INTRDUÇÃ Estabilização procedimentos visando a melhoria e estabilidade de propriedades dos solos (resistência, deformabilidade, permeabilidade,...). físico-química ESTABILIZAÇÃ estabilização granulométrica mecânica compactação ESTABILIZAÇÃ FÍSIC-QUÍMICA Uso de aditivos que interagem com as partículas de solo visando melhoria e estabilidade nas propriedades mecânicas e hidráulicas Aditivos utilizados cal; cimento; asfaltos ou betumes; produtos químicos industrializados: cloretos, ácidos fosfórico,... Terminologia solo estabilizado quando se tem ganho significativo de resistência com o emprego do aditivo; solo melhorado quando a adição busca melhoria de outras propriedades (p.ex. redução da plasticidade e da expansão e contração) sem um ganho significativo de resistência.
Principais tipos de estabilização físico-química Solo-cimento Ação cimentante do aditivo cimento nos grãos do solo através de reações de hidratação e hidrólise. Mecanismo de estabilização Ligações mecânicas e químicas entre o cimento e a superfície rugosa dos grãos. cimento fixa através dos pontos de contato entre os grãos. A cimentação é mais efetiva quanto maior o n o de contatos solos bem graduados e densos; Endurecimento do solo-cimento reações primárias (cimentação de partículas) e reações secundárias (predominante em solos argilosos). Reações Reações primárias: Hidratação: Cimento + H 2 Ca.Si 2 + Ca(H) 2 Hidrólise: Ca(H) 2 Ca ++ + 2(H) - Reações secundárias: Ataque alcalino: Ca ++ + 2(H) - + Si 3 Ca.Si 2 Ca ++ + 2(H) - + Al 2 3 Ca.Al 2 3 Uso Qualquer solo, com exceção daqueles altamente orgânicos, pode ter suas propriedades melhoradas pela adição de cimento. Solos muito argilosos necessitam de elevados teores de cimento dificuldade de homogeneização da mistura (pré-mistura com cal). Solo-cal Reações químicas com a fração fina do solo (reações pozolânicas). Quando há carência de fração fina reativa adição de materiais pozolânicos (cinza de carvão, cinza de casca de arroz,...); Reações próprias da cal cal viva calcítica CaC 3 + calor Ca + C 2 Ca + H 2 Ca(H) 2 + calor cal hidratada calcítica cal viva dolomítica CaC 3.MgC 3 + calor Ca.Mg + 2C 2 Ca.Mg + 2H 2 Ca(H) 2.Mg(H) 2 + calor cal hidratada dolomítica
Efeito da cal nas propriedades do solo Distribuição granulométrica agregação ou floculação. efeito é maior quanto mais fino for o solo; Plasticidade wp aumenta, wl geralmente aumenta nas argilas não expansivas e diminui nas argilas expansivas, IP diminui (melhora a trabalhabilidade); Variação volumétrica redução da expansibilidade e aumento do limite de contração; Características de compactação redução de γ dmáx e aumento na w ót. A floculação impõe maior resistência a compactação; Resistência aumento imediato e continuamente crescente; Interação argila-água diminui a absorção de água pela argila. Fases no processo de estabilização físico-química com cal a) Floculação Troca catiônica, aumento da CTC, aumento na concentração eletrolítica da água dos poros; b) Carbonatação Ca(H) 2 + C 2 CaC 3 + H 2 Reação rápida, iniciada imediatamente à exposição da cal ao ar; c) Adsorção de moléculas de Ca(H) 2 corre nas faces dos argilominerais; d) Reações pozolânicas Ex: caolinita + cal Ca.Si 2 + Ca.Al 2 3 + Ca.Al 2 3.Si 2 Reações lentas. Influenciadas pela temperatura. Solo-betume: uso de materiais betuminosos (asfaltos diluídos, emulsões asfálticas e alcatrões) para estabilização. Ex: areiaasfalto; Estabilização com cloretos: Cloretos de sódio e cálcio aplicados a solos bem graduados para evitar pó nas estradas não pavimentadas. Alta capacidade higroscópica dos sais mantém o solo umedecido. Pouco uso no Brasil.
Estabilização granulométrica de solos Mistura de dois ou mais solos visando obter um material com distribuição granulométrica desejada tal que mantenha-se volumetricamente estável e que apresente ganho de resistência. Estabilidade de um solo função da distribuição granulométrica Tipos de solos - relação entre as frações granulométricas Solos com poucos finos Estabilidade a partir do contato grão a grão; Baixa densidade, permeabilidade elevada; Trabalhabilidade difícil. Solos com finos suficientes para preencher os vazios Estabilidade a partir do contato grão a grão; Densidade alta, permeabilidade baixa; Moderada dificuldade de compactação; Resistência ao cisalhamento relat. alta (confinado ou não confinado) Solos com grande quantidade de finos (sem contato grão a grão) Densidade baixa; Praticamente impermeável; Estabilidade grandemente afetada pelas condições hídricas; Material com boa trabalhabilidade. Solos naturalmente estabilizados solos bem graduados CURVA DE TALBT: abertura da peneira (% passante em qualquer peneira / 100) 2 = diâmetro do maior grão Especificações quanto a fração fina Sofre restrições quanto a sua atividade. Experiência rodoviária IP < 6 e wl < 25 (solos clima temperado) IP < 15 e wl < 40 (solos tropicais)
Métodos de estabilização granulométrica Método algébrico ou analítico Método do triângulo Método gráfico de Rothfuchs Método de Rothfuchs Pesquisar de 2 a 3 jazidas para fornecimento dos materiais (grosso, médio e fino) e determinação de suas granulometrias; Calcular a curva média da faixa granulométrica desejada curva próxima a de Talbot; Em um sistema de eixos coordenados marcar nas ordenadas as porcentagens passante (0 a 100%) e partir de um ponto arbitrário (k) traçar a reta diagonal (0k). A partir desta reta marcar nas abcissas as aberturas das peneiras correspondentes as porcentagens passantes da curva média; Sobre o diagrama assim construído, traçar as curvas granulométricas dos materiais (usar segmentos retos para facilitar); Substituir as curvas granulométricas por segmentos de reta únicos que cortem a reta diagonal e que compensem e aproximem a um mínimo as áreas entre eles e as curvas granulométricas originais; Ligar as extremidades opostas dos segmentos. A intersecção destes novos segmentos com a reta diagonal determinam as proporções necessárias dos materiais para a mistura, lidas nas ordenadas. bs: Prepara-se uma amostra da mistura para verificação se os parâmetros de plasticidade obedecem as especificações.