44ª RAPv REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO E 18º ENACOR ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA. Foz do Iguaçu, PR - 18 a 21 de agosto de 2015

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1 44ª RAPv REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO E 18º ENACOR ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA Foz do Iguaçu, PR - 18 a 21 de agosto de 2015 AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO GEOTÉCNICO DE SOLOS PROVENIENTES DE ÁREAS DE FLORESTA NO AMAZONAS MISTURADOS COM CIMENTO PORTLAND E ROADCEM Levi D Araujo Nogueira 1 ; Pedro Henrique da Silva Crisóstomo 2 ;Matheus Pena da Silva e Silva 3 ;Consuelo Alves da Frota 4 RESUMO A construção civil na Amazônia confronta-se em sua prática com constantes desafios decorrentes das características particulares dessa região, principalmente nas localidades ainda ocupadas pela floresta. Neste contexto, analisou-se o comportamento geotécnico de materiais provenientes de jazidas situadas a 650 km de Manaus-AM. Tal área, localizada no Município de Coari, apresenta pluviosidade intensa, solos superficiais com baixa capacidade de suporte, carência de material pétreo e graves problemas de logística para o transporte de pessoas e cargas. Assim, aos solos em questão, adicionou-se cimento Portland e RoadCem objetivando a melhora em seu desempenho mecânico. Tais misturas foram avaliadas pela granulometria e quanto ao comportamento mecânico, esse a partir da Resistência à Compressão Simples (RCS). Os resultados mostraram o ganho de resistência (RCS) da mistura com a adição de cimento Portland e RoadCem. PALAVRA-CHAVE: solo, resistência à compressão simples, cimento Portland, Amazônia,RoadCem. ABSTRACT The civil engineering practice in the Amazon region faces constant challenges due to the specific characteristics of the area, especially in locations still covered by forest. In this context, the geo-technical behavior of materials, drawn from deposits located 650 km west of Manaus-AM, were analyzed. This area presents an intense rainfall, a low soil-bearing capacity, a lack of rock material and serious logistics problems regarding people and cargo transportation. Thereby, Portland cement and RoadCem were added to the natural materials in order to enhance its mechanical performance. The mix s grain size distribution was determined and the mechanical behavior was evaluated through unconfined compression test. The results showed an increase on the material s resistance after the addition of Portland cement and RoadCem to it. KEYWORDS: soil, unconfined compression test, Amazon, Portland cement, RoadCem. 1 Afiliação: Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Grupo de Geotecnia, levidaraujo.n@gmail.com 2 Afiliação: Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Grupo de Geotecnia, phcrisostomo@yahoo.com.br 3 Afiliação: Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Grupo de Geotecnia, matheuspenass@hotmail.com 4 Afiliação: Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Tecnologia, Grupo de Geotecnia, cafrota@ufam.edu.br

2 AGRADECIMENTOS Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa e auxílio financeiro. INTRODUÇÃO A matéria-prima pesquisada é proveniente de jazidas localizadas a aproximadamente 650 km de Manaus-AM, na região de Urucu, no Município de Coari. Essa área situa-se no bioma Amazônia e tem como características clima quente e úmido, vegetação densa, alto índice pluviométrico por um período de 8 (oito) meses e longa temporada de estiagem, que vai de julho a novembro. No período sem chuvas, há uma redução nos níveis dos rios, comprometendo a navegabilidade e gerando um dos mais preocupantes problemas de logística local: a dificuldade no transporte para o abastecimento de pessoas e para o translado de cargas, o qual se torna limitado à realização por via aérea. Em complemento, o padrão geológico dessa região (Formação Solimões, constituída por argilitos, siltitos e arenitos finos a médios) apresenta uma espessa cobertura de solo, o que dificulta o acesso ao manto rochoso para a extração de material pétreo. Ressalta-se, ainda, que esses solos superficiais exibem características geotécnicas não adequadas para seu aproveitamento in natura na pavimentação, segundo normas técnicas (ASTM D ; DNIT 139/2010 ES; DNIT 141/2010 ES). Tal realidade dificulta sobremaneira a construção de pavimentos para mobilidade de pessoas e cargas em Urucu. Na Engenharia Geotécnica, materiais que não apresentam características apropriadas para suportar cargas podem ser beneficiados pela técnica de estabilização, na qual se evitam deformações excessivas e se mantém a estabilidade do solo (BONAFÉ, 2005 apud WERNECK, 2006; PEREIRA, 2012). Tal solução pode ser empregada de três formas: a) mecânica, na qual as características do solo são aperfeiçoadas a partir de correções na composição granulométrica do mesmo; b) física, em que as propriedades do solo são alteradas por meio da ação do calor gerado pela eletricidade; e c) química, representada pela modificação permanente das propriedades do solo a partir de aditivos, como por exemplo, o cimento Portland, uma das substâncias mais utilizadas para essa finalidade (CRISTELO, 2001 apud WERNECK, 2006). Nesse contexto, analisou-se no trabalho em pauta, a mistura de solos naturais, não adequados para a pavimentação, com cimento Portland e o aditivoroadcem, com o objetivo de aprimorar o desempenho do material utilizado na construção do sistema viário de Urucu. MATERIAIS E MÉTODOS Analisaram-se solos naturais provenientes de 4 (quatro) jazidas, denominadas no presente estudo de 1, 2, 3 e 4, quanto à textura pelo ensaio de granulometria por peneiramento, segundo as recomendações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (NBR ). Foram misturados ao mencionado material in natura dois aditivos: a) o cimento Portland CP II F32. Segundo o guia básico de uso desse material pela Associação Brasileira de Cimento Portland, consiste em um composto com 90 a 94% de clínquer e sulfatos de cálcio (gesso), e 0 a 10% de material carbonático. Ainda de acordo com a citada orientação, dentre as diversas aplicações desse material tem-se a mistura solo-cimento; b) o aditivoroadcem, formado pela composição de metais alcalinos e zeólitas. Este teve como principal finalidade solucionar o problema da excessiva umidade em campo dos solos de Urucu. A dosagem das misturas seguiu as instruções fornecidas pelo fabricante do RoadCem que recomenda as seguintes quantidades: 2,20 kg/m³ de RoadCem e 220,00 kg/m³ de cimento

3 (MARJANOVIC et al, 2009 e 2010). Em termos percentuais representam, respectivamente, 0,12% e 12,20% Tais misturas foram caracterizadas fisicamente pelo ensaio de granulometria por peneiramento (NBR ) e de compactação na energia intermediária (NBR ). Quanto ao comportamento mecânico, determinou-se a Resistência à Compressão Simples (RCS) nos períodos de 7 e 28 dias (NBR ). RESULTADOS E DISCUSSÕES Análise Granulométrica A Figura 1 apresenta as curvas granulométricasdos solos naturais das 4 jazidas, as informações quanto as divisões da frações de cada material podem ser visualizadas na Figura 2. Nota-se, de forma geral, a predominância de finos na composição dos solos da região de Urucu. De forma específica, a granulometria evidenciou: a) Jazida 1 22,90% de pedregulho, 28,30% de areia e 48,80% de finos; b) Jazida 2 16,90% de pedregulho, 37,60% de areia e 45,50% de finos; c) Jazida 3 6,10% de pedregulho, 32,70% de areia e 61,20% de finos e d) Jazida 4 8,40% de pedregulho, 39,10% de areia e 52,50% de finos. 120 Solo Natural % QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL ,01 0, ABERTURA DAS PENEIRAS (mm) SOLO JAZIDA 1 SOLO JAZIDA 2 SOLO JAZIDA 3 SOLO JAZIDA 4 Figura 1 - Granulometria do solo natural referentes às quatro jazidas apresentação tradicional.

4 Quantidade de cada intervalo em porcentagem 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Jazidas Passando nº 200 Areia Fina: nº Areia Média: 2,0-0,42mm Areia Grossa: 4,8-2,0mm Pedregulho : Acima 4,8mm Figura 2 Divisão em porcentagem das frações do solo natural referentes às quatro jazidas. A Figura 3 ilustra a granulometria por peneiramento da mistura referente a cada jazida. De acordo com a Figura 4, verifica-se, em geral, a predominância da fração de areia frente às demais texturas. De maneira particular, observa-se a seguinte distribuição: a)jazida 1 22,90% de pedregulho, 43,70% de areia e 33,40% de finos; b) Jazida 2 16,90% de pedregulho, 45,40% de areia e 37,70% de finos; c) Jazida 3 6,10% de pedregulho, 55,30% de areia e 38,60% de finos e d) Jazida 4 8,20% de pedregulho, 69,80% de areia e 22,00% de finos. 120 Solo + 12,20% Cimento + 0,12% RoadCem % QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL ,01 0, ABERTURA DAS PENEIRAS (mm) MISTURA JAZIDA 1 MISTURA JAZIDA 2 MISTURA JAZIDA 3 MISTURA JAZIDA 4 Figura 3 Granulometria da mistura solo-cimento-roadcem apresentação tradicional.

5 Quantidade de cada intervalo em porcentagem Composição Granulométrica da Mistura (Solo + 12,20% Cimento + 0,12% RoadCem ) 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1 2 Jazidas3 4 Figura 4 Granulometria da mistura solo-cimento-roadcem. Passando nº 200 Areia Fina: nº Areia Média: 2,0-0,42mm Areia Grossa: 4,8-2,0mm Pedregulho : Acima 4,8mm Confrontando-se os resultados apresentados nas Figuras 2 e 4, observa-se a redução da porcentagem de finos com um aumento significativo do teor de areia fina. Notou-se, também, aumento expressivo na porcentagem de areia média, bem como pouca ou nenhuma alteração no teor de areia grossa e pedregulho. Compactação As curvas resultantes dos ensaios de compactação das misturas para cada jazida, nos teores de solo, cimento e RoadCem já especificados, encontram-se presentes na Figura 5. A partir dos gráficos foram obtidos os parâmetros de projeto, ou seja, as massas específicas aparentes secas máximas (ρdmáx) e as umidades ótimas (wot) para compactação dos corpos de prova visando o ensaio mecânico de resistência à compressão simples (RCS). Analisando-se tais curvas nota-se uma coerênciados citados parâmetros relativo as suas frações granulométricas. Neste sentido a mistura com o solo da Jazida 1 apresentou o maior valor para a massa específica aparente seca máxima (ρdmáx) e menor valor referente à umidade ótima (wot), devido a maior presença de material granular.

6 Massa específica aparente seca máxima (g/cm³) Curva de Compactação das Misturas (Solo + 12,20% Cimento + 0,12% RoadCem ) 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1, Umidade (%) Mistura Jazida 1 Mistura Jazida 2 Mistura Jazida 3 Mistura Jazida 4 Figura 5 Curvas de compactação das misturas solo-cimento-roadcem por Jazida. Resistência à Compressão Simples (RCS) Nota-se, referente ao exposto na Figura 6, e indicativo ao realizadonesta pesquisa: a) os valores da resistência para 7 dias que variaram de 1,28 MPa a 1,60 MPa. Observa-se, também, um aumento da RCS aos 28 dias de cura, conforme aguardado, cujos valores encontram-se num intervalo entre 1,67 MPa a 2,01 MPa. Destaca-se, igualmente, os maiores valores da RCS relativos ao material oriundo da Jazida 2; b) por Milani e Freire (2008), estudando a RCS de misturas de solo arenoso e cimento (7%), que obtiveram valores de 1,80 MPa (7 dias) e 2,33 MPa (28 dias). c) Rebelo (2009), analisandoum solo da mesma região do utilizado nesta pesquisa, de granulometria silteareno-argilosa, obteve valores de 1,43 MPa e 1,25 MPa para o solo natural aos 7 dias, sem e com aeração, respectivamente. Ao se confrontar tais resultados com os determinados para as composições aludidas no item a), tem-se que os resultados de RCS obtidos para as jazidas se assemelham aos valores encontrados por Milani e Freire (2008) a partir da mistura de solo arenosocimento e nota-se um incremento no valor da resistência em comparação ao RCS realizado em solo natural por Rebelo (2009).

7 Resistência à compressão simples (MPa) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 7 dias 28 dias Tempo de cura Solo arenoso + cimento Mistura Jazida 1 Mistura Jazida 2 Mistura Jazida 3 Mistura Jazida 4 Figura 6 Comparativo da Resistência à Compressão Simples. CONCLUSÕES A incorporação de RoadCem e cimento Portland aos solos pesquisados mostrou-se uma alternativa tecnicamente viável, uma vez que gerou um aumento da resistência à compressão simples (RCS) do material. Todavia, são necessários estudos mais aprofundados para uma maior compreensão dos efeitos desses aditivos, principalmente no que se refere à quantidade versus o aumento de resistência à compressão simples (RCS). Do ponto de vista ambiental, a possibilidade de se usar o solo in situ da região de Urucu, sem a necessidade do translado de material, representa uma significativa redução de custos e de impactos ambientais. O presente trabalho refere-se ao estudo inicial de um projeto financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABCP ASSOCIÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Guia básico de utilização do cimento portland. 7.ed. S o Paulo, p. (BT-106) ABNT - ASSOCIÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR , Solo: Análise Granulométrica, (1984). ABNT - ASSOCIÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR , Solo: ensaio de compactação, (1986). ABNT - ASSOCIÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12025, Solo-Cimento. Ensaio compressão simples de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, p. MILANI, A. P. S. FREIRE, W. J. Avaliação física, mecânica e térmica de misturas de solo-cimento adicionadas de cinza de casca de arroz sem atividade pozolânica. Teoria e Prática na Engenharia Civil, n.11, p.23-30, Abril, P. Marjanovic, C.E.G. Egyed, P. de La Roij, R. de La Roij. RoadCem Lab Manual for Amazon Clay, Civil Engineering, Netherlands, P. Marjanovic, C.E.G. Egyed, P. de La Roij, R. de La Roij. RoadCem A. Pavement Construction using PowerCem, Civil engineering, Netherlands, PEREIRA, K. L. A. Estabilização de um solo com cimento e cinza de lodo para uso em pavimentos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, REBELO, E. de. P. Estudo de mistura solo-emulsão para a região de Urucu (Coari/AM). Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Universidade Federal do Amazonas, WERNECK, E. P. Estudo dos solos do entorno da cidade de Rondonópolis/MT com vistas a sua utilização em pavimentação Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006.