IV Seminário de Iniciação Científica

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1 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS COM CAL PARA USO EM PAVIMENTAÇÃO Juliane Barbosa Rosa 1,4., Carla Janaína Ferreira 2,4., Renato Cabral Guimarães 3,4.. 1 Bolsista PBIC/UEG 2 Voluntária Iniciação Científica PVIC/UEG 3 Pesquisador Orientador 4 Curso de Engenharia Civil, Unidade Universitária de Ciência Exatas e Tecnológicas, UEG. Resumo O país nos últimos anos tem passado por crescente aumento da economia o que vislumbra demanda por infra-estrutura e a exigência de construções que sejam técnica e economicamente viáveis causando o menor impacto ambiental possível. Diante desta perspectiva verifica-se a necessidade de se estudar materiais e técnicas pouco utilizadas regionalmente, como é o caso da estabilização dos solos com cal. A estabilização permite o uso de solos locais, melhorando as propriedades geotécnicas, de modo a enquadrá-los dentro das especificações construtivas vigentes. Esta pesquisa visou quantificar os benefícios alcançados com a estabilização de solos com cal, visando o uso rodoviário e em barragens. Além do melhoramento do solo com o uso da cal, visou-se verificar interferência desse agente estabilizador na capacidade suporte dos solos. Estudou-se o comportamento de três solos finos (dois siltosos e um argiloso) no estado natural e estabilizados com 3% e 6% de cal. Neste artigo serão apresentados alguns resultados para a aplicação em pavimentação. Palavras-chave: Estabilização de Solos. Solos Tropicais. Mini-CBR. 1. Introdução A estabilização de solos, de forma geral, é uma técnica muito utilizada em pavimentação. Dentre os materiais que podem ser empregados neste tipo de obra, podem ser citados o cimento, a cal e a emulsão asfáltica. A estabilização com cal já foi empregada em algumas obras, no entanto uma boa estabilização depende de diversas variáveis, tais como a constituição química e mineralógica do solo, a granulometria e rugosidade das partículas e o tipo de cal empregada. Para alguns tipos de solos esta estabilização pode não ser eficiente, não havendo aumento da capacidade de suporte, que é o principal objetivo do uso deste material para construção rodoviária. 397

2 A adição de cal é uma das mais antigas técnicas utilizadas pelo homem para obter a estabilização ou a melhoria de solos instáveis. Há exemplos dessa utilização na via Àpia (sul da Itália) construída em 312 a.c. e num dos trechos da Muralha da China datado de 2280 a.c. (GUIMARÃES, 2002). A utilização da estabilização em grande escala ocorreu em Missouri (EUA) em 1924 e na antiga União Soviética, em 1926 (CLARE e CRUCHLEY, 1957 apud LIMA et al., 1993). Apesar do relativo sucesso obtido nos trabalhos pioneiros de estabilização solo-cal, seu uso foi pequeno até a Segunda Guerra Mundial. Grande parte do avanço tecnológico deve-se ao Texas Higway Departament, que, a partir de 1945, desenvolveu inúmeros trabalhos de laboratório e de campo na área (LIMA et al., 1993). Segundo Nóbrega (1985), há dois tipos de ações que se atribuem à estabilização solocal: uma imediata, que reduz a plasticidade e a expansão dos materiais e, outra em longo prazo, gerando um aumento progressivo na capacidade suporte do solo. De acordo com Pessoa (2004), a adição de cal interfere em algumas propriedades físicas, como: granulometria, plasticidade, compactação, variação volumétrica, permeabilidade e capacidade suporte. 2. Materiais e Métodos Nesta pesquisa foram utilizados três solos, um proveniente da Usina Hidrelétrica (UHE) de Corumbá, localizada em Caldas Novas (GO), um proveniente da Central de Abastecimento de Goiás S.A. (CEASA), localizada em Goiânia (GO) e o outro obtido no Aproveitamento Múltiplo (APM) de Manso, situado em Cuiabá (MT). A cal hidratada utilizada foi do tipo calcítica (CH-I) da marca Itaú. Exceto a Identificação Expedita MCT, por não possuir norma vigente, todos os ensaios foram realizados segundo as normas vigentes apresentadas na Tabela 2.1. Tabela 2.1 Relação dos ensaios realizados e metodologia de execução Ensaio Metodologia Preparação de Amostras de Solos para Ensaios de Compactação e Caracterização NBR 06457/86 Análise Granulométrica NBR 07181/84 Limite de Liquidez /Limite de Plasticidade NBR 06459/84 / NBR 07180/84 Solos Compactados em Equipamento Miniatura mini-mcv DNER ME 258/94 Solos Compactados em Equipamento Miniatura Determinação da Perda de Massa por Imersão DNER ME 256/94 Solos Compactação em Equipamento Miniatura DNER ME 228/94 398

3 3. Resultados e Discussão A Tabela 3.1 apresenta a classificação dos solos estudados de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), Trasportation Research Board (TRB) e pela metodologia MCT (miniatura, compactado, tropical). Tabela 3.1 Classificação dos solos estudados de acordo com as classificações SUCS, TRB e MCT Classificação Amostra SUCS TRB MCT Tradicional MCT Expedita Areia Siltosa UHE Corumb á SC A-7-6 NS NS /NA Argila Arenosa Goiânia CL A-7-6 LG LG Solo Residual APM Manso GC A-6 NS NS /NA /NS /NG A Areia Siltosa UHE Corumbá foi classificada pelo SUCS como areia argilosa e misturas de areia e silte mal graduados, e pelo TRB como um solo argiloso, o que difere da análise tátil-visual onde há a predominância do silte sobre a areia. Na classificação MCT Tradicional a amostra foi classificada como um solo não laterítico siltoso, o que foi confirmado com a metodologia expedita, indicando também a presença de areia no material. A Argila Arenosa Goiânia apresenta uma classificação coerente com o analisado através da granulometria e análise tátil-visual. As classificações tradicionais mostram-se coerentes, assim como a metodologia MCT, indicando um solo argiloso. A classificação do Solo Residual APM Manso pelo SUCS indica que seja um solo argiloso e pedregulhoso, caracterizado como mal graduado, e pelo TRB como um solo argiloso. A classificação MCT indica a presença de silte e areia, sendo que o método expedito complementa a classificação indicando a predominância do silte. Pelo que foi citado anteriormente, para o solo da UHE Corumbá há uma contradição entre as classificações tradicionais, sendo que na classificação MCT, o método expedito confirma a classificação tradicional. A seguir serão apresentados os resultados dos ensaios de mini-proctor e mini-cbr para as misturas com 0 %, 3 % e 6 % de cal. A Tabela 3.2 apresenta os resultados de mini-proctor e capacidade de suporte mini-cbr para o solo da UHE Corumbá na energia normal e intermediária. 399

4 Tabela 3.2 Resultados dos ensaios de mini-proctor e mini-cbr do Areia Siltosa UHE Corumbá - energia normal e intermediária Energia NORMAL INTERM. Cal w ot γ d máx (kn/m 3 ) Expansão Mini-CBR (com imersão) Mini-CBR (sem imersão) RIS 0 19,6 15,83 1,02 7,0 11, ,0 15,69 0,27 12,7 15, ,2 15,68 0,32 12,1 16, ,5 17,42 1,25 14,4 25, ,0 16,95 0,52 25,4 36, ,0 17,20 0,40 30,5 39,1 78 Nas duas energias (normal e intermediária) verificou-se que a adição de cal reduziu a expansão para níveis aceitáveis para camadas de base de pavimentos, ou seja, menor que 0,5%. A queda na energia intermediária foi menor, fato explicado pela predominância de silte na amostra, provocando uma expansão estrutural com o aumento da energia. Esta amostra, na condição natural, independe da energia aplicada, não apresenta resistência para ser utilizada como camada de pavimentos, no entanto, a adição de cal na energia intermediária, proporciona seu uso como sub-base. A adição de água nesta amostra reduz consideravelmente sua resistência. O RIS, relação entre a resistência no mini-cbr com imersão e sem imersão foi menor que 100%. A Tabela 3.3 apresenta os resultados de mini-proctor e capacidade de suporte mini-cbr para o solo Residual APM Manso na energia normal e intermediária. Tabela 3.3 Resultados dos ensaios de mini-proctor e mini-cbr do Solo Residual APM Manso para as misturas com cal na energia normal e intermediária Energia NORMAL Cal w ot γ d máx (kn/m 3 ) Expansão Mini-CBR (com imersão) Mini-CBR (sem imersão) 0 16,1 18,22 0,64 15,7 23, ,5 17,33 0,10 27,0 15, ,3 17,15 0,10 22,8 19,0 120 RIS INTERM. 0 13,3 19,40 1,58 20,3 40, ,4 18,46 0,10 57,8 66, ,1 18,19 0,06 68,3 62,

5 Este material apresentou características não lateríticas e seu comportamento foi muito parecido como solo da UHE Corumbá, demonstrando que mais importante que a classificação do material pelos métodos tradicionais é a definição da laterização do solo. A Tabela 3.4 apresenta os resultados de mini-proctor e capacidade de suporte mini-cbr para o solo de Goiânia na energia normal e intermediária. Tabela 3.3 Resultados dos ensaios de mini-proctor e mini-cbr do solo de Goiânia - energia normal e intermediária Energia NORMAL INTERM. Cal w ot γ d máx (kn/m 3 ) Expansão Mini-CBR (com imersão) Mini-CBR (sem imersão) RIS 0 22,4 16,81 0,01 12,7 12, ,5 16,05 0,04 24,4 20, ,1 14,93 0,00 21,6 16, ,9 18,18 0,04 36,6 30, ,6 17,62 0,04 62,2 73, ,0 16,61 0,00 76,2 78,2 97 Este solo, diferentemente dos outros dois, apresenta comportamento laterítico, portanto as propriedades são influenciadas por este comportamento. Os solos lateríticos não apresentam expansão, fato constatado nos ensaios realizados, portanto a adição de cal não proporcionou ganho nessa propriedade. Os solos lateríticos apresentam grande reação com a cal, o que pode ser observado nos ensaios obtidos. O valor da capacidade suporte com a adição de cal (6%) ultrapassou 70%, tornando possível o uso dessa mistura em camadas de base de pavimentos. A perda de resistência com a imersão é muito pequena para este material, no entanto a cal tem pouco influência nesta propriedade. 4. Conclusões Verificou-se que há uma discrepância entre os métodos tradicionais de classificação, que indicam a mesma classificação para solos que possuem comportamentos diferentes. O método TRB apresentou a mesma classificação para o solo da UHE Corumbá e de Goiânia, sendo o primeiro classificado como um solo argiloso, o que não condiz com as propriedades obtidas nos ensaios de compactação com a amostra natural e estabilizada. Fato este não ocorrido na classificação MCT, onde todas as amostras foram classificadas de forma coerente, em que os resultados podem ser confirmados pela metodologia expedita. Além disso, essa classificação identifica o comportamento laterítico ou 401

6 não do material, apresentando coerência com a granulometria, a análise tátil-visual e comportamento. Os resultados obtidos nos ensaios de compactação com a amostra natural e com a mistura com cal, demonstrou a importância do estudo para diferentes tipos de solo. Os maiores ganhos obtidos foram para os solos não lateríticos, que antes da estabilização não apresentavam propriedades para serem utilizados em camadas de pavimentos, sendo que a estabilização melhorou bastante algumas propriedades, principalmente a expansão. 5. Referências Bibliográficas Guimarães, J. E. P A cal Fundamentos e aplicações na engenharia civil. 2. ed., São Paulo: Pini. 341p. Lima, D. C.; RÖHM, S. A.; BARBOSA, P. S. A Estabilização dos solos III mistura solo-cal para fins rodoviários. 1. ed., Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 46p. Nóbrega, Maria Teresa de As reações dos argilo-minerais com a cal. In REUNIÃO ABERTA DA INDÚSTRIA DA CAL, V., Anais... Associação Brasileira de Produtores de Cal, pp Pessoa, F. H. C Análise de solos de Urucu para fins de uso rodoviário. Dissertação de Mestrado em Geotecnia. Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília, Brasília. 402