UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL ANÁLISES DOS SOLOS DE URUCU PARA FINS DE USO RODOVIÁRIO

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1 UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL ANÁLISES DOS SOLOS DE URUCU PARA FINS DE USO RODOVIÁRIO FRANCISCO HÉLIO CAITANO PESSOA ORIENTADOR : JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, PhD DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA PUBLICAÇÃO: G.DM-117A/04 BRASÍLIA, JANEIRO DE 2004

2 UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL ANÁLISE DOS SOLOS DE URUCU PARA FINS DE USO RODOVIÁRIO FRANCISCO HÉLIO CAITANO PESSOA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE. APROVADA POR: PROFº. JOSÉ CAMAPUM DECARVALHO, PhD. (UnB) (ORIENTADOR) PROFº. PEDRO MURRIETA DOS SANTOS NETO, DSc. (UnB) (EXAMINADOR INTERNO) PROFª. GIOCONDA SANTOS E SOUZA MARTINEZ, DSc (UFRR) (EXAMINADOR EXTERNO) BRASÍLIA/DF, 14 DE JANEIRO DE ii

3 FICHA CATALOGRÁFICA PESSOA, FRANCISCO HÉLIO CAITANO Análises dos Solos de Urucu para Fins de Uso Rodoviário.[Distrito Federal] xx, 151p., 210mm x 297mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia, 2004). Dissertação de Mestrado Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil. 1. Solos 2. Estabilização 3. Solos Lateríticos 4. Ensaios de Laboratório I. ENC/FT/UnB II. Título (Série) REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA PESSOA, F.H.C. (2004). Análises dos solos de Urucu para Fins de Uso Rodoviário. Dissertação de Mestrado, Publicação nº G. DM-117A/04, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 151 p. CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Francisco Hélio Caitano Pessoa TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Análises dos Solos de Urucu para Fins de Uso Rodoviário. GRAU: Mestre ANO: 2004 É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta dissertação de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor. Francisco Hélio C. Pessoa Rua Felipe Xaud, 1570, Asa Branca. CEP: Boa Vista/RR Brasil. iii

4 DEDICATÓRIA A Deus Aos meus pais Vicente e Francisca e irmãos iv

5 AGRADECIMENTOS A Deus por mais essa conquista e pela sua imensa misericórdia para comigo. Ao professor José Camapum de Carvalho pela orientação, paciência, incentivo, dedicação e transmissão de conhecimento ao longo desta pesquisa. Ao CEFET/RR pela dispensa das atividades de trabalho, o que possibilitou a realização desta dissertação de Mestrado. Aos meus pais, irmãos e a minha noiva Elisa pela confiança, paciência e apoio moral. A Petrobrás, nas pessoas dos engº s Odemir, Humberto, Luís Augusto e João Batista pelo apoio na cessão dos materiais e pessoal para a realização dos ensaios. À Empresa de Consultoria Maia Mello, nas pessoas dos engº s José Cordeiro e Ivo Odilon. Aos professores da Pós-Graduação em Geotecnia da Universidade de Brasília pelos conhecimentos transmitidos e a Secretaria da Pós nas pessoas do Adelias e Valéria. Aos meus colegas de trabalho do CEFET/RR da gerência de Construção Civil. Aos colegas da turma de 2001: Allan, Helber, Dennys, Charles, Adriano, Renato (gaúcho), Carlos, Carla, Luciana, Renato (goiano), Gustavo pela saudável convivência e o companheirismo durante a realização desta dissertação. Aos amigos Maurício Pinheiro e Jairo Furtado pela indispensável ajuda na formatação de textos e figuras. Ao amigo Nestor pelo companheirismo, amizade e pela ajuda prestada. Aos amigos de doutorado Joaquim Neto, Marta, Márcia Mara, Marisaides, Karina, Maruska e Cláudia Gurjão pela amizade e companheirismo. Aos técnicos e estagiários do Laboratório de Geotecnia da UNB. Ao Laboratório de Mecânica da UnB, na pessoa do Sr. Artur, pelo apoio na adaptação dos equipamentos que viabilizaram a pesquisa. Aos Laboratórios de Raio-X e Microssonda do Instituto de Geociências da Universidade de Brasília, na pessoa da profª Edi Guimarães. A FURNAS Centrais Elétricas S.A. v

6 RESUMO ANÁLISES DOS SOLOS DE URUCU PARA FINS DE USO RODOVIÁRIO O solo pode ser considerado como o material de construção civil de maior abundância na crosta terrestre. Quando ele não pode ser usado in natura, duas alternativas podem ser consideradas: substituí-lo ou estabilizá-lo. A estabilização consiste em empregar os solos locais, melhorando suas propriedades geotécnicas, de modo a enquadrá-los nas especificações construtivas. Nesta dissertação, analisaram-se os solos da região de Urucu, no estado do Amazonas (AM), a fim de melhor entender as reações que ocorrem nos solos tropicais e o provável ganho de resistência quando estes são estabilizados com produtos químicos. Foram realizados estudos de caracterizações física, química, mineralógica e estrutural, bem como o estudo do comportamento mecânico destes solos nos estados natural e estabilizado com cal, cimento, emulsão, cal-emulsão, e cimento-emulsão. Estes estudos foram realizados a partir de ensaios de compactação por processo estático, mini-cbr, perda de massa por imersão em água, desagregação do solo em água e medida de sucção pela técnica do papel filtro. Os resultados da pesquisa mostraram que os solos da região de Urucu (AM) são semelhantes quanto à mineralogia e à química, e heterogêneos quanto às propriedades físicas. A correlação das propriedades permitiu avaliar o potencial de estabilização e a importância da compactação com secagem e pré-secagem. A análise da influência da estabilização química, por sua vez, permitiu classificar a melhora da capacidade de suporte na seguinte ordem (do pior para o melhor): solo-emulsão, solo-emulsão-cal, solo-emulsão-cimento, solo-cimento e solo-cal. Outras conclusões relevantes obtidas dos ensaios foram: os gráficos (e pf) versus Sr (%) e CBR versus (pf/e) mostraram com mais evidência a diferença entre os tipos de estabilizações adotadas; os ensaios de perda de massa por imersão e desagregação foram importantes na avaliação das estabilizações para estruturas de pavimentos; e os resultados dos ensaios na estabilização granulométrica não se mostraram adequados para uso rodoviário. Deste modo, a estabilização química mostrou-se uma solução viável para a região estudada, desde que bem avaliada e executada. vi

7 ABSTRACT ANALYSIS OF URUCU SOILS FOR ROAD CONSTRUCTION Soil may be considered as a material for civil construction of largest abundance on the earth crust. When it is not possible to use it in natural conditions, there are two alternatives: to replace or stabilize it. Stabilization means to employ local soils and improve their geotechnical properties in order to meet constructive specifications. In this work, soils from Urucu, Amazonas State (AM), were studied to investigate tropical soils reactions and strength improvement when these soils are chemically stabilized. Studies of physical, chemical, mineralogical, and structural characterization were made, as well as studies of mechanical behavior both in natural conditions and for different process of stabilization, namely, the uses of lime, cement, emulsion, lime-emulsion, and cement-emulsion. Static compaction tests, mini-cbr tests, loss of soil mass by immersion in water, soil disintegration in water, and suction measurement using the filter paper technique test were performed in order to achieve the research goals. The results showed that the soils studied were similar when considering mineralogical and chemical properties, but heterogeneous when considering physical properties. The correlation of those properties allowed assessing the stabilization potential and the importance of compaction with drying and pre drying. The analysis of chemical stabilization influence, on the order hand, allowed classifying the bearing capacity improvement in the following order (from worst to best): soil-emulsion, soil-emulsion-lime, soil-emulsion-cement, soil-cement, and soil-lime. Other relevant conclusions were: (e pf) versus Sr (%) and CBR versus (pf/e) graphics highlighted the differences among the types of stabilization processes employed; lost of soil mass due to immersion tests and desegregation tests were important to assess the stabilization of pavement structures; and results of granular stabilization tests were not appropriate for highway designs. Thus, chemical stabilization is a feasible solution for the studied region, when well evaluated and performed. vii

8 ÍNDICE Capítulo Página 1 INTRODUÇÃO APRESENTAÇÃO OBJETIVO ÁREA DE ESTUDO CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DAS JAZIDAS A SEREM ESTUDADAS ESCOPO DA DISSERTAÇÃO. 3 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA INTRODUÇÃO CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA REGIÃO CLASSIFICAÇÃO DO SOLO CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) CLASSIFICAÇÃO TRANSPORTATION RESEARCH BOARD (TRB) CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA MCT EXPEDITA SOLOS TROPICAIS SOLOS SAPROLÍTICOS SOLOS LATERÍTICOS NOÇÕES DE SOLOS NÃO SATURADOS ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ESTABILIZAÇÃO SOLO CAL ESTABILIZAÇÃO SOLO CIMENTO ESTABILIZAÇÃO SOLO EMULSÃO ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA MATERIAIS E MÉTODOS INTRODUÇÃO DESCRIÇÃO DAS JAZIDAS SOLOS E AREIAS. 34 viii

9 3.2.2 CAL CIMENTO EMULSÃO CARACTERIZAÇÃO FÍSICA UMIDADES NATURAL E HIGROSCÓPICA MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS LIMITES DE ATTERBERG GRANULOMETRIA ÍNDICE DE ATIVIDADE CLASSIFICAÇÃO MCT EXPEDITA CURVA CARACTERÍSTICA CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA MATÉRIA ORGÂNICA ACIDEZ TOTAL CARACTERIZAÇÃO MICRO-ESTRUTURAL COMPORTAMENTO MECÂNICO COMPACTAÇÃO CAPACIDADE DE SUPORTE (CBR) SUCÇÃO DESAGREGAÇÃO PERDA DE MASSA POR IMERSÃO PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS INTRODUÇÃO CARACTERIZAÇÃO FÍSICA UMIDADE NATURAL UMIDADE HIGROSCÓPICA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA LIMITES DE ATTERBERG MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS. 73 ix

10 4.2.6 ENSAIO MCT EXPEDITO CLASSIFICAÇÕES, IÌNDICE DE ATIVIDADE DE SKEMPTON E 77 CORRELAÇÕES GRANULOMÉTRICAS. 4.3 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA CARACTERIZAÇÃO MICRO-ESTRUTURAL COMPORTAMENTO MECÂNICO COMPACTAÇÃO CBR PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO CURVA CARACTERÍSTICA ENSAIO DE PERDA DE MASSA POR IMERSÃO ENSAIO DE DESAGREGAÇÃO CORRELAÇÕES ENTRE PROPRIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS, 130 MINERALÓGICAS E MECÂNICAS. 5 CONCLUSÕES CONCLUSÕES SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS. 140 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 141 ANEXO A: CURVAS CARACTERÍSTICAS EM FUNÇÃO DA SUCÇÃO VERSUS GRAU DE SATURAÇÃO E RESULTADOS DA CLASSIFICAÇÃO MCT EXPEDITA 147 x

11 LISTA DE FIGURAS Capítulo Página Figura Localização da Província Petrolífera de Urucu-AM. 2 Figura Situação da Província Petrolífera de Urucu-AM. 2 Figura Macro regiões de solos amazônicos com potencial de uso geotécnico 6 distinto (modificado - Vertamatti, 1987). Figura Diagrama Trilinear de Solos (MIT). 8 Figura Carta de Classificação de Casagrande. 9 Figura Ocorrência de Solos Lateríticos no Brasil (Villibor et al., 2000). 15 Figura Associação entre os raios dos meniscos capilares com a pressão num solo 17 não saturado (modificado Pinto, 2000). Figura Localização das jazidas estudadas. 35 Figura Granulometria da areia fina do Rio Urucu. 36 Figura Granulometria da areia grossa do Rio Solimões. 37 Figura Granulometria da cal. 38 Figura Granulometria do cimento Nassau. 38 Figura Granulometria com e sem ultra-som para um perfil de solo 44 de 0,5m a 2,5m (Jazida 5). Figura Granulômetro e acessórios. 45 Figura Ensaios da metodologia MCT expedita. 47 Figura Curva característica de sucção do solo. 48 Figura Variação da carga com o ph de um solo ferralítico vermelho. P carga 52 negativa permanente das partículas; A carga negativa, desenvolvida a ph elevado; B carga positiva desenvolvida a ph baixo (modificado - Costa, 1973). Figura Compactação estática utilizada na pesquisa. 59 Figura (a) Execução de CBR; (b) ferramentas utilizadas na montagem do CP; 60 (c) CP após o ensaio. Figura Ensaios de Desagregação. (a) imersão total e (b) imersão por etapas. 63 Figura Ensaio de Perda de Massa por Imersão. 64 Figura Corpos-de-prova para ensaio de Massa Especifica pela balança 64 hidrostática. Figura Variação de wnat com a profundidade - jazida xi

12 Figura Umidade higroscópica ao longo do tempo. 68 Figura Perfil granulométrico do solo das jazidas com e sem ultra-som. 69 Figura Limites de Liquidez(w L ) e Indice de Plasticidade. 71 Figura Limites de Liquidez(w L ), umidade de moldagem das pastilhas e umidade 72 natural. Figura Massa específica dos grãos. 74 Figura Difratrogramas do perfil de profundidade - Furo Figura Difratrogramas das jazidas 1, 2, 3 e Figura Difratrogramas das misturas solo-cal e solo-cimento. 84 Figura Difratograma da jazida Figura MEV do solo natural. 90 Figura MEV do solo estabilizado com 2% de cal. 91 Figura MEV do solo estabilizado com 6% de cal. 91 Figura MEV do solo estabilizado com 2% de emulsão. 92 Figura MEV do solo estabilizado com 2% de emulsão mais 3% de cal. 92 Figura MEV do solo estabilizado com 2% de emulsão mais 3% de cimento. 93 Figura Curvas de compactação dinâmica com pré-secagem (natural) e com 94 secagem. Figura Curvas de compactação dinâmica das jazidas 1, 2, 3 e Figura Curvas de compactação dinâmica e estática, nas energias (a) Normal e (b) 96 Intermediária obtidas para a jazida 2 e 5, respectivamente. Figura Curvas de compactação nas energias (a) Normal e (b) Intermediária - 96 jazida 2. Figura Curvas de compactação nas energias (a) Normal e (b) Intermediária - 97 jazida 3. Figura Curvas de compactação na energia Intermediária - jazida Figura Curva de compactação na energia Intermediária - jazida Figura CBR x w e CBR x Sr das misturas solo-cal nas energias Normal (a) e (c) 102 e Intermediária (b) e (d) - jazida 2. Figura CBR x pf e CBR x pf/e das misturas solo-cal nas energias Normal (a) e 103 (c) e Intermediária (b) e (d) - jazida 2. Figura CBR x w e CBR x Sr das misturas solo-cal nas energias Normal (a) e (c) 104 e Intermediária (b) e (d) - jazida 3. xii

13 Figura CBR x pf e CBR x pf/e das misturas solo-cal nas energias Normal (a) e 105 (c) e Intermediária (b) e (d) jazida 3. Figura CBR x w e CBR x Sr das misturas solo-cal na energia Intermediária jazida 5 Figura CBR x pf, CBR x pf/e das misturas solo-emulsão na energia 107 Intermediária - jazida 5. Figura CBR x w e CBR x Sr das misturas solo-emulsão na energia Intermediária jazida 5. Figura CBR x w e CBR x Sr das misturas solo-areia na energia Intermediária jazida 5. Figura (a) CBR x pf, (b) CBR x pf (c) CBR x pf/e e (d) CBR x pf/e das 110 misturas solo-areia na energia Intermediária jazida.5. Figura (a) CBR x γd da mistura solo-areia na energia Intermediária - jazida Figura (a) CBR x w (b) CBR x Sr (c) CBR x pf e (d) CBR x pf/e das misturas 112 solo-cimento na energia Intermediária - jazida 5. Figura (a) CBR x w (b) CBR x Sr (c) CBR x pf e (d) CBR x pf/e das misturas 113 diversas na energia Intermediária - jazida 5. Figura Influência da umidade de compactação no CBR Jazida Figura Comparação dos CBR das diversas estabilizações Jazida Figura Peso específica aparente seco nas energias (a) Normal e (b) Intermediária 116 Jazida 2. Figura Peso específica aparente seco nas energias (a) Normal e (b) Intermediária 117 Jazida 3. Figura Peso específica aparente seco na energia Intermediária Jazida Figura Peso específica aparente seco na energia Intermediária Jazida Figura Curvas características nas energias (a) e (c) Normal e (b) e (d) 120 Intermediária jazida 2. Figura Curvas características nas energias (a) e (c) Normal e (b) e (d) 121 Intermediária jazida 3. Figura Curvas características das misturas solo-cal e solo-emulsão: (a) e (c) pf x 122 w e (b) e (d) epf x Sr jazida 5. Figura Curvas características das misturas solo-cimento e diversas: (a) e (c) pf x 123 w e (b) e (d) expf x Sr jazida 5. xiii

14 Figura Curvas características das misturas solo-areias grossa e fina: (a) e (c) pf 124 x w e (b) e (d) expf x Sr jazida 5. Figura Influência da umidade de compactação na curva característica - Jazida Figura Perda de Massa por Imersão do solo natural (a) Jazida 2 e (b) Jazida Figura Perda de Massa por Imersão do solo natural e das misturas - Jazida Figura Correlação entre propriedades químicas e físicas do solo natural. 131 Figura Correlação entre propriedades químicas e os teores cal e cimento. 132 Figura Correlação entre ph e os teores emulsão + cal ou cimento. 133 Figura Correlação entre propriedades físicas e químicas para as misturas solocal. 133 Figura Correlações entre (a) Teor de Agregação, (b) Agregados Totais e Acidez 134 Total. Figura CBR x Teor de cal (a) na umidade ótima e (b) na umidade de 134 compactação. Figura Correlações entre propriedades físicas e químicas, para o solo natural. 135 Figura Picos dos minerais (a) mistura de solos de um furo (jazidas 1, 2, 3, 4 e 5) 136 e (b) perfil complete ( J-5). Figura Correlação entre propriedades químicas e mineralógicas: (a) CTC x 137 picos(illita+caulinita) e (b)acidez Total x picos(illita+caulinita), (c) ph(kcl) x picos de caulinita e (d) ph(kcl) x picos goethita. Figura A.1 - Curvas características nas energias: (a) Normal e (b) Intermediária 148 Jazida 2. Figura A.2 - Curvas características nas energias: (a) Normal e (b) Intermediária 148 Jazida 3. Figura A.3 - Curvas características das misturas (a) solo-cal e (b) solo-emulsão 149 Jazida 5. Figura A.4 - Curvas características das misturas (a) solo-cimento e (b) diversa Jazida Figura A.5 - Curvas características das misturas (a) solo-areia grossa e (b) solo-areia 150 fina Jazida 5. xiv

15 LISTA DE TABELAS Capítulo Página Tabela Propriedades esperadas dos grupos de solos do SUCS (modificada - 18 Murrieta, 1994). Tabela Propriedades e Utilização dos Grupos de Solos da MCT (Nogami e 19 Villibor, 1995). Tabela Propriedades Típicas dos Grupos de Solos (DNER-CLA 259/1996). 20 Tabela Correlações entre os horizontes da proposição de Cardoso (2002) e as 21 diferentes classificações de perfis lateríticos. Tabela Qualidades dos solos para estabilização com emulsão (Momm, 1983). 32 Tabela Faixas de Composição Granulométrica (DNER-ES 303/97). 33 Tabela Características gerais das jazidas estudadas. 34 Tabela Características da cal utilizada nas misturas solo-cal. 37 Tabela Tipos de emulsão asfálticas usadas em pavimentação. 39 Tabela Características da emulsão produzida pela Petrobrás S.A. 40 Tabela Massa Específica dos sólidos de diferente minerais (modificada - 42 Nogueira, 2001). Tabela Limites de Atterberg para argilo-minerais (modificado - Mitchell,1993). 43 Tabela Classificação das argilas em função da atividade (modificada Vargas, ). Tabela Valores de CTC (modificado Guimarães, 1971). 51 Tabela Classificação dos solos quanto ao teor de matéria orgânica (Costa, 1973). 54 Tabela Composição das misturas estudadas. 57 Tabela Limites de Atterberg para o solo natural e para as misturas solo-cal. 73 Tabela Resultados dos ensaios da classificação MCT expedita Jazida Tabela Resultados dos ensaios da classificação MCT expedita Jazida Tabela Resultados dos ensaios da classificação MCT expedita Jazida Tabela Caracterização física da Jazida Tabela Caracterização física da Jazida Tabela Caracterização física da Jazida Tabela Caracterização física da Jazida Tabela Caracterização física da Jazida xv

16 Tabela Intensidade dos picos dos principais minerais nas jazidas. 80 Tabela Intensidade dos picos dos principais minerais nas misturas solo-cimento. 81 Tabela Intensidade dos picos dos principais minerais nas misturas solo-cal. 81 Tabela Propriedades químicas de um perfil completo de solo natural das jazida 1, 87 2 e 3. Tabela Propriedades químicas de um perfil completo de solo natural das jazida 4 87 e 5. Tabela Propriedades químicas da mistura solo-cal para as jazidas 2, 3 e Tabela Propriedades químicas das mistura solo-emulsão, solo-cimento e soloemulsão-cal 89 e/ou cimento para a jazida 5. Tabela Resultados de ensaio de perda de massa por imersão Jazida Tabela Resultados de ensaio de perda de massa por imersão Jazida Tabela Resultados do ensaio de desagregação nas misturas solo-cal Jazida Tabela Resultados do ensaio de desagregação nas misturas solo-cal Jazida Tabela Resultados do ensaio de desagregação nas misturas solo-cal e solocimento 129 Jazida 5. Tabela Resultados do ensaio de desagregação nas misturas solo-emulsão Jazida Tabela Resultados do ensaio de desagregação nas misturas solo-areia Jazida Tabela A.1 - Resultados dos ensaios da classificação MCT expedita Jazida Tabela A.2 - Resultados dos ensaios da classificação MCT expedita Jazida xvi

17 LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAÇÕES ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas AF / af areia fina AG / ag areia grossa Al Alumínio Al% percentagem de saturação por alumínio AM Amazonas ASTM American Society for Testing and Materials ATD Análise Térmica Diferencial A.T. Agregados Totais Ca Cálcio CaO Óxido de cálcio CAP Cimento Asfáltico de Petróleo CBR California Bearing Ration ou capacidade de suporte CBRic Capacidade de suporte com imersão e sobrecarga CBRsic Capacidade de suporte sem imersão e sem sobrecarga Cc Coeficiente de Curvatura Cd Coeficiente de nãouniformidade ou desuniformidade CH argila inorgânica de alta plasticidade CL argila inorgânica de baixa plasticidade C.U. análise granulométrica com ultra-som Cm centímetro CP Cimento Portland CR asfalto diluído tipo cura rápida CTC Capacidade de Troca Catiônica ºC grau centígrado D diâmetro DER-DF Departamento de Estradas de Rodagem do Distrito Federal DER-SP Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem E indice de vazios E.I. Energia Intermediária de Compactação xvii

18 ES Especificação de Serviço epf ou e pf produto do índice de vazios pela sucção mátrica E.N. Energia Normal de Compactação Fe Ferro Fig. figura G.R. Grau de Alteração GW / GP Pedregulho bem graduado / Pedregulho mal graduado H Hidrogênio HRB Highway Research Board Ia Índice de atividade Ia (S.U.) Índice de atividade sem ultra-som Ia (C.U.) Índice de atividade com ultra-som IBP Instituto Brasileiro do Petróleo IG Índice de Grupo I P ou IP Índice de Plasticidade ISSMFE Internacional Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering J-1 Jazida 1 J-2 Jazida 2 J-3 Jazida 3 J-4 Jazida 4 J-5 Jazida 5 K Potassío KCl cloreto de cálcio kg/m 3 quilograma/metro cúbico kn/m 2 quilonewton/metro quadrado kn/m 3 quilonewton/metro cúbico KPa QuiloPascal L Laterítico LA Laterítico Areia LA' Laterítico Arenoso LG Laterítico Argiloso Ltda limitada xviii

19 M MB MCV MCT MEV MIT Mini-MCV Mini-CBR MH Mg Mm m 2 m 3 mold. MO N NA NA' Na NBR NG NS' OH OL P-EB pf ph PI Prof. (m) ou prof.(m) PVC Pt Q RL metro Método Brasileiro Moisture Condition Value Miniatura Compactado Tropical Microscopia Eletrônica de Varredura Massachusetts Institute of Tecnology ensaio de compactação da metodologia MCT ensaio de suporte da metodologia MCT silte de alta plasticidade Magmésio milímetro metro quadrado metro cúbico umidade de moldagem das pastilhas matéria orgânica Número de Tráfego Não Laterítico Areia Não Laterítico Arenoso Sódio Norma Brasileira Registrada Não Laterítico Argiloso Não Laterítico Siltoso argilas orgânicas de media e alta plasticidade siltes orgânicos e siltes arrgilosos de baixa plasticidade Especificação Brasileira de Petróleo logarítmo da sucção em centímetros de coluna de água potencial hidrogeniônico Perda de massa por imersão profundidade em metros Policloreto de vinila solos orgânicos Quantidade de calor Ruptura Lenta xix

20 RM Ruptura Média RR Ruptura Rápida S soma das bases trocáveis Si Silício Sr grau de saturação SUCS Sistema Unificado de Classificação de Solos S.U. análise granulométrica sem ultra-som SW / SP areia bem graduada / areia mal graduado T.A. Teor de Agregação TRB Transportation Research Board ua-uw (kpa) sucção matricial USA Estados Unidos da América USBS United States Bureau of Soil V% percentagem de saturação por bases w teor de umidade w L ou LL Limite de Liquidez w P Limite de Plasticidade % percentagem ou porcentagem º S Latitude Sul º grau º W Longitude Oeste γ d ρ s ph peso específico aparente seco massa específica dos sólidos variação de ph xx

21 1 INTRODUÇÃO 1.1 APRESENTAÇÃO Desde que o homem passou a ocupar permanentemente os espaços, começou a produzir alimentos em excesso e necessitou se deslocar para outros lugares mais distantes. Surgiu então a necessidade de construção de estradas. Com o desenvolvimento industrial surgiram novas ocupações nos espaços terrestres implicando em crescente exploração do meio ambiente. Com a criação de cidades e a exploração dos recursos naturais, por exemplo, petróleo, minérios, gerou-se a necessidade de construir estradas para fazer a interligação das cidades e escoar a produção. Para a construção das estradas os materiais básicos mais utilizados ainda são os naturais (areia, pedras). Com o uso freqüente, eles tornaram-se escassos e, além do mais, os órgãos ambientais estão mais rigorosos quanto à exploração desses materiais. Atualmente, cresce a importância do uso dos solos finos locais nas camadas de pavimentos rodoviários, seja pelas restrições ambientais, seja pela escassez de jazidas capazes de fornecerem solos grossos adequados para as finalidades rodoviárias, seja ainda pelo custo excessivo do transporte. O emprego de solos finos locais, após correção das propriedades de engenharia que os inviabilizavam para o uso em rodovias, impõe a necessidade de um estudo mais detalhado de suas propriedades geotécnicas naturais, com o objetivo de selecionar quais técnicas de correção devam ser adotadas. Neste contexto é que a estabilização adquire grande importância para a realidade rodoviária, induzindo instituições de ensino e pesquisa e empresas a ampliarem os estudos das propriedades naturais dos solos e das propriedades geotécnicas das misturas estabilizadas. O momento atual exige que os projetos de estradas sejam mais bem estudados quanto ao uso dos materiais locais. 1.2 OBJETIVO Nesta pesquisa foram definidos como objetivos básicos os seguintes: - Analisar os solos da região de Urucu e classificá-los para fins de uso nos projetos rodoviários regionais; 1

22 - Estudar o potencial de estabilização química dos solos; - Estudar o potencial de estabilização granulométrica dos solos finos regionais. 1.3 ÁREA DE ESTUDO A área de estudo pertence à PETROBRÁS e está situada em plena floresta amazônica, nas proximidades da latitude 5º S e longitude 65º W, distando de Manaus aproximadamente 650 km a oeste (Figuras 1.1 e 1.2). URUCU Manaus Belém Figura Localização da Província Petrolífera de Urucu-AM. Figura Situação da Província Petrolífera de Urucu-AM. 2

23 1.4 CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DAS JAZIDAS A SEREM ESTUDADAS Foram coletados solos de 5 jazidas localizadas às margens da estrada tronco (Figura 3.1), indicadas pelos engenheiros da Petrobrás. Dentre elas optou-se por estudar detalhadamente somente três, pelas seguintes razões: - melhor localização em relação à extensão da estrada tronco; - maior volume explorável; - exame preliminar das características mais adequadas para uso em pavimentação obtidas a partir de análise táctil-visual; - sugestões dos técnicos residentes na área de estudo. Para as demais jazidas foram realizados os ensaios básicos de caracterização física, química e mineralógica. 1.5 ESCOPO DA DISSERTAÇÃO Esta dissertação é composta pelos seguintes capítulos: Capítulo I Introdução apresentando a área de estudo e os objetivos da dissertação; Capítulo II Revisão bibliográfica abrangendo as classificações do solo, os tipos de estabilização dos solos e as mudanças que ocorrem nas propriedades dos solos com a adição de produtos químicos; Capítulo III Descrição dos materiais utilizados, a metodologia empregada nos ensaios realizados em laboratório; Capítulo IV Apresentação e análise dos resultados de caracterização física, química, mineralógica e microestruturais, correlações das propriedades geotécnicas e análise dos resultados da estabilização; Capítulo V Conclusões e sugestões para pesquisas futuras. 3

24 2 REVISÃO BIBIOGRÁFICA 2.1 INTRODUÇÃO A definição de solo não é a mesma na engenharia, na agronomia, ou na geologia e em outras áreas de atuação. Entretanto, de acordo com o ponto de vista do engenheiro rodoviário o conceito de solo inclui todo o tipo de material, orgânico ou inorgânico, inconsolidado ou parcialmente cimentado, encontrado na superfície da terra, resultante da desintegração e decomposição das rochas superficiais (Guimarães, 1971). Os solos são considerados pela engenharia como materiais de construção e de sustentação das obras. Em rodovias compõem as camadas estruturais do pavimento, isto é, o subleito, a sub-base e a base, e às vezes, a capa de rolamento. O solo pode ser considerado como o material de construção civil mais comum e de maior abundância na crosta terrestre. No entanto, devido aos elevados custos das obras de engenharia civil, as aplicações clássicas dos solos como materiais de pavimentação tem se regido por especificações técnicas rigorosas que permitem apenas o uso de jazidas de empréstimo de qualidade tecnológica superior, no que diz respeito à resistência, a deformabilidade e permeabilidade. Este fato induz a necessidade de se desenvolver estudos de processos de estabilização que possibilitem melhorar determinadas propriedades geotécnicas dos solos, em particular no nível regional, de modo a enquadrá-los dentro das especificações construtivas vigentes. Segundo Vargas (1978), as propriedades físicas de maior interesse do ponto de vista geotécnico no estudo de um solo são: a textura, a plasticidade e a estrutura; a partir dessas propriedades é possível fazer uma caracterização expedita do solo. Nóbrega (1985), definiu solo como um conjunto de minerais em íntima coexistência, composto de: - minerais remanescentes da rocha ou sedimentos que deu origem ao solo: presente nas frações areia e argila; - minerais secundários, formados a partir de minerais pré-existentes pela ação do intemperismo: constituintes da fração argila. Ainda de acordo com esta autora, a grande maioria das reações que se processam no sistema solo-água está diretamente relacionada à atividade das partículas existentes no material. Esta atividade é função da superfície específica dessas partículas. Pode-se dizer então que: 4

25 - a fração areia é inativa; - a fração silte pode em alguns casos apresentar certa atividade; - a fração argila é a mais reativa e a principal sede dos fenômenos físico-químicos que se processam no solo Em síntese, a análise das informações existentes na literatura, deixa claro que as propriedades e comportamento dos solos dependem da textura, composição química e mineralógica e do arranjo interpartículas predominantes no solo. Nos solos tropicais todos estes aspectos estão intimamente ligados ao processo de intemperismo pelo qual passou o solo e este por sua vez depende de fatores como geologia, geomorfologia, drenagem e clima. Se os demais podem ser comuns entre regiões, este último exerce grande influência sobre a formação do solo e varia de região para região. Sendo assim torna-se difícil transportar as experiências regionais na íntegra de uma região para outra. Um outro aspecto relevante diz respeito ao fato de que a grande experiência com materiais para base e sub-base rodoviária está ligado ao uso de materiais granulares. No entanto, na região Amazônica, particularmente na região de Urucu, tais materiais são extremamente escassos, o que impõe a necessidade de estudos de viabilidade de uso dos solos finos regionais. Embora os solos finos, principalmente os arenosos, venham sendo usados como materiais de base e sub-base no Estado de São Paulo, o uso não seria adequado para os solos de Urucu pelas suas peculiaridades de propriedades físico-química, mineralógica, de comportamento e pelo próprio clima regional. Em virtude disso optou-se por estudar o comportamento dos solos de Urucu quando estabilizados com cal, cimento, emulsão, cal mais emulsão, cimento mais emulsão e granulometricamente. O estudo básico foi feito sobre solos de 5 jazidas com potencial de utilização das quais selecionou-se 3 para estudos mais específicos. 2.2 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA REGIÃO O relevo do estado é dominado por depressões, como a Depressão Norte-amazônica e a Depressão da Amazônia Ocidental. A Planície do Rio Amazonas estende-se ao longo de seu curso e dos seus principais afluentes O clima do Estado do Amazonas é equatorial úmido. A temperatura média oscila entre 22ºC e 28ºC, e a precipitação média anual varia entre mm e mm. 5

26 A Floresta Amazônica Tropical densa recobre quase todo o estado, que também apresenta pequenas manchas de campos e cerrados. A Região Amazônica caracteriza-se pela ocorrência de solos com gêneses e peculiaridades distintas, segundo Vertamatti (1987), dentre os quais se destacam os Solos Podzólicos, Latossólicos, Hidromórficos e Aluviais. Os solos Podzólicos apresentam perfis desenvolvidos e se encontram moderadamente intemperizados; os Latossólicos são bem intemperizados e com características de materiais lateríticos, podendo apresentar concreções ferruginosas de elevada resistência; os Hidromórficos se desenvolvem sob influência de lençol freático elevado em zonas de topografia plana, podendo apresentar acúmulo de húmus ou concreções de óxidos de ferro em determinados pontos na zona de oscilação de água, os Aluviais se constituem em sedimentos de origem fluvial, sendo fonte de extração de areia e seixo rolado. A Figura 2.1 mostra duas divisões da região amazônica com os diferentes tipos de solo com aptidões geotécnicas distintas. A Bacia Podzólica do Solimões, com abundância de solos finos e com uso potencial destes solos com estabilização. A outra é a Região Latossólica do Amazonas, onde se encontram vários tipos de solos e agregados que podem ser usados na estrutura de pavimentos in natura. Figura Macro regiões de solos amazônicos com potencial de uso geotécnico distinto. (modificado - Vertamatti, 1987). Bacia Podzólica do Solimões Bacia Latossólica do Amazonas 2.3 CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS 6

27 O solo tem sido objeto de estudo e pesquisa em diversos ramos da ciência e tecnologia, dentre eles cita-se: a agricultura, a engenharia, a geologia. Sendo que cada uma dessas áreas desenvolveu classificações de acordo com suas necessidades. Dentre as mais conhecidas na engenharia civil, estão as classificações Genéticas (pedológica e geológica) e as Geotécnicas CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA As classificações genéticas ajudam a interpretar a distribuição e o comportamento das diferentes camadas de solo de determinada área. Divide-se em duas categorias: Geológica e Pedológica. A classificação geológica corresponde à interpretação da gênese do solo, com base na análise táctil-visual, em observações de campo acerca da forma de ocorrência (morfologia) e das relações estratigráficas com outras ocorrências (solos e rochas), interpretando-se os processos responsáveis pela gênese (Pastore et al., 1988). A classificação pedológica, por sua vez concentra seu interesse na parte mais superficial do perfil de solo, onde é mais evidente a atuação de fatores pedogenéticos, diferenciando o perfil em horizontes. Esta classificação, embora ainda pouco usada é muito importante na área geotécnica e para os agrônomos CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA As classificações geotécnicas buscam associar as propriedades físicas dos solos ao comportamento dos solos para as diversas obras civis. Das classificações geotécnicas, duas são tradicionalmente muito utilizadas na Engenharia Rodoviária: a Highway Research Board (HRB-AASHT, hoje chamada de TRB) e a Unified Soil Classification System (SUCS), ambas tem como índices classificatórios os limites de Atterberg (limites de liquidez e plasticidade) e a granulometria. Destacando-se que antes dessas propostas classificatórias as classificações levavam em conta apenas a textura ou apenas a plasticidade. Recentemente alguns órgãos rodoviários do país estão também adotando para os solos finos a classificação MCT, que tem como base a avaliação do comportamento dos solos. Na classificação textural os solos são classificados de acordo com sua granulometria, ou seja, com o tamanho de suas partículas, obtidas do ensaio granulométrico. Segundo 7

28 Terzaghi & Peck (1962), a classificação textural é falha, pois as propriedades físicas das frações mais finas dependem de muitos outros fatores, além da granulometria. As escalas mais utilizadas para a classificação textural dos solos são as elaboradas pelo MIT, USBS e ABNT (1980b). A Figura 2.2 apresenta a classificação trilinear, muito usada na Agronomia. Figura Diagrama Trilinear de Solos (MIT) SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) Atterberg estudando solos com textura semelhante, mas que apresentavam comportamento diferentes desenvolveu uma metodologia para avaliar consistência do solo, surgindo daí os limites de liquidez (w L ), limites de plasticidade (w P ), limites de contração (w S ) e índice de plasticidade (I P ). A partir destes parâmetros surgiu a carta de classificação proposta por Casagrande (Figura 2.3). No Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) os solos são divididos em 14 grupos e representados por duas letras: a primeira relativa a granulometria e a segunda à plasticidade. Têm-se para os solos com mais de 50% da fração fina retida na peneira de 0,075mm as denominações de pedregulhos (G) e areias (S), podendo ser bem graduados (W) ou mal graduados (P). Para os solos cuja fração fina passa mais de 50% na peneira de malha 0,075mm têm-se os siltes (M) e argilas (C), que podem ser de alta (H) e baixa (L) plasticidade, e têm-se ainda os solos orgânicos (Pt). Este sistema de classificação se 8

29 fundamenta na caracterização táctil visual, na textura ao considerar as frações granulométricas e os coeficientes de desuniformidades (Cd) e de curvatura (Cc) da curva granulométrica e nos limites de Atterberg ao levar em conta a Carta de Casagrande Linha B Linha A CH I P (%) 20 CL OH ou MH 10 0 CL CL-ML ML ML ou OL w L (%) Figura Carta de Classificação de Casagrande. A exemplo da classificação TRB nesta classificação também se buscou associar a classificação do solo ao seu comportamento para uso em obras de engenharia. A Tabela 2.1 ilustra este tipo de tentativa (Murrieta, 1994) CLASSIFICAÇÃO TRANSPORTATION RESEARCH BOARD (TRB) A classificação TRB, antiga HRB, une as características granulométricas e as propriedades de plasticidade. É adotada pela maioria dos órgãos públicos rodoviários nacionais. Além de se basear nas propriedades índice (w L, w P e granulometria), utiliza também o índice de grupo (IG) que é função dos valores das percentagens passadas na peneira Nº 200 (0,074 mm), dos limites de liquidez e plasticidade. O índice de grupo atribui um valor ao solo (de 0 a 20), o qual varia inversamente com a capacidade de suporte do subleito considerando boas condições de drenagem e compactação. Nesta classificação, os solos são divididos nos grupos A1 a A7, sendo os mesmos divididos em subgrupos como descreve (Murrieta, 1994). 9

30 Segundo Nogueira (1961), o comportamento do solo como camada para estrutura de pavimento é considerado de excelente a bom para os grupos (A1 a A3) e para os demais grupos é considerado de regular a mau. Fortes et al. (1999), cita diversos autores entre eles, Lamb (1962), Moh e Mazhar (1969), Lyon Associates (1971), Gidigasu (1980), Nogami e Villibor (1979), Mitchell e Sittar (1982) investigaram e discutiram as limitações das classificações geotécnicas chamadas de convencionais, as quais se baseiam nas propriedades índices. Algumas destas limitações ocorrem principalmente em razão das diferenças existentes entre a natureza das frações de argila e areias, de solos das regiões tropicais e regiões temperadas, para as quais tais classificações foram desenvolvidas. A fração de argila dos solos lateríticos ou tropicais possui óxidos de ferro e/ou alumínio hidratados, bem como argilosminerais que conferem baixa expansibilidade e alta capacidade de suporte quando compactados. Quanto à fração arenosa, pode conter elevada percentagem de concreções de resistência inferior à da areia tradicional (de quartzo). A presença de mica e/ou feldspato nos solos saprolíticos reduz a densidade seca, a capacidade de suporte e o índice de plasticidade, aumentando o teor de umidade ótima e a expansão do solo. Sendo assim, as limitações quanto às classificações tradicionais podem ser resumidas em: - repetibilidade dos resultados dos ensaios; - falta de correlação entre classificação e comportamento geotécnico (propriedades mecânicas e hidráulicas) CLASSIFICAÇÃO GEOTÉNICA MCT EXPEDITA Os órgãos rodoviários nacionais estabeleceram, independentes da região,os ensaios de caracterização geotécnica (a granulometria, o limite de liquidez e o índice de plasticidade), como base para a escolha preliminar de solos para obras viárias. No entanto, alguns trabalhos buscam mostra que na prática esses ensaios não seriam adequados para a separação dos principais tipos de solos que ocorrem em regiões de clima tropical (Godoy et al., 2002). Nogami e Villibor (1981 e 1985) desenvolveram a metodologia de ensaios MCT, com base na justificativa de que a aplicabilidade dos procedimentos tradicionais levava a resultados insatisfatórios, quanto ao desempenho estrutural dos solos finos. Essa metodologia caracteriza-se pela determinação de propriedades mais representativas do comportamento dos solos tropicais (contração, penetração e permeabilidade), tendo-se em vista sua utilização em 10

31 obras viárias em geral e, em particular às de pavimentação. Cabe destacar que Nogami disse em sua brilhante palestra proferida no XI COBRANSEF-DF que a metodologia MCT se destinava tão somente aos solos compactados. Nogami e Villibor (1981) designaram como solos com comportamento laterítico aqueles que contêm agentes cimentantes, e que quando devidamente compactados e após secarem, adquirem um comportamento mecânico e hídrico caracterizados pelas seguintes propriedades: resistências elevadas, permeabilidades e deformabilidades baixas em relação aos solos que não os contêm. A metodologia MCT tem como finalidade a caracterização, identificação e classificação de solos tropicais. A Classificação proposta apresenta a distinção dos solos tropicais em duas grandes classes: Não-lateríticos (N) e Lateríticos (L) e por sua vez as classes divididas em sete grupos distintos:não Lateríticos Areias (NA), Não Lateríticos Arenosos (NA`), Não Lateríticos Siltosos (NS`), Não Lateríticos Argilosos (NG`), Lateríticos Areias (LA), Lateríticos Arenosos (LA`) e Lateríticos Argilosos (LG`) (ver Tabelas 2.2 e 2.3). No entanto, os ensaios propostos não podem ser enquadrados dentro da categoria de ensaios expeditos para o levantamento geotécnico preliminar. Para suprir esta lacuna, Nogami e Cozzolino (1985) propuseram um novo ensaio designado de ensaio expedito das pastilhas que consiste na avaliação de propriedades de comportamento de pastilhas moldadas em anéis de 20 mm de diâmetro por 5 mm de altura. A partir do ensaio se faz a identificação expedita dos grupos da classificação MCT. Segundo os autores este ensaio vem substituir os índices de consistência do solo e a granulometria, na identificação e classificação preliminar dos solos tropicais, possibilitando uma caracterização quanto ao seu comportamento mecânico e hídrico. Segundo Godoy et al. (2002), o ensaio das pastilhas faz uma avaliação das propriedades, principalmente da contração diametral e da resistência à penetração da pastilha de solo após reabsorção de água, enquanto os índices de consistência do solo e a granulometria estão relacionados ao comportamento geotécnico por inferência. Entre outras vantagens do método das pastilhas destacam-se: menor tempo de obtenção de resultados, reduzido volume de amostra utilizada em cada ensaio, simplicidade dos equipamentos e praticidade na execução. Esta hierarquização possibilita a distinção entre as principais classes de solos existentes, ou seja, os Solos Lateríticos e os Não-lateríticos, e os grupos Areia, Arenoso e Argiloso. A partir desta classificação é possível se fazer uma previsão da aplicação do comportamento (Tabela 2.2) de cada tipo de solo; como mostrado na Tabela 2.3. Cabe 11

32 destacar ainda a existência de correlação direta entre o sistema de classificação MCT e os tradicionais SUCS e TRB, como mostrado na Tabela 2.3. Observa-se ainda que no método expedito são avaliadas as propriedades de: deformabilidade (a partir da contração diametral por perda de umidade e pela expansão diametral por reabsorção d água), resistência (a partir da penetração de um penetrômetro na pastilha de solo após esta ter sofrido reabsorção de água) e permeabilidade (a partir do tempo para ascensão capilar d água e capacidade de reabsorção d água após secagem prévia). Tais propriedades são importantes para a maioria das obras geotécnicas, uma vez que as características (propriedades): contração, penetração e reabsorção de água, de certa forma sintetizam o comportamento de um solo para aplicação em pavimentação. Enquanto a contração se correlaciona com a compressibilidade dos solos compactados, a reabsorção de água e a penetração estão relacionadas com a expansão, a coesão e a resistência desses solos em presença de água. O método MCT expedito já sofreu algumas modificações, entre as quais destacam-se as de Fortes e Nogami (1991), Nogami e Villibor (1994), Godoy (1997) e Godoy e Bernucci (2002). Na verdade, todas essas propriedades classificatórias dos solos nos diferentes sistemas de classificação refletem as propriedades físicas (textura, porosidade, estrutura), químicas (nível de intemperismos e atividade) e mineralógicas (grau de evolução do mineral). Portanto, nenhum dos sistemas é a priori ideal e auto-suficiente na estimativa do comportamento de solos. Cada uma deles e todos eles em grupos constituem, no entanto, uma boa base para o entendimento do comportamento geotécnico dos solos, principalmente se aliados aos aspectos químicos, mineralógicos e estruturais, que marcam de modo bastante intenso os perfis de solos tropicais, como mostra a classificação para o perfil de solos tropicais proposto por Cardoso (2002) ao estudar solos do Distrito Federal (Tabela 2.4). De acordo com Cardoso (2002) o perfil de intemperismo completo dessa proposta possui 12 subhorizontes agrupados em 7 horizontes (Tabela 2.4), onde as características químicas, mineralógicas e geotécnicas, originadas pelo intemperismo químico, são contempladas. Horizonte de Solo Orgânico (I) - Está presente em praticamente todos os perfis, geralmente com pequena espessura. Pode ser composto, em diferentes proporções, por areia, silte e argila, mas sempre contendo importante quantidade de matéria orgânica decomposta. Corresponde aos horizontes O e A da classificação morfo-genética de solos. 12

33 Horizonte Laterítico (II) - Pode ser formado por solo residual ou transportado, tais como solos aluvionares, coluviões e tálus, estando sempre afetado por processos de evolução pedológica, como a laterização. Em depósitos de tálus antigos estes processos afetam a matriz de solo que envolve os blocos de rocha e matacões. A curva granulométrica e a espessura deste horizonte são muito variáveis, sendo conseqüência da rocha de origem e da sua posição no relevo. Não apresenta estruturas típicas da rocha de origem, mas estruturas identificáveis pela pedologia. Contêm minerais de argila (principalmente do grupo da caulinita), oxi-hidróxidos de ferro e alumínio, e quartzo, que formam agregados meta-estáveis em estruturas porosas. Suas cores predominantes são as de tons avermelhados e amarelados. Corresponde ao horizonte B da classificação morfo-genética de solos. Horizonte de Solo Saprolítico (III) - Formado por solo residual cuja principal característica é apresentar a estrutura reliquiar da rocha de origem, podendo conter até 10% de blocos de rocha. Além da estrutura da rocha, descontinuidades do maciço rochoso, tais como falhas, fraturas e juntas encontram-se normalmente preservadas. A espessura e composição granulométrica deste horizonte são também muito variáveis, dependendo de sua posição no relevo e do material de origem. Os minerais mais comumente encontrados neste horizonte são o quartzo, a caulinita e a mica. Predominam as cores branca, creme, roxo e amarelo-claro. Do ponto de vista geotécnico, ainda é considerado solo. Horizonte Saprolítico ou Saprólito (IV) - É a transição entre o maciço de solo e o maciço rochoso. É composto basicamente por blocos ou camadas de rocha em diferentes estágios de alteração, com dimensões variáveis, envolvidos por solo saprolítico. O solo tende a se desenvolver ao longo de descontinuidades remanescentes do maciço rochoso, onde a percolação da água é mais facilitada, e em zonas de rochas mais sensíveis à alteração. A quantidade de blocos presente neste horizonte é muito ampla, de 10 a 90%, fazendo com que o horizonte saprolítico apresente um comportamento geotécnico extremamente variável. A espessura é bastante irregular, sendo comum grandes variações e mesmo ausência da camada em certos trechos do maciço. É comum apresentar elevada permeabilidade e dificuldades de escavação. Horizonte de Rocha Muito Alterada (V) - Caracteriza o topo do maciço rochoso, sendo a rocha geralmente composta por minerais em adiantado estágio de alteração, sem brilho e com resistência reduzida quando comparada à rocha sã. A alteração da rocha é freqüentemente mais intensa ao longo de juntas e fraturas do maciço. 13