volume. Na prática este índice e pouco aplicado, servindo para a programação de ensaios ou a análise de depósitos de areia que possam vir a se saturar. Peso Específico Submerso: é o peso específico efetivo do solo quando submerso. Serve para cálculos de tensões efetivas. Corresponde ao peso específico natural menos o peso específico da água Determinação dos Índices Físicos São obtidos em laboratório os índices de teor de umidade, massa específica do solo e sólidos. Os demais índices são calculados através de formulas de correlação, exceto o peso específico da água que é adotado. Descritos na tabela 1 pode-se ver os índices físicos, seus símbolos e suas fórmulas de cálculo.

25 22 Tabela 1 - Índices físicos Nome Símbolo Equação Índice de vazios e e = Vv / Vs Porosidade n n = Vs / Vv Grau de saturação s s = Vw / Vv Umidade h h = P / Ps Peso específico aparente úmido γ γ = P / V Peso específico aparente saturado γsat Idem, para s = 100% Peso específico aparente submerso γsub γsub = γsat - γa Peso específico aparente seco γs γs = Ps / V Densidade dos grãos Gs Gs = γs / γw Fonte Ortigão, 2007, p Estabilização dos Solos Chama-se estabilização de solos o processo pelo qual se confere ao solo uma maior resistência estável às cargas ou desgaste ou à erosão, por meio de compactação, correção da sua granulometria e da sua plasticidade ou de adição de substâncias que lhe confiram uma coesão proveniente da cimentação ou da aglutinação dos seus grãos. (VARGAS, 1977, p.93). Assim, o termo estabilização do solo pode ser entendido como um conjunto de procedimentos físicos ou químicos que torna um solo mais resistente às deformações e ao desgaste Métodos de Estabilização De acordo MARQUES (2005), alguns tipo de estabilização podem ser citados, dentre eles: mecânica, granulométrica, química, elétrica e térmica. Com o passar dos anos e com estudos realizados, vem surgindo uma variedade de outros métodos e processos construtivos que tem como objetivo oferecer ao solo características de resistência e melhoria de suas qualidades naturais, que podem ser classificados como métodos especiais de estabilização.

26 23 Para exemplo destes novos métodos citam-se os solos reforçados com geossintéticos, drenos verticais de areia, micro estacas, estabilização via fenômenos de condução em solos, entre outros Estabilização Mecânica Na estabilização mecânica as propriedades do solo são alteradas através do processo de compactação ou estabilização granulométrica. Na compactação é estabelecida uma condição de densificação máxima relacionada a uma energia de compactação e uma umidade ótima ou estabilização granulométrica. Na estabilização granulométrica ocorre o emprego de um material ou na mistura de dois ou mais materiais, de modo a se enquadrarem dentro de uma determinada especificação Estabilização Física A estabilização física pode ser dividida em elétrica e térmica. Segundo MARQUES (2008), a estabilização elétrica consiste na passagem de uma corrente elétrica pelo solo. Já a estabilização térmica, é feita por meio de congelamento, aquecimento ou termo-osmose Estabilização Química Segundo França (2003, p. 07), a estabilização química de um solo refere-se às alterações produzidas na sua estrutura pela introdução de uma certa quantidade de aditivo, suficiente para melhorar suas propriedades físicas e mecânicas, possibilitando o seu emprego para fins de projeto. De acordo com BRAZETT (1998) os aditivos podem se subdividir em

27 24 naturais, artificiais, patenteados, ligninas, derivados e outros tipos. Na tabela 2 a seguir encontram-se alguns aditivos estabilizantes utilizados em solos encontrados no mercado, seus fabricantes, composição e origem. Tabela 2 - Relação de aditivos, fabricantes, composição básica e origem Aditivo Fabricante Composição Origem EMC² SSPco Bioenzima EUA Ecolopavi Idesa Amazônia Sal orgânico Brasil Dynacal Dynacal Composto metalo-orgânico Brasil Vixil I Melbar Lignina de madeira Brasil Moldenzol 43 Gienex Composto metalo-orgânico Brasil Enzymatic Enzymatic Bioenzima Austrália DS Dynasolo Composto metalo-orgânico Brasil Rheocem 30 Rogertec Sílica e quartzo Brasil CON-AID CON-AID PLUS Ácido sulfônico aromático África do Sul Homy Solo GB Homy Química Composto metalo-orgânico Brasil Terrazyme Natureplus - INC Enzima natural EUA PZ Solution International Enzimes INC Bioenzima EUA Fonte BRAZZETTI (1998 apud SILVA, 2007, p.06) Os aditivos com uso destinado para reforço de solos devem satisfazer algumas condições voltadas para a questão ambiental, apesar de alguns deles sejam produzidos sem essa preocupação Estabilização Solo Cal Os calcários são rochas sedimentares constituídas por carbonatos de cálcio ou magnésio. Quando o carbonato predominante é o de magnésio, a rocha é denominada calcário dolomítico e quando o cálcio é predominante, a mesma é denominada calcário calcítico. Na figura 4 pode-se observar a estrutura da calcita e dolomita, respectivamente.

28 25 Figura 4 - Estrutura da calcita e estrutura da dolomita Fonte distintas: O uso da cal na estabilização de solos visa atender duas condições melhoria da qualidade do solo, propiciando a estabilização com outro agente; estabilização direta do solo. Segundo Senço (2001), no primeiro caso trata-se de um processo de recuperação de um solo que não apresenta condições tecnológicas ou econômicas para ser estabilizado. A adição de cal pode melhorar as características desse solo e permitir que ele seja estabilizado. Já no segundo caso, trata-se de um solo de boa qualidade rodoviária e aplica-se cal diretamente, para que a mistura posso atender as condições exigidas para uma das camadas inferiores do pavimento. 2.4 Granulometria As frações constituintes do solo recebem denominações próprias dependendo das dimensões de suas partículas e dentro de determinados limites convencionais. (CAPUTO), 1973, p.27. Estas frações, segundo a escala granulométrica da ABNT, são denominadas conforme tabela 3.

29 26 Tabela 3 - Frações granulométricas Tipo de Solo Diâmetro (mm) Pedregulho 76 e 4,8 Areia 4,8 e 0,05 Silte 0,05 e 0,005 Argila Inferior a 0,005 Fonte: NBR 7181/1984, ABNT Análise Granulométrica A análise granulométrica consiste na determinação das proporções com que ocorrem em um solo as partículas de diferentes tamanhos. Entende-se por tamanho ou diâmetro de uma partícula, a menor abertura da peneira de malha quadrada na qual a partícula pode passar. (SOUZA, 1980, p.68). A análise granulométrica é representada graficamente pela curva granulométrica, conforme figura 5. Figura 5 - Tipo de curva granulométrica Fonte SENÇO, 2007, p.89

30 27 Quando realizado em laboratório, o ensaio de análise granulométrica consiste em duas fases: peneiramento e sedimentação. De acordo com Pinto (2002, p.10), em cima do peso seco da amostra, o peso do material que passa em cada peneira é considerado como a percentagem passante e é representado no gráfico em função da abertura da peneira. Esta abertura nominal é considerada como diâmetro equivalente, já que as partículas não são esféricas. Conforme Caputo (1973, p.31), quando se necessita saber a distribuição granulométrica da porção mais fina do solo, ou seja, menor que 0,075 mm, baseado na Lei de Stokes, onde se estabelece uma relação entre o diâmetro da partícula e sua velocidade de sedimentação em um meio líquido de viscosidade e peso específico conhecidos. Na figura 6 observa-se uma curva de distribuição granulométrica com as das fases, peneiramento e sedimentação. Figura 6 - Exemplo de curva de distribuição granulométrica do solo Fonte PINTO, 2002, p.09

31 Limites de Consistência Consistência refere-se ao grau de adesão entre as partículas e a resistência oferecida às forças que tendem a deformar ou romper a massa desse solo. (TERZAGUI 1973, apud TSUTSUMI, 2008, p.14) A umidade do solo sendo muito elevada ele se apresenta como um fluido denso e se diz no estado líquido. Com a evaporação da água ele endurece e fica com determinada umidade passando para LL (limite de liquidez). Nestas condições ele não é mais considerado um fluido denso, porém pode ser moldado e conserva sua forma. Após isso o solo está no estado plástico. Continuando a perder umidade, o estado plástico desaparece e o solo se desmancha ao ser trabalhado, sendo denominado estado semi-sólido. Com a continuação da secagem o mesmo passa para o estado sólido. A figura 7 ilustra estes estados físicos, chamados estados de consistência. Figura 7 - Limites de consistência do solo Fonte - DNIT, 2006, p Limite de Liquidez (LL) A determinação do limite de liquidez (LL) é feita pelo aparelho Casagrande, conforme figura 08, normatizado pela NBR 6459/84. Este é composto por uma concha de cobre movida através de uma manivela, onde se aplicam golpes deixando a concha do aparelho cair de uma altura padrão a uma velocidade constante contra uma base fixa.

32 29 Figura 8 - Aparelho Casagrande Fonte - O autor O LL é definido como o teor de umidade no qual se fecha uma ranhura feita no solo colocado sobre a concha de cobre por meio a 25 golpes em velocidade constante. O procedimento é executado pelo menos cinco vezes com o solo em diferentes umidades. Pequenas amostras são retiradas do ponto de fechamento da ranhura, para a determinação de seu teor de umidade, conforme figura 09. A cada tentativa anota-se o número de golpes necessários para o fechamento da ranhura. Figura 9 - Amostras para determinação da umidade Fonte - O autor

33 Limite de Plasticidade (LP) É definido como o teor de umidade limite entre o estado plástico e o estado semi-sólido. De acordo com Caputo (1972, p. 62), o limite de plasticidade é determinado pelo cálculo da porcentagem de umidade para qual o solo começa a se fraturar quando se tenta moldar com ele, um cilindro de 3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm de comprimento. Ver figura 10. Com o processo de rolagem da amostra cilíndrica de solo em uma placa de vidro fosco, a mesma começa a perder umidade. O Limite de Plasticidade (LP) caracteriza-se pelo momento em que a amostra começa a apresentar fissuras. Figura 10 - Corpo de prova moldado Fonte O autor Índice de Plasticidade (IP) O Índice de Plasticidade (IP) é obtido por meio da diferença entre o Limite de Liquidez (LL) e o Limite de Plasticidade (LP), e é expresso em porcentagem (%): IP(%) = LL LP

34 31 Conforme figura 11, o IP fica localizado entre os limites de LL e LP. Figura 11 - Localização do IP Fonte - Tsutsumi, Índice de Atividade (Ia) A atividade é utilizada como um índice para identificar a expansão de solos argilosos. (DAS, 2007, p.60). A Ia está relacionada à atividade da fração argilosa, avalia o potencial da fração argila em conferir coesão e plasticidade ao solo, é um indicativo do tipo de argilomineral. De acordo com DAS (2007, p.60), no ano de 1953, Skempton observou que o índice de plasticidade de um solo aumenta de forma linear com a porcentagem da fração de argila presente (DAS, 2007, p.60). Com base nesses resultados, Skempton definiu uma quantidade chamada atividade, que é a inclinação da linha que correlaciona o IP e a porcentagem mais fina que 2 µm. A IP % da fração de argila, em peso Onde: A = Atividade

35 32 IP = Índice de Plasticidade % = percentagem de material com granulometria inferior a 2 µm. Segundo Skempton, os solos finos poderão ser classificados em: argilas de atividade baixa Ac < 0,75 argilas de atividade normal 0,75 < Ac < 1,25 argilas de atividade alta Ac > 1, Classificação dos Solos A classificação de um solo tem como objetivo principal saber o seu provável comportamento diante das diversas solicitações impostas. O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista da engenharia, é o de poder estimular o provável comportamento do solo, ou pelo menos orientar o programa de investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema (PINTO, 2002, p. 51). São encontrados diversos sistemas de classificação, porém para interesse da engenharia rodoviária estão baseados nas características dos grãos que constituem o solo. Estes sistemas de classificação geralmente têm como parâmetro a granulometria e os limites de consistência do solo. Veremos a seguir os dois sistemas de classificação mais empregados: Sistema Unificado de Classificação dos Solos e Sistema de Classificação Transportation Research Board (TRB).

36 Sistema Unificado de Classificação dos Solos SUCS O SUCS foi proposto em 1948 por Arthur Casagrande e adaptado pelo Bureau of Reclamation, pelo Corpo de Engenheiros do Exército Americano e sucessivamente por outras organizações do país. (TERZAGHI, 1973) Neste sistema, os solos se dividem em três tipos principais: Granulometria grossa; Granulometria fina; Solos orgânicos. Os solos estão distribuídos em 6 grupos, representados como: pedregulhos (G), areias (S), siltes inorgânicos e areias finas (M), argilas inorgânicas (C), e siltes orgânicos e argilas (O). Cada grupo é então dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices mais importantes, como pode ser visto na tabela 4. Os pedregulhos e as areias com pouco ou nenhum material fino são subdivididos de acordo com suas propriedades de distribuição granulométrica dentro de bem graduado (GW e SW) ou uniforme (GP e SP). Tabela 4 - Sistema Unificado de Classificação Classificação geral Tipos principais Símbolos Solos grossos (menos que 50% Pedregulho Gravel GW, GP, GC e GM passando na # 200 Areia (Sand) ou solos arenosos SW, SP, SC e SM Baixa compressibilidade Solos finos (mais que 50% Silte (M) ou argila (C) (LL<50) ML, CL passando na # 200 Alta compressibilidade (LL>50) MH, CH Solos altamente orgânicos Turfa (Peat) Pt Fonte Tsutsumi, 2008

37 Sistema de Classificação Transportation Research Board (TRB) A classificação TRB, que é antigo Highway Research Board (HRB), reúne os solos em grupos e subgrupos em função de: Granulometria; Limites de Consistência (LL e LP); Índice de grupo. Para se fazer a classificação dos solos através da tabela 5, o grupo do solo é determinado por processo de eliminação, da esquerda para a direita no quadro de classificação. Partindo sempre da esquerda, o primeiro grupo com o qual os valores do solo ensaiado coincidir indicará a classificação. Tabela 5 - Classificação dos solos TRB CLASSIFICAÇÃO GERAL MATERIAIS GRANULARES 35% (ou menos) passando na peneira nº 200 MATERIAIS SILTO ARGILOSOS CLASSIFICAÇÃO EM GRUPOS Granulometria - % passando na peneira A 1 A A 1 A 1 B A 3 A 2 4 A 2 A 2 5 A 2 6 A 2 7 A 4 A 5 A 6 A 7 Nº máx. Nº máx. 30 máx. 51 min. Nº máx. 25 máx. Características da fração passando na peneira Nº 40: 10 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 36 min. Limite de Liquidez 40 máx. 41 min. 40 máx. 41 min. 40 máx. Índice de Plasticidade 6 máx. 6 máx. NP 10 máx. 10 máx. 11 min. 11 min. 10 máx. Índice de Grupo máx. 4 máx. 8 máx. 36 min. 41 min. 10 máx. 12 máx. 36 min. 36 min. 40 máx. 41 min. 11 min. 11 min. * 16 máx. 20 máx. Materiais constituintes Comportamento como subleito Fragmentos de pedras, pedregulho fino e areia Excelente a bom Pedregulho ou areias siltosos ou argilosos Solos siltosos Solos argilosos Sofrível a mau * O IP do grupo A 7 5 é igual ou menor que o LL menos 30. Fonte DNIT, 2006, p.56

38 35 Para a determinação do índice de grupo levam-se em consideração os limites de consistência do solo (LL e LP) e a porcentagem do material fino passante na peneira n 200. Os valores de IG podem variar de 0 a 20 e é obtido através da fórmula: IG 0,2a 0,005ac 0,01bd Onde: a = percentual de solo passante na peneira nº 200 menos 35; se o percentual de solo for maior que 75 adota-se 75, se for menor que 35, adota-se 0; a varia de 0 a 40. a pp#200 35% b = percentual de solo passante na peneira nº 200 menos 15; se o percentual de solo for maior que 55 adota-se 55, se for menor que 15, adota-se 0; b varia de 0 a 40. b pp#200 15% c = percentual correspondente ao limite de liquidez menos 40; se o limite de liquidez for maior que 60 adota-se 60, se for menor que 40, adota-se 0; c varia de 0 a 20. c LL 40% d = percentual correspondente ao índice de plasticidade menos 10; se o índice de plasticidade for maior que 30 adota-se 30, se for menor que 10, adota-se 0; d varia de 0 a 20. d LP 10%

39 Compactação dos Solos Entende-se por compactação de um solo, o processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios, e assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável. (CAPUTO, 1988, p.172). De acordo com DNIT (2006), compactação é a operação da qual resulta o aumento da massa específica aparente de um solo (ou de outros materiais, como misturas betuminosas, etc.) pela aplicação de pressão, impacto ou vibração que faz com que as partículas construtivas do material entrem em contato íntimo, pela expulsão de ar; com a redução da percentagem de vazios de ar, consegue-se também, reduzir a tendência da variação dos teores de umidade dos materiais integrantes do pavimento, durante a vida de serviço. Segundo Das (2007, p.84), a compactação tem por objetivo reduzir o recalque não-desejado das estruturas e aumentar a estabilidade de taludes de aterros. No campo, geralmente, rolos compactadores lisos, pé-de-carneiro, de pneus de borracha e vibratórios são empregados para compactação do solo Ensaio de Compactação Com o ensaio, pretende-se determinar os parâmetros ideais da compactação, que assegurarão as propriedades necessárias para o projeto. Isso se traduz em determinar qual é a umidade que, se requer, com uma energia de compactação dada, para conseguir a densidade seca máxima que se pode ter para um determinado solo. Conforme Caputo (1988, p.175), o ensaio original para a determinação da umidade ótima e do peso específico máximo de um solo é o ensaio de Proctor, proposto em 1933, pelo engenheiro americano que lhe deu o nome. Para realização do ensaio é compactada uma amostra de solo em várias camadas em um cilindro metálico com volume conhecido. O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, determinando-se para cada um deles o peso

40 37 específico aparente. Com os dados obtidos, desenha-se a curva de compactação, que consiste na representação da densidade seca em função da umidade, conforme figura 12. Figura 12 - Curva de compactação Fonte, DNIT, 2006 As energias de compactação, freqüentemente empregadas no Brasil, adotam as especificações da ABNT através da NBR 7182/86, que estabelece as energias de compactação normal, intermediária e modificada para se determinar à correlação entre o teor de umidade e a massa específica aparente do solo seco. Na tabela 6 é apresentada a energia de compactação necessária para cada tipo de ensaio Proctor (normal, intermediário e modificado). Cilindro Pequeno Grande Tabela 6 - Energia de compactação Característica de cada Energia de Energia Compactação Normal Intermediária Modificada Soquete Pequeno Grande Grande Nº de camadas Nº de golpes por camada Soquete Grande Grande Grande Nº de camadas Nº de golpes por camada Fonte NBR 7182/86

41 Controle de Compactação no Campo O controle da compactação em campo é de extrema importância, haja vista que este controle tem como principal objetivo comprovar se as propriedades do solo compactado estão obedecendo aos padrões das especificações técnicas. Para se ter um bom controle de compactação do solo em campo, devese atentar aos seguintes aspectos: Tipo de solo; Espessura da camada; Entrosamento entre as camadas; Número de passadas; Tipo de equipamento; Umidade do solo; Grau de compactação alcançado Se as especificações para grau de compactação não forem atendidas, o solo deverá ser removido e uma nova compactação será efetuada. 2.8 Ensaio de Índice de Suporte de Califórnia (ISC) O ISC é um ensaio que expressa à relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo e a pressão necessária para produzir a mesma penetração em um corpo de prova padrão (DNIT, 2006). Na execução do ensaio são moldados corpos-de-prova com teor de umidade indicado pelo ensaio de compactação (hót). Para simular as cargas do pavimento, são colocados sobre estes corpos de prova anéis de contrapeso. A averiguação da resistência à penetração é feita em uma prensa, conforme figura 13, e é realizada após os corpos de prova terem permanecido 4 dias em imersão. No momento da imersão é feita a leitura do valor inicial da expansão e no 4º a leitura da

42 39 expansão final. O ISC é relacionado a uma resistência padrão e determinado somente para 2,54 e 5,08 mm de penetração. Figura 13 - Prensa de laboratório Fonte - O autor O Ensaio de Índice de Suporte Califórnia é padronizado no Brasil pela ABNT através da NBR 9895/87. O valor do ensaio é em porcentagem, e utilizado pelo Método do DNER para dimensionamento de pavimentos flexíveis. A tabela 7 contém os limites determinados pelo método para cada camada de pavimento. Tabela 7 - Limites de ISC Camada do Pavimento ISC Subleito 2% Reforço do Subleito maior que o ISC do subleito Sub-base 20% Base 80% Fonte DNIT, 2006, p Expansão O estudo da expansividade dos solos geralmente é feito por meio de ensaios de compressão endométrica. Inunda-se o corpo de prova quando as

43 40 deformações decorrentes de uma certa pressão já se estabilizaram e mede-se a expansão ocorrida. A expansão depende da pressão aplicada à amostra, sendo tanto menor quanto maior a pressão. (PINTO, 2002, p.341) A determinação da expansão é feita através do extensômetro, vide figura 14, com os mesmos corpos de prova que serão usados para determinação do ISC. Figura 14 - Medição da expansão em laboratório Fonte - O autor

44 41 3 DESENVOLVIMENTO 3.1 Introdução A etapa experimental da presente pesquisa foi realizada no LMS (Laboratório de Mecânica dos Solos), localizado no Instituto de Pesquisa Ambientais e Tecnológicas - IPAT, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC. O solo estudado e ensaiado no presente trabalho é de origem da formação Palermo, e o foi nas seguintes situações: Natural Estabilizado com aditivo PZ Solution Nestas situações, o experimento teve por objetivo analisar o comportamento das propriedades mecânicas (ISC e expansão) do solo, com o intuito de compará-las com as características mecânicas exigidas pelo DNIT, para o emprego do mesmo em obras de pavimentação. Para a caracterização física e mecânica do solo na condição natural, foram realizados os seguintes ensaios: Granulometria por peneiramento; Limite de liquidez (LL); Limite de plasticidade (LP); Compactação na energia Proctor Normal; Índice de Suporte Califórnia (ISC); Expansão;

45 Materiais Solo O solo estudado e ensaiado neste trabalho é proveniente de um determinado local, dentro do terreno onde se situa o IPAT, cujo endereço é Rodovia Governador Jorge Lacerda, km 4,5, Criciúma SC, conforme figura 15 e 16. Figura 15 - Localização da jazida de solo Fonte BRESCIANE, 2009, P.66

46 43 Figura 16 - Jazida de solo Fonte - O autor Segundo Bresciani (p.67, 2009), tendo como base a geologia regional, esta área situa-se na bacia hidrográfica do Rio Araranguá, onde afloram rochas sedimentares e vulcânicas. Na faixa costeira também ocorre uma diversidade enorme de depósitos de areia, silte e argila, relacionados a processos marinhos e continentais. A geologia do local é formada por um solo resultante da alteração de rochas sedimentares pertencentes à Formação Palermo e tendo como cobertura um solo resultante da alteração de rochas da Formação Serra Geral encontrada na área sob a forma de soleiras de diabásio intensamente alterado. Ver detalhe na figura 17. Figura 17 - Detalhe da jazida de solo Fonte - O autor

47 Aditivo PZ Solution Todas as informações apresentadas a seguir sobre o estabilizante de solos PZ Solution foram extraídas do site da empresa representante Caminos Argentinos SA. O estabilizador de solos testado neste trabalho, PZ Solution, vem sendo utilizado a cerca de 30 anos e é desenvolvido pela empresa Norte Americana International Enzymes Inc. Atualmente não temos nenhum representante do produto no Brasil, tendo como distribuidor exclusivo mais próximo a empresa Caminos Argentinos AS, com sede na Argentina. Tendo como base as informações do fabricante, PZ Solution é um estabilizador de solos utilizado em pavimentação rodoviária e tem a capacidade de reduzir os custos em obras da mesma, sendo este um dos motivos do mesmo ser utilizado em vários países como China, Rússia, Canadá e Estados Unidos, que desenvolveu o produto Composição e Reação do PZ Solution PZ Solution possui uma formulação composta por enzimas nãotóxicas, fabricado através de um processo de fermentação natural utilizando apenas compostos orgânicos. Enzimas são biomoléculas que catalisam as reações, ou seja, provocam um aumento na velocidade com que essas reações ocorrem. Cada enzima é especialmente adaptada para promover uma reação química dentro ou entre as outras moléculas. As próprias enzimas são modificadas por essas reações, servindo como um ligante para as outras moléculas, acelerando enormemente a taxa normal de reações químicas e físicas. Ao ser misturado na água e aplicado no solo antes da compactação do mesmo, PZ Solution atua sobre as partículas do solo através de um processo de colagem catalítica, produzindo um efeito de cimentação na camada de solo. Diferentemente dos produtos inorgânicos ou derivados do petróleo que apenas

48 45 criam um vínculo temporário entre os grãos, PZ Solution provoca a união, ligando as partículas durante o processo de compactação do solo, transformando-o em uma camada densa que resiste à penetração da água, erosão e desgaste, proporcionando uma maior capacidade de carga, podendo ser utilizado em diversos ambientes. PZ Solution permite um rearranjo entre as partículas do material, promovendo reações necessárias quando existe um bloqueio ou diminuição das mesmas. Promove um equilíbrio dos elétrons rompendo a tensão superficial da água existente no solo causando um rápido processo de cimentação, conforme figura 18. Figura 18 - Processo de reação do PZ Solution Fonte - Caminos Argentinos AS, Características do Solo Exigidas para uso do PZ Solution De acordo com o fabricante, a eficiência de PZ Solution depende de alguns fatores, tais como: tipo de solo a ser empregado; estrutura do solo; composição química; composição mineralógica. O solo a ser estabilizado com o aditivo deve ainda possuir as seguintes características: Percentual de finos (passante na peneira 200) 20%; Índice de Plasticidade (IP) 6%.

49 46 A água a ser utilizada na mistura solo-aditivo, não deve possuir cloro, sendo preferencialmente destilada e sua quantidade deve ser suficiente para deixar o solo na sua umidade ótima. Ainda de acordo com o fabricante, o aditivo PZ Solution não altera a estrutura do solo, nem sua composição mineralógica, mantém a cor inicial do solo, é hidrossolúvel, não compacta automaticamente, ou seja, necessita de equipamento próprio para isto Aplicações do PZ Solution A aplicação de PZ Solution pode ser em diversas áreas, tais como: Construções rodoviárias: estabilizador de camadas de sub-base e base; estabilização da camada superficial de pátios de parques, estacionamentos, estradas e pistas de corrida, reduzindo a poeira; Construção civil: reforço de fundações; estabilização de barragens; Outras aplicações: vedação de lagoas de estabilização ou decantação inclusive de produtos poluentes; estabilização de taludes; impermeabilização de aterros sanitários; injetado em paredes de solo, como nas escavações de minas ou subsolos, fazendo com que através da cimentação da camada superficial não ocorra o desprendimento do solo Vantagens da Utilização De acordo com o fabricante, PZ Solution possui as seguintes vantagens: Aumenta a densidade do solo: catalisa a criação de novas estruturas entre as partículas do solo, ligando-as entre si.

50 47 Reduz o esforço de compactação: promovendo uma rápida e cuidadosa dispersão da umidade, aumentando a lubrificação das partículas do solo permitindo que o mesmo atinja a compactação com menos esforço. Necessita de menor quantidade de água: reduz em 25% a quantidade de água necessária para atingir o nível de umidade ótima necessária a compactação do material. Melhora a capacidade de carga: devido à ligação entre as partículas, reduz a tendência do solo de se expandir após a compactação. Baixa permeabilidade: a ligação dos grãos elimina os vazios, diminuindo a capacidade de a água migrar no material tratado com PZ Solution. Elimina a necessidade de importação de material: quando PZ Solution é usado no tratamento de solos utilizados em obras de pavimentação, não há necessidade de buscar em outros locais materiais com as características exigidas, como ISC e expansão, para ser utilizado no local da obra. Compatibilidade de tempo e local: podem ser aplicados a uma variedade de locais e condições de tempo, como locais sujeitos à neve ou elevadas temperaturas, clima seco ou propício a chuvas, ou ainda no topo de montanhas ou embaixo de minas ou barragens. Reduz a manutenção: devido à camada resistente criada pelo produto, evita o desgaste da superfície tanto pelo uso quanto pelas atividades climáticas, necessitando assim de um trabalho mínimo de manutenção. Facilidade de conservação e uso: PZ Solution é vendido na forma líquida concentrada, isso elimina parte dos processos de armazenamento, prémistura e movimentação de grandes quantidades de material. Manuseio seguro: por não ser tóxico, não danifica os equipamentos nem provoca reações de irritação, vermelhidão ou queimaduras nos tecidos da pele, olhos e mucosas. Não contem ingredientes inflamáveis, não é explosivo, é um produto biodegradável, por isso não prejudicará os seres humanos, animais e vegetais.

51 Métodos As etapas e procedimentos adotados neste estudo estão apresentados esquematicamente na figura 19 e explicados detalhadamente nos itens a seguir. ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DA FORMAÇÃO PALERMO COM ADITIVO PZ SOLUTION Coleta e transporte das amostras de solo Secagem Preparo Caracterização Química Mineralógica Física (LL, LP, IP, IG, TRB e Ia) Mecânica (Compactação, ISC, Expansão) Solo + PZ Solution 1/1000 Moldagem de CP's para ISC (Energia Proctor Normal) Cura: 07, 14, 21 e 28 dias Cura: 07, 14, 21 e 28 dias Imersão em água por 4 dias ISC (sem imersão em água) ISC e Expansão Figura 19 - Fluxograma dos procedimentos adotados Fonte O autor Metodologia de Campo A amostra estudada foi coletada em campo e em seguida encaminhada para o local onde os ensaios foram realizados, nas dependências do Laboratório de

52 49 Mecânica dos Solos - LMC da UNESC e armazenadas em local adequado com as devidas identificações Metodologia de Laboratório A amostra citada anteriormente foi posta em bandejas e deixada em local coberto porém com incidência de sol, para que ocorresse a secagem natural do solo, conforme figura 20. Figura 20 - Secagem do solo Fonte: O autor Após a devida secagem, o solo mais graúdo foi destorroado sobre uma lona com soquete grande, conforme figura 21. A parte mais fina resultante deste processo foi destorroada dentro de um almofariz com o auxilio de um soquete, e peneirada na peneira de 4,8 mm a fim de se eliminar a porção graúda do solo, chamado de pedregulho (figura 22).

53 50 Figura 21 - Solo destorroado com soquete grande Fonte: O autor Figura 22 - Destorroamento e peneiramento do solo Fonte O autor Em seguida o solo destorroado, e pronto para ser usado, foi armazenado em embalagens plásticas devidamente identificadas (figura 23).

54 51 Figura 23 - Solo armazenado em embalagens Fonte O autor Ensaios de Caracterização Os ensaios de caracterização física e mecânica foram realizados de acordo com os procedimentos exigidos pelas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) correspondentes a cada ensaio. O solo estudado neste trabalho é o mesmo que foi utilizado por Bresciani (2009) e Maurílio (2009) em suas pesquisas, sendo assim sua caracterização já era conhecida, porém mesmo assim foram realizados ensaios de Análise Granulométrica, Limite de Liquidez e Plasticidade para reafirmar sua classificação no sistema TRB Análise Granulométrica por Peneiramento (NBR 7181/84) A análise granulométrica iniciou-se com a pesagem de uma amostra úmida de material e seu peneiramento feito na peneira de 2,00 mm e 0,075 mm. Da fração passante na peneira 2,00 mm foi retirada uma amostra com aproximadamente 30 g da fração e levada à estufa a uma temperatura de 105º C. Já a fração retida na peneira 0,075 mm foi lavada na torneira sob um jato constante de

55 52 água, a fim de que as partículas menores (finos) fossem separadas das maiores. Em seguida o material retido nesta peneira foi levado à estufa para a secagem. O peneiramento da porção de solo maior que 2,00 mm, ou seja, peneiramento grosso consistiu em fazer passar o solo pela seguinte seqüência de peneiras: 50, 38, 19, 9,5 e 4,75 mm. Feito isso, anotou-se o peso retido acumulado em cada uma delas Limite de Liquidez (NBR 6459/84) Para a determinação do ensaio de limite de liquidez pesou-se uma determinada quantidade de solo na peneira 40 (0,42 mm). Esta é colocada num recipiente onde passou-se a adicionar água até que o solo se tornasse uma pasta homogênea, conforme figura 24. A mistura foi depositada sobre a concha do aparelho Casagrande (vide figura 25) e ensaiada conforme os procedimentos padrões. Para cada etapa do ensaio, foi adicionada água, de acordo com a umidade do solo. No total foram realizadas cinco etapas para cada ensaio, sendo o número de golpes o parâmetro para a determinação da umidade. As etapas, na ordem crescente de umidade, foram obtidas através dos intervalos de: 48-52, 38-42, 28-32, e 8-12 golpes. Em cada etapa foi retirada uma cápsula com um pouco da mistura e levada à estufa para a determinação da umidade, conforme figura 26. Um gráfico foi traçado após a obtenção dos valores de umidade, onde o valor do limite de liquidez de cada ensaio é determinado pela umidade a correspondente a 25 golpes. Os resultados podem ser verificados no apêndice 1.

56 53 Figura 24 - Adição de água no solo Fonte O autor Figura 25 - Adição da massa sobre a concha do aparelho Casagrande Fonte O autor

57 54 Figura 26 - Capsulas com misturas de cada umidade Fonte O autor Limite de Plasticidade (NBR 6459/84) Na obtenção do limite de plasticidade, a amostra em estudo deve ser passante na peneira 40 (0,042 mm), assim como no ensaio do limite de liquidez descrito anteriormente e em relação a quantidade também costuma-se usar a mesma para os dois ensaios. O desenvolvimento do ensaio consistiu em adicionar-se água na amostra até obter-se uma massa homogeneizada. Em seguida uma pequena quantidade de solo foi modelada de forma cilíndrica, através da rolagem em uma placa de vidro esmerilhada, até a formação de um cilindro com diâmetro aproximado de 3 mm e 10 cm de comprimento, conforme figura 27. Repete-se essa etapa até que se inicie o processo de fissuração da amostra, sem que ocorra a desfragmentação. Após isso a amostra é colocada em uma cápsula, pesada e levada para a secagem, conforme figura 28. Foram feitas cinco verificações até obter-se 5 valores de umidade, que não diferissem da média entre eles mais de 5%. Os resultados podem ser verificados no apêndice 1

58 55 Figura 27 - Solo moldado e placa de vidro Fonte O autor Figura 28 - Amostras em cápsulas Fonte O autor Ensaio de Índice de Suporte de Califórnia (NBR 9895/87) Solo Melhorado com PZ Solution O ensaio de ISC da mistura solo-aditivo na dosagem de 1/1000, foi realizado na umidade ótima média obtida nos ensaios de compactação do Solo no estado natural.

59 56 Para obter-se as quantidades de água e aditivo PZ Solution determinou-se a umidade da amostra de solo e calculou-se a quantidade de água a ser adicionada, isso em relação ao peso seco da amostra (figura 29). Figura 29 - Secagem do solo para determinação de umidade Fonte - O autor Os corpos-de-prova foram preparados pesando-se uma amostra de solo de 3,6 kg, passante na peneira 4,8 mm. Uma solução de água destilada + aditivo é preparada, na quantidade suficiente para que o solo atinja a umidade ótima (figura 30). Figura 30 - Mistura de água e aditivo Fonte O autor É importante salientar que a quantidade de aditivo (1/1000) deve ser reduzido da quantidade de água a ser adicionada na amostra, isso porque o aditivo PZ Solution é um composto líquido assim como a água. Contudo, a quantidade total

60 57 de líquido a ser adicionado na amostra de solo para que o mesmo atinja a umidade ótima, é a adição de água + aditivo. Após preparada a amostra de solo e a mistura de água + aditivo, ambos devem ser devidamente misturados, de modo que esta fique totalmente homogênea (figura 31 e 32). Figura 31 - Mistura de água+aditivo sendo adicionada ao solo Fonte O autor Figura 32 - Mistura de solo+água+aditivo

61 Compactação dos Corpos de Prova As misturas citadas anteriormente foram compactadas em molde cilíndrico (energia de Proctor Normal), em cinco camadas iguais com 12 golpes por camada. O soquete possui peso de 4,536 kg e é solto de uma altura de 47,5 cm. Figura 33 e 34. Figura 33 - Colocação das camadas Fonte - O autor Figura 34 - Compactação do corpo de prova Fonte O autor Terminada a compactação, faz-se a regularização do corpo de prova retirando o excesso de material, conforme figura 35.

62 59 Figura 35 - Regularização do corpo de prova Fonte - O autor Após a compactação os corpos de prova foram armazenados em local adequado com temperatura ambiente, figura 36, respeitando os tempos de cura definidos neste estudo, sendo 14, 21 e 28 dias. Figura 36 - Período de cura Fonte - O autor

63 Expansão Após o processo de cura nos períodos citados anteriormente, os corpos de prova receberam pesos de 4,536 kg, foram mergulhados em um tanque com água, e instalando-se o extensômetro para a coleta das medidas iniciais. Os corpos de prova ficaram imersos no tanque com água por um período de 4 dias, conforme figura 37. No último dia foi realizada a leitura final da expansão. Figura 37 - Corpos de prova no tanque Fonte O autor Determinação do ISC Após a leitura para o cálculo da expansão, os corpos de prova foram retirados do tanque e ficaram durante 15 minutos escoando a água. Em seguida cada um foi colocado na prensa padrão para ensaio de ISC, figura 38. O ensaio fornece leitura em diferentes pontos de penetração, porém para o cálculo do ISC foram utilizadas apenas duas leituras, 2,54 e 5,08 mm.

64 Figura 38 - Prensa para ensaio de ISC Fonte O autor 61

65 62 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 4.1 Caracterização Química e Mineralógica do Solo O solo objeto de estudo, foi submetido por GALATTO (2006) à caracterização por meio de fluorescência de raios X. Com base nos resultados da tabela 8, conclui-se que a amostra é rica em sílica (49,41%) e óxido de alumínio (26,81%), e apresenta 9,69% de Fe 2 O 3. Tabela 8 - Resultado da análise química realizada por meio de fluorescência de raios X Análise Solo argiloso E.A. 2 SiO 2 (%) 49,41 0,1 Al 2 O 3 (%) 26,81 0,06 Fe 2 O 3 (%) 9,69 0,03 Fonte: GALATTO (2006, p.53) Ainda de acordo com GALATTO (2006), o solo foi submetido à caracterização mineralógica por meio de difratometria de raios X. Os minerais identificados são apresentados na tabela 9. Tabela 9 - Resultado da análise mineralógica realizada por meio de difratometria de raios X Amostra Mineral Fórmula Solo argiloso Quartzo SiO 2 Al 2 Si 2 O 5 Caulinita (OH) 4 Goethita Fe 2 O 3 H 2 O Gibbsita Al(OH) 3 Anatásio TiO 2 Fonte: GALATTO (2006, p.55)

66 Caracterização Física do Solo A caracterização física do solo em estudo engloba os ensaios de LL e LP, os cálculos do IP, IG, classificação segundo a TRB e Ia (índice de atividade). Mesmo sendo um solo já estudado por Bresciani (2009) e Maurílio (2009), a caracterização física foi realizada novamente para verificar se o solo em estudo se enquadra na qualificação TRB encontrada pelas mesmas. A tabela 10 apresenta os resultados de Bresciani (2009), Maurílio (2009) e do presente trabalho, ou seja, AM 01, AM 02 e AM 03, respectivamente. Tabela 10 - Características físicas do solo natural Característica AM 01 * AM 02 * AM 03 Média LL 58,00 64,10 57,00 59,7 LP 35,37 36,60 39,00 36,99 IP 22,63 27,50 18,00 22,71 % passante #200 98,90 97,10 99,80 98,60 IG TRB A7-5 A7-5 A7-5 A 7-5 *Trata-se de resultados médios Fonte: O autor Assim, pode-se confirmar que a amostra é do mesmo tipo de solo estudado pelas duas autoras citadas anteriormente, ou seja, A 7-5, um solo com fino, de elevada plasticidade e altamente expansivo. Com base nas características físicas obtidas por Bresciani (2009), calculou-se o Ia (índice de atividade), conforme tabela 11. Tabela 11 - Índice de atividade do solo Característica AM 01 AM 02 AM 03 Média IP 22,00 21,30 23,60 22,63 % da fração de argila 17,80 17,70 16,59 17,36 Índice de atividade (Ia) 1,23 1,20 1,48 1,30 Fonte: O autor Com o valor do índice de atividade (Ia) obtido, 1,30%, classifica-se o solo em estudo como uma argila de alta atividade, ou seja, Ia > 1,25. Este valor é um indicativo de comportamento expansivo.

67 Caracterização Mecânica do Solo Nesta etapa são realizados ensaios de compactação, ISC e expansão. Para o ensaio de ISC trabalhamos com a umidade ótima média de 27,5%, obtida através do ensaio de compactação. Na tabela 12, estão expressos os valores obtidos de umidade ótima e densidade seca máxima. Tabela 12 - Características mecânicas do solo natural Característica AM 01 AM 02 AM 03 AM 04 Média γ smáx (g/cm³) 1,36 1,39 1,37 1,37 1,37 H ót. 29,5 29, ,3 27,5 Fonte: O autor ISC e Expansão - Solo em Estado Natural na Condição Inundada e não Inundada A determinação do ISC e expansão para o solo puro na condição inundada e ISC para o solo puro na condição não inundada foi realizada, pois posteriormente esses resultados serão comparados com resultados da mistura solo+aditivo. Os valores estão descritos na tabela 13. Tabela 13 ISC médio e expansão média do solo natural Característica AM 01 AM 02 AM 03 AM 04 Média ISC - solo inundado 3,60 2,50 3,00 4,39 3,37 ISC - solo não inundado 17,05 17,32 14,19-16,19 Expansão 1,60 3,25 2,34 3,98 2,79 Fonte: O autor No gráfico 1 pode-se observar a diferença do ISC médio entre o solo na condição inundada e não inundada.

68 65 Gráfico 1 - Análise comparativa entre ISC médio do solo na condição inundada e não inundada ,37 16,19 Condição Inundada Condição não inundada 0 Condição Inundada Condição não inundada Fonte: O autor. O gráfico 1 demonstra que há uma diferença significativa entre o ISC médio do solo na condição inundada e não inundada, ou seja, 380%. Essa diferença se deve a dois fatores: Condição de saturação; Comportamento expansivo do solo ISC e Expansão - Mistura Solo+Aditivo na Condição Inundada Ensaios de ISC e expansão foram realizados a fim de analisar a influência que o aditivo tem sobre as propriedades mecânicas do solo em estudo. Para todos os ensaios a quantidade de aditivo usada foi de 1/1000, ou seja, 1 g de aditivo para cada 1000 g de solo seco, de acordo com as recomendações do fornecedor. A moldagem dos corpos-de-prova da mistura solo-aditivo foi realizada na umidade ótima média do solo (27,5%), obtida nos ensaios de compactação na energia Proctor Normal. Os corpos-de-prova prova foram imersos após 7, 14, 21 e 28 dias de cura. Após 4 dias de imersão, estes corpos foram rompidos na prensa, conforme a norma (NBR 9895/87). A Tabela 14, apresenta os resultados de ISC médio e expansão média obtidos para todos os períodos de cura citados.

69 66 Tabela 14 - ISC médio e expansão média do solo-aditivo na condição inundada Característica ISC médio Expansão média 7 dias 4,73 3,13 14 dias 4,84 3,67 21 dias 6,16 4,79 28 dias 5,16 5,13 Fonte: O autor O gráfico 2 mostra a análise comparativa do ISC médio entre o solo natural e solo+aditivo nos diferentes tempos de cura. Observa-se que para o período de 7 dias o aumento foi de 40%, para 14 dias foi de 43%, para 21 dias foi de 83% e para 28 dias foi de 53%. O período de cura de 21 dias foi o que apresentou o melhor valor de ISC médio. Gráfico 2 - Análise comparativa entre ISC médio do solo natural e solo+aditivo na condição inundada ,37 Solo Natural 6,16 4,73 4,84 5,16 Solo Natural 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias Fonte O autor O gráfico 3 apresenta os resultados do ISC médio da mistura solo+aditivo nos tempos de cura citados e do solo natural (em vermelho), bem como a linha de tendência e o R 2.

70 67 Gráfico 3 - Análise com linha de tendência entre ISC médio do solo natural e solo+aditivo inundado ,37 4,73 y = -0,0051x 2 + 0,2148x + 3,3486 R² = 0,8439 4,84 6,16 5, Período de Cura Solo-PZSolution Linha de tendência Fonte O autor A análise do gráfico 3 mostra que até 21 dias há um aumento de 83% no valor do ISC médio. Aos 28 dias este valor cai, apresentando uma redução de 30% quando comparado ao valor obtido aos 21 dias, o que demonstra que o mesmo encontra-se estabilizado. O gráfico 4 apresenta os resultados de expansão média do solo+aditivo e do solo natural na condição inundada. Gráfico 4 - Análise comparativa entre expansão média do solo natural e solo+aditivo na condição inundada ,79 Solo Natural 4,79 5,13 Solo Natural 3,13 3,67 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias Fonte O autor Com relação à expansão, pode-se observar no gráfico que quanto maior foi o período de cura maior a expansão sofrida pelo solo+aditivo. Quando se compara a expansão média de solo+aditivo com a expansão média do solo em estado

71 68 natural, observa-se que para o período de 7 dias ocorreu um aumento de 12%, para 14 dias aumento de 31%, para 21 dias aumento de 71% e para 28 dias aumento de 83%. O gráfico 5 apresenta os resultados da expansão média da mistura solo+aditivo nos tempos de cura citados e do solo natural (em vermelho), bem como a linha de tendência e o R 2. Gráfico 5 - Análise com linha de tendência entre expansão média do solo natural e solo+aditivo na condição inundada ,79 3,13 y = 0,0008x 2 + 0,0669x + 2,7169 R² = 0,9667 3,67 4,79 5, Período de Cura Solo-PZSolution Linha de tendência Fonte O autor Os resultados do gráfico 5 demonstram que quanto maior o tempo de cura maior é a expansão. Logo, surge o seguinte questionamento: O aumento da expansão com o aumento do tempo de cura se deve a ação do aditivo? Não. Uma vez que este comportamento é típico dos solos da Formação Palermo, os quais podem apresentar variações significativas no valor da expansão. Esta afirmação é comprovada nos valores de expansão obtidos no trecho sul de duplicação da BR 101, para os solos que se encontram inseridos nesta Formação geológica. Estes valores variam de 2% até 7%. Para confirmar este comportamento, verificou-se a influência do aditivo na expansão de um solo argilo-arenoso, com expansão de 0,69%. Para isso foi adicionado ao mesmo o aditivo na dosagem de 1/1000. A moldagem dos corpos-de-prova da mistura solo-aditivo foi realizada na umidade ótima média do solo (19,2%), obtida no ensaio de compactação na energia Proctor Normal.

72 69 A tabela 15, apresenta os resultados de ISC e expansão obtidos para o solo puro e misturado com aditivo, na dosagem de 1/1000 no tempo de cura de 2 dias. Tabela 15 - ISC e expansão solo argilo-arenoso Característica ISC Argilo-arenoso 5,11 PZ 1/1000 6,44 Expansão 0,69 0,56 Fonte: O autor No gráfico 6 temos um comparativo entre o ISC e expansão do solo em estado natural e misturado com aditivo na proporção de 1/1000. Gráfico 6 - Análise comparativa entre ISC e expansão do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada ,11 6,44 0,69 0,56 ISC Expansão 0 Argilo-arenoso PZ 1/1000 Fonte: O autor Com relação à expansão ocorreu uma redução da mesma em 23%, ou seja, passou de 0,69% no solo natural para 0,56 % no solo+aditivo. Logo, conclui-se que o aditivo não tem influência alguma no comportamento expansivo do solo. O aumento do ISC foi de 26%, ou seja, passou de 5,11% para 6,44% ISC - Mistura Solo+Aditivo na Condição não Inundada Os corpos de prova usados para determinação de ISC médio na condição não inundada, seguiram os mesmos critérios e tempos de cura usados no item

73 70 Vale lembrar que no Brasil o método adotado para determinação do ISC é na condição inundada, porém realizou-se o ensaio na condição não inundada a fim de verificar a influência da expansão no ISC da mistura solo+aditivo. A tabela 16, apresenta os resultados de ISC médio obtidos para os períodos de cura de 7, 14, 21 e 28 dias na situação não inundada. Tabela 16 - ISC médio do solo+aditivo na condição não inundadaa Característica ISC médio 7 dias 19,96 14 dias 28,9 21 dias 28,17 28 dias 28,91 Fonte: O autor O gráfico 7 apresenta o ISC médio do solo natural e das amostras de solo+aditivo, nos diferentes tempos de cura. Gráfico 7 - Análise comparativa entre ISC médio do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada ,29 Solo Natural 28,9 28,17 28,91 19,96 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias Solo Natural 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias Fonte: O autor Comparando o ISC médio do solo em estado natural com o ISC médio do solo+aditivo nos diferentes tempos de cura, observa-se que para o período de 7 dias o aumento foi de 22%, para 14 dias foi de 77%, para 21 dias foi de 73% e para 28 dias foi de 77%. O gráfico 8 apresenta os resultados do ISC médio da mistura solo+aditivo e do solo natural (em vermelho), bem como a linha de tendência e o R 2.

74 71 Gráfico 8 - Análise com linha de tendência entre ISC médio do solo natural e solo+aditivo na condição não inundada 30 28,9 28, , ,29 19,96 y = -0,0226x 2 + 1,1117x + 15,537 R² = 0, Período de Cura Solo-PZSolution Linha de tendência Fonte: O autor A análise do gráfico 8 permite concluir que o solo teve um aumento de 77% no ISC médio até 21 dias de cura. Valor este que se manteve praticamente estável até 28 dias de cura.

75 72 5 CONCLUSÃO A pesquisa experimental teve como objetivo obter o comportamento das propriedades mecânicas (ISC e expansão) de um solo da formação Palermo, estabilizado com aditivo orgânico PZ Solution na dosagem 1/1000. Os resultados obtidos na pesquisa permitem as seguintes conclusões: - O gráfico 9 apresenta os resultados do ISC médio obtidos nas condições inundada e não inundada para o solo natural (em vermelho) e solo+aditivo. ISC Gráfico 9 - Análise Comparativa de ISC médio do solo natural e solo+aditivo na condição inundada e não inundada 33,00 30,00 27,00 24,00 21,00 18,00 15,00 12,00 9,00 6,00 3,00 0,00 y = -0,0226x 2 + 1,1117x + 15,537 R² = 0, ,29 19,96 3,37 28,90 28,17 28,91 y = -0,0051x 2 + 0,2148x + 3,3486 R² = 0,8439 4,73 4,84 6,16 5, Período de Cura Condição inundada Condição não inundada Fonte: O autor - Comparando-se os valores de ISC médio na condição inundada, obtidos nos tempos de cura estudado, com o valor do ISC médio do solo natural, observa-se que aos 21 dias teve-se um aumento de 83% (valor máximo) e que aos 28 dias este valor reduziu para 53%, apresentando uma queda de 30%, o que demonstra a estabilização do efeito do aditivo; - Comparando-se os valores de ISC médio na condição não inundada, obtidos nos tempos de cura estudado, com o valor do ISC médio do solo natural, observa-se que aos 14 dias teve-se um aumento de 77% (valor máximo) e que a

76 73 partir desta idade até 28 dias de cura este valor manteve-se praticamente inalterado, o que demonstra a estabilização do efeito do aditivo; - Analisando os valores obtidos nas duas situações, percebe-se que a mistura solo+aditivo apresentou um comportamento mais estável na condição não inundada, ou seja, não apresentou uma redução ou acréscimo significativo no ISC médio com o aumento do tempo de cura. - Existe uma diferença significativa entre o ISC médio do solo natural na condição inundada e não inundada, ou seja, 380% maior para a condição não inundada. Essa diferença se deve a condição de saturação e comportamento expansivo do solo; Gráfico 10 - Análise comparativa de ISC médio e expansão média na condição inundada ,37 2,79 4,73 4,84 3,13 3,67 6,16 4,79 5,16 5,13 0 Solo Natural 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias ISCmédio - Situação Inundada Expmédia Fonte: O autor - A análise do gráfico 10, permite concluir que houve um aumento da expansão com o aumento do tempo de cura. Este comportamento é típico dos solos da Formação Palermo, os quais podem apresentar variações significativas no valor da expansão. Esta afirmação é comprovada nos valores de expansão obtidos no trecho sul de duplicação da BR 101, para os solos que se encontram inseridos nesta Formação geológica. Estes valores variam de 2% até 7%. - Com os resultados obtidos para a expansão, surge um questionamento, se o aumento da expansão com o aumento do tempo de cura se deve a ação do aditivo?

77 74 Para responder este questionamento, verificou-se a influência do aditivo na expansão de um solo argilo-arenoso, com expansão de 0,69%. Para isso foi adicionado ao mesmo o aditivo na dosagem de 1/1000. Com relação à expansão ocorreu uma redução da mesma em 23%, ou seja, passou de 0,69% no solo natural para 0,56 % no solo+aditivo. Logo, conclui-se que o aditivo não tem influência alguma no comportamento expansivo do solo. Já o aumento do ISC foi de 26%, ou seja, passou de 5,11% para 6,44%. - Dentre os estudos realizados para estabilização de solos da formação Palermo com aditivo químico, pode-se concluir que o aditivo não reduziu a expansão e que ele aumenta o ISC independente do comportamento expansivo do solo. É importante esclarecer que os resultados obtidos servem apenas para expressar a reação do produto no solo em estudo, não sendo valida nenhuma conclusão a respeito da veracidade da atuação destes produtos em outros tipos de solos. Sugestões para trabalhos futuros: - Estudar o solo com PZ Solution e calcário dolomítico com intuito de controlar a expansão; - Aumentar a energia de compactação para verificar se o comportamento mostra-se o mesmo, quanto ao ISC e expansão; - Refazer a análise mineralógica do solo em estudo a fim de verificar se há algum mineral expansivo; - Avaliar aditivo mais solo através da metodologia de solos tropicais metodologia do Professor Nogami.

78 75 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT): NBR 6457: Amostras de solos - Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, NBR 6459: Determinação do Limite de Liquidez. Rio de Janeiro, NBR-7180: Determinação do Limite de Plasticidade. Rio de Janeiro, NBR-7181: Análise granulométrica. Rio de Janeiro, CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. Rio de Janeiro: Livro Técnico S.A., v.1. CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, v. 2 CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Rio de Janeiro: LTC, ed. 234 p. il. CRISTELO, Nuno Miguel Cordeiro. Estabilização de Solos Residuais Graníticos através das Adição de Cal f. Dissertação. (Escola de Engenharia) Universidade do Minho, Portugal. DAS, Braja M.. Fundamentos da Engenharia de Geotecnia. São Paulo: Thomson Learning, p. il. Departamento Nacional de Estradas e Rodagens (DNER). Manual de Pavimentação. 3 ed. Rio de Janeiro, Disponível em: <www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ip>.acesso em: 18 de Fev FRANÇA, Fabrício Carlos. Estabilização Química de Solos para Fins Rodoviários: Estudo de Caso com o Produto RBI Grade f. Dissertação (mestrado). Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais. GALATTO, Sérgio Luciano. Avaliação da eficiência de coberturas secas sobre rejeito de carvão visando à prevenção da drenagem ácida de mina f. Dissertação (mestrado). Universidade do Extremo Sul Catarinense UNESC, Criciúma.

79 76 MARIANO, Evelise Gonçalves. Melhoria das Propriedades Mecânicas de um Solo Estabilizado com Cal, Cimento e CON-AID Visando Aplicação em Obras de Pavimentação f. Monografia (Curso de Engenharia Civil) Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma. MARQUES, Geraldo Luciano de Oliveira. Estabilização de Solos para Fins de Pavimentação. Minas Gerais, MASSAD, Faiçal. Escavações a Céu Aberto em Solos Tropicais Região Centro-Sul do Brasil. São Paulo: Oficina de Textos, p. Il. ORTIGÃO, J.R.A. Introdução a Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. Net. Disponível em: < %20Solos/2007%20Ortigao%20J%20A%20R%20Mecanica%20dos%20solos%20do s%20estados%20criticos%203a%20ed.pdf>. Acesso em: 10 mar PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 2 ed. São Paulo: Oficina de Textos, SENÇO, Wlastermiler de. Pavimentação. São Paulo: Grêmio Politécnico, ed. 452 p. il. SENÇO, Wlastermiler de. Manual de Técnicas de Pavimentação. São Paulo: PINI, v.671p. il. TSUTSUMI, Mitsuo. TRN018 - Mecânica dos Solos I. Net. Juiz de Fora, jul Disponível em: < Acesso em: 01 mar VARGAS, Milton. Introdução à Mecânica dos Solos. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, p.

80 APÊNDICE 77

81 APÊNDICE A: ENSAIOS CARACTERIZAÇÃO DO SOLO 78

82 79

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