4 melhoramento dos solos

7/25/2019 4 Melhoramento Dos Solos

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4 ESTABILIZAO DOS SOLOS

4.1 Introduo

Entende-se por estabilizao de solos o processo pelo qual se

confere uma maior resistncia estvel s cargas ou desgastes ou eroso,

por meio de uma compactao, correo de sua granulometria e da sua

plasticidade ou de adio de substncias que lhe confiram uma coeso

proveniente da cimentao ou aglutinao dos seus gros. O caso mais

comum de emprego de estabilizao quando no se dispe de material

com resistncia adequada para ser usado como base de pavimentos.

Entretanto, usa-se estabilizar o solo tambm em certos casos de reforos de

fundao, ou de melhoria das condies de escavao ou estabilidade de

talude.

Quando o engenheiro que projeta uma estrutura ou obra deterra se depara com um solo ou terreno de m qualidade, ele pode adotar

uma das atitudes seguintes:

a) Evitar o solo ruim ou contornar o terreno mau: por

exemplo adotar o traado de uma estrada de modo a

contornar uma rea pantonosa, ou modificar o greide daestrada de modo a evitar uma camada de solo expansivo.

b) Remover o solo ruim e substitu-lo por outro de boa

qualidade: por exemplo, construir um aterro de material

arenoso com expulso e drenagem de turfa e argila

subjacente ou escavar a camada de solo argiloso.


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c) Projetar o solo de modo a melhorar suas propriedades

mecnicas e susceptibilidade aos efeitos ambientais:

(Conviver com a situao difcil), por exemplo, aterro

futuante que recalque ou seja renivelado aps algum

tempo.

d) Tratar o solo de modo a melhorar suas propriedades

mecnicas e susceptibilidade aos efeitos ambientais: por

exemplo, pr-comprimido ou promovendo a drenagem com

drenos verticais na argila do subsolo sob um aterro ou

misturando cal ao solo expansivo do subleito de um

pavimento. Tem-se, assim a Estabilizao do Solo.

As propriedades de engenharia que visam modificar na

estabilizao de um solo so:

a) Resistncia a cisalhamento, tornando-a menos sensvel as

mudanas ambientais principalmente, a umidade, alm de

torn-la compatvel com as cargas que a estrutura vai

absorver.

b) Permeabilidade, aumentando-a ou diminuindo-a.

c) Compressibilidade, reduzindo-a.

Nos pases de clima frio, considerar-se importante a reduo

da suscetibilidade ao gelo.

Classificao dos Processos de Estabilizao


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a) Melhoria geral de propriedades: compactao (atinge a

todas as propriedades, e o processos mais simples).

b) Melhoria das propriedades principais: Adio de cimento

Portland, cal, cal com cinzas volantes, ligantes

betuminosos, solidificantes qumicos.

c) Melhoria de solos de fronteira: Estabilizao

granulomtrica ou mecnica, solo modificado (por cimento,

asfalto e traos de produtos qumicos).

d) Tratamento contra a gua ou impermeabilizao: Asfalto,

produtos qumicos e membranas.

e) Tratamento contra poeira e eroso: cloreto de sdio,cloreto de clcio, outros produtos qumicos.

f) Secagem local, adensamento, enrijecimento de solos moles,

problemas especiais de fundaes: Drenos de areia, estacas

de pedras, pr-carregamento, vcuo, poos drenantes,

eletroamose, aquecimento e resfriamento (congelamento)

Causa da Importncia Crescente da Estabilizao de Solos

na Engenharia Civil:


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a) Carncia cada vez mais acentuada de materiais naturais

de boa qualidade.

b) Necessidade de construir as reas que antes podiam ser

contornados.

c) Melhoramentos introduzidos nos mtodos tradicionais de

estabilizao de solos.

d) Desenvolvimento de novos mtodos de estabilizao.

e) Melhoria dos processos e equipamentos de construo.

f) Dados colhidos da observao do desempenho de

estruturas com solo estabilizado mostram que estas podem

ter suas dimenses reduzidas.

g) Aspectos econmicos favorveis: ecologia a preservar (uso

de rejeitos industriais e minerrios).

Mtodos de Estabilizao mais eficazes para diferentes tipos

de solos:

TIPO DE SOLO MTODO DE ESTABILIZAO MAIS EFICAZES


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Solos Granulares Estabilizao granulomtrica, solo

asfalto, solo-cal e cinzas volantes,

solo-cimento.

Solos Granulares Finos Estabilizao granulomtrica,

estabilizao com cimento portland,

solo-cal e cinzas volantes, solo-

asfalto, cloretos.

Argilas de Plasticidade baixa Compactao, estabilizao com

cimento portland, impermabilizante

qumico, modificao pelo cal.

Argilas de Plasticidade Elevada Estabilizao com cal

4.2 Mtodos de Estabilizao

4.2.1 Estabilizao Granulomtrica

1 Introduo

A estabilizao granulomtrica ou mecnica consiste na

mistura de dois ou mais solos, de forma ntima, e sua posterior

compactao. Procura-se obter usualmente, misturada densamente

graduadas e de frao fina plstica limitada.Se um material natural (cascalho, saibro, laterita, etc)

apresenta condies intrnsecas adequadas, pode ser utilizado em camadas

de sub-base e de base de pavimentos, sem adio ou mistura.

As especificaes estabelecem, com base na experincia,

faixas granulomtricas, valores de CBR mnimo, valores de LL e IP

mximos, graduao e resistncia do agregado graudo.


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Alguns tipos de solos estabilizados granulometricamente

podem ser relacionados:

Cascalhos ou pedregulho, natural ou com acrscimo de

areia

Solo residual arenoso (saibro) mais areia fina superficial

(Topsol)

Cascalho de laterita, puro ou corrigido com areia

Solo-brita

Escrias de alto-forno.

2. Propriedades de Mistura Estabilizadas

A estabilidade das misturas granulares (solo e solo-brita) ou

seja, sua resistncia s cargas e s variaes ambientais, depende da

distribuio granulomtrica, forma das partculas, densidade relativa,

atrito interno e coeso. Ver fig. 11.1 de YODER e WITCZAR. Em (a) tem-se

agregado sem finos; sua densidade pequena e sua permeabilidadegrande; porm difcil manuse-lo por no ter coeso alguma. O atrito

intergranular assegura a resistncia. Em (b) tem-se uma mistura em que a

quantidade de finos o suficiente para preencher os vazios dos agregados;

mantem-se o atrito intergranular das partculas maiores, e a mistura tem

densidade elevada, e permeabilidade pequena, sua compactao ainda

apresenta alguma dificuldade, mas sua estabilidade muito satisfatria.

Em h muitos finos e o agregado flutua no solo; a densidade no


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grande, a mistura bastante impermevel, e pouco estvel em relao

variao de umidade; o manuseio e a compactao so fceis.

Na fig. 11.2 v-se como o peso especfico aparente e o CBR

variam com a porcentagem de finos (o que passa na peneira n 200) de uma

mistura cascalho-solo. O CBR mximo verifica-se para porcentagens na

peneira 200 de 6 a 8%. O ys max verifica-se para 8 a 10%. A condio da

mistura a de (b) na Fig. 11.1. direita a condio e esquerda (a).

Distribuio granulomtrica de um material:

p = 100 (d/D)n, curva de Fuller-Talbot; p% que passa na pen.de malha D, diam. Mx. ; ys max, quando n = 0,5

Se D = pol, p = 6,2% pass. Pen. N 200.

Enquanto que na figura 11.2 as partculas so arredondadas

na figura 11.3 so angulares, pois o agregado de brita. Os valores de CBR

so um pouco maiores.

Na figura 11.4 densidade aparente e CBR vs % que passa napen. 200 para vrios materiais granulares: pedregulho, areia grossa e fina.

Os dois parmetros aumentam com o tamanho das partculas granulares, e

o peor timo de solo (finos) diminue.

A densidade ou peso especfico aparente no serve de critrio

quanto estabilidade da mistura. S tem validade se a distribuio

granulomtrica for determinada. Misturas com mais finos so menos

estveis e com menos finos mais resistentes. Se os finos forem excessivos

cessa o atrito intergranular da parte grauda.

O efeito da plasticidade dos finos v-se na Fig. 11.5. Depende

da quantidade de finos; se estes so escassos o tipo de fino no importa,

mas se atingem cerca de 15%, o que torna a densidade mxima, a

plasticidade torna-se importante. As especificaes da AASHTO

estabelecem mximos de LL 25% e IP 6%.


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Podero ser exagerados estas especificaes, conforme o

clima, a graduao descontnua, e a resistncia da mistura. Se os finos

existem em pequena quantidade pode-se ter plasticidade maior. H quem

especifique valores mximos do produto de % pass. Pen. 40 ou 200 por IP,

p. ex.

Os cascalhos de laterita apresentam granulometria

descontnua. Outros materiais tambm podem apresentar descontinuidade.

No se aplicam os requisitos de plasticidade a solos de granulometria

descontnuas ou mal graduadas.

Na figura 11.6 mostra-se o dust rtio ou fator de p=P200/P30 =P0,074mm/P0,59mm variando linearmente com o IP de cadasolo. Depende da vazo de finos e areia na mistura.

Na figura 11.7 o efeito da descontinuidade granulomtrica de

um cascalho com finos mostrado quando ao < d para


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11.9. Aqui mostram-se resultados de ensaios de cargas repetidas em

laboratrio. Numa areia no h intruso de solo argiloso saturado

subjacente, nem h no cascalho quando este apresenta graduao

adequada. Mas deve-se prover lenol ou colcho de areia sob a base

granular para evitar a intruso; basta ter 5 a 10cm de espessura.

Na figura 11.1 (1 edio, Yoder) mostra-se a influncia da

densidade dos gros; trata-se de um material granular, areia g = 2,10,

misturado com finos de g = 2,75. Mostra-se que at cerca de 20% de solo

fino acrescentado areia, embora o s da mistura aumente, o peso da areia

por unidade de volume no varia; a densidade faz-se pelo solo fino

acrescentado. Quando a porcentagem de finos superior a 20%, o d da

mistura aumenta, porm por efeito do g do solo fino; a areia bola no solo

fino.

No caso de misturas em que o agregado grado minrio de

ferro e o mido areia quartzosa a variao de d da mistura cresceria at

atingir o estado de preenchimento maior possvel dos poros do cascalhocom areia, e a seguir pouco aumentaria ou at diminuiria.

2. Mecanismo de Compactao

O problema da compactao era, antigamente, encarado de

forma emprica, dependente do bom senso ou experincia de cadaengenheiro. Coube a RR Proctor (1933), dar incio ao estudo racional da

compactao, levando o problema ao laboratrio.

Verificou Proctor que um mesmo solo, conforme o seu teor de

umidade, reagia diferentemente compactao, alcanando valores

diversos de densidade. Proctor compactou amostrar de solo em um

recipiente cilndrico metlico, utilizando amostras de diferentes umidades,

aps compactar uma amostra no cilindro, retirava-a destorroava-se

acrescentando mais gua, tornando a compacta-la.


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Com os pares de valores (s*, h%) obtidos da compactao de

cada amostra, era possvel traar a curva s = f (h%) em eixos coordenados

denominada CURVA DE COMPACTAO fig. (1).

mx.

fig.1 hot h(%)

Essa curva tpica para todos os solos mostrava que a

densidade aumentava medida que se compacta o solo em umidades

crescentes, passava por um mximo e diminuia depois. Esse

comportamento dos solos, compactados, denotando a importncia da

umidade de compactao, a grande descoberta de Proctor em seusestudos de laboratrio.

s = h n = Pn h = Pa x 100l + h Vt Ps

Ao ponto mximo da curva (fig. 1) correspondem a massa

especfica aparente mxima (max) e a umidade tima hot do solo. Esses

valore max e hot variam de solo para solo, de acordo com suas

caractersticas gerais (textura, forma dos gros, plasticidade, etc...) Num

mesmo solo, dependente da maneira (mtodo) e energia empregadas na

compactao, como veremos mais adiante.

O mecanismo do aumento e subsequente decrscimo de s

em funo da umidade, tem sido explicado por diferentes modos (que sero

abordados posteriormente) aqui apresentaremos as mais simples.


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No Ramo Seco (em baixa umidade), os solos apresentam resistncia grande

aproximao de seus gros devido ao atrito entre os

mesmos; acrescendo a umidade, o atrito diminui,

funcionando a gua como um lubrificante e se obtendo

assim um entrosamento melhor entre os gros.

No Ramo mido (Alta umidade) Ultrapassando, entretanto, um certo valor

de umidade (hot), o acrscimo de gua para agir

diversamente; a quantidade de gua tal, que dificulta a

expulso do ar remanescente dos vazios amortecendo o

efeito da compresso ou golpeamento, no conseguindo

mais diminuir convenientemente o volume total do solo.

4.3 Fatores Predominantes na Compactao

4.3.1 - Teor de Umidade - J foi abordado anteriormente.

4.3.2 - Tipo de Solo - Em igualdade de condies de mtodo e energia

empregados, observa-se que os solos de granulometria grossa atingem

maior max (com menor hot) que nos solos finos (com maior hot). Quanto

mais bem graduado seja o solo, maior seu max e menor hot quanto mais

plstico o solo menor seu maxe maior sua hot.

s Areia bem graduada (desuniforme)


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Areia mal graduada (uniforme)Argila magra (baixa plasticidade)

Argila grosa (alta plasticidade)

h%

4.3.3 - Mtodo de Compactao

O mtodo se caracteriza, fundamentalmente, pela maneira

com que se aplica as cargas ao solo, durante a compactao.

4.3.3.1 - Mtodo Dinmico

Caracteriza-se pela ao de Energia Cintica; o solo

compactado por intermdio de um peso (soquete) que vai de uma certa

altura. ainda o mais empregado em laboratrio.

4.3.3.2 - Mtodo Esttico

Consiste na aplicao de uma carga P, que cresce

gradativamente desde zero at seu valor mximo, no qual mantidadurante certo tempo, aps o que aliviada. No h ao de Energia

Cintica. De modo geral, nos ensaios, estticos de laboratrio, o pisto que

comprime o solo tem rea igual da seo transversal do cilindro.

4.3.3.3 - Mtodo de Amassamento


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devido a Hveem. Aplica-se uma carga P transciente, isto ,

de ao rpida; no h tambm Energia Cintica. o mtodo de

laboratrio cujos resultados mais se aproximam dos resultados de campo.

P P P

Hg

Solo Solo

Ecim = P Hg 0P0 0P0

Em tempo t (Em tempot muito pequeno)

Ecim = 0 Ecim = 0

DINMICO

ESTTICO

AMASSAMENTO

Tem-se observado que num mesmo solo, a utilizao de

mtodos diferentes conduz a diferentes estruturas, de tal modo que as

amostras compactadas (mesmo que as densidades e umidades obtidas

sejam idnticas apresentaro resistncia diversas).

4.3.4 - Energia de Compactao

fator muito importante, pois quanto maior a energia

empregada, maior as densidades obtidas. Um mesmo solo, compactado pelo

mesmo mtodo mas em energias diferentes (El. E2) fornece curvas como as

da figura abaixo. Para os mtodos dinmicos em laboratrio. Calcula-se a

Energia de compactao pela frmula seguinte:


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s E1

E2

E1E2

h%

E = P Hg x Nc x Ng / Vt P - peso do soquete

Hg - altura de queda do soquete

Vt = Vc x Nc Nc - Nmero de camadas

Vc - volume de cada camada Ng - nmero de golpes por

camada

Vt - volume total da amostra

compactada.

Observe que a expresso de E tem dimenso de:

[ Energia ] = Presso[ Volume ]

Para a compactao com rolo, no campo, se emprega a

expresso.

Ecampo= ESFORO TRATOR X NMERO DE PASSADASLARGURA DA FAIXA COMPACTADA X ALTURA DA CAMADA

Entende-se por passada de um rolo, o seu caminho sobre a

camada, num nico sentido da faixa a compactar. Assim a ida e a volta

corresponde a 2 passadas. A figura abaixo representa uma curva tpica, s

= f(Np) em umidade constante.

s h% constante


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ASSINTTA

so

4 8 12 16 NP

so massa especfica aparente do solo fofo

Para cada umidade de compactao obtem-se um tipo de

curva indicado acima de tal modo que seria possvel a partir da famlia de

curvas s(h) = f(Np), obter-se a curva de compactao correspondente ao

rolo empregado.

Assim na figura abaixo esto 5 curvas s = f(Np)

correspondentes a cinco umidades diferentes, crescentes de f2 at h5. Se

fixarmos um dado valor de Np Np = 10 determina-se os valores de s

correspondentes o que permite traar a curva s = f(h) para energia de

compactao constante. E = f(Np= 10).

s

h3

h4

h2

h1

h5

n10 NP


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h1


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Vt Volume til do

molde 1 dm3

1 dm3

2,3 dm3

Vc Volume de 1 camada

compactada333 cm3

200cm3

460cm3

E Energia de

compactao 57 tm/m3

257 tm/m3

245 tm/m3

N

Dimenses teis do

Molde

10cm

12cm

10cm

12,7 cm

15,24cm

12,7cm

Energia cintica 1900 kg cm 5140 kg cm 11300 kg cm

4.5 Curva de Saturao

S = (Va / Vv) x 100 s = f(h%, S%)

s = g/ 1 + e g = x a h= Se

s = x a / 1 + h/s = S/ S + h x a

A partir dessa expresso, se fixarmos um dado valor para S e

dermos valores variveis para h% poderemos calcular valores de s

correspondentes ao grau de saturao fixado.

4.6 Relao Densidade Umidade Resistncia

4.7 Especificao e Controle de Compactao

4.7.1 - Grau de Compactao

Denomina-se Grau de Compactao relao:

GC = campo x 100lab


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Entre a densidade obtida no campo e a especificada pelo

laboratrio em geral o Grau de Compactao calculado em funo do

max de laboratrio, fixando-se assim, para compactao de campo, a

umidade tima, hot do laboratrio. Com a determinao do Grau de

Compactao atingido, visa-se controlar as condies de campo, a partir de

resultados conhecidos no laboratrio. Tal prtica cria problemas devido a

vrias razes, algumas j abordadas por ns em itens anteriores:

1) Dependendo do tipo de rolo empregado, pode haver

dificuldade ou mesmo impossibilidade de se atingir um Grau de

Compactao fixado, uma vez que a Curva de Compactao do rolo pode

ser completamente diferente da do ensaio de laboratrio no caso da figura

18 por exemplo, seria muito difcil obter-se C = 100% no campo, com o rolo

empregado, caso se fixasse a umidade de compactao no campo igual

tima de laboratrio;

2) A obteno no campo, com um dado rolo, de um certo grau

de compactao fixado a partir de resultados exclusivamente de

laboratrio, pode levar a solos compactados de resistncia e caractersticas

gerais inferiores s necessrias, por questes de estruturas impostas ao

solo, no campo, note-se que a compactao de laboratrio executada emmoldes cilindricos metlicos, praticamente indeformveis, que sujeitam as

amostras a conteno lateral infinita, enquanto que no campo a conteno

lateral do prprio solo, muito menor portanto - da uma das razes

principais da obteno de estruturas diferentes.

A tendncia atual, mais racional, pelo menos nas grandes

obras, executar testes experimentais no campo com o equipamento de

compactao de que se dispe, verificando ento, diretamente, as condies

de melhor rendimento e aproveitamento das caractersticas do conjunto


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solo-equipamento. As curvas s = f (Np) = f (h%) so traadas a partir

desses testes em verdadeira grandeza, assim como se retira amostras

indeformadas das camadas compactadas, para ensai-las em laboratrio e

verificar suas caractersticas de resistncia.

Nas obras de menor importncia, todavia, continua-se a

especificar, exclusivamente, em funo da compactao de laboratrio.

4.7.2 - Especificao para Estradas de Rodagem e Aeroportos

comum entre ns, especificar a compactao das camadas

de sub-leito e pavimento de estradas de rodagem e aeroportos, em funo

do Proctor Modificado (Ver item 6), prevendo-se a resistncia (capacidade

de suporte) das diversas camadas de acordo com o ensaio de penetrao do

C.B.R. Quanto mais profunda a camada, admite-se solos de caractersticas

inferiores ou, ento, se mais liberal nos graus de compactao a exigir.

4.7.3 - Especificaes para Barragens de Terra

As barragens de terra so aterros de grande altura, sujeitos

percolao da gua. Suas condies de compactao devem ter, assim,

caractersticas diferentes das correspondentes s estradas de rodagem e

aeroportos.O Bureau of Reclamation dos Estados Unidos, uma das

organizaes de maior autoridade em matria de projeto e construo de

barragens de terra, apresenta critrios diferentes de especificao para

solos finos (das zonas impermeveis) e solos grossos (das zonas

permeveis), levando em conta o comportamento geral dos mesmos. Para

os solos finos, a preocupao maior diz respeito ao aparecimento de

presses neutras (pore pressures), devido baixa permeabilidade dos

mesmos.


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4.7.3.1 - Solos Finos - Zona Impermevel

(1) (2) (3)

Altura da Barragem

(m)

Porcentagem a subtrair

da umidade tima

Grau de Compactao

mnimo a obter

0 - 45

45 - 90

90 - 130

0 - 2,0

1,0 - 2,5

1,5 - 3,0

98%

96%

94%

nas camadas mais profundas

nas camadas superiores

A aplicao desse quadro se baseia no seguinte:

1) O mtodo de compactao a ele referido, paradeterminao de maxe hotde laboratrio, diverso dos Proctor Normal ou

Modificado; suas caractersticas so P: 2,5 kg; Hq= 0,457m; Nc= 3; Ng= 25;

Vt= 1,4 dm3(= 10,5cm; H = 16,2cm) Energia = 61 t.m/m3.

2) A orientao do quadro para os casos em que no se

tenha levado a efeito estudos especiais de pore-pressure.

3) Para alturas intermedirias quelas da coluna (1), poder-

se- interpolar os teores de umidade.

Exemplo de Aplicao do Quadro:

Para uma barragem de 65 metros de altura, dever-se-ia usar

aproximadamente:


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- para os primeiros 45m (de cima para baixo):

c = 98%

h = hot- (0 a 2%)

- Para as camadas inferiores (de 45m a 65m):

c = 96%

h = hot- (1,0% a 2,5%)

4.7.3.2 - Solos Grossos - Zona Permevel

Para esses solos Bureau especifica a compactao em

termos de Grau de Compacidade, que , como se sabe:

G.C. = - Cmax. - Cnat. = - max. (nat. -min.)Cmax.- Cmn. nat. (max. -min.

onde max. E mn. so as massas especficas aparentes secascorrespondentes a mn. e mx., respectivamente, obtidas de acordo com

as normas de ensaio do prprio Bureau.

Na ausncia de ensaios de cisalhamento, considera o

Bureau que a compactao dos solos granulares satisfatria, quando o

Grau de Compacidade atingido no campo for de, pelo menos, GC = 0,70.

4.7.4 - Escolha do Equipamento de Compactao

Existe, hoje em dia, uma variedade bastante grande de

equipamentos para compactao de campo. Os tipos mais importantes so;

a) Rolo P-de-Carneiro;

b) Rolo de Pneumticos;

c) Rolo Liso;

d) Rolo de Grade (grid roller);e) Rolo Vibratrias;


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f) Placas Vibratrias;

g) Sapo;

h) Piles de Gravidade, etc...

A experincia existente permite indicar de antemo, o tipo

de rolo mais aconselhvel para cada tipo de solo.

Em Argilas e Solos Eminentemente Argilosos

1 - Rolo P-de-Carneiro (Barragens Estradas);

2 - Rolo de Pneumticos (Estradas);

3 - Rolo Liso (Estradas);

4 - Sapos;

5 - Piles de Gravidade.

Em Areias, Pedregulhos e Solos Eminentemente Arenosose/ou Pedregulhosos:

1 - Rolo de Pneumticos (Estradas e Barragens);

2 - Rolo Liso (Estradas);

3 - Rolo P-de-Carneiro, com grande rea de p (Barragens);

4 - Rolos Vibratrios;

5 - Placas Vibratrias.

Em Bases de Pedras

1 - Rolo Liso;

2 - Rolo de Grade;

3 - Rolo de Pneumticos.


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Para melhor deciso sobre o tipo de rolo a empregar,

prinpalmente nas grandes obras, deve-se executar trechos experimentais,

que j mencionamos. Um trecho experimental consiste, em linhas, gerais

de uma rea no canteiro da obra, em que se movimenta os rolos de que se

dispe, fazendo variar a espessura da camada fofa, a umidade, o nmero de

passadas, o peso do rolo ou presso de pneus, etc., determinando-se as

densidades obtidas e verificando o rendimento para cada caso.

4.7.5 - Controle da Compactao

O controle da compactao a srie de operaes, que se leva

a efeito, visando determinar a qualidade do servio executado, comparando

os valores obtidos com aqueles pr-fixados nas especificaes.

Nos mtodos tradicionais de controle, se verifica a umidade

de espalhamento e a densidade de compactao. Em barragens de terra

est tomando vulto, atualmente, o chamado MTODO DEHILF,desenvolvimento e divulgado pelo Bureau of Reclamation, e de autoria do

engenheiro Hilf, da Seo de Solos daquela organizao. Nesse Mtodo

verifica-se o grau de compactao, sem necessidade de determinao de

umidade.

4.7.5.1 - Controle de Umidade

Vrios processos so usados:

a) Agulha de Proctor (Barragens);

b) Speedy Moisture Tester (Estradas e Barragens)

c) lcool

d) Estufa


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Os trs primeiros so processos rpidos, de campo, que

fornecem a umidade imediatamente, em poucos minutos; a estufa usada

em laboratrio, e requer 24 horas para determinao da umidade, o que

elimina como processo de campo, em que a urgncia fator importante.

O processo da Agulha de Proctor consiste em determinar a

resistncia penetrao (da Agulha) do solo compactado no campo, e

compar-la com valores previamente obtidos no laboratrio.

O Speedy uma garrafa metlica, em que se mistura

intimamente solo mido e carbureto de clcio; a reao da gua com o

carbureto desprende gs acetileno, cuja presso (funo da maior ou menor

umidade do solo) medida num manmetro da garrafa, e lida diretamente

em valores de umidade.

O processo do lcool consiste na queima do solo com lcool,

numa espcie de frigideira; pela variao de peso da amostra de solo (antes

e depois da queima), calcula-se a umidade.

4.7.5.2 - Controle de Densidade

Os Processos mais usados so:

a) Agulha de Proctor (Barragens)

b) Cravao de cilindro Proctor;

c) Frasco de areia;

d) leo ou gua.

O processo da Agulha se baseia na comparao da

resistncia de campo, com as de laboratrio, correlacionadas com densidade

conhecidas.

O da cravao do cilindro um processo de medio de

volumes e pesos, assim como os restantes processos citados.


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4.2.3 - Estabilizao de Solos com Cimento Portland

1 Introduo

De todos os mtodos de estabilizao atualmente em uso, os

que utilizam o cimento como agente estabilizador se situam em segundo

lugar quanto sua importncia e emprego, perdendo apenas para a

estabilizao mecnica.

A primeira obra em que se empregou a estabilizao com

cimento Portland controlada, foi uma estrada construda em 1935 perto de

Hohnsonville, S.C, sob o controle da Portland Cement Association, a Public

Roads Administration e o South Carolina State High-Way Department.

Desde ento, milhes de metros quadrados de estradas e aeroportos tm

sido construdos com o emprego da estabilizao com cimento Portland.

Os fatores que ajudaram a tornar to popular o uso docimento Portland como agente estabilizador de solos, em quase todo o

mundo, so os seguintes:

a) O cimento , geralmente, um produto nacional em quase

todos os pases.

b) O cimento industrializado em larga escala, o que torna o

seu preo relativamente baixo.

c) O uso de cimento em geral envolve menos cuidados e

controle do que a maior parte dos demais agentes

estabilizadores.


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d) Existe um maior nmero de informaes sobre solos

estabilizados com cimento, do que sobre outros tipos de

estabilizao.

e) Praticamente qualquer solo pode ser estabilizado com

cimento, desde que se use uma quantidade suficiente de

cimento, combinado com uma certa quantidade de gua e

compactao e cura apropriadas.

2. Tipos de Misturas Tratadas com Cimento

Solo tratado com cimento, uma simples mistura de solo

pulverizado, cimento Portland e gua. Todas as misturas de solo natural e

cimento Portland so, geralmente, chamados de solo-cimento. Na

realidade, existem tr6es tipos diferentes de misturas tratadas com cimento.

Estas so:

a) Solo-Cimento

um material endurecido pela cura de uma mistura ntima

compactada, de solo pulverizado, cimento Portland e gua. Em outras

palavras, adicionado cimento suficiente para endurecer o solo, e a

quantidade de gua adequada para a compactao da mistura, e

hidratao do cimento. O endurecimento da mistura avaliado por

critrios de durabilidade e resistncia compresso de corpos de prova.

b) Solo Modificado pelo Cimento

Alguns tipos de solos no podem ser economicamente

estabilizados com cimento. Por exemplo, o teor de cimento que seria


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requerido para estabilizar um solo argiloso, de modo a utiliz-lo como base,

poderia ser da ordem de 20% a 30%. Um solo granular em elevada

plasticidade e baixa resistncia pode se tornar aceitvel para uso como

base, atravs da adio de uma pequena quantidade de cimento, alterando

assim as suas propriedades indesejveis ou seja, reduzindo= a plasticidade

e aumentando a resistncia. A mistura no-endurecida ou semi-

endurecida.

c) Solo-Cimento Plstico

Difere do solo-cimento definido no item (a), pelo fato de se

lhe acrescentar gua em quantidade suficiente para produzir uma

consistncia de argamassa na ocasio da mistura e aplicao. Tem grande

utilizao no revestimento de canais e valas, e na estabilizao de taludes.

3. Fatores Influentes na Estabilizao de Solos com Cimento

Existem uma srie de fatores que afetam a resistncia e a

durabilidade de solos estabilizados com cimento. Esses fatores so os

seguintes:

a) Tipo de Solo:

A influncia das diferentes caractersticas do solo na

durabilidade e resistncia do solo-cimento envolve um grande nmero de

variveis. Algumas das caractersticas, bem como suas influncias so

citadas a seguir:

- Granulometria: quanto mais fino o solo, maior a superfcie

especfica do mesmo,; e portanto, maior o teor de cimento necessrio para a

estabilizao.


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- Cationte Absorvido: influncia resposta do solo

estabilizao.

- Expansibilidade: a experincia tem mostrado que argilas

compostas de minerais expansivos so particularmente difceis de

estabilizar.

- Teor de Matria Orgnica: a presena da matria orgnica

retarda a hidratao e pode at impedir a ao do cimento.

- Teor de Compostos Orgnicos de Baixo Peso Molecular:

afetam a resistncia da mistura.

b) Teor da Umidade na Compactao:

O teor de umidade timo para a mistura pouco difere da

umidade tima do solo natural. Porm, bom lembrar que a umidade

tima para a mxima densidade no necessariamente igual umidade

tima para mxima resistncia.A gua que se acrescenta para compactar o solo , tambm

suficiente para a hidratao do cimento, desde que se garanta a cura.

c) Densidade

Quanto mais denso o solo-cimento, maior a sua resistncia;

sendo esta resistncia muito mais sensvel densidade do que ao teor de

cimento.

d) Teor de Cimento

Quanto maior o teor de cimento, maior a resistncia

resultante da mistura.

Valores Tpicos:

SOLO (A.A.SHO) % DE CIMENTO EM:


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Volume Peso

A - 1 - a 5 - 7 3 - 5

A - 1 - b 7 - 9 5 - 8A - 2 7 - 10 5 - 9

A - 3 8 - 12 7 - 11

A - 4 8 - 12 7 - 12

A - 5 8 - 12 8 - 13

A - 6 10 - 14 9 - 15

A - 7 10 - 14 10 - 16

OBS: 1 litros de cimento - 1.43 Kg

50 Kg de cimento = 1 saco de cimento - 35 litros

e) Tipo de Cimento

No caso de cimento Portland comum variando-se o teor de

lcalis, pode ser este favorvel resistncia da mistura. Quando se utiliza

o cimento Portland de alta resistncia inicial os resultados variam de

acordo com o tipo de solo.

f) Mistura

Em geral, quanto mais eficientemente o cimento, a gua e o

solo forem misturados, maiores a estabilidade e durabilidade do solo-

cimento. Alternativamente, altas eficincias de misturas resultaro emteores mais baixos de cimento para atingir uma dada resistncia no campo.


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A eficincia da mistura (razo entre as resistncias compresso na pista

e no laboratrio) da ordem de 60% para os solos argilosos. No caso de

solos granulares e usina central de mistura, pode-se atingir uma eficincia

de 100%. Portanto, em geral deve-se acrescer o teor de cimento

determinado em laboratrio, para obter no campo a resistncia de

laboratrio.

A demora na compactao ou a excessiva mistura reduzem a

resistncia compresso e a durabilidade.

g) Cura no Campo

A maneira como se processa a cura do solo-cimento, afeta o

produto resultante. Como no concreto, a resistncia do solo-cimento

aumenta com a idade.

Admite-se que a umidade de compactao fique retida na

mistura compactada por um perodo de cura de 7 dias ou mais. A aplicaode pinturas betuminosas de asfalto diludo e emulso garantem esta

condio.

h) Temperatura

Pesquisa do T.R.R.L. revela que a resistncia aos 7 dias

aumenta com a temperatura razo de 2 a 2,5% por C, quando prximo de

25C. Se o critrio de dosagem for apenas resistncia, precisa-se de um

menor teor de cimento, se a dosagem for feita em tempo quente.

i) Aditivos

A aplicao de aditivos secundrios em pequenas

porcentagens (2%) traz os seguintes benefcios:


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- Torna possvel estabilizar com cimento, solos que no

respondem bem a esse tratamento.

- Permite economizar cimento e melhorar as propriedades da

mistura.

So aditivos do solo-cimento:

- A cal: anulam a ao retardadora da matria orgnica, e

reduzem a plasticidade, facilitando a pulverizao e mistura do cimento. O

tratamento feito com 2 a 3% de cal, e a cura do material solto por 3 dias,

antes de acrescentar o cimento.

- Materiais betuminosos: aumentam a resistncia da

mistura.

- Cinzas volantes: reduzem o trincamento.

- Cloreto de clcio: anula o efeito retardador da matria

orgnica, e pode melhorar a resistncia.

- Traos de reagentes qumicos: aumentam a reatividade do

solo com o cimento e aumentam a quantidade de produtos cimentantes.

4.2.4 - Sol-Cal

1 Introduo

pequena a experincia brasileira em relao

estabilizao de solos com cal em obras de engenharia. Pode-se citar duas

experincias de campo realizadas sob controle tecnolgico bastante

satisfatrio e que foram precedidas de pormenorizados estudos de

laboratrio. A primeira a construo da camada de b ase solo-cal num

trecho experimental da BR 116/MB, Km 282, trecho Muria-Fervedouro,

pelo IPR. A segunda pista experimental na BR-101, perto da localidade de

Nova Braslia em Santa Catarina.


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2. As Reaes entre o Solo e a Cal

Floculao

Reaes Rpidas

(Imediatas, Colides)

Permuta Inica

REAES Reaes Lentas Reao pozolnica (reao do Ca++

(Ao cimentante) de cal com a si-

lica e a alumina

reativas do solo)Carbonatao (a cal reage com o Co2

do ar e forma carbonato de clcio,

que um cimento fraco.

Formao de novos compostos cris-

linos.

A quase totalidade da cal reage num perodo de vrios dias, mas a

natureza do silicado de clcio cimentante varia com o tempo. Os solos com baixo

teor de silica reativa (areias e siltes) quase no reagem com a cal s

temperaturas ambientais; atinge-se rapidamente a resistncia final, porm esta

pequena.

3. Efeito da Cal nas Propriedades do Solo

a) Distribuio Granulomtrica: H o aumento dos tamanhos dos gros

(aglomerao ou floculao); tanto mais acentuada a modificao quanto

mais fino o solo natural.

b) Plasticidade: As foras eltricas entre partculas so alteradas pelo clcio. O

LP cresce com a cal, o que significa que o solo exige mais gua para se tornar


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plstico. O LL geralmente aumenta nas argilas no expansivas (caulinitas) e

diminui nas expansivas (montmorilonitas), mas mesmo que LL aumente, o LP

aumenta muito mais de modo que IP diminui. O aumento do teor da cal

acarreta valores de IP cada vez menores.

c) Variao de Volume: O tratamento de um solo expansivo com cal reduz as

variaes de volume do solo quando este absorve gua. O aumento do valor de

LC do solo tratado significa que preciso adicionar mais gua do que no solo

puro para atingir a consistncia plstica.

d) Caractersticas de Compactao: A massa especfica aparente diminui e o teor

de umidade tima aumenta quando se trata um solo com cal. Como a curva (

Ya h) varia com a cura h que se escolher com cuidado a referncia para o

controle de compactao.

e) Resistncia: A resistncia depende de vrios fatores: 1) teor de cal, 2) tipo da

cal, 3) tipo do solo, 4) densidade; 5) tempo de cura, 6) tipo de cura, 7)

durabilidade. A resistncia a compresso simples do solo-cal varia de alguns

Kgf7 cm2 a vrios dezenas de Kgf/cm2, em funo da variao dos fatores

acima.

Quanto maior o teor de cal maior a troca catinica e a formao de produtos

cimentantes esta pode ser lenta.

No mtodo de dosagem do texas determina-se a resistncia

compresso no confinada aps cura mida de 7 dias e embebio (molhagem por

capilaridade a temperatura ambiente) de 10 dias;

Quanto ao Tipo de Cal a cal viva - Ca0 - mais eficaz do que a cal hidratada Ca

(OH)2 porm de manuseio mais perigoso.


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A importncia do tipo de solo na resistncia est na presena de maior ou menor

reatividade desta.

Quanto a densidade da mistura aumenta, ao se aplicar um esforo de

compactao maior, para um dado teor de cal, a resistncia aumenta.

Quanto maior o tempo de cura tanto maior a resistncia; este acrscimo, que

parece continuar indefinidamente na cura em laboratrio, tende a abrandar no

campo devido ao intemperismo e carbonatao.

O tipo de cura usual de laboratrio a cura mida (sem perda de umidade) e a

temperatura ambiente pouco varivel (22 a 25 C ). A velocidade de cura cresce

com o aumento de temperatura. difcil reproduzir em laboratrio as condies

de campo.

A durabilidade cresce com o teor da cal, o tempo de cura, e a compactao,

mais depende do tipo de solo.

4.2.5. Solo com Betume

1. Introduo

A estabilizao com materiais betuminosos (asfaltos diluidos,

emulses asfticas e alcatres) um dos processos clssicos de

melhoramento das propriedades dos solos (em base de pavimentos). No

muito comum do Brasil. As dosagens de material betuminoso variam de 2 a

10% em peso.

2. Mtodos de Estabilizao

a) Mistura ntima - envolve a partcula


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b) Impermeabilizao mecnica - vedao

c) Estabilizao de agregados - envolve grumos

d) Membranas de proteo - envolve massas de solo compactado

(h < hot para maior resistncia).

3.

Mecanismos Fundamentais

a) Nos solos arenosos ou incoerentes: aglutinar os gros

dando coeso ao solo.

4 melhoramento dos solos

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