TALIS ARTHUR CRUZ DE SOUZA EFEITO DA VARIAÇÃO DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO SOBRE AS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE UM SOLO LATERÍTICO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL TALIS ARTHUR CRUZ DE SOUZA EFEITO DA VARIAÇÃO DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO SOBRE AS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE UM SOLO LATERÍTICO NATAL-RN 2016

2 Talis Arthur Cruz de Souza Efeito da variação da energia de compactação sobre as propriedades mecânicas de um solo laterítico Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Dr. Olavo Francisco dos Santos Junior Coorientador: José Credinaldo de Souza Natal-RN 2016

3 Catalogação da Publicação na Fonte Universidade Federal do Rio Grande do Norte Sistema de Bibliotecas Biblioteca Central Zila Mamede / Setor de Informação e Referência Souza, Talis Arthur Cruz de. Efeito da variação da energia de compactação sobre as propriedades mecânicas de um solo laterítico. / Talis Arthur Cruz de Souza f. : il. Artigo científico (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil. Natal, RN, Orientador: Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Junior. 1. Engenharia civil - TCC. 2. Solo lateríticos - TCC. 3. Regiões tropicais. - TCC. 4. Ensaios de compactação TCC. I. Santos Junior, Olavo Francisco dos. II. Título. RN/UF/BCZM CDU 624

4 Talis Arthur Cruz de Souza Efeito da variação da energia de compactação sobre as propriedades mecânicas de um solo laterítico Trabalho de conclusão de curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 17 de novembro de 2016: Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Junior Orientador Eng. José Credinaldo de Souza Coorientador Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto Examinador interno Prof. Dr. Enio Fernandes Amorim Examinador externo Natal-RN 2016

5 EFEITO DA VARIAÇÃO DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO SOBRE AS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE UM SOLO LATERÍTICO Autor: Talis Arthur Cruz de Souza Orientador: Dr. Olavo Francisco dos Santos Junior RESUMO Este trabalho tem como finalidade estudar o comportamento mecânico de duas amostras de solo laterítico situadas no estado do Rio Grande do Norte, nos munícipios de São José de Mipibu e de Canguaretama. Para tanto, foram realizados ensaios de caracterização geotécnica, compactação e Índice de Suporte Califórnia (ISC). Típico de regiões tropicais, esse tipo de solo encontra-se na natureza geralmente com alto índice de vazios e baixa capacidade de suporte. Quando compactados, entretanto, sua capacidade de suporte é elevada, sendo por isso muito utilizado em diversas obras de terra. Os resultados obtidos indicaram que a amostra de Canguaretama, mesmo sendo uma areia argilosa, apresentou um bom comportamento quando solicitada, negando a falsa ideia de que materiais argilosos não podem ser usados como camada de pavimentos rodoviários. O mesmo não foi observado, contudo, para o material São José de Mipibu, que apresentou um comportamento peculiar, com diminuição do valor de ISC quando compactado com energia modificada em relação às demais energias. Esse resultado nos leva à hipótese de que a amostra coletada em tal jazida, diferentemente da coletada em Canguaretama, pode não representa um material de comportamento laterítico. Palavras-chave: Solo laterítico. Regiões tropicais. Ensaios de compactação. Índice de Suporte Califórnia. Capacidade de suporte. ABSTRACT This paper aims at studying the mechanical behavior of two lateritic soils samples located in Rio Grande do Norte state, in the São José de Mipibu and Canguaretama city. Therefore, it was performed laboratory tests of geotechnical characterization, compaction and California Bearing Ratio (CBR). Typical of tropical places, this kind of soil is naturally found with high void ratio and little support capacity. When compressed, however, its support capacity is improved, and because of this it is widely used in many soil works. The results indicated that the Canguaretama sample, even being a clayey sand, had a good behavior when it was supercharged, denying the false idea that clay materials can t be used as pavement layers in road works. The same wasn t noticed, however, with the São José de Mipibu material, which showed a peculiar behavior, decreasing the value of CBR when it was compressed with the modified energy. This result make us believe that the sample collected in this field, unlike of the Canguaretama sample, can be not a lateritic material. Keywords: Lateritic soils. Tropical places. Compaction test. California Bearing Ratio. Support capacity.

6 1 INTRODUÇÃO A ABNT (NBR 6502) define solo como Material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou não ter matéria orgânica. Quanto a sua origem, dividem-se em dois grandes grupos. Os solos transportados são aqueles que os produtos de alteração foram transportados para locais diferentes ao da transformação, podendo ser aluvionares (quando transportados pela água), eólicos (quando pelo vento), coluvionares (pela ação da gravidade) e glaciais (pelas geleiras) (CAPUTO, 1988). Quando, no entanto, estes produtos permanecem no local da rocha de origem, têm-se os chamados solos residuais. De particular interesse para obras rodoviárias são os solos lateríticos, os quais podem ser desenvolvidos tanto sobre solos transportados como sobre solos residuais. Um solo quando transportado mecanicamente para utilização em determinada obra apresenta-se no estado solto, o que implica na necessidade de compactá-lo. A compactação feita por meio de equipamentos mecânicos visa à melhoria em suas propriedades. Quando um solo é compactado, ocorre uma diminuição do índice de vazios, da permeabilidade, da compressibilidade e aumento da resistência, que no caso de obras rodoviárias, pode ser representada pela capacidade de suporte dada pelo Índice de Suporte Califórnia (ISC). Estudos iniciais, desenvolvidos na década de 1930, sobre a compactação dos solos devem-se ao Engenheiro Ralph Proctor. Desses estudos surgiu o Ensaio de Compactação, também conhecido como Ensaio de Proctor, padronizados no Brasil pela ABNT (NBR 7182/86). Segundo Proctor, a massa específica resultante de um solo compactado é função de seu teor de umidade no momento da compactação, para determinada energia mecânica aplicada. Para cada intensidade de energia, há um teor de umidade, denominado teor de umidade ótimo, que está relacionado a uma massa específica seca máxima. Como os materiais apontados pelos princípios tradicionais (materiais granulares), que atendam as especificações clássicas, não são facilmente encontrados em todas as regiões do Brasil, vem-se ganhando espaço cada vez mais o estudo de materiais, como os solos lateríticos, que substituam com eficiência aqueles comumente indicados ao uso em obras de terra.

7 2 Considerando sua frequência de ocorrência em território nacional e a sua larga utilização na execução de obras diversas, bem com o conhecimento de que as propriedades de um solo variam de acordo com seu grau de compactação, é importante a verificação dos efeitos da compactação sobre as propriedades deste solo, quando submetidos a diferentes teores de umidade e diferentes energias aplicadas. Desse modo, buscou-se, neste trabalho caracterizar o solo através de ensaios de granulometria, limite de liquidez e limite de plasticidade; realizar ensaios de compactação segundo as três energias Proctor; identificar e quantificar o efeito da variação da energia de compactação sobre sua capacidade de suporte; classificar os materiais de acordo com o SUCS e AASHTO-HRB e comparar a previsão do comportamento dos solos por esses sistemas com o obtido nos ensaios de resistência. REVISÃO DA LITERATURA Presentes em quase todo território brasileiro e em boa parte do mundo (FIGURA 1), os solos tropicais tem sido objeto de estudo, desde a segunda metade do século XX, sobre sua aplicação como material de construção para diversos tipos de obra. Figura 1 Distribuição de solos lateríticos, em termos mundiais. Fonte: Charman, 1998 apud Bernucci, O processo de laterização, típico de regiões que apresentam temperaturas médias anuais superiores a 20 C e índice pluviométrico maior que 500 mm/ano, engloba um conjunto de fenômenos que deram origem a uma alteração extremamente forte da rocha mãe. Naturalmente, é resultado do processo histórico de intemperismo cujas rochas e os solos residuais estão submetidos, de modo que, os minerais formadores do material parental são desintegrados e decompostos quimicamente.

8 3 Em regiões tropicais, as altas temperaturas funcionam como um acelerador do processo, enquanto as intensas precipitações implicam na lavagem de bases alcalinas e alcalino-terrosas, e parcialmente da sílica, em um processo conhecido como lixiviação, para os níveis inferiores do solo. Com a evolução do processo, tem lugar uma acumulação de óxido e hidróxidos de ferro e alumínio nos horizontes mais superficiais, os quais não são dissolvidos tanto quanto acontece em ambientes mais ácidos (típicos de regiões temperadas). Os solos lateríticos têm sua fração argila constituída, predominantemente, de minerais cauliníticos (Si 2 Al 2 O 5 (OH) 4 ), oriundos de uma recombinação da sílica não lixiviada com hidróxidos de alumínio, apresentando-se na natureza, geralmente não saturados, e com índice de vazios elevado, o que acaba por lhe conferir uma pequena capacidade de suporte. Quando compactados, entretanto, sua capacidade de suporte é elevada, o que justifica o seu uso em diversas obras de terra. Em primeira análise, pode-se atribuir essa melhoria a uma eventual cimentação proporcionada pelos elementos provenientes do processo de laterização às partículas do solo, o que favoreceria seu comportamento mecânico. Godoy e Bernucci (2000) apud Santos (2003) destacam, ainda, que a principal peculiaridade dos solos tropicais lateríticos (que os diferencia dos solos de clima temperado), é justamente a presença desta cimentação natural causada pelos óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. Segundo Santana e Gontijo (1987) apud Delgado (2007), os solos lateríticos apresentam-se singularmente com pequena fração de areia grossa entre as peneiras n 10 e n 40; possibilidade de ocorrência de elevados teores de finos, mais de 25% passando na peneira n 200, com elevados valores de LL e IP, maiores que 25 e 8%, respectivamente, embora com CBRs elevados; baixa expansão; e fração argila do tipo caulinita, podendo apresentar traços de ilita, mas nunca de montmorilonita. Nogami e Villibor (1995) apud Delgado (2007) acrescentam, ainda, que estes solos se caracterizam pelo ramo seco da curva de compactação íngreme e, segundo Pinto (2006), apresentam valores de massa especifica seca superiores a 1,9 g/cm³ e teores de umidade ótimo da ordem de 12%.

9 4 MATERIAIS E MÉTODOS Materiais estudados Os solos estudados foram obtidos em jazidas situadas na região litorânea do estado do Rio Grande do Norte, nos municípios de São José de Mipibu e Canguaretama, localizando-se às margens da BR-101, no trecho Natal - João Pessoa. Em São José, situa-se aproximadamente no km 36, enquanto que no município de Canguaretama, a jazida fica em torno de 100 metros da divisa do Estado do Rio Grande do Norte com a Paraíba. A seleção das jazidas deveu-se, principalmente, ao fácil acesso e ao potencial uso destes materiais em diversas obras de terra, como de construção rodoviária e barragens de pequeno porte. Sabe-se, também, que parte do material utilizado como aterro na obra de duplicação da BR-101, em tais localidades, é representado pelo solo aqui investigado. Cabe ressaltar, ainda, que este mesmo solo já foi objeto de avaliação anterior, Chaves (1979), tendo tido, contudo, propósito de estudo da composição química, mineralógica e micro estrutural do material, analisando-se aspectos qualitativos e quantitativos. Neste sentido, busca-se aqui, agora, uma avaliação de suas propriedades mecânicas. O procedimento de amostragem foi o mesmo utilizado por Chaves (1979), consistindo em: Observação do perfil da jazida e seleção dos horizontes de interesse. Remoção do material solto e afetado pela exposição às intempéries. Escavação manual das amostras representativas e acondicionamento em sacos de polietileno para evitar contaminação e perda da fração fina. Transporte ao laboratório e secagem à temperatura ambiente. Metodologia dos ensaios Considerando a existência de dados anteriores referentes a uma análise química do material, Chaves (1979), optou-se por desenvolver um estudo de suas propriedades

10 5 mecânicas, no que se refere ao efeito da energia de compactação sobre tais propriedades. Foram realizados ensaios de caracterização geotécnica, de compactação e ensaios de Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou Califorina Bearing Ratio (CBR). Todos os ensaios foram executados de acordo com as orientações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), conforme ilustrado na Tabela 1. Tabela 1 Ensaios e normas técnicas correspondentes. Ensaio Norma Análise granulométrica NBR 7181 (ABNT, 1984) Limite de liquidez NBR 6459 (ABNT, 1984) Limite de plasticidade NBR 7180 (ABNT, 1984) Massa específica dos sólidos NBR 6508 (ABNT, 1984) Compactação NBR 7182 (ABNT, 1986) Índice de suporte califórnia NBR 9895 (ABNT, 1987) Fonte: Autor (2016). Ensaios de caracterização geotécnica A caracterização geotécnica dos solos estudados consistiu na realização dos ensaios de análise granulométrica, limite de liquidez, limite de plasticidade e massa específica dos sólidos. Previamente a realização de cada ensaio, a amostra era preparada conforme recomendações da norma ABNT NBR 6457/86. As análises granulométricas foram realizadas com o uso de defloculante (hexametafosfato de sódio), para a desagregação das aglomerações entre as partículas, baseando-se na norma ABNT NBR 7181/84. Para tal, tomou-se uma amostra de 1 kg e 4 kg, utilizadas nos processos de peneiramento e sedimentação, dos solos de São José de Mipibu e Canguaretama respectivamente. Quanto à massa específica, seguiram-se recomendações da norma ABNT NBR 6508/84, ensaiando-se duas amostras de 50 g. O resultado final foi obtido pela média dos valores encontrados em cada processo. O limite de liquidez foi determinado conforme especificação da norma ABNT NBR 6459/84, sendo equivalente ao teor de umidade para qual se fecha uma ranhura no solo após 25 golpes no aparelho padrão. Para o ensaio de limite de plasticidade, apoiou-se na norma ABNT NBR 7180/84. Foi-se realizadas cinco medidas, de modo que o limite de plasticidade

11 6 correspondente representou a média de três valores considerados satisfatórios pela norma. Ensaios de compactação Os solos pesquisados foram compactados nas três energias de compactação especificadas pela norma ABNT NBR 7182/86 (Normal, Intermediária e Modificada). Para cada ensaio, realizou-se a moldagem de seis amostras compactadas a teores de umidade diferentes, com reuso de material e com teor de umidade inicial 5% abaixo do teor de umidade ótimo presumível, de modo a se traçar a curva de compactação para determinação da massa específica seca máxima e do correspondente teor de umidade ótimo. A Tabela 2 apresenta as características inerentes a cada energia de compactação para o cilindro utilizado. Tabela 2 Energias de compactação. Cilindro Pequeno Característica inerente a cada Energia energia de compactação Normal Intermediária Modificada Soquete Pequeno Grande Grande Número de camadas Número de golpes por camada Fonte: ABNT NBR 7182/86 Ensaios de Índice de Suporte Califórnia Neste ensaio, procurou-se determinar a resistência à penetração e expansão dos solos estudados, compactados no teor de umidade ótimo, referente aos ensaios de compactação, das três energias anteriormente descritas. A metodologia do ensaio seguiu recomendações da norma ABNT NBR 9895/87, sendo a compactação realizada com 12,26 e 55 golpes por camada, dependente da energia de compactação aplicada, num total de cinco camadas. Os corpos de prova foram submersos em água por 96 horas, tendo as marcações dos relógios comparadores lidas a cada 24 horas para determinação da expansão. Em seguida, foram submetidos ao assentamento do pistão de penetração na prensa hidráulica manual, conforme prescrito por norma, sendo anotadas as leituras do relógio comparador do anel dinamométrico e a posterior determinação do Índice de Suporte Califórnia.

12 7 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste item apresentam-se e analisam-se os resultados alcançados durante o estudo, fazendo-se uso de tabelas e gráficos que proporcionam uma melhor interpretação visual. Inicialmente fez-se uma análise de caracterização, no que se refere à granulometria e aos Limites de Atterberg, para uma posterior classificação dos solos estudados. Em seguida, discutiu-se acerca da compactação e do Índice de Suporte Califórnia, obtidos para energias correspondentes ao Proctor Normal, Intermediário e Modificado, e submetidos a diferentes teores de umidade. Ensaios de caracterização Os resultados referentes à caracterização geotécnica dos solos estudados estão representados na Figura 2 e nas Tabelas 3 e 4. Figura 2 Curva de distribuição granulométrica Fonte: Autor (2016). No solo de Canguaretama, observou-se, através dos resultados da Análise Granulométrica, que este contém 8,3% de pedregulho, 19,6% de areia grossa, 33,4% de areia média, 13,7% de areia fina e 25% de finos, sendo 8,8% de silte e 16,2% de argila (Tabela 3).

13 8 Tabela 3 Frações constituintes do solo Canguaretama. Fração Diâmetro das partículas (mm) ABNT NBR 6502/95 (%) Pedregulho 2 a 60 8,3 Areia grossa 0,6 a 2 19,6 Areia média 0,2 a 0,6 33,4 Areia fina 0,06 a 0,2 13,7 Silte 0,002 a 0,06 8,8 Argila < 0,002 16,2 Fonte: Autor (2016). Este material apresentou Limite de Liquidez (LL) igual a 21% e Limite de Plasticidade (LP) igual a 13%. O Índice de Plasticidade (IP) foi determinado a partir dos resultados de LL e LP (IP = LL LP), apresentando o valor de 8%. O valor referente à massa específica dos sólidos, obtido por meio da média dos valores encontrados nos dois ensaios realizados, conforme sugerido por norma, foi de 2,586 g/cm³. O solo de São José de Mipibu, em sua distribuição granulométrica (Figura 2), apresenta 0,7% de pedregulho, 12,7% de areia grossa, 19,1% de areia média, 29% de areia fina e 38,5% de finos, dos quais 35,3% de silte e 3,2% de argila (Tabela 4). Quanto aos Limites de Consistência, o solo apresentou Limite de Liquidez (LL) de 25% e Limite de Plasticidade (LP) de 13%, de modo que o Índice de Plasticidade (IP) foi de 12%. Já o valor da massa específica dos sólidos foi de 2,516 g/cm³. Tabela 4 Frações constituintes do solo São José de Mipibu. Fração Diâmetro das partículas (mm) ABNT NBR 6502/95 (%) Pedregulho 2 a 60 0,7 Areia grossa 0,6 a 2 12,7 Areia média 0,2 a 0,6 19,1 Areia fina 0,06 a 0,2 29,0 Silte 0,002 a 0,06 35,3 Argila < 0,002 3,2 Fonte: Autor (2016). Os resultados obtidos estão em conformidade com o previsto, apresentando valores coerentes com o que foi proposto por Santana e Gontijo (1987) apud Delgado (2007), no quesito de serem materiais com pequena fração de areia grossa, elevados teores de finos e com Limites de Liquidez e Índices de Plasticidade da ordem de 25 e 8%, respectivamente. Os valores encontrados de massa específica (2,586 g/cm³ para o solo Canguaretama e 2,516 g/cm³ para o solo São José de Mipibu), no entanto, não condizem

14 9 com o esperado. Tal diferença resulta possivelmente de uma ineficiência da bomba de vácuo utilizada no ensaio. Por serem formados por partículas oriundas da decomposição das rochas que compunham inicialmente a crosta terrestre, as propriedades físicas dos solos são determinadas primeiramente pelos minerais que constituem essas partículas. Nesse sentido, os valores de massa específica dependeriam do constituinte mineralógico das partículas, de modo que, segundo Caputo (1988), para a maioria dos solos tais valores variariam entre 2,65 e 2,85 g/cm³, diminuindo para solos com elevado teor de matéria orgânica e aumentando para solos ricos em óxidos de ferro. Pinto (2006) afirma, também, que os valores situam-se em torno de 2,7 g/cm³, de forma que para as areias esse valor seria 2,65 g/cm³, em virtude do quartzo, chegando até 3,0 g/cm³ para argilas lateríticas, em consequência dos sais de ferro. Por conseguinte, foi considerado neste trabalho valores de massa específica, para ambos os solos, da ordem de 2,7 g/cm³. Segundo os ensaios de caracterização, os solos foram classificados de acordo com o Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) e conforme o sistema de classificação rodoviário da Highway Research Board (HRB). No Sistema Unificado, o solo Canguaretama, por apresentar uma porcentagem de finos (material que passa na peneira nº 200) inferior a 50%, foi considerado de granulação grossa. Conforme mostrado na Tabela 3 o solo é predominantemente arenoso, sendo classificado, com base na carta de plasticidade, como areia argilosa (SC). Já de acordo com o Sistema Rodoviário, o solo enquadrou-se no grupo A-2-4 (0), apresentando porcentagem de finos inferior a 35% e Limite de Liquidez e Índice de Plasticidade, respectivamente, de 21 e 8%. O solo São José de Mipibu, no Sistema Unificado, classificou-se, também, como areia argilosa (SC) e, segundo o Sistema Rodoviário, a classificação remeteu ao grupo A-6 (1), conforme o seu percentual de finos, Limite de Liquidez, Índice de Plasticidade e Índice de Grupo.

15 10 Ensaios de compactação Foram determinadas as curvas de compactação para os dois tipos de solo, expressando valores de massa específica seca em função do teor de umidade, obtidas segundo energias equivalentes ao Proctor Normal, Intermediário e Modificado. Os resultados dos ensaios encontram-se representados nas Figuras 3 e 4, com os teores de umidade ótimos (w ot ) e as massas específicas secas máximas (ρ dmáx ) indicados nas Tabelas 5 e 6. Observa-se segundo a Figura 4 que, para o material Canguaretama, como previsto por Nogami e Villibor (1995) apud Delgado (2007), o ramo seco ascendente apresenta-se consideravelmente íngreme. Analisando as curvas, percebe-se, ainda, que o efeito da variação da energia pouco interfere no estado do solo quando este se encontra com teores de umidade superiores a umidade ótima. Já para teores abaixo desta umidade, a aplicação de maior energia implica em um crescimento da massa específica seca. Figura 3 Curvas de compactação do solo São José de Mipibu. Fonte: Autor (2016).

16 11 Tabela 5 Resultados de compactação do solo São José de Mipibu. Energia ρ d máx (g/cm³) w ot (%) Normal 1,95 12,0 Intermediária 2,04 10,5 Modificada 2,13 8,5 Fonte: Autor (2016). Figura 4 Curvas de compactação do solo Canguaretama. Fonte: Autor (2016). Tabela 6 Resultados de compactação do solo Canguaretama. Energia ρ d máx (g/cm³) w ot (%) Normal 2,00 10,0 Intermediária 2,10 8,8 Modificada 2,15 8,0 Fonte: Autor (2016). É possível verificar, também, segundo os dados apresentados nas Tabelas 5 e 6, que o Solo Canguaretama foi o que apresentou as mais altas massas específicas secas. As Figuras 3 e 4 mostram, ainda, que o aumento da energia de compactação implica em um deslocamento da curva para esquerda e para cima, apontando maiores valores de massa específica seca e menores teores de umidade ótima.

17 12 Ensaios de Índice de Suporte Califórnia Determinadas as curvas de compactação, os solos foram submetidos aos ensaios de ISC, compactados segundo teores de umidade ótimos das três energias Proctor, para determinação de suas respectivas expansões e resistências à penetração. Os rompimentos dos corpos de prova ocorreram após quatro dias de imersão em tanque com água, de forma a simular a pior condição possível do estado de serviço. Os resultados obtidos encontram-se expostos nas Tabelas 7 e 8. Tabela 7 Resultados de ISC e expansão do solo Canguaretama. ρ d moldagem w moldagem Energia ρ d máx Expansão w (g/cm³) (g/cm³) ot (%) ISC (%) (%) (%) Normal 2,00 2,00 10,0 10,62 7,00 0,033 Intermediária 2,10 2,05 8,8 8,8 27,22 0,065 Modificada 2,15 2,10 8,0 7,95 39,82 0,023 Fonte: Autor (2016). ρ d máx Tabela 8 Resultados de ISC e expansão do solo São José de Mipibu. ρ d moldagem w moldagem Energia (g/cm³) (g/cm³) w ot (%) (%) ISC (%) Expansão (%) Normal 1,95 1,94 12,0 11,64 2,26 1,047 Intermediária 2,04 2,03 10,5 10,80 7,00 1,529 Modificada 2,13 2,26 8,5 8,37 1,72 2,097 Fonte: Autor (2016). Analisando as respostas numéricas alcançadas, verifica-se que os valores de ISC dos solos estudados aumentaram com o acréscimo da energia de compactação, com exceção do que foi observado para o solo São José de Mipibu quando ensaiado sob energia Proctor Modificada. Com a hipótese de que uma possível quebra de grãos, resultante dos ensaios anteriores, poderia ter interferido no resultado, um segundo ensaio de análise granulométrica foi realizado com tal material. Observou-se, contudo, que não houve alteração nas porcentagens anteriormente determinadas. Foram realizados, então, novos ensaios de ISC os quais ratificaram os valores encontrados previamente, indicando, assim, que não houve falha na realização dos ensaios. Segundo os dados da Tabela 8 e da Figura 3, observa-se que quando compactado com energia Modificada, o solo São José de Mipibu atinge um grau de saturação próximo ao de 100%. O grau de saturação correspondente ao valor máximo da curva de

18 13 compactação na energia Modificada é 87,8 %, portanto inferior ao da condição de moldagem (100 %), o que poderia justificar a queda de resistência. Constatou-se, também, que a expansão pouco varia com o aumento da energia de compactação, estando mais relacionada com a granulometria do material do que com a energia aplicada (solos com maiores teores de finos tendem a apresentar maiores expansões). Examinando, ainda, os dados encontrados, percebe-se uma maior eficiência do Solo Canguaretama, em termos de ISC, diante do Solo São José de Mipibu. Essa maior eficiência deve-se a natureza do solo estudado e sua relação S/R (sílica/sesquióxido). Estudos de Chaves (1979) indicam que para o solo Canguaretama os sesquióxidos (Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 ) somam 36,91%. Cunha (1992) afirma que [...] os sesquióxidos existentes nos solos lateríticos têm a propriedade de revestir os constituintes argilosos, tornando-os mais granulares [...]. Sendo assim, baseado nesses dados, o solo São José de Mipibu coletado não se configuraria como o mesmo material coletado por Chaves em seu estudo, o qual apresentava uma relação S/R de 30,07%, justificando, assim, sua baixa capacidade de suporte. Segundo dados do Manual de Pavimentação do DNIT (2006), materiais aconselháveis para subleitos em obras rodoviárias seriam aqueles com expansões menores ou iguais a 2% e ISC maior ou igual a 2%. Já os materiais indicados para subbases teriam expansões inferiores a 1% e ISC superiores a 20% (com Índice de Grupo igual a zero) e, para bases, expansão abaixo de 0,5% e ISC maiores que 80%. Nesse sentido, verifica-se que dentre os materiais estudados, o solo Canguaretama apresenta os melhores resultados, estando em conformidade com o que se era esperado. Os dados, contudo, indicam que a amostra de solo São José de Mipibu analisada pode não representar o tipo de solo em questão. Seguindo ainda o critério apresentado pelo DNIT, o solo São José de Mipibu poderia ter seu uso em obras rodoviárias apenas como material de subleito. O solo Canguaretama, por sua vez, quando compactado com energia Proctor Intermediária e Modificada, poderia ser utilizado em sub-bases, e quando compactados em energia Normal estaria apto ao uso como material de reforço de subleito, visto que para esta aplicação o solo deve apresentar ISC maior que o do subleito e expansão menor que 1%.

19 14 A Tabela 9 aponta ainda possíveis resultados de ISC para os grupos de solo segundo as classificações SUCS e HRB, compactados mediante a energia Proctor Modificada. Tabela 9 Valores prováveis de ISC. SUCS AASTHO-HRB Solos ISC Solos ISC A-1-a 40 a mais de 80 GW 40 a mais de 80 A-1-b 20 a mais de 80 GP 30 a mais de 60 A-2-4 e A a mais de 80 GM 20 a mais de 60 A-2-6 e A a 30 GC e SW 20 a 40 A-3 15 a 40 SP e SM 10 a 40 A-4 4 a 25 SC 5 a 20 A-5 menos de 2 a 10 ML, CL, CH 15 a menos de 2 A-6 menos de 2 a 15 MH 10 a menos de 2 A-7 menos de 2 a 15 OL e OH 5 a menos de 2 Fonte: Manual de pavimentação do DNIT (2006), adaptado. Verifica-se, dessa forma, que o valor alcançado de ISC referente ao solo Canguaretama está de acordo com a previsão relativa ao seu grupo do Sistema de Classificação Rodoviário, porém sendo superior ao valor previsto para sua categoria quanto ao Sistema Unificado. Já o solo São José de Mipibu, tal valor atendeu as estimativas quando classificado, também, no Sistema Rodoviário, estando abaixo, contudo, dos possíveis resultados para os solos de classificação SC, cujo material se enquadra no Sistema de Classificação Unificado. CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos e nas análises realizadas, concluem-se os seguintes fatores no que se refere à caracterização geotécnica e às propriedades mecânicas de solos lateríticos, relativas ao efeito da variação da energia de compactação em ensaios de Índice de Suporte Califórnia. A partir dos ensaios de caracterização, os solos estudados foram classificados mediante o Sistema Unificado de Classificação de Solos e pelo sistema rodoviário da HRB. O solo Canguaretama foi identificado como SC naquele método e como A-2-4 (0) neste, já o solo São José de Mipibu, como SC no SUCS e A-6 (1) no sistema rodoviário.

20 15 Ambos os solos atenderam as expectativas de Santana e Gontijo (1987) apud Delgado (2007), no que se refere à porcentagem que passa na peneira n 200 (elevado teor de finos) e Limite de Liquidez e Índice de Plasticidade (da ordem de 25 e 8%, respectivamente). Os valores obtidos de massa específica dos sólidos não corresponderam às expectativas, razão pela qual se adotou valor diferente, baseado, entretanto, em valores conhecidos deste parâmetro fornecidos pela literatura para esse tipo de solo. Quanto aos ensaios de compactação, observou-se que com o aumento da energia a curva se deslocou para a esquerda e para cima, apontando maiores valores de massa específica aparente seca e menores teores de umidade ótima. O ramo seco apresentou-se íngreme (comportamento típico de solos lateríticos), e o acréscimo de água, até determinado ponto, favoreceu uma compactação mais eficiente. O aumento da energia de compactação acarretou em maiores valores de ISC, com exceção do observado para o solo São José de Mipibu quando compactado com energia Modificada. Este comportamento deve-se ao elevado grau de saturação apresentado pelo solo nesta condição. Os dados de ISC revelaram que o solo São José de Mipibu estaria apto ao uso em obras rodoviárias apenas como material de subleito. Já o solo Canguaretama teria maior aplicação em virtude dos maiores valores de resistência atingidos, principalmente quando compactados com energia Intermediária e Modificada. As expansões atingidas pelo solo Canguaretama reforça a tese proposta por Santana e Gontijo (1987) apud Delgado (2007) de que solos lateríticos apresentam baixa expansão quando em contato com água livre, depois de compactados. O mesmo, porém, não pode ser observado para o solo São José de Mipibu. De forma geral, os resultados do estudo apontaram uma melhor qualidade do material de Canguaretama quando comparado com o de São José de Mipibu, tendo sua aplicação, por conseguinte, mais aconselhável em obras de terraplenagem. Os valores de ISC deste solo, quando compactados com energia Intermediária e Modificada, corroboraram a razão principal deste trabalho, a de que solos lateríticos, apesar do elevado teor de finos, podem apresentar uma boa capacidade de suporte. Os valores de ISC e expansão atingidos pelo solo São José de Mipibu levantam a hipótese de que este material não seja representativo de materiais lateríticos.

21 16 REFERÊNCIAS AQUINO FILHO, G. C. Compactação de solos com energias, aproximadamente, iguais e diferentes procedimentos. São Paulo, Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos - USP. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Amostras de solo preparação para ensaio de compactação e ensaio de caracterização. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459 Solo - Determinação do Limite de Liquidez. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Grãos de solos que passam na peneira de 4,8mm determinação da massa específica. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180 Solo Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181 Solo Análise granulométrica. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182 Solo Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Solo índice de suporte Califórnia. Rio de Janeiro, ABNT, CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações Fundamentos, Volume 1. Rio de Janeiro: LCT Livros Técnicos e Científicos Editora, CHAVES, L. F. M. Propriedades químicas e mineralógicas de três solos vermelhos tropicais do estado do Rio Grande do Norte. Paraíba, Dissertação (Mestrado). CCT/UFPB. CHIOSSI, N. Geologia de engenharia. São Paulo, CUNHA, J. E. V. Solos lateríticos estabilizados com cimento através da metodologia da ABCP. Paraíba, Dissertação (Mestrado). CCT/UFPB. DELGADO, A. K. C. Estudo do comportamento mecânico de solos tropicais característicos do Distrito Federal para uso na pavimentação rodoviária. Brasília, Tese (Doutorado).Faculdade de Tecnologia UNB DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES. Manual de Pavimentação. 3 ed. Rio de Janeiro, DNIT, 2006.

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