anÁlise da aplicabilidade da classificaÇÃo mct na ...‡Ão... · de solos laterÍticos...
TRANSCRIPT
Dissertação de Mestrado
ANÁLISE DA APLICABILIDADE DA CLASSIFICAÇÃO MCT NA EXECUÇÃO DE BASES RODOVIÁRIAS COM UTILIZAÇÃO
DE SOLOS LATERÍTICOS ESTABILIZADOS
AUTOR: FELÍCIO GERALDO DE OLIVEIRA
ORIENTADOR: Prof. Dr. Eleonardo Lucas Pereira
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA DA UFOP
OURO PRETO - MARÇO DE 2018
ii
iii
EPÍGRAFE
“Na verdade, nada existe que seja tão árduo e difícil
que não se torne, com a ajuda divina, bem simples e
fácil”
Santo Agostinho (354 - 430 d.C)
iv
DEDICATÓRIA
Ao meu pai, Sebastião de Oliveira (in memoriam),
minha mãe, Maria Aparecida e minha irmã Maria
Angélica, pelo exemplo de vida, pelo incentivo em
todas as batalhas e pelo sacrifício que suportaram.
v
AGRADECIMENTOS
A Deus, pai das luzes, fonte de toda boa dádiva e de todo dom perfeito.
Ao professor Eleonardo Lucas Pereira, pela orientação, o esforço e a dedicação que
dispensou em todas as fases, e que contribuíram valiosamente para a conclusão desse
trabalho.
Aos professores do NUGEO, Romero César Gomes, Rodrigo Peluci de Figueiredo,
Frederico Garcia Sobreira, pelos conhecimentos recebidos nas aulas, pela influência
positiva que tiveram na minha formação e pelas palavras de incentivo.
Ao professor Augusto Cesar da Silva Bezerra, do CEFET-MG, pelos incentivos e pela
colaboração que prestou, através da execução da Microscopia Eletrônica de Varredura.
Ao professores, Geraldo Luciano de Oliveira Marques, da UFJF, pelos valiosos
conhecimentos sobre Mecânica dos Pavimentos, Gilberto Fernandes do NUGEO-UFOP,
pelas aulas de Materiais de Pavimentação e ao professor Virlei Álvaro de Oliveira, do
IBGE-GO, conceituado pedólogo brasileiro, com quem tive a oportunidade de aprender
um pouco de Pedologia, num curso de Mapeamento e Classificação de Solos da Região
Centro-Oeste, realizado em outubro/ 2016, pela UFG/EMBRAPA/SBCS, em Goiânia-
GO. À eles meus sinceros agradecimentos.
Ao Professor Bruno Almeida Cunha de Castro, da Empresa Pattrol, de Belo
Horizonte/MG, ex- professor do NUGEO- UFOP e UFMG, criador da planilha eletrônica,
que após algumas adaptações, serviu de base para os cálculos dos ensaios da tecnologia
MCT. Sua colaboração na fase inicial de aprendizagem desses ensaios foi de grande
importância.
Aos meus amigos, Moacir, Rogério, João, Vandir, Lenir, Heloisa, Luiz Heleno
Albuquerque, Gilbert Kitamura e Gilmar.
Aos amigos de trabalho do DNIT, Olímpio Moraes, Renata Magalhães, Ronan Lana, Ana
Luiza Gazola, Danilo Rezende, André Lisboa, Davidson Carvalho, Péricles, Peres
Godinho, Giovan Estevani, Aline Vitorino e ao Superintendente Regional, Fabiano
Martins, meus sinceros agradecimentos pela valiosa colaboração que prestaram e pelo
incentivo.
vi
Aos meus amigos de trabalho do DNIT Minas Gerais, Altamir Costa, Rosana, Betânia,
Ivone, Janice, Isabela, Josele, George, Leonardo Rodrigues, Juliano, André, Renata
Gandra, Kadu, Mauro, Wellisson, Antônia, Lidia, Marcio Gusmão, Cristina Abrantes,
Meire, Carlyle, Ingred, Mozart, Sueli, Ricardo Meirelles, Rodrigo e Cláudia, Salomão,
Cláudio, Geraldo Simões, Clóvis, João Bosco, Diogo, André, Luciana, Adriana, Leonardo
Vasconcelos, João Camilo, Henrique, Ewerton, Breno, Natiele, e todos os demais, que
não vou citar por serem muitos, com os quais trabalhei nos últimos anos e que muito me
incentivaram.
Aos amigos da UFOP, Denise, Priscila, Rafael Carvalhais, Andyara, Viviane, Carla,
Bruno Couto, Thiago Marques, Wanderson, Fernanda, Maria Isabel, Gina, Hebert,
Ronderson, Bruno Silva, Lucius, Débora, Mateus, Magno e Ozório.
Aos meus amigos de trabalho do DNIT Tocantins, Eduardo Suassuna, Bolivar Euler,
Cezar, Geraldo Castro, Cassio Capanelli, Pedro, Joubert, Adaugilson, Saulo, Rênio,
Daniel, José Roberto, Isabela, Antônio Veras, Paulo Scold, André, Anax, Fábio, Luiz
Soares, Estela, Antônio e todos os demais, pela disponibilidade em ajudar e pelas palavras
de incentivo.
Às alunas do curso de Engenharia Civil da UFOP, Ayra, Iara e Patricia, pela colaboração
que prestaram na execução dos ensaios de caracterização.
vii
RESUMO
No Brasil, as rodovias desempenham um importante papel para o desenvolvimento
econômico e social da população. A rede rodoviária federal e as estaduais, juntas,
alcançam uma extensão de 381.628,80 km e a redes municipais aproximadamente
1.339.126,9 km, segundo o Sistema Nacional de Viação, versão 2015. Desse total, grande
parte ainda não está pavimentada e outras são consideradas apenas como planejadas. A
grande extensão de rodovias que necessitam ser implantadas, pavimentadas ou
restauradas, revela a importância de se estudar soluções que permitam a redução do custo
das obras rodoviárias. Para isso é fundamental o conhecimento das propriedades dos solos
lateríticos, típicos das regiões tropicais, como o Brasil e a adoção de novas técnicas mais
adequadas às suas características. Normalmente a comprovação do caráter laterítico ou
não laterítico dos solos é realizada através de um ensaio de análise química, a
determinação da relação sílica-sesquióxidos, que consiste numa relação entre o teor de
sílica e a soma dos teores dos óxidos de ferro e de alumínio, entretanto esta pesquisa visou
avaliar a possibilidade de utilização da classificação MCT, para esse fim. Nesse sentido,
este trabalho analisa a aplicabilidade da classificação MCT, para comprovação do caráter
laterítico ou não laterítico, de dezesseis misturas de solos. As dezesseis misturas foram
montadas através de combinações entre os materiais de duas jazidas de cascalho laterítico,
uma jazida de latossolo vermelho amarelo, de textura média e uma jazida de latossolo
vermelho, de textura argilosa, coletadas nas proximidades da rodovia BR-251/MG, na
região noroeste de Minas Gerais. Posteriormente as misturas foram separadas em três
grupos, de acordo com o seu enquadramento nas faixas granulométricas prescritas nas
normas do DNIT,para execução de base estabilizada granulometricamente, com ou sem
utilização de solos lateríticos. Os resultados da classificação MCT foram comparados
com os resultados obtidos através da relação sílica-sesquióxidos e algumas amostras
foram submetidas aos ensaios de difratometria de raios-X e microscopia eletrônica de
varredura, para auxiliar a análise. Todas as misturas foram submetidas aos ensaios de
Compactação e Índice Suporte Califórnia, para avaliação da expansão e da resistência
mecânica. Os resultados mostraram que as misturas que se enquadram nas faixas A ou B,
concebidas para execução de base com solos lateríticos, embora constituídas por uma
fração argilosa com mais de 25% passando na peneira nº 200, apresentam valores de ISC
suficientes para sua utilização em bases de pavimentos rodoviários, para Número N ≤ 5
x 106, ou para Número N > 5 x 106. As misturas que não se enquadram em nenhuma faixa
granulométrica apresentam baixos valores de ISC, abaixo dos exigidos pelas normas para
execução de base, e as que se enquadram na faixa D, tradicional, apresentam valores de
ISC superiores a 80, suficientes para a construção de bases com Número N > 5 x 106.
Finalmente, os resultados da Classificação MCT coincidem com os resultados inferidos
através da determinação da relação sílica-sesquióxidos, para quinze das dezesseis
misturas estudadas, mostrando a possibilidade da tecnologia MCT vir a ser utilizada como
pratica rotineira.
Palavras-chave: Classificação MCT, Solos tropicais, Solos lateríticos, Pavimentos, Base
de pavimento.
viii
ABSTRACT
In Brazil, highways play an important role for the economic and social development of
the population. Together, the federal and state road networks reach an extension of
381.628,80 km and the municipal network approximately 1.339.126,9 km, according to
the National Highway System, version 2015. Of this total, much of it is still unpaved and
others are considered only as planned. The great extension of roads that need to be
implanted, paved or restored, reveals the importance of studying solutions that allow the
reduction of the cost of road works. To this end, it is essential to know the properties of
lateritic soils, typical of tropical regions, such as Brazil and the adoption of new
techniques more appropriate to their characteristics. Usually the verification of the
lateritic or non-lateritic character of the soils is carried out by means of a chemical
analysis test, the determination of the silica-sesquioxides ratio, which consists of a
relation between the silica content and the sum of the iron and aluminum oxide contents
, however this research aimed to evaluate the possibility of using the MCT classification,
for this purpose. In this sense, this work analyzes the applicability of the MCT
classification, to prove the lateritic or nonlateritic character of sixteen soil mixtures. The
sixteen mixtures were assembled through combinations of materials from two lateritic
gravel deposits, a medium-textured yellow red latosol deposit and a clayey red latosol
deposit collected near the BR-251 / MG highway, in the northwest region of Minas
Gerais. Subsequently the mixtures were separated into three groups, according to their
classification in the grain size ranges prescribed in the DNIT standards, for the execution
of a granulometric stabilized base, with or without the use of lateritic soils. The results of
the MCT classification were compared with the results obtained through the silica-
sesquioxides ratio and some samples were submitted to the X-ray diffraction and scanning
electron microscopy tests to aid the analysis. All blends were submitted to the California
Compaction and Support Index assays for evaluation of expansion and mechanical
strength. The results showed that the mixtures that fall within bands A or B, designed for
base execution with lateritic soils, although constituted by a clay fraction with more than
25% passing in the No. 200 sieve, have values of ISC sufficient for their use in to N> 5 x
106, or to number N> 5 x 106. The mixtures which do not fall within any size range have
low ISC values below those required by the basic which fall within the traditional D
range, present ISC values above 80, enough to construct bases with number N> 5 x 106.
Finally, the results of the MCT Classification coincide with the results inferred through
the determination of the silica-sesquioxides ratio, for fifteen of the sixteen mixtures
studied, showing the possibility of MCT technology being used as routine practice.
Keywords: MCT classification, Tropical soils, Lateritic soils, Pavements, Base of
pavement.
ix
Lista de Figuras
Figura 2-1 - Argissolos ..................................................................................................... 6
Figura 2-2 - Latossolos ..................................................................................................... 7
Figura 2-3 - Nitossolos ..................................................................................................... 8
Figura 2-4 - Plintossolo pétrico concrecionário latossólico .............................................. 9
Figura 2-5 – Horizontes de solo tropical (solo saprolítico no horizonte C). ................... 9
Figura 2-6 - Características da macrofábrica dos solos lateríticos. ................................ 11
Figura 2-7 - Prensa de compactação Mini-MCV (NUGEO) .......................................... 15
Figura 2-8 – Exemplo de curvas Mini-MCV .................................................................. 16
Figura 2-9 – Exemplo de curvas de compactação .......................................................... 18
Figura 2-10 - Gráfico c’ versus e’ - Classificação MCT (Nogami e Villibor, 1995). .... 24
Figura 3-1 – Mapa de localização da região de amostragem dos materiais (Naime et al.,
2014) .......................................................................................................... 37
Figura 3-2 - Unidades Geológicas da Região (Adaptado de Bizzi et al.,(2001 e Rodrigues,
2008) .......................................................................................................... 39
Figura 3-3 - Rochas da região - Grupo Bambuí .............................................................. 39
Figura 3-4 - Rochas da região - Grupo Vazante ............................................................. 39
Figura 3-5 - Rochas da região - Grupo Bambuí .............................................................. 40
Figura 3-6 - Localização das jazidas J1, J2, E1 e E2, mostrando ao centro a BR-251 ... 42
Figura 3-7 - Coleta de amostras na jazida 1- cascalho J1 ............................................... 42
Figura 3-8 - Coleta de amostras - Armazenamento na UL Paracatú .............................. 43
Figura 3-9 - Depósito de amostras -NUGEO/UFOP ...................................................... 43
Figura 3-10 - Coleta de amostras - jazida 4- latossolo E1. ............................................. 43
Figura 3-11 – Vista do processo de secagem de amostras .............................................. 44
Figura 3-12 – Vista do processo de secagem de amostras .............................................. 44
Figura 3-13 - Esquema do código de identificação das misturas, com dois materiais. .. 46
Figura 3-14 – Preparação do material da jazida J3 ......................................................... 47
Figura 3-15 – Procedimento de pesagem para montagem das misturas ......................... 47
Figura 3-16 – Vista da preparação e armazenamento de amostras secas-compactação
Mini-MCV ................................................................................................. 50
Figura 3-17 – Vista da preparação e armazenamento de amostras-ecompactação Mini-
MCV .......................................................................................................... 50
Figura 3-18 – Vista da preparação e armazenamento de amostras úmidas para o ensaio
decompactação Mini-MCV ....................................................................... 51
x
Figura 3-19 – Vista da preparação de amostras úmidas para o ensaio decompactação Mini-
MCV .......................................................................................................... 52
Figura 3-20 – Vista das amostras prontas para o ensaio de compactação Mini-MCV ... 52
Figura 3-21 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Af ................................................. 54
Figura 3-22 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Pi .................................................. 54
Figura 3-23 – Vista do vazamento da amostra no pistão ............................................... 55
Figura 3-24 – Vista dos anéis de vedação e discos de polietileno .................................. 55
Figura 3-25 - Detalhe do anel de vedação inferior ......................................................... 56
Figura 3-26 – Detalhe do anel de vedação superior ........................................................ 56
Figura 3-27 – Detalhe da fuga do cilindro sobre a base durante o ensaio ...................... 57
Figura 3-28 – Fuga do corpo de prova no interior do cilindro durante o ensaio ............ 57
Figura 3-29 – Compactação Mini-MCV (instante 1) ...................................................... 58
Figura 3-30 – Compactação Mini-MCV (instante 2) ...................................................... 58
Figura 3-31 – Compactação Mini-MCV (instante 3) ...................................................... 58
Figura 3-32 – Compactação Mini-MCV (instante 4) ...................................................... 59
Figura 3-33 – Perda de Massa por Imersão (instante 1) ................................................. 59
Figura 3-34 – Perda de Massa por Imersão (instante 2) ................................................. 59
Figura 3-35 – Perda de Massa por Imersão (instante 3) ................................................. 60
Figura 3-36 – Perda de Massa por Imersão (instante 4) ................................................. 60
Figura 3-37 – Perda de Massa por Imersão (instante 5) ................................................. 60
Figura 3-38 – Vista das amostras preparadas para a realização dos ensaios ISC ........... 61
Figura 3-39 – Vista das amostras imersas para verificação da expansão ....................... 62
Figura 3-40 – Vista de dois corpos de prova após o ensaio de penetração ..................... 62
Figura 4-1 – Curvas granulométricas dos materiais J1, J2, E1 e E2, sem sedimentação 64
xi
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 - Granulometria do Material. Adaptado de DNIT (BRASIL, 2010). ............ 32
Tabela 2.2 - Composição Granulomértica. Adaptado de DNIT (BRASIL, 2007). ........ 33
Tabela 3.1 - Tipo de Solos da Região (Adaptado de Naime et al., 2014) ...................... 40
Tabela 3.2 - Composição e código de identificação das misturas .................................. 46
Tabela 4.1 – Análise granulométrica sem sedimentação, J1, J2, E1 e E2 ...................... 65
Tabela 4.2 – Distribuição granulométrica das misturas, previsto e executado ............... 66
Tabela 4.3 – Resultados dos ensaios de caracterização das misturas ............................ 67
Tabela 4.4 – Resultado da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina para J1, J2, E1 e
E2 ............................................................................................................... 71
Tabela 4.5 – Resultado da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina das misturas ... 71
Tabela 4.6 – Parâmetros e classes obtidos pela metodologia MCT, para J1, J2, E1 e
E2 ............................................................................................................... 76
Tabela 4.7 - Parâmetros e classes obtidos pela metodologia MCT, para as misturas. ... 76
Tabela 4.8 - Resultado dos ensaios de compactação e ISC ............................................ 81
xii
Lista de Símbolos, Nomenclaturas e Abreviações
AASHTO Americam Association of State Highway and Transportation Officials
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
Af Altura final
Bi Horizonte B incipiente
BR Rodovia Federal
Bt Horizonte B textural
Bw Horizonte B latossólico
CEFET-MG Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de
Engenharia
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EPAMIG Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais
ES Especificação de Serviço
FIEMG Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais
g/cm3 Gramas por centímetro cúbico
HRB Highway Research Board
IG Índice de Grupo
IP Índice de Plasticidade
ISC Índice Suporte Califórnia
ISSME International Society for Small and Medium Enterprises
km Quilômetro
LL Limite de liquidez
LP Limite de plasticidade
MCT Miniatura, Compactado, Tropical
MCV Moisture Condition Value
ME Método de ensaio
MEV Microscopia Eletrônica de Varredura
NBR Norma Brasileira
NUGEO/UFOP Núcleo de Geotecnia da Universidade Federal de Ouro Preto
ºC Graus centígrados
pH Potencial hidrogeniônico
Pi Perda de Massa por Imersão
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
xiii
SiBCS Sistema Brasileiro de Classificação de Solos
SNV Sistema Nacional de Viação
TRB Transportation Research Board
UFJF Universidade Federal de Juiz de Fora
UFOP Universidade Federal de Ouro Preto
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro
USCS Unified Soil Classification System
dmax Massa específica seca máxima
wo Umidade ótima
xiv
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 .................................................................................................................. 1
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ..................................................................... 1
1.2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS ............................................................... 2
1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ............................................................ 4
CAPÍTULO 2 .................................................................................................................. 5
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 5
2.1 SOLOS TROPICAIS ..................................................................................... 5
2.1.1 Solos lateríticos .............................................................................................. 5
2.1.2 Solos saprolíticos ........................................................................................... 9
2.1.3 Peculiaridades da constituição mineral dos solos tropicais ......................... 10
2.2 A TECNOLOGIA MCT .............................................................................. 13
2.2.1 Compactação Mini-MCV ............................................................................. 15
2.2.2 Perda de Massa por Imersão (Pi) ................................................................. 19
2.3 A CLASSIFICAÇÃO MCT ......................................................................... 20
2.3.1 As Classes e Grupos da Tecnologia MCT ................................................... 25
2.3.2 Vantagens e desvantagens ............................................................................ 27
2.4 BASES DE PAVIMENTO ESTABILIZADAS
GRANULOMETRICAMENTE ................................................................. 28
2.4.1 Critérios tradicionais para estabilização granulométrica e suas limitações . 30
2.4.2 Norma DNIT-ES 141/2010 - Base estabilizada granulometricamente ........ 32
2.4.3 Norma DNIT-ES 098/2007 - Base estabilizada granulometricamente com
utilização de solo laterítico .......................................................................... 33
2.5 A DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO SÍLICA-SESQUIÓXIDOS E
SÍLICA- ALUMINA EM SOLOS .............................................................. 34
2.6 DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X ............................................................. 34
CAPÍTULO 3 ................................................................................................................ 36
3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................... 36
3.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES ..................................................... 36
3.2 CARACTERÍSTICAS DA REGIÃO E COLETA DE MATERIAIS ..... 37
xv
3.2.1 Clima e vegetação da região ........................................................................ 37
3.2.2 Geologia regional ......................................................................................... 38
3.2.3 Características dos solos regionais ............................................................... 40
3.3 COLETA DE MATERIAIS ........................................................................ 40
3.4 MONTAGEM DAS MISTURAS ................................................................ 44
3.5 CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS .................... 48
3.6 IDENTIFICAÇÃO DO CARATER LATERÍTICO ................................. 48
3.6.1 Determinação da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina .................... 48
3.6.2 Difratometria de raios-X .............................................................................. 49
3.6.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) .............................................. 49
3.6.4 A classificação MCT .................................................................................... 49
3.7 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA MECÂNICA E DA EXPANSÃO .......... 61
CAPÍTULO 4 ................................................................................................................ 63
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................. 63
4.1 CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS .................... 63
4.2 IDENTIFICAÇÃO DO CARATER LATERÍTICO ................................. 71
4.2.1 Determinação da relação sílica-sesquióxidos .............................................. 71
4.2.2 Difratometria de raios-X .............................................................................. 72
4.2.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) .............................................. 74
4.2.4 A Classificação MCT ................................................................................... 76
Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando nas faixas
A ou B, para solos lateríticos ....................................................................... 79
Grupo das misturas com composição granulométrica que não se enquadra em
nenhuma faixa .............................................................................................. 79
Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando na faixa
tradicional D ................................................................................................. 80
4.3 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA MECÂNICA E DA EXPANSÃO .......... 81
4.3.1 Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando nas faixas
A ou B, para solos lateríticos ....................................................................... 81
4.3.2 Grupo das misturas com composição granulométrica que não se enquadra em
nenhuma faixa .............................................................................................. 82
4.3.3 Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando na faixa
tradicional D ................................................................................................. 83
CAPÍTULO 5 ................................................................................................................ 84
5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ................ 84
xvi
REFERÊNCIAS ............................................................................................................ 90
ANEXO A - RESULTADOS DA CLASSIFICAÇÃO MCT .................................... 95
ANEXO B - RESULTADOS DA DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X ................... 115
ANEXO C - FOTOGRAFIAS DAS MISTURAS MONTADAS ............................ 117
ANEXO D - FOTOGRAFIAS DOS CP’S DAS MISTURAS APÓS O
ROMPIMENTO ................................................................................................ 122
ANEXO E - FOTOGRAFIAS DOS ENSAIOS MCT.............................................. 128
1
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
No Brasil as rodovias são consideradas um importante fator de desenvolvimento e
proporcionam uma infraestrutura indispensável para o bem-estar social e econômico de
toda a população. Segundo Menelau (2012), a priorização dos investimentos
governamentais para o modal rodoviário, ocorrida após a aprovação do Plano Viário
Nacional de 1951, contribuiu para a considerável ampliação das rodovias em comparação
com as ferrovias. Vargas (1994) afirma que, com base em pesquisas tecnológicas, entre
1950 e 1980, firmou-se definitivamente a construção mecanizada de estradas de rodagem
de tráfego pesado, com a abertura de 100 mil quilômetros de estradas federais, cobrindo
praticamente todo o território nacional.
Atualmente, a rede rodoviária federal alcança uma extensão de 120.066,0 km, dos quais
54,0% são pavimentados e 36,4% planejados (incluindo a rede estadual coincidente), e as
redes rodoviárias estaduais, alcançam uma extensão de 261.562,8 km, com 45,8%
pavimentados, 40,4% não pavimentados e 13,8% planejados. Para a redes municipais,
embora os dados fornecidos pelos municípios não sejam exatos, estima-se um total
1.339.126,9 km de rodovias, dos quais apenas 2,0 % são pavimentados (Sistema Nacional
de Viação (SNV), 2015) (BRASIL, 2015). Esses números revelam a importância de se
buscar soluções que, além de estarem fundamentadas nas modernas técnicas de
engenharia, sejam mais econômicas, para a construção e restauração de rodovias.
Para esse propósito, é fundamental o estudo mais profundo e o conhecimento detalhado
das propriedades dos materiais que utilizamos nas diversas fases de execução de
pavimentos no nosso país. Dentre os materiais disponíveis, grande parte corresponde aos
denominados solos lateríticos, que devido à ação do meio ambiente tropical no qual estão
inseridos, apresentam comportamento diverso do comportamento dos materiais
2
encontrados nos países de clima temperado, o que torna necessária a adoção de novas
metodologias de análise e de execução, para o seu melhor aproveitamento.
Os Solos lateríticos possuem uma fração areia com grãos de quartzo envolvidos por uma
película de óxidos de ferro e alumínio, que concede a elevação da massa específica seca
máxima dos solos. A fração argila apresenta minerais de baixa atividade coloidal, como
a Caulinita e óxidos de ferro e alumínio, como a Goethita, a Gipsita e a Hematita, que
conferem aos solos compactados uma baixa ou quase nula expansão e elevadas
resistências mecânicas (Nogami e Villibor, 1995).
As limitações dos métodos tradicionais de classificação de solos, baseados na
granulometria, limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP), em prever esse
comportamento peculiar dos solos tropicais lateríticos levaram Nogami e Villibor (1995),
a desenvolverem a tecnologia Miniatura, Compactado, Tropical (MCT), que permite a
verificação do comportamento laterítico ou não laterítico e dá subsídios à avaliação das
propriedades mecânicas e hidráulicas desses solos.
Considerando as características peculiares dos solos tropicais, a norma DNIT 098/2007-
ES (BRASIL, 2007), para execução de bases estabilizadas granulometricamente, com
utilização de solos lateríticos, criou duas novas faixas granulométricas, A e B, específicas
para solos que apresentem o comportamento laterítico. Em síntese, essa norma amplia a
tolerância à presença de solos mais finos e promove a elevação dos limites máximos de
LL e IP, estabelecidos pelas normas tradicionais.
A citada norma estabelece que a identificação do caráter laterítico ou não laterítico,
deverá ser confirmada pela realização de um ensaio de análise química, a relação sílica-
sesquióxidos em solos, cujos procedimentos baseiam-se na manipulação de diversos
produtos químicos.
1.2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS
A determinação da relação sílica-sesquióxidos consiste na realização em laboratório
apropriado, de análises químicas e operações com diversos produtos químicos, os quais,
normalmente não são realizados, na prática, pelos laboratoristas e engenheiros das nossas
3
obras rodoviárias. Estes procedimentos, além de trabalhosos, nem sempre são acessíveis.
Neste sentido, este trabalho se propõe a avaliar a aplicabilidade da classificação MCT na
determinação do caráter laterítico ou não laterítico, visando a sua utilização como um
método alternativo àquele exigido pela norma DNIT 098/2007-ES (BRASIL, 2007), pelo
fato dessa classificação ter sido concebida inclusive para permitir a identificação da
gênese dos solos tropicais e por estar ela baseada na execução de dois ensaios de fácil
execução, Compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão, que embora ainda
não sejam bem assimilados atualmente, envolvem procedimentos comuns e relativamente
acessíveis ao pessoal dos laboratório de obras e de projetos.
O estudo é proposto, a partir um programa experimental de laboratório, com o uso de
combinações entre os materiais de duas jazidas de cascalho laterítico, uma jazida de
latossolo vermelho-amarelo de textura média e uma jazida de latossolo vermelho de
textura argilosa, todos coletados nas proximidades da rodovia BR-251/MG, na região
noroeste de Minas-Gerais. As combinações totalizam dezesseis misturas de solos
naturais.
A pesquisa objetiva avaliar, especificamente, a aplicabilidade da classificação MCT (com
ensaios de compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão), para permitir a
identificação do caráter laterítico ou não laterítico de amostras separadas em três grupos
distintos: as que não se enquadram em nenhuma das faixas granulométricas indicadas
para a execução de bases estabilizadas granulometricamente; as que se enquadram em
uma das faixas tradicionais recomendadas pela norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL,
2010); e as que se enquadram em uma das faixas recomendadas para a execução de bases
com utilização de solos lateríticos, a norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007). Os
resultados serão comparados àqueles alcançados através da realização do ensaio de
determinação da relação sílica-sesquióxidos.
Adicionalmente, para todas as condições propostas (as que se enquadram ou não nos
procedimentos normativos), configura-se também como objetivo a obtenção e avaliação
dos valores aproximados da resistência mecânica e da expansão das misturas compostas
neste trabalho.
4
1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
A presente dissertação foi estruturada em cinco capítulos e quatro anexos. O Capitulo 1
apresenta as considerações iniciais sobre a malha rodoviária brasileira, uma síntese das
peculiaridades dos solos tropicais lateríticos e da classificação MCT, os objetivos, a
justificativa do trabalho e a sua estrutura organizacional.
O Capitulo 2 apresenta a revisão bibliográfica, destacando os assuntos ligados ao
desenvolvimento do trabalho. São abordadas as características dos solos tropicais,
lateríticos e saprolíticos e a classificação MCT. É apresentada também uma abordagem
geral sobre os coeficientes Kr e Ki, a difratometria de raios-X, e as classificações
tradicionais. As normas do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
(DNIT) para execução de bases estabilizadas granulometricamente também são
abordadas neste capítulo.
O Capitulo 3 descreve sobre os procedimentos de coleta dos materiais estudados e os
métodos experimentais utilizados no desenvolvimento do trabalho.
O Capitulo 4 trata da apresentação e discussão dos resultados obtidos nos estudos
experimentais realizados.
O Capitulo 5 apresenta as principais conclusões dos estudos realizados e as propostas
para pesquisas complementares.
5
CAPÍTULO 2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SOLOS TROPICAIS
Os solos tropicais são caracterizados pela apresentação de peculiaridades de
comportamento e de propriedades, em relação aos solos não tropicais, em função da ação
de processos geológicos e/ou pedogenéticos típicos das regiões quentes e úmidas,
conforme destaca o Committee on Tropical Soils (1985) of International Society for Small
and Medium Enterprises (ISSME).
Para Nogami e Villibor (1995), os solos tropicais subdividem-se em duas classes: os solos
lateríticos e os solos saprolíticos.
2.1.1 Solos lateríticos
Os solos lateríticos são típicos das regiões tropicais úmidas e bem drenadas,
caracterizados por apresentarem horizonte B textural, latossólico ou nítico, (ou
concrecionário), segundo a nomeclatura da 3ª edição do Sistema Brasileiro de
Classificação de Solos (SiBCS) elaborado pela Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária (EMBRAPA, 2013), que é o sistema taxonômico oficial utilizado no Brasil.
São destacadas, a seguir as principais características dos solos lateríticos.
Horizonte B textural- Bt
É um horizonte mineral superficial com textura francoarenosa ou menos fina, em que
houve incremento iluvial de argila. A cerosidade, importante atributo para a identificação
em campo da maioria dos horizontes B texturais, é constituída por películas de materiais
coloidais minerais, de aspecto lustroso e brilho graxo, que preenche os poros e reveste as
unidades estruturais dos solos.
Na ordem dos solos com horizonte B textural, de comportamento laterítico, situam-se os
Argissolos. Os Argissolos são constituídos por material mineral, com horizonte B textural
6
de argila de atividade baixa, ou alta conjugada com saturação por bases baixa, ou caráter
alítico. Em geral, apresentam incremento do teor de argila do horizonte A para o B e a
transição entre os horizontes A e Bt é usualmente clara, abrupta ou gradual (Figura 2.1)
Figura 2-1 - Argissolos
Os Argilssolos são de forte a moderadamente ácidos, com saturação por bases alta ou
baixa, predominantemente cauliníticos e com relação molecular Ki, em geral, variando
de 1,0 a 3,3. Geralmente, apresentam policromia, que é um atributo importante para
distingui-los dos Nitossolos.
Estes materiais compreendem os solos que anteriormente eram classificados como
Podzólico Vermelho-Amarelo, e, em pequena parte, de Terra Roxa Estruturada, de Terra
Roxa Estruturada Similar, de Terra Bruna Estruturada e Terra Bruna Estruturada Similar,
Podzólico Bruno-Acinzentado, Podzólico Vermelho-Escuro, Podzólico Amarelo e
Podzólico acinzentado.
Horizonte B latossólico-Bw
Este horizonte é caracterizado pelo avançado estágio de intemperização, típica da
transformação quase completa dos minerais facilmente alteráveis, seguida de intensa
dessilicificação, lixiviação de bases e concentração de sesquióxidos de ferro e alumínio
(e/ou argilominerais do tipo 1:1 e minerais resistentes ao intemperismo). Apresenta
diferenciação pouco nítida entre seus sub-horizontes, com transição em geral difusa, com
estrutura muito pequena ou pequena granular, ou em blocos subangulares de grau fraco
7
ou moderado. A textura varia de francoarenosa a argilosa. Na ordem dos solos com
horizonte B latossólico, de comportamento laterítico, situam-se os Latossolos.
Os Latossolos (Figura 2.2) são solos constituídos por material mineral, com horizonte B
latossólico imediatamente abaixo de qualquer horizonte diagnóstico, exceto hístico, o
qual é caracterizado pela coloração preta, escura ou brunada e pelo elevado teor de
matéria orgânica.
Figura 2-2 - Latossolos
Geralmente, ocorrem em regiões fortemente a bem drenadas, embora existam ocorrências
em regiões de drenagem moderada e ou mesmo de drenagem imperfeita. São
normalmente profundos com espessuras geralmente superiores a 1 m, podendo atingir
profundidades superiores a 10 m. As cores vivas, variando desde amarela ou bruno-
acinzentadas até vermelho-escuro-acinzentadas, e a estrutura geralmente granular, são
características marcantes. São, em geral, solos fortemente ácidos, com baixa saturação
por bases, ou distróficos, ou alumínicos e são típicos das regiões equatoriais e tropicais.
Horizonte B nítico
O Horizonte B nítico, tem característica mineral, não hidromórfico, de textura argilosa ou
muito argilosa, com relação textural B/A igual ou inferior a 1,5. A argila presente é de
baixa atividade ou caráter alítico. A estrutura característica é em blocos ou prismática e
8
apresenta cerosidade e/ou superfícies de compressão. Na ordem dos solos com horizonte
B nítico, de comportamento laterítico, situam-se os Nitossolos (Figura 2.3).
Figura 2-3 - Nitossolos
Os Nitossolos são constituídos por material mineral, com horizonte B nítico, textura
argilosa ou muito argilosa, estrutura em blocos ou prismática, de grau moderado ou forte,
geralmente com cerosidade expressiva e/ou superfícies de compressão. São profundos,
ocorrem em regiões bem drenadas e têm coloração vermelha ou brunada. Compreendem
os solos que anteriormente eram classificados, na maioria, como Terra Roxa Estruturada,
Terra Roxa Estruturada Similar, Terra Bruna Estruturada, Terra Bruna Estruturada
Similar e alguns Podzólicos Vermelho-Escuros e Podzólicos Vermelho-Amarelos.
Os solos apresentados anteriormente são os solos finos lateríticos existentes nas diversas
regiões do Brasil. Entretanto, existem também os solos que possuem um horizonte B
concrecionário e apresentam, muitas vezes, uma fração fina de comportamento laterítico.
São os Plintossolos Pétricos, muito utilizados em obras de pavimentação nas diversas
regiões do nosso país. Apresentamos a seguir as características solos concrecionários,
Horizonte B concrecionário
Trata-se de horizonte mineral superficial, constituído de 50% ou mais, em volume, de
material com predomínio de petroplintita, caracterizado por nódulos ou concreções de
9
ferro ou de ferro e alumínio, numa matriz terrosa. Este horizonte compreende os
chamados Plintossolos pétricos, (Figura 2.4).
Figura 2-4 - Plintossolo pétrico concrecionário latossólico
Os Plintossolos pétricos concrecionários iniciam-se nos primeiros 40 cm, a partir da
superfície e localizam-se geralmente em áreas de boa drenagem. Embora não sejam
relacionados entre os solos finos lateríticos, devido a presença de grande porcentagem
de concreções, esses solos também podem apresentar o comportamento laterítico.
Compreendem os solos que anteriormente eram classificados como Lateritas
Hidromórficas, Solos Concrecionários Lateríticos, Solos Concrecionários e
Petroplintossolos.
2.1.2 Solos saprolíticos
Figura 2-5 – Horizontes de solo tropical (solo saprolítico no horizonte C).
Horizonte A
Horizonte B
Horizonte C
10
Os Solos saprolíticos são aqueles que resultam da decomposição e/ou desagregação in
situ da rocha matriz pela ação das intempéries (chuvas, insolação, geladas) e mantém de
maneira nítida a estrutura da rocha que lhe deu origem. São genuinamente residuais, pois
derivam de uma rocha matriz e as partículas que o constituem permanecem no mesmo
,lugar em que se encontravam no estado pétreo, (Villibor D. F. et al, 2009).
Estes solos estão presentes tipicamente no horizonte C, normalmente são pouco alterados
pelos processos de formação e se caracterizam por apresentarem estrutura herdada da
rocha de origem, conforme já abordado. Apresentam-se imediatamente abaixo dos
horizontes A ou B. São mais heterogêneos e constituídos por uma mineralogia complexa,
contendo frequentemente minerais ainda em fase de decomposição.
São designados também de solos residuais jovens, em contraste com os solos superficiais
lateríticos que seriam maduros.
2.1.3 Peculiaridades da constituição mineral dos solos tropicais
Segundo Nogami e Villibor (1995), os solos tropicais apresentam algumas peculiaridades,
especialmente em termos de constituição mineral, que são sintetizadas a seguir.
Fração areia e pedregulho (solos lateríticos)
De maneira geral, o quartzo, é encontrado na forma predominante nas frações areia e
pedregulho, como acontece também nos solos não lateríticos. Entretanto, nos solos
lateríticos, são caracterizados pela presença de uma película de óxidos, que emprega aos
grãos uma tonalidade forte, variando do roxo-avermelhado ao amarelado.
A presença de magnetita e/ou ilmenita na fração areia, devido à elevada massa específica
dos grãos desses minerais, concede a elevação da massa específica seca máxima dos
solos. Observa-se também a presença de laterita ou concreção laterítica, na forma de
pedregulhos, normalmente associada ao quartzo, a magnetita, a ilmenita e a hematita, com
massa específica real consideravelmente maior e resistência mecânica muito menor em
relação ao quartzo. A fração areia, em geral, se apresenta envolvida em torrões de argila
não totalmente separáveis pelos processos de desagregação.
Fração argila (solos lateríticos)
A fração argila dos solos lateríticos caracteriza-se por apresentar elevada porcentagem de
óxidos hidratados e hidróxidos de Ferro, como a Goethita, a Limonita, a Ferrihidrita,
Hidróxidos de Alumínio, como a Gibsita e Bauxita, além de pequenas porcentagens de
11
óxidos anidros de ferro, como a Hematita e a Magnetita, que são responsáveis pelas cores
preta e avermelhada.
Segundo Nogami e Villibor (1995), os óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio, apesar
de possuírem elevada superfície específica e diminutas dimensões, não são plásticos, ou
são pouco plásticos, não são expansivos, possuem capacidade de troca catiônica
desprezível, nas condições de pH predominantes nos solos. Além disso, os óxidos de ferro
e de alumínio hidratados possuem propriedades cimentantes, desempenhando importante
papel na formação de torrões e de concreções lateríticas. A fração argila caracteriza-se
também pela presença da caulinita, argilomineral com baixa atividade coloidal.
Ainda, de acordo com os autores, eventualmente, ocorre a presença de substâncias
orgânicas na fração argila, na forma de húmus (subproduto da deposição de matérias
orgânicas). Apesar da atividade coloidal elevada dessas últimas substâncias, geralmente
ocorrem em pequenas quantidades, raramente alterando as propriedades mecânicas e
hidráulicas dos solos lateríticos.
Macrofábrica ou Macroestrutura (solos lateríticos)
Os solos lateríticos geralmente apresentam-se com uma macroestrutura homogênea, em
virtude da sua origem pedogenética peculiar. Outra característica para Nogami e Villibor
(1995), é a agregação ou “estruturação”, que confere às argilas e aos solos argilosos
lateríticos, em condições naturais, uma estrututa formada por “torrões”, quase sempre
bem distinguíveis (Figura 2.6).
Figura 2-6 - Características da macrofábrica dos solos lateríticos.
12
Cabe ressaltar que, em alguns casos, como nas argilas lateríticas, os agregados podem ser
de dimensões muito pequenas, com um aspecto de pó de café. Além disso, nos solos
lateríticos arenosos, os torrões normalmente não são percebidos.
Entretanto, para Nogami e Villibor (1995), a mais importante característica, do ponto de
vista geotécnico, consiste no fato da permanência da resistência dos solos lateríticos,
mesmo após o seu umedecimento, o que confere a esses solos as seguintes características:
manutenção de elevada porosidade aparente e permeabilidade quando, em estado
natural, são submetidos ao aumento de umidade;
permanência de torrões de argila na fração areia;
resistência à compressão e ao cisalhamento muito acima das esperadas através da
análise dos índices físicos tradicionais. Entretanto é importante destacar a
possibilidade de ocorrência do fenômeno do colapso, “que consiste na diminuição
brusca de volume do solo, quando carregado em estado natural não saturado e,
em seguida, imerso em água”.
Misturação fácil, em baixos e altos teores de umidade.
Microfábricas ou microestrutura (solos lateríticos)
Segundo Nogami e Villibor (1995), a microestrutura dos solos lateríticos não é destruída
totalmente pelos processos de construção das obras de terraplenagem e pavimentação e
permanece pouco alterada mesmo após a realização dos ensaios tradicionais de
caracterização de solos. Os grãos constituintes, com dimensões na ordem do micrômetro,
não aparecem muito individualizados, mas na maioria das vezes, ligados por uma massa
aparentemente amorfa.
Fração areia e pedregulho (solos saprolíticos)
A fração areia e pedregulho dos solos saprolíticos é constituída por grande variedade de
materiais, parcialmente intemperizados, com a presença de quartzo, feldspatos e micas.
Geralmente os feldspatos apresentam-se com apreciável absorção de água, as micas,
segundo Nogami e Villibor (1995), “promovem a elevação do limite de liquidez, a
elevação da expansividade, a diminuição da massa específica seca máxima do solo
13
compactado, a diminuição da capacidade de suporte e a redução sensível do módulo de
resiliência.” Os pedregulhos são formados por fragmentos de rocha, cujas propriedades
são dependentes da natureza da rocha de origem.
Fração argila (solos saprolíticos)
A fração argila caracteriza-se pela possibilidade de ocorrência, além da caulinita, de
minerais mais ativos, como a esmectita e a illita. Os argilominerais e outros materiais
presentes não se apresentam recobertos por óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio,
como ocorre no caso dos solos lateríticos. Caracteriza-se também, ao contrário dos solos
lateríticos, pela ausência de substâncias orgânicas sob a forma de húmus.
Macrofábrica ou Macroestrutura e Microfábrica (solos saprolíticos)
Os solos saprolíticos apresentam macroestrutura herdada da rocha matriz, geralmente não
homogênea, e em sua maioria manchada, variegada, xistosa, com listras ou vesículas. De
modo geral, as características da macroestrutura influenciam significativamente as
propriedades e comportamentos dos solos saprolíticos, tais como as suas propriedades
mecânicas e hidráulicas, teor de umidade, facilidade de escavação e espalhamento, etc.
Em termos de microestrutura, geralmente possuem a presença de cristais de contorno bem
definido.
2.2 A TECNOLOGIA MCT
Com o objetivo de estudar materiais alternativos para a execução de bases de pavimentos
rodoviários, o DER/SP construiu, do fim da década de 60 até o início da década de 70,
diversas pistas experimentais com bases de solos arenosos finos lateríticos que, até então,
eram considerados inapropriados para este fim. O excelente desempenho apresentado por
estas pistas comprovou as limitações dos critérios tradicionais de caracterização e
classificação de solos, para a seleção de materiais a serem utilizados na execução de bases
de pavimentos, em regiões tropicais. Mesmo não atendendo aos critérios tradicionais, elas
apresentavam um bom desempenho quanto à resistência e à durabilidade. Segundo
Nogami e Villibor (1995), isso mostrou a necessidade de se desenvolverem critérios mais
14
apropriados, não relacionados demasiadamente às propriedades índices tradicionais,
porém mais ligados a propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos compactados.
Então, no início da década de 80, os engenheiros Douglas Fadul Villibor e Job Shuji
Nogami , após algumas revisões, desenvolveram uma nova sistemática, que passou a ser
denominada tecnologia MCT (M - miniatura; C - compactado; T - tropical) e que inclui
também uma nova classificação de solos tropicais.
Esta metodologia foi apresentada em 1981, no Simpósio Brasileiro de Solos Tropicais em
Engenharia, realizado pela Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa
de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). Ela baseia-se
na realização de um conjunto de ensaios para a avaliação das propriedades mecânicas e
hidráulicas dos materiais, tais como a permeabilidade, a infiltrabilidade, a contração por
secagem, a capacidade de suporte em condições mais realistas ao ambiente tropical, etc.
Em 1985, foi introduzido o procedimento com dimensões subminiatura, com corpos de
prova de 26 mm e a determinação do Mini-CBR em campo e recentemente, em 2017, foi
proposta a Classificação de Solos Tropicais de Granulação Fina e Grossa, que permite a
classificação MCT de solos granulares, MCT-G, (Villibor e Alves, 2017).
A relação dos principais ensaios que integram a tecnologia MCT( Miniatura Compactado
Tropical) está apresentada a seguir:
M1, Ensaio de Compactação Mini-Proctor;
M2, Ensaio Mini-CBR e Expansão;
M3, Ensaio de Contração;
M4, Ensaio de Infiltrabilidade e Permeabilidade;
M5, Ensaio de Compactação Mini-MCV;
M6, Ensaio de Penetração da Imprimadura Betuminoso;
M7, Ensaio Mini-CBR de Campo - Procedimento Dinâmico;
M8, Ensaio de Perda de Massa por Imersão;
M9, Classificação MCT.
15
2.2.1 Compactação Mini-MCV
O ensaio consiste numa adaptação do Moisture Condition Value (MCV), proposto por
Parsons, do Road Research Laboratory, na Inglaterra, em 1976, que utiliza moldes
cilíndricos de 100 mm de diâmetro e soquete de seção plena com 7 kg. Uma vista do
equipamento pertencente ao NUGEO é mostrada na Figura 2.7.
Figura 2-7 - Prensa de compactação Mini-MCV (NUGEO)
A execução do ensaio, descrita na norma DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a),
consiste em aplicar energia variável e crescente ao corpo de prova, com um determinado
teor de umidade, até não haver acréscimo significativo de sua densidade, ou ocorrer
exsudação. A energia de compactação é aplicada pela queda de um soquete cilíndrico de
aço, com altura de queda de 30,5 cm e peso de 2270 g, com sapata de 49,8 mm de
diâmetro. Os cilindros metálicos devem ter um diâmetro aproximado de 50 mm e altura
de 130 mm.
Segundo a norma DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a), deve-se dar golpes sucessivos
e efetuar leituras no extensômetro, para determinação da altura do corpo de prova,
16
correspondentes à seguinte série de golpes: 1, 2, 3, 4, 6, 12, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192,
256. O processo será interrompido quando for atendida uma das condições seguintes:
a diferença entre a leitura obtida após 4n golpes e a obtida após n golpes for menor
que 2,0 mm;
houver intensa exsudação de água no topo e na base do corpo de prova;
o número de golpes atingir 256.
Estas operações devem ser iniciadas com o corpo de prova de menor teor de umidade e
repetidas para os demais corpos de prova com maiores teores de umidade.
Curvas de deformabilidade e o coeficiente c'
Para a determinação do chamado coeficiente c’, inicialmente traçam-se curvas de Mini-
MCV, representando no eixo das abcissas o número de golpes e no eixo das ordenadas os
valores da diferença de alturas do corpo de prova (an), conforme mostra a Figura 2.8. O
valor de an é calculado com base na Equação 2.1.
Figura 2-8 – Exemplo de curvas Mini-MCV
17
an = An − A4n (2.1)
onde:
an = diferença de altura;
An = leitura obtida após n golpes;
A4n = leitura obtida após 4n golpes.
Para cada corpo de prova, ou teor de umidade, deve ser traçada uma curva, denominada
curva de deformabilidade, ou curva de Mini-MCV. Em seguida, toma-se a curva
correspondente a um determinado teor de umidade, e determina-se a sua interseção com
a reta de equação an = 2,0 mm, que é paralela ao eixo das abcissas. A partir desse ponto,
determina-se o seu correspondente número de golpes no eixo das abcissas, que será Bx.
O Mini-MCV é definido pela Equação 2.2.
MiniMCV = 10 log Bx (2.2)
onde:
Bx = número de golpes que resulta da interseção da curva Mini-MCV, para
a umidade x, com a reta de equação an = 2,0 mm.
O coeficiente c’ é o coeficiente angular (sem sinal) da curva de deformabilidade
correspondente a Mini-MCV =10, obtida geralmente, por procedimentos de interpolação
gráfica. O coeficiente c’, corresponde à razão da variação do afundamento pela variação
do Mini-MCV da parte retilínea da curva de deformabilidade.
Segundo Nogami e Villibor (1995), os solos argilosos apresentam coeficiente c’ pouco
variável, para uma grande faixa de teores de umidade, entretanto, nos solos siltosos e
arenosos ele é variável, obrigando a definição de uma curva para servir de base para a
classificação. Foi adotado então a curva correspondente ao Mini-MCV igual a 10.
18
Curvas de compactação e o coeficiente d'
Para determinação do coeficiente d’, também integrante da metodologia, calcula-se
inicialmente a massa especifica seca do solo compactado, conforme a norma DNER-ME
258/1994 (BRASIL, 1994a) e traça-se a família de curvas de compactação, representando
no eixo das abcissas os teores de umidade e no eixo das ordenadas os valores de massa
especifica seca. Em seguida unem-se os pontos de mesmo número de golpes.
O coeficiente d’ é a inclinação da reta correspondente ao ramo seco da curva de
compactação, para um número de golpes igual a 12, nas adjacências do ponto de massa
especifica seca máxima. A Figura 2.9 mostra a família de curvas de compactação, onde o
coeficiente d’ aparece tracejado em vermelho.
Figura 2-9 – Exemplo de curvas de compactação
Para Nogami e Villibor (1995), as areias argilosas apresentam curvas de compactação
com picos bem acentuados e ramo seco retilíneo, com inclinação que cresce
sensivelmente no caso da fração argilosa ser de natureza laterítica. As argilas lateríticas
apresentam o mesmo comportamento, porém com inclinação menos acentuada.
Os siltes e areias pouco ou não coesivas apresentam picos pouco definidos e
encurvamentos que dificultam a identificação de d’.
19
2.2.2 Perda de Massa por Imersão (Pi)
Após a compactação dos corpos de prova segundo a tecnologia MCT, utiliza-se a
alavanca de extração da prensa para deslocar o corpo de prova, de modo que ele fique
com uma saliência de 10 mm. Transfere-se em seguida o cilindro para uma cuba, na qual
foi colocada uma cápsula, responsável pela coleta do solo desagregado. O procedimento
seguinte ao enchimento da cuba com água, consiste em deixar o cilindro submerso por
cerca de 20 horas. Em seguida, retira-se a cápsula com o material desagregado do corpo
de prova e leva-se para secagem em estufa. Este valor é a massa do solo seco, da porção
desprendida, representada por (Md).A Perda de Massa por Imersão de cada corpo de
prova é dada pela Equação 2.3. Pi poderá ter o cálculo simplificado pelo uso da Equação
2.4.
Pi = Md x 100
Mo (2.3)
onde:
Pi = Perda de Massa por imersão, expressa em porcentagem;
Md = Massa do solo seco, em estufa, da porção desprendida do solo;
Mo = Massa de solo correspondente a 10 mm do corpo de prova, logo após a
compactação.
Pi = 10 x Md xA
Ms (2.4)
onde:
A = altura inicial do corpo de prova;
Ms = Massa seca do corpo de prova, que é determinada pela seguinte
expressão:
(MS= (100*Mu) / (100* Hc), (2.5)
onde;
Mu= Massa úmida do corpo-de-prova;
20
Hc= Teor de umidade de compactação
Após o cálculo da Perda de Massa de cada corpo de prova, calcula-se o valor de Pi a ser
utilizado na classificação, através da construção do gráfico Pi x Mini-MCV. Neste
gráfico, procura-se o valor de Mini-MCV igual a 15 para os solos de alta massa específica,
ou igual a 10 para os solos de baixa massa específica, de acordo com o seguinte critério:
traça-se o gráfico Mini-MCV x Af (altura final do corpo de prova);
procura-se o Mini-MCV = 10, no eixo das abscissas e determina-se o valor
correspondente de Af, no eixo das ordenadas;
se Af < 48 mm, o solo será considerado de alta massa específica;
se Af ≥ 48 mm, o solo será considerado de baixa massa específica.
Cálculo do coeficiente e’
Após a determinação de Pi, podemos calcular o valor de e’, por meio da Equação 2.6.
e′ = √𝑃𝑖
100
20
𝑑′
3 (2.6)
2.3 A CLASSIFICAÇÃO MCT
As limitações dos métodos tradicionais de classificação de solos, baseados na
granulometria, LL e LP, em prever o comportamento peculiar dos solos tropicais e a
comprovação do excelente desempenho de alguns trechos experimentais, executados com
bases de solos arenosos finos lateríticos, levaram Nogami e Villibor, a desenvolverem a
tecnologia MCT, baseada nas propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos tropicais
compactados. Segundo Nogami e Villibor (1995), a possibilidade de uma classificação
geotécnica de solos tropicais, através da determinação de parâmetros ligados à
compactação e utilizando equipamento miniatura, surgiu através da adaptação do
procedimento de compactação desenvolvido por Parsons, do Transport and Road
Research Laboratory, em 1976, na Inglaterra.
21
Parsons utilizou o ensaio de compactação MCV para fins classificatórios, com moldes
cilíndricos de 100 mm e soquete de seção plena de 7 kg (Parsons, 1976). Entretanto,
alguns coeficientes (a e b) por ele concebidos, não distinguiam os solos lateríticos dos
solos saprolíticos, levando Nogami e Villibor a sugerirem outros coeficientes (c’, d’, Pi
e e’), determinados através da realização dos ensaios de Compactação Mini-MCV e de
Perda de Massa por Imersão.
Segundo Villibor et al. (2009), essa classificação possibilitou a verificação do
comportamento laterítico, ou não laterítico dos solos, e fornece subsídios necessários para
avaliação das propriedades mecânicas e hídricas dos solos típicos dos climas tropicais
úmidos.
Coeficiente c’
Para Nogami e Villibor (1995), o coeficiente c’, que pode variar de zero (solos arenosos)
a 2,84 (solos argilosos), está relacionado com a granulometria dos solos da seguinte
forma:
valores elevados de c’, acima de 1,5, são característicos dos solos argilosos;
valores baixos, inferiores a 1,0, identificam as areias e os siltes não plásticos ou
com pouca coesão;
valores entre 1,0 e 1,5, agrupam as areias siltosas e areias argilosas, argilas
arenosas, argilas siltosas, etc.;
o valor de c’ varia pouco para as argilas e siltes e varia muito para as areias;
existe uma razoável correlação entre o valor de c’ e o limite de liquidez.
Este parâmetro , dentro da metodologia, é obtido a partir das curvas de deformabilidade
extraídas do ensaio Mini-MCV. Em geral, nas argilas as curvas de deformabilidade são
bastante inclinadas e quase relitílineas e nas areias, elas são retas quase horizontais. As
argilas arenosas, as areias argilosas e os siltes mostram condições intermediárias (Marson,
2004).
De acordo com Marson (2004), o parâmetro c’ é fundamental para a classificação do solo,
não havendo a necessidade de um ensaio granulométrico para a classificação do solo.
Moura et al. (2006) destaca que O coeficiente c’ indica uma combinação da graduação
22
com a coesão, expressa por um deformabilidade, traduzindo o efeito da granulometria
e da coesão do solo observado na compactação e não a distribuição granulométrica
propriamente dita (determinada em ensaio granulométrico por peneiramento e
sedimentação).
Coeficiente d’
Segundo Nogami e Villibor (1995), as experiências realizadas permitem estabelecer as
seguintes correlações para o coeficiente d’:
os solos argilosos de comportamento laterítico geralmente apresentam valores de
d’ superiores a 20;
os solos argilosos de comportamento não laterítico geralmente apresentam valores
de d’ inferiores a 10;
as areias puras apresentam baixos valores de d’;
as areias finas argilosas, apresentam valores elevados de d’, podendo ultrapassar
a 100;
os solos saprolíticos siltosos, apresentam baixos valores de d’, geralmente
inferiores a 5.
Segundo Nogami e Villibor (1995), o coeficiente d’ é um indicativo do comportamento
laterítico do solo. Os solos de comportamento laterítico apresentam microestrutura em
forma de “pipoca” que facilitam um ganho elevado de densificação, no ramo seco da
curva de compactação, se comparado com solos que não são de comportamento laterítico
Marson (2004) destaca a não adequação do parâmetro d’ para a classificação genética dos
solos, uma vez que ele não se correlaciona com a granulometria e é pouco sensível ao
caráter genético dos solos. A autora aborda a dificuldade de obtenção para alguns casos,
podendo gerar dúvidas e até erros na classificação dos solos.
Índice e’
O índice e’ foi concebido inicialmente objetivando expressar o comportamento laterítico
ou não laterítico dos solos, segundo a metodologia. Segundo Nogami e Villibor (1995),
23
o comportamento laterítico começa a se manifestar quando d > 20 e Pi < 100, o que
permitiu o estabelecimento da linha horizontal correspondente a e’ = 1,15, separando os
solos L dos solos N. Para solos pobres em finos a transição ocorre para valores mais
elevados de Pi, levando os mesmos autores a estabelecer a linha horizontal secundária
mais acima, com e’ = 1,4.
Cabe ressaltar, entretanto, que os autores informam que “para certos solos, a linha
horizontal principal apresenta, na realidade, uma pequena inclinação, que não foi
possível se calcular com suficiente precisão” (Nogami e Villibor, 1995), ou seja, podem
ocorrer casos em que o comportamento laterítico se manifeste para valores de e’ > 1,15.
Índice Pi
O índice é obtido a partir do ensaio de Perda de Massa por Imersão, desenvolvido com o
objetivo de distinguir os solos tropicais lateríticos dos solos não lateríticos. Segundo
Villibor e Nogami (2009), os valores de Pi dos solos lateríticos apresentam um
decréscimo nítido, após o teor de umidade correspondente ao Mini-MCV = 10. Nas
argilas e argilas arenosas lateríticas, geralmente o Pi próximo ao Mini-MCV = 10 é muito
baixa ou igual a zero. Para valores decrescentes de Mini-MCV o valor tende a crescer.
Nas areias argilosas lateríticas a tendência é similar, mas os menores valores de Pi
ocorrem para maiores valores de Mini-MCV, geralmente próximos de Mini-MCV = 15.
Argilas saprolíticas apresentam Pi na faixa intermediária, próximo de 100 e as areias
saprolíticas valores difíceis de serem previstos, pois podem ser altos ou baixos.
Ábaco de classificação
Para a conclusão da Classificação MCT do solo ensaiado, por exemplo, com os valores
de c’=1,33 e e’ = 0,77, esses valores devem ser lançados no Gráfico Classificatório. A
determinação da classificação do solo se dá pela localização, no ábaco, do ponto
correspondente aos valores de c’ e de e’. A Figura 2.10 apresenta o ábaco empregado para
classificação dos solos segundo a Tecnologia MCT.
24
Figura 2-10 - Gráfico c’ versus e’ - Classificação MCT (Nogami e Villibor, 1995).
Entretanto, de acordo com Marangon (2004) e Santos (1998), quando o ponto cai próximo
do limite das classes L e N, prevalece o seguinte critério, que foi adotado na presente
pesquisa, e que adota o conceito de solos transicionais:
será considerado “L”, quando o Pi decrescer sensivelmente tendendo a zero, no
intervalo de Mini-MCV de 10 a 20 e a curva Mini-MCV x w (teor de umidade)
apresenta concavidade voltada para cima, no intervalo Mini-MCV de 1 a 15;
será considerado “N”, quando o Pi variar de maneira diferente e a referida curva
apresentar-se sensivelmente retilínea ou com concavidade voltada para baixo;
será considerado transicional, quando as condições não corresponderem às acima
citadas. Neste caso será representado pelos símbolos dos dois grupos.
Ponto cai longe dos limites porém não satisfaz as condições descritas para a
identificação do comportamento “L” ou “N”. A interpretação dos grupos da
classificação pode ficar prejudicada.
Vertamatti (1988), ao estudar os solos tropicais da Amazônia, analisou o enquadramento
dos solos no ábaco classificatório, e observou que o grupo LG’ reunia tanto materiais
argilosos quanto arenosos finos, esses últimos localizados na transição LA’ – LG’ e, que
25
no grupo NG’ existiam tanto os solos argilosos quanto os silto-argilo arenosos finos,
localizados na transição NS’ – NG’. Segundo Vertamatti (1988), foi identificada uma
nova faixa, flutuando de ±3 em torno de c’ = 1,5, que representava melhor o
comportamento de grupos transitórios (NS’ G’ e LA’G’), com presença acentuada da
fração areia fina.
Marangon (2004) registra que o trabalho de Vertamatti (1988), utilizando bases
classificatórias MCT e resiliente, propôs a estruturação de novos grupos classificatórios,
constituindo na classificação MCT-M (versão modificada). Ressalta ainda que, a
estruturação de novos grupos contemplou os “solos transicionais”, como um novo padrão
de comportamento tecnológico.
Para Marson (2004), a denominação (Solos Transicionais) foi introduzida por Vertamatti
(1988), para designar solos transportados, geralmente coluvionares, ou ainda não muito
afetados pelos processos pedogenéticos estudados.
Segundo Castro (2002), “Vertamatti (1988) utilizou-se da classificação MCT e da
classificação resiliente, proposta por Preussler e Pinto (1981), para sugerir modificação
no ábaco MCT.” (BRASIL, 2006) (Preussler at al. 1981).
Para Castro (2002), o trabalho de Vertamatti (1988) destaca que “ embora a classificação
MCT não esteja vinculada em essência à granulometria ponderada, a partir de
observações desta característica dos solos ensaiados, a proposta de uma nova faixa de
ábaco, em que o valor de c’ varia de 1,2 a 1,8, representa melhor grupos transitórios
(NS’G’ e LA’G’) caracterizados pela presença marcante da fração areia fina.”
Para Marson (2004), eles solos são geralmente associados a formações sedimentares e
apresentam características que variam de acordo com o grau de laterização. Quanto mais
evoluídos geneticamente melhor o comportamento esperado, mas em geral, eles
necessitam de estudos apropriados, para serem utilizados em camadas de pavimentos.
2.3.1 As Classes e Grupos da Tecnologia MCT
Segundo Villibor e Nogami (2009), podemos identificar as propriedades e características
dos solos (destacadas a seguir), correspondentes aos grupos e classes da Tecnologia MCT.
26
Classe L - Comportamento laterítico
São aqueles que, do ponto de vista pedológico, com base no SiBCS - Sistema Brasileiro
de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013), possuem horizonte B do tipo textural,
latossólico ou nítico (ou concrecionário), e podem ser classificados como Argissolos,
Latossolos ou Nitossolos ( ou Plintossolos Pétricos).
O horizonte B, geralmente, caracteriza-se por apresentar cores vivas, variando do roxo-
avermelhado ao amarelo, grande espessura, grãos finos com intensa agregação e pouca
variação das propriedades ao longo da espessura.
Classe N - Comportamento não laterítico
São os solos saprolíticos, que apresentam características dependentes da rocha mãe e do
estado de decomposição, e os solos superficiais de comportamento não laterítico, que
normalmente são pouco frequentes.
Grupo NA (Areias não lateríticas)
São as areias, siltes e misturas de areia e silte, com grãos de quartzo e/ou mica. As
variedades micáceas da areia geralmente apresentam alta expansão, média ou baixa
capacidade de suporte e são muito erodíveis.
Grupo NA’ ( Não laterítico, arenoso)
São as misturas de areias quartzosas com finos passando na peneira de 0,075 mm, não
lateríticas. Geralmente são provenientes do horizonte saprolítico, de rochas ricas em
quartzo, tais como granitos, gnaisses, arenitos e quartzitos. Se a areia for bem graduada e
os finos atenderem às especificações tradicionais, podem apresentar propriedades
adequadas para uso em pavimentação.
Grupo NS’ ( Não laterítico, siltoso)
Compreende os solos saprolíticos silto-arenosos, resultantes de rochas eruptivas e
metamórficas e constituição mineralógica, onde predominam os feldspatos, micas e
quartzo. Apresentam baixa capacidade de suporte, baixo módulo de resiliência,
permeabilidade média, elevada expansibilidade e elevada erodibilidade.
27
Grupo NG’ ( Não laterítico, argiloso)
Compreende os solos saprolíticos argilosos, derivados de rochas sedimentares argilosas,
tais como folhelos, argilitos e siltitos, ou de rochas cristalinas pobres em quartzo e ricas
em anfobólios e piroxênios. Pertencem a este grupo os vertissolos (massapê). Quando
compactados apresentam as características das argilas, plásticas e expansivas.
Grupo LA ( Areias lateríticas)
São as areias com poucos finos de comportamento laterítico, conhecidos
pedologicamente como Neossolos quartzarênicos, SIBCs-Sistema Brasileiro de
Classificação de Solos, (EMBRAPA, 2013). Apresentam baixa porcentagem de finos
lateríticos, elevada capacidade de suporte e módulos de resiliência relativamente altos,
mas podem ser muito permeáveis, pouco coesivos e pouco contrateis, quando
compactados, características essas pouco desejáveis para bases em regiões tropicais.
Grupo LA’ (Laterítico, arenoso)
São arenosos e podem ser classificados como Latossolos de textura arenosa ou Argissolos
de textura arenosa. Dão cortes firmes, não ou pouco erodíveis, nitidamente trincados
quando expostos à intempéries. Apresentam alta capacidade de suporte, elevado módulo
de resiliência e baixa expansibilidade, permitindo seu uso em bases de pavimentos.
Grupo LG’ (Laterítico, argiloso)
São as argilas e argilas arenosas que podem ser classificados como Nitossolos, Latossolos
de textura argilosa ou Argissolos de textura argilosa. Quando possuem quantidade
relativamente alta de areia, podem apresentar propriedades semelhantes à do grupo LA’.
São pouco erodíveis e marcantemente colapsíveis.
2.3.2 Vantagens e desvantagens
Citando trabalhos de Nogami (1989) e Nogami et al. (1998), Marson (2004) aborda uma
síntese das vantagens e desvantagens (limitações) da Classificação MCT. Dentre as
vantagens, a autora destaca os seguintes pontos:
28
a classificação distingue os diferentes tipos genéticos de solos tropicais, sem a
necessidade do uso de considerações geológicas, geoquímicas, pedológicas, etc.;
a classificação caracteriza os solos para finalidade viária de maneira abrangente;
a classificação pode orientar sondagens e amostragens, pois o fato de um solo
pertencer a um determinado grupo MCT quase sempre significa uma origem
geológica específica.
a classificação é baseada em ensaios de laboratório, que representam as condições
a que os solos são submetidos quando aplicados em obras viárias;
os ensaios apresentam custos relativamente mais baixos do que os tradicionais.
Em relação às limitações, Marson (2004) destaca que do ponto de vista operacional, a
metodologia é mais trabalhosa, quando comparada aos métodos tradicionais, pois exige
uma quantidade grande de medições, cálculos e gráficos para obtenção dos parâmetros
classificatórios. O procedimento exige a necessidade mínima de dois dias. O ensaio de
Perda de Massa por Imersão (Pi) demanda um tempo de 48 horas, enquanto do ensaio de
compactação tipo Mini-MCV necessita, em média, de 24 horas. Na sua pesquisa, Marson
(2004) aborda uma análise crítica da metodologia e propõe reduções de tempo de ensaio,
sem prejuízos aos resultados. A confiabilidade do sistema classificatório também é
destacada no trabalho.
2.4 BASES DE PAVIMENTO ESTABILIZADAS GRANULOMETRICAMENTE
Segundo o Manual de Pavimentação, elaborado pelo DNIT (BRASIL, 2006), o pavimento
é uma estrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assentes
sobre um terreno de fundação, ou subleito, o qual teoricamente é considerado de espessura
infinita. As camadas do pavimento são denominadas reforço do subleito, sub-base, base
e revestimento.
A base é a camada que tem como principal função absorver os esforços verticais oriundos
do tráfego, minimizando-os e transmitindo ao subleito e à sub-base esforços compatíveis
com as suas resistências. Geralmente, ela desempenha também a função de drenagem do
pavimento. Ela pode ser construída com materiais granulares naturais ou através de
mistura de solos, materiais britados, solos estabilizados cimento ou cal, cinza, etc.
29
A estabilização de um solo, conforme já destacava Vargas (1978), é um processo que
consiste em conferir ao mesmo uma maior resistência estável, por meio de compactação
e correção de sua granulometria e plasticidade ou através de adição de substâncias que
promovam a cimentação ou aglutinação dos grãos.
Estabilizar um solo consiste na utilização de processos tecnológicos que modifiquem
alguns de seus parâmetros de engenharia, de modo a atender a demandas técnicas
específicas. São destacadas diversas técnicas de estabilização, quais sejam: mecânica,
química, térmica e elétrica. Entre os principais métodos de estabilização de solos temos
a compactação, a correção granulométrica e a adição de estabilizantes químicos; estes
podem ser usados individualmente ou em conjunto. Quando a estabilização de um solo é
realizada exclusivamente por meio compactação, associada à correção da granulometria
e da plasticidade ( se necessárias), ela é chamada de ‘estabilização granulométrica’.
Pela definição de Vogt (1971), a estabilização é todo método que visa aumentar, de
maneira durável, durante todas as estações do ano, a resistência de um material aos
esforços desenvolvidos pelo tráfego e aos efeitos destruidores exercidos pelas
intempéries.
A estabilização de um solo pode ser definida como sendo a alteração de qualquer uma de
suas propriedades, de forma a melhorar seu comportamento sob o ponto de vista da
engenharia. Consiste em um tratamento artificial, por um processo físico, químico ou
físico-químico, tornando o solo estável para os limites de sua utilização, e ainda fazendo
com que a estabilização permaneça sob a ação de cargas exteriores e também sob ações
climáticas variáveis (Vizcarra, 2010).
Segundo Vargas (1978), os solos que se encontram estabilizados naturalmente,
apresentam a curva granulométrica semelhante à curva correspondente aos solos bem
graduados, e uma fração fina, que passa na peneira de 0,42 mm, não muito ativa, com
baixa expansão e baixa retração na presença de água . Quando não se consegue localizar
jazidas naturais de materiais com características para serem estabilizados, torna-se
necessário a utilização de misturas artificiais de solos, a fim de se obter materiais com a
distribuição granulométrica e a plasticidade adequadas.
30
Segundo Santos (1998), os critérios tradicionais exigem que um solo estabilizado
granulometricamente apresente uma elevada densidade, onde grande parte dos vazios
formados entre os grãos maiores são preenchidos pelos grãos menores, o que assegura
grande número de contatos granulares, implicando no aumento da resistência à
deformação e da resistência à ruptura por cisalhamento.
Tomando como base os solos-agregados finos, formados por partículas inferiores a 2,0
mm, Santanna (1998) estudou a variação das propriedades mecânicas em função das
características da fração retida na peneira de 0,075 mm. A autora verificou que tanto a
forma quanto o teor da fração retida na peneira de 0,075 mm, influenciam na massa
específica seca e na resistência mecânica dessas misturas de granulometria fina.
Em geral, as pesquisas com os solos-agregados finos indicam que a resistência mecânica
aumenta com o aumento do teor da fração mais grossa, retida na peneira de 0,075 mm,
até um certo limite, a partir do qual ela passa a decrescer, em função da insuficiência de
finos para o preenchimento dos vazios existentes entre os grãos da fração mais grossa. As
partículas mais grossas, com formas mais angulares e rugosas, permitem a obtenção de
maiores resistências mecânicas (Santanna, 1998).
Segundo Santos (1998), que estudou material de bases e sub-bases de solo laterítico “in
natura”, com agregados de granulação grossa, a densidade e o ISC crescem com o
aumento do diâmetro máximo do agregado, enquanto há um decréscimo do teor ótimo de
finos.
2.4.1 Critérios tradicionais para estabilização granulométrica e suas limitações
De maneira geral, a escolha de materiais para bases é feita tradicionalmente procurando
situar o material numa das diversas faixas granulométricas sugeridas pela literatura
técnica ou por uma determinada especificação técnica, tais como as normas da AASHTO,
ASTM, DNIT, etc. Todas essas especificações recomendam que as misturas obedeçam,
em parte ou integralmente, aos seguintes requisitos:
granulometria;
características de plasticidade da fração passando na peneira de 0,42mm (peneira
nº 40), expressas pelo limite de liquidez e pelo índice de plasticidade;
31
equivalente de areia;
porcentagem do material que passa na peneira n° 200;
resistência mínima dos grãos da fração mais grossa( retido na peneira n° 10).
Índice Suporte Califórnia – ISC ≥ 60% para Número N ≤ 5 X 106, ISC ≥ 80% para
Número N > 5 X 106, e Expansão ≤ 0,5%.
Estes requisitos indicam que, uma vez atendidos, pode-se esperar a estabilidade da
camada construída, quanto à deformação e à ruptura. Entretanto, os solos encontrados nas
regiões tropicais, como o Brasil, apresentam características próprias e as experiências tem
demonstrado que, quando usados em bases de pavimentos, apresentam bons resultados
nas obras, apesar de não se enquadrarem nas especificações tradicionais. De fato, existe
uma discrepância entre o comportamento previsto pelas classificações tradicionais e o
comportamento apresentado nas pistas. Isto ocorre porque essas especificações não levam
em consideração as peculiaridades dos solos tropicais, (Nogami e Villibor, 1985).
Diversos estudos foram realizados para analisar a influência dos fatores acima citados, na
qualidade dos materiais usados em bases construídas com solos lateríticos e as principais
divergências encontradas, entre os resultados alcançados e as previsões dos critérios
tradicionais, são destacadas, por exemplo, nos trabalhos de Serra (1987), Serra e Bernucci
(1993) e Nogami e Villibor (1995).
Em função das divergências apresentadas entre os métodos, órgãos rodoviários, como
DNER (DNIT) e LNEC, elaboraram alterações nas normas, que consiste basicamente na
ampliação das faixas granulométricas, ampliação das faixas de LL e IP, a ampliação da
faixa do limite de resistência dos grãos e a introdução do ensaio de ISC, que na época não
era exigido. Em termos normativos, a sistemática utilizada para a execução de bases
estabilizadas granulometricamente, em rodovias federais, é preconizada pelas seguintes
normas:
Norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL, 2010);
Norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007).
32
2.4.2 Norma DNIT-ES 141/2010 - Base estabilizada granulometricamente
Essa norma do DNIT estabelece a sistemática que deve ser empregada na execução da
camada de base com utilização de solos estabilizados granulometricamente, bem como
os requisitos para os equipamentos, materiais, execução, amostragem e ensaios,
condicionantes ambientais, controle de qualidade e critérios de medição dos serviços.
No que se refere às características geotécnicas dos materiais, a norma estabelece que,
quando submetidos aos ensaios tradicionais de caracterização, os materiais devem
apresentar as seguintes características:
devem possuir granulometria satisfazendo uma das faixas da Tabela 2.1;
Tabela 2.1 - Granulometria do Material. Adaptado de DNIT (BRASIL, 2010).
Tipos Para N ≥ 5 x 10 6 Para N ≤ 5 x 10 6
Peneiras
A B C D E F
% em peso passando
2” 100 100 - - - -
1” - 75-90 100 100 100 100
3/8” 30-65 40-75 50-85 60-100 - -
No 4 25-55 30-80 35-65 50-85 55-100 10-100
No 10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-100 55-100
No 40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70
No 200 2-8 5-15 5-15 10-25 6-20 8-25
a fração que passa na peneira nº 40 deve apresentar LL ≤ 25 e IP ≤ 6;
apresentar porcentagem que passa na peneira nº 200 ≤ 2/3 da porcentagem que
passa na peneira nº 40;
apresentar ISC ≥ 60, para Número N ≤ 5 x 106, ISC ≥ 80; para Número N > 5 x
106 e expansão ≤ 0,5;
apresentar desgaste, quando levado ao ensaio de abrasão Los Angeles, ≤ 55%.
33
2.4.3 Norma DNIT-ES 098/2007 - Base estabilizada granulometricamente com
utilização de solo laterítico
Essa norma preconiza os procedimentos para execução de bases estabilizadas
granulometricamente, com a utilização de solos lateríticos. No que se refere às
características geotécnicas dos materiais a norma estabelece os seguintes critérios:
solos lateríticos são aqueles cuja relação molecular sílica-sesquióxidos (Equação
2.7), expressa pelo índice Kr, determinada pelo método de ensaio DNER-ME
030/1994 (BRASIL, 1994c), for menor que 2;
𝐾𝑟 = SiO2
60Al2O3
102+
Fe2O3160
(2.7)
Onde:
Kr = Relação molecular sílica-sesquióxido;
SiO2 = Sílica;
Al2 O3 = Sesquióxido de Alumínio;
Fe2 O3 = Sesquióxido de Ferro.
possuir composição granulométrica satisfazendo uma das faixas da Tabela 2.2,
mostrada a seguir;
Tabela 2.2 - Composição Granulomértica. Adaptado de DNIT (BRASIL, 2007).
Peneiras A B
% em peso passando
2” 100-100 -
1” 100-75 100-100
3/8” 85-40 95-60
No 4 75-20 85-30
No 10 60-15 60-15
No 40 45-10 45-10
No 200 30-5 30-5
apresentar ISC ≥ 60, para Número N ≤ 5 x 106; ISC ≥ 80, para Número N > 5 x
106 e expansão ≤ 0,2;
a fração que passa na peneira nº 40 deve apresentar LL ≤ 40 e IP ≤ 15;
apresentar equivalente de areia > 30;
34
apresentar porcentagem que passa na peneira nº 200 ≤ 2/3 da porcentagem que
passa na peneira nº 40;
o desgaste, quando submetido ao ensaio de abrasão Los Angeles ≤ 65 %,
admitindo-se a não realização desse ensaio nos casos em que o material tenha
apresentado desempenho satisfatório em utilização anterior.
2.5 A DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO SÍLICA-SESQUIÓXIDOS E SÍLICA-
ALUMINA EM SOLOS
Segundo Silva (2010), a mineralogia dos solos tropicais geralmente é composta por
minerais como a caulinita (Al2Si2O5(OH)4), goetita (Fe2O2H), gipsita (Al(OH)3), quartzo
(SiO2), hematita (Fe2O3) e outros como a ilmenita (FeTiO3) e magnetita (Fe3O4), de modo
que as determinações da composição mineralógica e dos índices a ela relacionados,
fornecem importantes resultados que permitem a avaliação do grau de intemperização de
um solo. Um desses índices é o Ki, proposto por Harrassovitz , ( Kehrig, 1949), (IBGE,
2015), para indicar a relação molar SiO2 / Al2O3 da fração argila do solo. No Brasil é
utilizado na definição do horizonte B latossólico, Ki < 2, (IBGE, 2015).
O índice Kr representa a relação molecular entre sílica e sesquióxidos e sesquióxidos de
ferro e alumínio, método de ensaio DNER-ME 030/1994 (BRASIL, 1994c), sendo
representada pela Equação 2.7, já apresentada.
O indice Kr, também é indicativo do grau de intemperização dos solos, sendo empregado
para separar os solos cauliníticos (kr > 0,75) de solos oxídicos ( Kr < 0,75), (IBGE, 2015).
O caráter de intemperização, definido pela norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007),
é definido pelos seguintes critérios:
Kr < 2,0 para solos lateríticos (muito intemperizados);
Kr > 2,0 para solos não lateríticos ( pouco intemperizados).
2.6 DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X
Conforme Fabris et al. (2016), a difração de raios-X pode ser explicada,
simplificadamente, em analogia à difração da luz plana. A radiação ao atravessar um
orifício ou obstáculo, de dimensão semelhante ao seu comprimento de onda, sofre um
35
desvio de sua trajetória, contornando o objeto ou se espalhando após a passagem. Como
os raios X tem comprimento de onda na mesma ordem de grandeza dos átomos e das
distâncias interatômicas no retículo cristalino, quando a radiação X atravessa um cristal
regular, produz-se o fenômeno da difração.
Para Fabris et al. (2016), os planos do retículo cristalino tridimensional funcionam como
refletores, desviando a radiação, porém para que seja possível a detecção da radiação
emergente, as ondas devem estar em fase.
De acordo com Resende et al. (2011), a difratometria de raios-X é a mais poderosa
ferramenta para estudo de minerais do solo, em especial os da fração argilosa.
36
CAPÍTULO 3
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Visando estudar a viabilidade da aplicação da classificação MCT na execução de bases
de pavimentos rodoviários que utilizam solos lateríticos estabilizados
granulometricamente, foram inicialmente propostas e montadas dezesseis misturas. Além
da proposta da utilização, também é compreendido como roteiro da metodologia a
avaliação do comportamento da resistência mecânica e da expansão, em função da
variação da composição granulométrica e da natureza dos solos.
Todas as misturas foram compostas a partir de associação de dois ou três materiais,
oriundos de duas jazidas de cascalho laterítico natural, denominados J1 e J2, um latossolo
vermelho-amarelo de textura média, denominado E1 e um latossolo vermelho, textura
argilosa, aqui chamado de E2.
Tomando como referência a Norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), que preconiza
os critérios para execução de bases, estabilizadas granulometricamente com a utilização
de solos lateríticos, algumas amostras foram submetidas ao ensaio para determinação da
relação sílica-sesquióxidos. Para complementar a análise, as amostras de E1 e E2, solos
finos utilizados na composição de todas as dezesseis misturas, foram submetidas à
difratometria por Raios-X.
Todas as misturas foram submetidas aos ensaios de compactação tipo Mini-MCV e Perda
de Massa por Imersão (Pi) e, posteriormente, classificadas segundo a metodologia MCT.
Essas classificações foram comparadas com os resultados da determinação da relação
sílica- sesquióxidos, com o objetivo de avaliar a aplicabilidade da classificação MCT para
a comprovação do caráter laterítico ou não laterítico das misturas.
37
Complementando a sequência experimental, as misturas foram submetidas aos ensaios
tradicionais de caracterização e aos ensaios de Compactação e ISC, para a avaliação de
forma aproximada da resistência mecânica e da expansão.
3.2 CARACTERÍSTICAS DA REGIÃO E COLETA DE MATERIAIS
O procedimento experimental foi introduzido pela amostragem dos materiais na área
selecionada para a pesquisa. A área está situada na região noroeste de Minas Gerais, entre
os paralelos 14º 42’ e 18º 30’de latitude sul e os meridianos 45º 23’ e 47º 32’de longitude
a oeste de Greenwich, limitando-se a noroeste com o estado de Goiás e o Distrito Federal,
e ao norte com o estado da Bahia, compreendendo as Microrregiões Paracatu e Unaí
(Figura 3.1).
Figura 3-1 – Mapa de localização da região de amostragem dos materiais (Naime et al., 2014)
3.2.1 Clima e vegetação da região
O clima que predomina em quase toda a região de trabalho é tipicamente tropical úmido,
tipo Aw da classificação Köppen, com invernos secos e verões chuvosos, com
precipitação média anual variando de 1400 mm a 1500 mm. Em altitudes maiores que
38
800 m prevalece o clima Cwa. A temperatura média anual regional oscila entre 21 ºC e
23 ºC, sendo outubro o mês mais quente, com temperatura média entre 22 ºC e 24 ºC e
julho o mês mais frio, com temperatura média variando de 18 ºC a 20 ºC (Naime et al.,
2014).
A área está inserida na região do cerrado, tendo a leste e a noroeste inclusões da caatinga.
Dentro do complexo do cerrado podem ser identificadas formações vegetais como a
Floresta Tropical, Cerrado e Cerradão, esta última sendo a formação dominante.
Aparecem também áreas com Veredas, Campo Limpo e Campo de Várzea (Naime et al.,
2014).
3.2.2 Geologia regional
Em termos de orientação geológica, a região está inserida em dois domínios
geotectônicos, o cinturão de dobramentos denominado Faixa Brasília, que se estende do
centro até a parte ocidental e o cráton São Francisco, situado basicamente no extremo
oriental.
Nas áreas próximas aos locais de coleta de amostras, podemos identificar formações do
Grupo Bambuí, do Grupo Vazante e as coberturas terciárias, com as seguintes
características:
o Grupo Bambuí está representado pela ocorrência de lentes de calcáreos e
dolomitos com espessuras reduzidas, depositadas em meio a pelitos, camadas
lenticulares de margas associadas a pelitos, calcáreos maciços ou laminados de
cor cinza, preta e roxa (Campos et al., 2006);
o Grupo Vazante, está representado pela ocorrência de arenitos líticos, com
intercalações de finas lâminas pelíticas e dolomitos (Campos et al., 2006);
as coberturas detríticas, correspondentes ao terciário, são constituídas
basicamente de areias médias a finas, misturadas com material argiloso, às vezes
laterizadas, e horizonte de canga fossilizada na base (Naime et al., 2014).
A Figura 3.2 mostra um mapa destacando as unidades geológicas regionais, cuja
apresentação foi adaptada dos trabalhos de Bizzi et al. (2001) e Rodrigues (2008), onde
são percebidas. Em destaque, os grupos Bambuí e Vazante.
39
Figura 3-2 - Unidades Geológicas da Região (Adaptado de Bizzi et al.,(2001 e Rodrigues, 2008)
As Figuras 3.3 a 3.5 ilustram as rochas presente nas áreas de coleta, em cortes as margens
da BR-215/MG.
Figura 3-3 - Rochas da região - Grupo Bambuí
Figura 3-4 - Rochas da região - Grupo Vazante
40
Figura 3-5 - Rochas da região - Grupo Bambuí
3.2.3 Características dos solos regionais
A Tabela 3.1 apresenta a relação dos principais solos identificados no trabalho de
mapeamento e classificação dos solos realizado, pela Empresa de Pesquisa Agropecuária
de Minas Gerais (EPAMIG) (Naime et al., 2014).
Tabela 3.1 - Tipo de Solos da Região (Adaptado de Naime et al., 2014)
Unidades de mapeamento por classes de
solos
Microrregião
Paracatu Unaí
Área (ha) % Área (ha) %
Latossolos 1.649.288,52 51,98 1.127.912,80 40,59
Argissolos 8.443,15 0,27 20.322,02 0,73
Cambissolos 895.171,58 28,22 919.956,45 33,11
Neossolos Litólicos 498.310,78 15,71 453.896,62 16,34
Neossolos Quatzarênicos 23.273,52 0,73 191.971,6 6,87
Neossolos Flúvicos 96.496,74 3,04 64.630,78 2,33
Gleissolos 1.637,58 0,05 763,88 0,03
Total 3.172.621,87 100 2.778.454,35 100
Observa-se, pela análise da tabela, que as maiores extensões correspondem aos latossolos
e em seguida aos Cambissolos e Neossolos litólicos, ambos de horizonte B incipiente. Os
nitossolos e Plintossolos não foram representados, devido as pequenas extensões que
ocupam em relação a área total.
3.3 COLETA DE MATERIAIS
A escolha da região foi motivada pelo conhecimento prévio das características geológicas
e da formação dos solos e, pela localização, da Unidade Local de Paracatu, que gerenciava
os serviços do DNIT na região e que disponibilizou apoio logístico na fase de coleta de
amostras.
41
Para a elaboração do plano de coleta, inicialmente foi realizada uma consulta ao
engenheiro Olímpio Moraes, da UL de Paracatu, a respeito da localização de todas as
jazidas de cascalho utilizadas para as obras de construção e restauração da rodovia BR-
251. Em seguida foi realizada uma consulta bibliográfica sobre as características
geológicas e dos solos da região. Nesta fase a publicação Solos e Avaliação do Potencial
Agrossilvipastoril das Microrregiões Paracatu e Unaí, em Minas Gerais (Naime et al.,
2014), possibilitou o conhecimento dos tipos de solos existentes na região.
A escolha das fontes de consulta foi de grande valia, pois o conhecimento das condições
de campo que dispunha a equipe técnica do DNIT, muito auxiliou na localização rápida
e precisa de três jazidas de cascalho laterítico, ou plintosolos pétricos, denominadas de
J1, J2 e J3, nas quais foram coletados os materiais da pesquisa, apesar do material de J3
não ter sido utilizado na montagem definitiva das misturas estudadas, por não satisfazer
as exigências da pesquisa. Além disso, foram fundamentais as informações da EPAMIG
(Naime et al., 2014), aliadas às observações de campo, que permitiram a localização e
coleta das amostras de solos finos. Inicialmente, foi seleciona uma área com a presença
de latossolo vermelho-amarelo, de textura média, e em seguida, uma ocorrência de
latossolo vermelho, de textura argilosa, que foram denominados E1 e E2,
respectivamente.
As amostras foram coletadas entre as profundidades de 10 cm e 70 cm e colocadas em
sacos de polietileno de 60 kg, totalizando aproximadamente três toneladas de material,
nos seguintes locais (Figura 3.6):
Jazida 1, caracterizada como cascalho laterítico, denominada J1, nas margens da
BR-251/MG, nas coordenadas 16°44'56.30"S (latitude) e 46°20'46.50"O
(longitude);
Jazida 2, caracterizada como cascalho laterítico, denominada J2, nas margens da
BR-251/MG, nas coordenadas 16°41'18.50"S (latitude) e 46°25'17.56"O
(longitude);
Jazida 3, caracterizada como cascalho laterítico, denominada J3, nas margens da
BR-040/MG, em Paracatu/MG, que foi descartada após a realização das primeiras
análises em laboratório;
42
Jazida 4, caracterizada como latossolo vermelho-amarelo, denominada E1,
próximo a Brasilândia de Minas, nas coordenadas 17°8'9.20"S (latitude) e
45°56'32.70"O (longitude);
Jazida 5, caracterizada como latossolo vermelho, denominada E2, nas margens da
BR-251/MG, nas coordenadas 16°41'40.50“S (latitude) e 46°26'55.30"O
(longitude).
Figura 3-6 - Localização das jazidas J1, J2, E1 e E2, mostrando ao centro a BR-251
As coletas foram realizadas no período de 15 a 24 de junho de 2016 e as amostras foram
armazenadas no pátio da UL de Paracatu. Concluída esta fase, foi contratado um
caminhão baú, que realizou o transporte de todas as amostras até a sala de triagem dos
laboratórios do Núcleo de Geotecnia da Escola de Minas, da Universidade Federal de
Ouro Preto (NUGEO/UFOP), em Ouro Preto/MG, no dia 05 de julho de 2016. As Figuras
3.7 a 3.10 ilustram a fase de coleta das amostras.
Figura 3-7 - Coleta de amostras na jazida 1- cascalho J1
43
Figura 3-8 - Coleta de amostras - Armazenamento na UL Paracatú
Figura 3-9 - Depósito de amostras -NUGEO/UFOP
Figura 3-10 - Coleta de amostras - jazida 4- latossolo E1.
44
3.4 MONTAGEM DAS MISTURAS
Os materiais das jazidas J1, J2, J3, E1 e E2 foram submetidos aos ensaios de
granulometria por peneiramento e, com base no resultado desses ensaios foram montadas
quinze misturas de solos, através de combinações desses materiais, dois a dois, ou três a
três, em diferentes proporções. Inicialmente, cada material foi espalhado e
homogeneizado sobre uma lona, por aproximadamente dez horas, para secagem ao ar e
ensacado novamente em sacos de polietileno de 60 kg. As Figuras 3.11 e 3.12 ilustram a
secagem das amostras.
Figura 3-11 – Vista do processo de secagem de amostras
Figura 3-12 – Vista do processo de secagem de amostras
Os materiais das cascalheiras J1, J2 e J3 foram passados na peneira de 19 mm e o material
retido foi descartado, conforme procedimento normativo. Após esta etapa passou-se para
a montagem das misturas, de acordo com as proporções estabelecidas previamente no
45
procedimento experimental. Foram utilizados materiais das três cascalheiras J1, J2, J3,
bem como os latossolos E1 e E2, mas, antes do início dos ensaios, devido a falta de
experiência anterior nesse tipo de montagem, muitas amostras foram perdidas.
Observou-se que algumas misturas não apresentavam características que atendessem aos
objetivos do trabalho, pois, ora se enquadravam numa faixa granulométrica recomendada
pela metodologia tradicional, ora não se enquadravam em nenhuma faixa, mas nunca se
enquadravam numa faixa indicada para solos lateríticos, que era um dos objetivos da
pesquisa.
Neste sentido, foi então realizada uma nova programação de misturas, conforme os
materiais e proporções apresentados na Tabela 3.2, num total de dezesseis misturas e
grande parte das amostras iniciais foi descartada. Ressalta-se que as misturas M-25 e M-
27 foram idealizadas numa etapa posterior, com o objetivo de se obter materiais que se
enquadrassem na faixa A para solos lateríticos.
Para Senço (2007), o problema da obtenção de uma mistura dentro de determinada faixa
granulométrica, partindo de materiais que individualmente não se enquadram na faixa
desejada, pode ser resolvido com diversos métodos de cálculo, como o algébrico, o das
tentativas, o de Rothfuchs e outros. Para a presente pesquisa, foi elaborada uma planilha
excel, que determina as porcentagens dos componentes, segundo o método das tentativas.
Para a identificação das misturas, adotou-se um código baseado na designação do nome
da jazida de cascalho, no nome da jazida de solo fino, ou latossolo, e na proporção entre
esses componentes. Dessa maneira, o primeiro número da identificação corresponde ao
número da jazida onde foi coletado o cascalho utilizado na mistura (1 para a jazida J1 e 2
para a jazida J2). O segundo número corresponde ao local onde foi coletado o solo fino
utilizado na mistura (1 para E1 e 2 para E2). O símbolo E foi adotado, porque
normalmente esses materiais são provenientes de caixas de empréstimo. O terceiro e
quarto números correspondem à proporção, em peso, do primeiro material da mistura (J1
ou J2) e o quinto e sexto números à proporção, em peso, do segundo material (E1 ou E2).
Para as misturas montadas com associação de três materiais, adotou-se o mesmo
princípio, entretanto com a representação de nove números.
46
90% de material proveniente de J1
10% de material proveniente do empréstimo E2
1 2 - 90 / 10
Empréstimo E2
Jazida J1
Figura 3-13 - Esquema do código de identificação das misturas, com dois materiais.
Tabela 3.2 - Composição e código de identificação das misturas
Mistura Materiais Proporção Código de Identificação
M-01 Jazida J1 + Empréstimo E2 80% de J1 + 20% de E2 12-80/20
M-03 Jazida J1 + Empréstimo E2 70% de J1 + 30% de E2 12-70/30
M-04 Jazida J1 + Empréstimo E1 70% de J1 + 30% de E1 11-70/30
M-05 Jazida J1 + Empréstimo E1 60% de J1 + 40% de E1 11-60/40
M-06 Jazida J1 + Empréstimo E1 50% de J1 + 50% de E1 11-50/50
M-07 Jazida J1 + Empréstimo E2 60% de J1 + 40% de E2 12-60/40
M-08 Jazida J1 + Empréstimo E2 50% de J1 +50% de E2 12-50/50
M-17 Jazida J2 + Empréstimo
E1+Empréstimo E2
70% de J2 + 10% de E1 +
20% de E2 212-70/10/20
M-18 Jazida J2 + Empréstimo
E1+Empréstimo E2
65% de J2 + 10% de E1 +
25% de E2 212-65/10/25
M-19 Jazida J2 + Empréstimo E1 60% de J2 + 40% de E1 21-60/40
M20 Jazida J2 + Empréstimo E2 80% de J2 + 20% de E1 22-80/20
M-21 Jazida J2 + Empréstimo E2 65% de J2 + 35% de E1 22-65/35
M-22 Jazida J2 + Empréstimo E1 70% de J2 + 30% de E1 21-70/30
M-23 Jazida J2 + Empréstimo E2 70% de J2 + 30% de E2 22-70/30
M-25 Jazida J1 + Empréstimo E2 70,5% de J1 + 29,5% de
E2 12-70,5/29,5
M-27 Jazida J1 + Empréstimo E2 68% de J1 + 32% de E2 12-68/32
Com base nos dados da Tabela 3.2, ( obtidos pelo método das tentativas) foram montadas
novas misturas, mas, devido a possibilidade de falta de material para a realização de todos
os ensaios previstos na campanha e pela dificuldade de obtenção de novas amostras, em
função da grande distância da área de ocorrência dos materiais, foi necessário fazer a
montagem, reservando para execução dos ensaios de compactação e ISC, três sacos de
7,0 kg para cada mistura. As misturas para realização da análise granulométrica foram
montadas em sacos de polietileno de 4,0 kg e de limites de liquidez e limite de
plasticidade, em sacos de 1,5 kg, cada.
47
Para realização dos ensaios compactação Mini-MCV e Pi, foram montadas misturas com
7,0 kg, e para realização dos ensaios de relação sílica-sesquióxidos, com 2,5 kg. Para a
montagem dessas misturas, adotou-se o método de preparar cada amostra, de 7,0 kg ou
4,0 kg, etc., em caixas individuais de polietileno, com as proporções adequadas de cada
material, e realizando a homogeneização com auxílio de colher de pedreiro.
As Figuras 3.14 e 3.15 mostram a fase de procedimento experimental associado à
montagem das misturas (Jazida J3).
Figura 3-14 – Preparação do material da jazida J3
Figura 3-15 – Procedimento de pesagem para montagem das misturas
Após a montagem das misturas e colocação em sacos de polietileno, todo o material foi
novamente armazenado na sala de triagem de amostras do NUGEO/UFOP. As amostras
foram submetidas aos ensaios de Índice de Suporte Califórnia, para avaliação da
48
resistência mecânica e expansão, aos ensaios tradicionais para caracterização e
classificação dos solos, e aos ensaios para identificação do caráter laterítico dos solos,
propostos nesta pesquisa.
3.5 CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
As amostras, secas ao ar, foram submetidas aos ensaios de granulometria por
peneiramento e sedimentação, limite de liquidez e limite de plasticidade, conforme as
Normas Brasileiras NBR-7181 (ABNT, 2017b), NBR-6459 (ABNT, 2017a) e NBR-7180
(ABNT, 2016), respectivamente, da Associação Brasileira de Normas Técnicas.
3.6 IDENTIFICAÇÃO DO CARATER LATERÍTICO
Segundo a norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), a comprovação do caráter
laterítico ou não laterítico dos solos deve ser realizada através da determinação da relação
sílica-sesquióxidos, que consiste na execução de um conjunto operações com soluções
químicas. Na pratica, os engenheiros e laboratoristas dos canteiros de obras de
terraplenagem e pavimentação não estão familiarizados com esta proposta, o que motivou
a realização desta pesquisa, visando a utilização de um método mais acessível em campo.
Com base nessa realidade exposta, a presente pesquisa procurou analisar a aplicabilidade
da classificação MCT na determinação do comportamento laterítico ou não laterítico
exigido pela norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), na busca de uma alternativa
tecnicamente viável, executada nos próprios laboratórios de pavimentação das obras, em
substituição à relação sílica sesquióxidos e, de forma complementar, a avaliação da
resistência mecânica das misturas, em função da variação da composição granulométrica.
Visando estabelecer uma comparação entre os resultados obtidos com a utilização da
norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007) e os obtidos neste trabalho, em primeiro
lugar foram realizados os ensaios de determinação da relação sílica-sesquióxidos,
difratometria de raios-X e microscopia eletrônica de varredura e, em seguida, a
classificação segundo a Tecnologia MCT.
3.6.1 Determinação da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina
A determinação da relação sílica-sesquióxidos foi realizada no laboratório de Via Úmida
Inorgânica do Centro de Inovação e Tecnologia do Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial (SENAI) - Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais (FIEMG),
Campus CETEC, em Belo Horizonte/MG. Neste sentido, foi possível determinar as
49
quantidades de SiO2, Fe2O3, Al2O3 e dos valores de Kr e Ki, de acordo com a metodologia
preconizada pela norma DNER-ME 030/1994 (BRASIL, 1994c).
3.6.2 Difratometria de raios-X
A difratometria de raios-X foi realizada no laboratório de Controle de Processos e
Caracterização Física do SENAI-FIEMG, em Belo Horizonte/MG, visando a
caracterização mineralógica de E1 e E2, que foram os solos finos utilizados na montagem
de todas as misturas.
Cada amostra foi triturada até o diâmetro que passasse pela peneira de 0,075 mm e
prensada em lâmina de alumínio, vazada pelo método backload, para aquisição de dados
no difratômetro. Esse método minimiza qualquer orientação preferencial que possa
ocorrer em decorrência da presença de argilominerais. O equipamento utilizado foi um
difratômetro Shimadzu XRD 6000, com radiação CuK (l = 1,5418Å), modo q-2q (Bragg-
Brentano), varredura de 5º a 80º 2θ, com velocidade de 2º/min e passo de 0,02º.
3.6.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
Para Fabris et al. (2016), a MEV baseia-se no procedimento de varredura de amostras de
solos, devidamente preparadas, por uma ponta tão fina que termina em um átomo. Ela
permite a análise do arranjo estrutural das partículas sólidas da amostra ou, se associada
à equipamentos de microanálises, a realização de estudos microquímicos quantitativos,
em níveis de detalhamento inigualáveis em relação às outras técnicas não destrutivas.
De acordo Fabris et al. (2016), esta técnica é de grande precisão para análise mineralógica
das frações areia e silte. No entanto, para as argilas, que possuem cristais de tamanhos
menores, as informações sobre a natureza cristalográfica são relativamente limitadas.
A microscopia eletrônica de varredura dos materiais trabalhados nesta pesquisa foi
realizada nos laboratórios do CEFET-MG, em Belo Horizonte/MG, visando analisar a
estrutura de J1 e J2 e de algumas misturas montadas.
3.6.4 A classificação MCT
Para permitir a classificação segundo a tecnologia MCT, foram realizados os ensaios de
Compactação Mini-MCV e de Perda de Massa por Imersão (Pi), de acordo com as normas
DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a) e DNER-ME 256/94 (BRASIL, 1994b). Todos
os ensaios foram executados no laboratório de pavimentação do NUGEO/UFOP, que já
possuía todos os equipamentos, mas foi necessário aumentar o número de cilindros de
50
compactação e de suportes para cápsulas de Perda de Massa por Imersão devido ao grande
número de ensaios programados. Reforça-se que os resultados obtidos nesta etapa serão
comparados com aqueles obtidos com a utilização da norma DNER-ME 030/1994
(BRASIL, 1994c), que preconiza a determinação da relação sílica-sesquióxidos.
As dezesseis misturas utilizadas, já destacadas na Tabela 3.2, mais os materiais das
jazidas J1 e J2, e os solos finos E1 e E2, foram submetidas aos procedimentos. Para a
preparação das amostras, após ter sido seco ao ar, o material foi passado na peneira de
2,0 mm e, em seguida, colocado em sete saquinhos de polietileno, de 500 g.
Embora a norma recomende a preparação de cinco amostras de 500 g, que correspondem
a cinco pontos no gráfico, na prática, os executores do ensaio têm preferido preparar seis
ou sete amostras, pois pode ocorrer que, devido à incerteza quanto ao comportamento do
material, os cinco pontos compactados não sejam suficientes para gerar um conjunto de
curvas que permita a classificação. Desta forma, como procedimento experimental, é
conveniente compactar seis ou sete amostras e aproveitar apenas as cinco que permitam
a melhor representação do conjunto de curvas de compactação.
As Figuras 3.16 e. 3.17, ilustram a fase inicial de preparação de amostras, devidamente
ensacadas e cuidadosamente organizadas, preparadas para a fase de adição de água.
Figura 3-16 – Vista da preparação e armazenamento de amostras secas-compactação Mini-MCV
Figura 3-17 – Vista da preparação e armazenamento de amostras-ecompactação Mini-MCV
51
Em seguida realizou-se a adição de água em cada uma das amostras de 500 g, variando
de forma crescente, a cada 2% para solos arenosos, a cada 3% para solos argilosos
lateríticos e a cada 5% para as argilas não lateríticas e siltes micáceos ou cauliníticos, até
se conseguir abranger uma faixa de umidade tal, que permitisse o traçado completo da
curva de compactação. Caso não tivesse sido atingido este objetivo, devido à
inexperiência ou devido ao comportamento de algum material, diferente do esperado, o
recurso da preparação de mais de cinco amostras poderia auxiliar na obtenção da faixa de
umidade adequada.
Após a adição da água, na proporção adequada, cada amostra foi adequadamente
homogeneizada em bacias metálicas apropiadas, com a utilização de uma espátula de
polietileno, que foi adaptada para gerar mais eficiência a essa operação.
A utilização de provetas plásticas de 50 ml permitiu, na fase inicial, que a operação de
adição de água fosse realizada com uma precisão relativa para a realização do ensaio.
Utilizou-se este recurso no início da pesquisa, mas, posteriormente optou-se pela pesagem
das porções de água adicionada, o que proporcionou uma precisão ainda maior ao
processo de preparação e composição, razão pela qual foi adotado esse procedimento até
o final da pesquisa. As Figuras 3.18 e 3.19 ilustram esta fase da preparação das
amostras.Este procedimento permite que os ensaios sejam realizados, com precisão,
mesmo nas amostras com menos de 500 g.
Figura 3-18 – Vista da preparação e armazenamento de amostras úmidas para o ensaio
decompactação Mini-MCV
52
Figura 3-19 – Vista da preparação de amostras úmidas para o ensaio decompactação Mini-MCV
Após a adição de água e homogeneização, todas as amostras foram novamente colocadas
em sacos de polietileno e armazenadas até o dia seguinte (24 horas), para a realização da
compactação Mini-MCV. A Figura 3.20 ilustra esta fase da preparação das amostras.
Figura 3-20 – Vista das amostras prontas para o ensaio de compactação Mini-MCV
O ensaio poderia ser realizado com amostras pesando menos de 500 g, pois para a
compactação são necessários 200 g, e mais 100 g são suficientes para determinação do
teor de umidade. No entanto, esta redução poderia tornar a operação de adição de água
53
mais imprecisa, pois quanto menor o peso da amostra preparada, menor a quantidade de
água adicionada para se alcançar o teor de umidade desejado.
No dia seguinte ao da preparação das amostras executou-se a compactação dos corpos de
prova, conforme as recomendações da norma DNER-ME 258/1994 (BRASIL, 1994a).
Foram dados golpes sucessivos e efetuadas leituras no extensômetro, correspondentes à
seguinte série de golpes: 1, 2, 3, 4, 6, 12, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192, 256. Interrompeu-
se o processo quando foi atendida uma das seguintes condições, conforme recomendação
normativa:
a diferença entre a leitura obtida após 4n golpes e a obtida após n golpes foi menor
que 2,0 mm;
houve intensa exsudação de água no topo e na base do corpo de prova;
o número de golpes atingiu o valor de 256.
Após a compactação, procedeu-se a extração parcial do corpo de prova, com auxílio da
alavanca de extração da prensa, até que fosse obtida uma saliência de 10 mm. O corpo de
prova foi então colocado numa caixa com água, contendo uma cápsula para conter o
material desagregado, por um período de pelo menos 20 horas, observando-se os
primeiros minutos do seu comportamento e, anotando-se as eventuais peculiaridades, tais
como: desagregação, desprendimento de bolhas, inchamento e trincamento.
Após esse período as cápsulas com o material desagregado foram retiradas e levadas para
secagem em estufa, para permitir o cálculo da Perda de Massa por Imersão (Pi). A massa
do solo seco em estufa, da porção desprendida do corpo-de-prova, em gramas, é
denominada Md. Com o valor de Md associado aos valores da massa seca individual de
cada corpo de prova( Ms) e a altura inicial do corpo-de-prova , calculou-se o valor de Pi
que foi utilizado na classificação, por meio do gráfico Pi x Mini-MCV. Neste gráfico,
procurou-se o valor de Mini-MCV igual a 15 para os solos de alta massa específica, ou
igual a 10 para os solos de baixa massa específica, de acordo com o seguinte critério, já
destacado no Capítulo 2.
Traçou-se o gráfico Mini-MCV x Af (altura final do corpo de prova), procurou-se o Mini-
MCV = 10 no eixo das abscissas e determinou-se o valor correspondente de Af, no eixo
54
das ordenadas. Se Af fosse menor que 48 mm, o solo era considerado de alta massa
específica. Se Af fosse maior ou igual a 48 mm, o solo era considerado de baixa massa
específica. As Figuras 3.21 e 3.22 apresentam exemplo de curvas obtidas com estes
procedimentos.
Figura 3-21 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Af
Figura 3-22 – Exemplo de uma curva Mini-MCV x Pi
No início da execução dos ensaios ocorreram alguns casos de perda de material, entre o
soquete e o cilindro, acarretando a perda do corpo de prova. Isto ocorria na compactação
dos solos mais argilosos, nos pontos de teor de umidade próximos ou superiores à
umidade ótima.
Após uma consulta à bibliografia sobre a tecnologia MCT, foram encontradas
informações que este problema poderia ser resolvido com a colocação de anéis de vedação
nos cilindros (Marangon, 2004). Constatada como uma das maiores diculdades
experimentais na execução da compactação de alguns solos argilosos, o autor percebeu
que, em pontos com teor de umidade próximo ou superior a umidade ótima, foi observada
55
uma diferença na massa de solo final do corpo de prova. Passou-se também a adotar a
utilização dos anéis na sequência dos procedimentos de execução dos ensaios.
Foram utilizados os anéis existentes no laboratório do Núcleo de Geotecnia da UFOP. O
maior, de bronze, foi colocado na parte inferior do corpo de prova, e o menor, de aço
inoxidável, na parte superior. O volume dos anéis foi descontado no cálculo das massas
específicas e da perda de massa. Esta configuração da colocação dos anéis eliminou o
problema da perda de material, por isso não foi testada a configuração inversa, colocando
o anel maior em cima e o menor em baixo, que talvez seja a mais correta (Figuras 3.21 a
3.26).
Figura 3-23 – Vista do vazamento da amostra no pistão
Figura 3-24 – Vista dos anéis de vedação e discos de polietileno
56
Figura 3-25 - Detalhe do anel de vedação inferior
Figura 3-26 – Detalhe do anel de vedação superior
No que tange a determinação da altura do corpo de prova com relativa precisão, adotou-
se, desde o início da campanha de ensaios, o procedimento de aferição da prensa de
compactação, conforme a recomendação da própria norma DNER-ME 258/1994
(BRASIL, 1994a).
Na compactação das amostras que apresentavam menores teores de umidade, mais secas,
que exigiam a aplicação de 256 golpes, algumas vezes ocorreu a fuga do cilindro em
relação à base da prensa de compactação Mini-MCV. Durante a compactação
principalmente das amostras em que se utilizava um grande número de golpes, era comum
esta ocorrência. Nesses casos, a distância entre a face inferior do solo compactado e a
57
extremidade inferior do cilindro foi reduzindo gradativamente, até que, antes da aplicação
do número de golpes necessários para completar a série, a amostra alcançou a
extremidade do cilindro, fazendo que este saísse da base da prensa .
Como recomendação prática, Marangon (2004) afirma que é possível interromper
antecipadamente o ensaio e resolver esse problema, sem comprometimento do
procedimento. Entretanto, na presente pesquisa, adotou-se o procedimento de abandonar
o corpo de prova e moldar outro, com teor de umidade 0,5% a 1,5% maior, que foi
suficiente para sanar o problema. As Figuras 3.27 e 3.28 mostram a fuga do cilindro da
base no momento do ensaio. As Figuras 3.29 a 3.37 ilustram a sequência de execução dos
ensaios de Compactação Mini-MCV e de Perda de Massa por Imersão (Pi).
Figura 3-27 – Detalhe da fuga do cilindro sobre a base durante o ensaio
Figura 3-28 – Fuga do corpo de prova no interior do cilindro durante o ensaio
58
Figura 3-29 – Compactação Mini-MCV (instante 1)
Figura 3-30 – Compactação Mini-MCV (instante 2)
Figura 3-31 – Compactação Mini-MCV (instante 3)
59
Figura 3-32 – Compactação Mini-MCV (instante 4)
Figura 3-33 – Perda de Massa por Imersão (instante 1)
Figura 3-34 – Perda de Massa por Imersão (instante 2)
60
Figura 3-35 – Perda de Massa por Imersão (instante 3)
Figura 3-36 – Perda de Massa por Imersão (instante 4)
Figura 3-37 – Perda de Massa por Imersão (instante 5)
61
3.7 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA MECÂNICA E DA EXPANSÃO
A análise da resistência mecânica e da expansão foi realizada através da execução dos
ensaios de compactação e de Índice de Suporte Califórnia, nos laboratórios do
NUGEO/UFOP, segundo as normas NBR 7182 (NBR, 2016) e NBR 9895 (2017). Devido
à falta de material causada por perda de material na montagem das primeiras misturas e
por repetição de alguns ensaios na fase inicial, os ensaios foram realizados com a
compactação de três amostras, de forma a obter a resistência aproximada por 3 pontos.
Para estimativa da umidade ótima, adicionou-se à primeira amostra uma quantidade de
água tal que, após a homogeneização, ao se comprimir uma porção do solo na palma da
mão, ela formasse um bloco coeso e resistente, sem imprimir uma marca d’água na pele.
Em seguida calculou-se o teor de umidade correspondente à água adicionada e, dessa
forma, preparam-se as demais amostras, com 2% acima e 2% abaixo deste valor.
Após a compactação das amostras e a colocação das sobrecargas e dos extensômetros, os
corpos prova foram levados ao tanque com água e ficaram submersos por quatro dias,
conforme prescrição normativa. Em seguida, foram levados para o rompimento na prensa.
As Figuras 3.38 a 3.40 ilustram a sequência de execução dos ensaios ISC.
Figura 3-38 – Vista das amostras preparadas para a realização dos ensaios ISC
62
Figura 3-39 – Vista das amostras imersas para verificação da expansão
Figura 3-40 – Vista de dois corpos de prova após o ensaio de penetração
Estes procedimentos (incluindo todos os ensaios descritos) foram adotados como sendo
os métodos da pesquisa, cujos resultados são apresentados em discutidos no próximo
capítulo.
63
CAPÍTULO 4
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Conforme já destacado, o presente trabalho buscou analisar a aplicabilidade da
classificação MCT na execução de bases de pavimentos rodoviários que utilizam solos
lateríticos estabilizados granulometricamente. Neste sentido, foram propostas dezesseis
diferentes misturas, envolvendo diferentes materiais, a partir da associação de dois ou três
solos de duas jazidas de cascalho laterítico natural, denominados J1 e J2, um latossolo
vermelho-amarelo de textura média, denominado E1 e o E2, caracterizado como um
latossolo vermelho de textura argilosa.
Cabe destacar que o procedimento experimental envolve métodos acessíveis, em
condições reais de aplicação, visando a otimização e melhores condições de operação
para o pessoal envolvido nos processos construtivos. Embora esses métodos ainda não
sejam totalmente assimilados atualmente, eles envolvem procedimentos simples, e após
serem sanadas algumas dúvidas e subjetividades, poderão facilmente fazer parte da
prática cotidiana. Desta forma, a pesquisa configura-se como mecanismo significativo do
ponto de vista técnico e de aplicação para todas as rodovias brasileiras, especialmente nas
regiões trabalhadas e nas regiões Centro-Oeste e Norte do país.
4.1 CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Os ensaios foram realizados em conformidade com os princípios metodológicos expostos
no capítulo anterior, seguindo as normas vigentes, ou mesmo procedimentos específicos
propostos ao longo deste trabalho.
Neste sentido, são apresentados inicialmente os resultados associados à caracterização
dos diversos materiais envolvidos. As Figuras 4.1 e 4.2 mostram as curvas
granulométricas dos materiais J1, J2, E1 e E2 sem sedimentação e de todas as misturas
estudadas, com sedimentação, respectivamente. A Figura 4.3 apresenta as curvas de todas
as misturas após a análise granulométrica sem sedimentação.
64
Figura 4-1 – Curvas granulométricas dos materiais J1, J2, E1 e E2, sem sedimentação
Figura 4.2 – Curvas granulométricas das misturas, com sedimentação
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
Po
rcenta
gem
qu
e P
assa (
%)
J-1
J-2
E-1
E-2
Diâmetro (mm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
Po
rcenta
gem
qu
e P
assa (
%)
M-1
M-3
M-4
M-5
M-6
M-7
M-8
M-17
M-18
M-19
M-20
M-21
M-22
M-23
M-25
M-27
Diâmetro (mm)
65
Figura 4.3 – Curvas granulométricas das misturas, sem sedimentação
Os resultados, em termos da distribuição granulométrica, dos materiais J1, J2, E1 e E2
são apresentados na Tabela 4.1, e os resultados obtidos para todas as misturas são
apresentados na Tabela 4.2, que mostra a comparação entre a distribuição prevista na fase
de planejamento das misturas, e distribuição obtida como resultados dos ensaios, após a
montagem das misturas. Já a Tabela 4.3, apresentada na sequência, mostra a composição
granulométrica de todas as misturas e os percentuais correspondentes às frações
pedregulho, areia, silte e argila, os limites de Atterberg, as classificações UCSC e TRB e
a faixa granulométrica na qual a mistura se enquadra. Foram consideradas as faixas
tradicionais e as faixas indicadas para solos lateríticos.
Conforme citado no Capítulo 3, item 3.4, para a determinação das porcentagens dos
materiais, foi elaborada uma planilha eletrônica, com base no método das tentativas.
Tabela 4.1 – Análise granulométrica sem sedimentação, J1, J2, E1 e E2
Mistura Granulometria (% passante)
1" 3/8" nº 4 nº10 nº 40 nº 200
J1 100 84,40 47,20 24,40 20,30 9,70
J2 100 89,30 49,90 13,20 6,30 5,20
E1 100 100,00 100,00 100,00 96,50 42,50
E2 100 100,00 100,00 100,00 99,00 94,90
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
Po
rcen
tage
m q
ue
Pa
ssa
(%
)
M-1
M-3
M-4
M-5
M-6
M-7
M-8
M-17
M-18
M-19
M-20
M-21
M-22
M-23
M-25
M-27
Diâmetro (mm)
66
Tabela 4.2 – Distribuição granulométrica das misturas, previsto e executado
Mistura M-1 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 M-8 M-17 M-18 M-19 M-20 M-21 M-22 M-23 M-25 M-27
Código
12
-80
/20
12
-70
/30
11
-70
/30
11
-60
/40
11
-50
/50
12
-60
/40
12
-50
/50
21
2-7
0/1
0/2
0
21
2-6
5/1
0/2
5
21
-60
/40
22
-80
/20
22
-65
/35
21
-70
/30
22
-70
/30
12
-70
,5/2
9,5
12
-68
/32
P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E
Gra
nu
lom
etri
a
(
% P
ass
an
te) 1" 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
3/8" 84,3 86,5 86,3 89,4 86,3 89,8 88,2 88,5 90,2 85,9 88,2 93,0 90,2 95,9 92,5 93,2 93,0 94,3 93,6 89,8 91,4 93,4 93,0 92,7 92,5 95,1 92,5 95,0 80,5 80,1 79,0 78,3
no. 4 57,8 57,5 63,0 67,1 63,0 65,5 68,3 69,8 73,6 68,9 68,3 77,0 73,6 81,6 64,9 69,1 67,4 71,2 69,9 64,8 59,9 67,4 67,4 70,8 64,9 71,3 64,9 74,8 58,4 55,0 58,0 53,4
no.10 39,5 37,8 47,1 47,6 47,1 47,9 54,6 55,8 62,2 56,9 54,6 60,8 62,2 66,4 39,2 41,3 43,6 44,4 47,9 44,1 30,6 34,1 43,6 45,0 39,2 40,1 39,2 45,3 41,4 38,4 41,5 39,3
no. 40 36,0 33,3 43,9 40,0 43,2 41,9 50,8 50,8 58,4 52,4 51,8 56,8 59,7 62,0 33,9 34,7 38,5 36,4 42,4 39,6 24,8 24,4 38,7 32,2 33,4 33,2 34,1 35,7 37,6 35,9 38,4 37,3
no.200 26,7 17,8 35,3 31,0 19,5 17,4 22,8 21,6 26,1 22,9 43,8 32,1 52,3 36,5 26,9 24,7 31,4 25,0 20,1 17,3 23,1 20,3 36,6 26,9 16,4 15,4 32,1 30,9 27,3 28,8 29,1 30,5
P - Previsto
E - Executado
67
Tabela 4.3 – Resultados dos ensaios de caracterização das misturas
Mistura Código
Granulometria (% Passante) / Peneira d
(g/cm3) Pedr. Areia Silte Argila LL LP IP IG
Classificação Faixa
Trad.
Faixa
S.
Lat. 1" 3/8" no 4 no 10 no 40 no 200 USCS TRB
M-01 12-80/20 100 86,48 57,46 37,75 33,31 17,75 2,085 62,2 21,4 6,6 9,8 25 18 7 0 SC-SM A-2-4 N. E. B
M-03 12-70/30 100 89,42 67,08 47,63 40,03 30,97 2,023 51,1 21,0 12,0 15,9 39 24 15 1 SC A-2-6 N. E. B
M-04 11-70/30 100 89,78 65,54 47,88 41,89 17,43 2,148 50,9 35,6 5,0 8,5 20 12 8 0 SC A-2-4 D B
M-05 11-60/40 100 88,52 69,77 55,84 50,80 21,61 2,170 43,1 37,8 7,3 11,8 19 17 2 0 SM A-2-4 N. E. N. E.
M-06 11-50/50 100 85,90 68,93 56,91 52,38 22,86 2,168 42,0 38,2 9,2 10,6 18 12 6 0 SC-SM A-2-4 N. E. N. E.
M-07 12-60/40 100 93,02 77,02 60,84 56,77 32,05 1,935 38,2 32,3 11,9 17,6 28 18 10 0 SC A-2-4 N. E. N. E.
M-08 12-50/50 100 95,87 81,61 66,35 61,99 36,48 1,920 32,8 36,7 15,1 15,4 29 21 8 0 SC A-4 N. E. N. E.
M-17 212-70/10/20 100 93,24 69,10 41,33 34,69 24,66 2,312 57,3 18,2 10,2 14,3 33 19 14 0 SC A-2-6 D B
M-18 212-65/10/25 100 94,31 71,18 44,44 36,35 24,96 2,300 54,2 20,6 12,0 13,2 31 22 9 0 SC A-2-4 D B
M-19 21-60/40 100 89,75 64,79 44,13 39,55 17,26 2,390 54,5 29,3 7,3 8,9 18 8 10 0 SC A-2-4 D B
M-20 22-80/20 100 93,40 67,44 34,10 24,36 20,27 2,310 64,3 15,0 8,6 12,1 38 24 14 0 SC A-2-6 N. E. B
M-21 22-65/35 100 92,71 70,78 45,00 32,22 26,85 2,200 53,7 18,7 15,0 12,6 31 20 11 0 SC A-2-6 N. E. B
M-22 21-70/30 100 95,10 71,26 40,05 33,16 15,39 2,405 58,8 26,6 6,5 8,1 19 15 4 0 SC-SM A-1-b D N. E.
M-23 22-70/30 100 94,97 74,76 45,28 35,72 30,91 2,030 53,4 15,9 14,3 16,4 44 29 15 1 SM A-2-7 N. E. B
M-25 12-70,5/29,5 100 80,10 55,03 38,35 35,85 28,78 2,130 61,6 13,2 11,6 13,6 36 26 10 0 SM A-2-4 N. E. A
M-27 12-68/32 100 78,25 53,37 39,30 37,34 30,47 2,070 60,7 12,6 12,6 14,1 37 26 11 0 SM A-2-6 N. E. A
Pedr. - Pedregulho
Faixa Trad. - Faixa Tradicional
Faixa S. Lat. - Faixa para Solos Lateríticos
N.E. – Não Enquadra
68
Observando os resultados apresentados na Tabela 4.1 e Figura 4.1, percebe-se que os
materiais das jazidas J1 e J2 não se enquadram em nenhuma das faixas estipuladas para
execução de bases estabilizadas granulometricamente, de acordo com recomendações
normativas. As misturas M-1 (12-80/20), M-7 (12-60/40), M-08 (12-50/50), M-18 (212-
65/10/25) e M-21 (22-80/20), apresentaram uma diferença acentuada entre a composição
granulométrica prevista e a executada, em especial na peneira nº 200 (Tabela 4.2).
Este comportamento pode ter sido causado por uma variação na composição do solo fino
E2, componente de todas essas misturas. As diferenças não invalidam os resultados, pois
foram adotados os valores executados, obtidos nos ensaios, e as amostras foram sempre
montadas na mesma proporção. Em função do processo empregado, antes da montagem
de todas misturas, cada material foi cuidadosamente homogeneizado, de modo a garantir
que todos os sacos de determinada mistura apresentassem uma composição uniforme.
As misturas M-03 (12-70/30) e M-23 (22-70/30), apesar de pequena, apresentam uma
porcentagem passando na peneira nº 200 maior do que o limite estabelecido pela norma
DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), que é de 30% (Tabela 4.3), Figura 4,2 e figura 4,3.
Ressalta-se que estas misturas foram selecionadas, visando a análise da influência desse
pequeno desvio no comportamento das misturas.
Buscando uma organização em grupos das diferentes misturas trabalhadas, com base no
resultado da composição granulométrica e no enquadramento nas faixas, estas foram
subdivididas em três grupos distintos:
o primeiro grupo é formado por aquelas misturas que se enquadram e uma das
faixas criadas para solos lateríticos, indicadas pela norma DNIT-ES 098/2007
(BRASIL, 2007). Esse grupo é composto pelas misturas M-01 (12-80/20), M-03
(12-70/30), M-20 (22-80/20), M-21 (22-65/35) e M-23 (22-70/30), que se
enquadraram na faixa B e pelas as misturas M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-
68/32), que se enquadraram na faixa A;
o segundo grupo compreende aquelas misturas que não se enquadraram em
nenhuma faixa granulométrica. Desse grupo fazem parte as misturas M-05 (11-
60/40, M-06 (11-50/50), M-07 (12-60/40) e M-08 (12-50/50);
69
o terceiro grupo compreende as misturas que se enquadraram em uma das faixas
tradicionais, determinadas pela norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL, 2010), para
bases estabilizadas granulometricamente. Esse grupo é composto pelas misturas
M-04 (11-70/30),
M-17 (212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25), M-19 (21-60/40) e M-22 (21-70/30),
que se enquadraram na faixa D.
As misturas M-03 (12-70/30), M-17 (212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25), M-20 (22-
80/20), M-21 (22-65/35), M-23 (22-70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32),
apresentam porcentagem de material que passa na peneira nº 200 superior a 2/3 da
porcentagem que passa na peneira nº 40 e a mistura M-03 (12-70/30) apresenta LL >40.
Com base na classificação TRB, a maioria das misturas (M-01 (12-80/20), M-04 (11-
70/30), M-05 (11-60/40, M-06 (11-50/50), M-07 (12-60/40), M-17 (212-70/10/20), M-
18 (212-65/10/25), M-19 (21-60/40), M-20 (22-80/20), M-21 (22-65/35), M-23 (22-
70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), foram classificadas como A-2-4, A-2-
6 ou A-2-7, pertencentes ao grupo 2, que segundo Vargas (1978) e Baptista (1980), são
solos com grande variedade de materiais granulares, situados no limite entre os solos do
grupo 1 (pedras e areias) e os solos do grupo 4 (siltes ). Apresentam um comportamento
satisfatório quando empregados em bases de pavimentos e correspondem aos solos mal
graduados com finos, de bom comportamento como subleito. A mistura M-22 (21-70/30)
foi classificada como A-1-b, que corresponde às misturas de pedra, pedregulho e areia,
com excelente comportamento como subleito e, a mistura M-08 (12-50/50) como A-4.
Segundo Vargas (1978) a classificação A-4 representa os siltes e argilas de baixa
plasticidade, com precário comportamento quando utilizados como base, devido ao
inchamento causado pela saturação.
Já com base na classificação unificada, a maioria das misturas foi classificada como SC,
correspondente às areias argilosas com ou sem pedregulhos, com mais de 12% de finos e
algumas, como SM, correspondente às areias siltosas com pedregulho ou sem pedregulho,
ou mesmo SC-SM, correspondente às areias argilo-siltosas com ou sem pedregulho.
70
Segundo Vargas (1978) os solos SM correspondem às areias siltosas, equivalentes às
misturas mal graduadas de areia e silte, caracterizadas pela presença de finos não
plásticos. Os solos SC correspondem às areias argilosas, equivalentes às misturas mal
graduadas de areia e argila, caracterizadas pela presença de finos com plasticidade.
A comparação simples e direta entre as classificações tradicionais e a classificação MCT
não pode ser realizada neste caso, pois é preciso lembrar que, no presente trabalho, a
classificação MCT corresponde à fração do solo que passa na peneira nº 10 ( malha de
2,0 mm), enquanto as demais classificações consideram a granulometria integral das
amostras. Não foi realizada a classificação MCT-G, que foi lançada mais recentemente.
Mesmo considerando esse aspecto, ao confrontarmos o desempenho das misturas nos
ensaios de determinação da resistência mecânica e da expansão com o resultado das
classificações, podemos observar que a classificação MCT, por ser a única que consegue
informar características relacionadas à gênese da porção dos solos finos das misturas, é
muito mais eficaz na análise e previsão do comportamento dos solos tropicais. Como
exemplo, percebe-se que a classificação tradicional das misturas M-04 (11-70/30) ( SC
e A 2-4), M-17 (212-70/10/20) ( SC e A 2-6), M-19 (21-60/40) ( SC e A 2-4) e M-22 (21-
70/30) ( SC-SM e A 1-b), permite prevermos um desempenho de razoável a bom dessas
misturas, semelhante ao desempenho esperado para as misturas M-03 (12-70/30) ( SC e
A 2-6), M-18 (212-65/10/25) ( SC e A 2-4), M-20 (22-80/20) ( SC e A 2-6) e M-21 (22-
65/35) ( SC e A 2-6).
Entretanto, a classificação MCT dessas misturas, M-04 (11-70/30) ( LA’), M-17 (212-
70/10/20) ( LA’), M-19 (21-60/40) ( NA’ LA’) e M-22 (21-70/30) ( LA’NA’), nos
permite prever, devido ao comportamento laterítico ( ou parcialmente laterítico) e
arenoso dessas misturas, um desempenho superior ao desempenho das outras misturas,
M-03 (12-70/30) ( LG’), M-18 (212-65/10/25) ( LG’), M-20 (22-80/20) ( LG’) e M-21
(22-65/35) ( LG’), o que foi comprovado com o resultado dos ensaios. Para (M-01 (12-
80/20) ) ( SC-SM e A 2-4), embora a classificação MCT seja LG’, o percentual maior de
areia e pedregulho permitiu um desempenho superior dessa mistura, semelhante às
misturas de comportamento laterítico e arenoso.
71
4.2 IDENTIFICAÇÃO DO CARATER LATERÍTICO
4.2.1 Determinação da relação sílica-sesquióxidos
Conforme já destacado anteriormente, a determinação da relação sílica-sesquióxidos e
sílica-alumina foi realizada no laboratório de Via Úmida Inorgânica do Centro de
Inovação e Tecnologia, do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI) -
Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais (FIEMG), Campus CETEC, em Belo
Horizonte/MG. As quantidades de SiO2, Fe2O3, Al2O3 e dos valores de Kr e Ki, foram
determinadas e são apresentadas nas Tabela 4.4 e 4.5, separadas, respectivamente para as
jazidas e áreas de empréstimo, bem como para as misturas.
Tabela 4.4 – Resultado da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina para J1, J2, E1 e E2
Parâmetro Resultados
J-01 J-02 E-01 E-02
Al2O3 3,76 7,48 8,03 19,80
Fe2O3 6,96 23,61 1,30 1,35
SiO2 9,58 7,38 9,10 22,40
Ki 4,327 1,678 1,927 1,923
Kr 1,986 0,557 1,746 1,516
Tabela 4.5 – Resultado da relação sílica-sesquióxidos e sílica-alumina das misturas
Parâmetro
Resultados
M-01 M-03 M-17 M-18 M-20 M-21 M-22 M-23
12
-80
/20
12
-70
/30
21
2-7
0/1
0/2
0
21
2-6
5/1
0/2
5
22
-80
/20
22
-65
/35
21
-70
/30
22
-70
/30
Al2O3 14,45 15,14 13,31 12,38 14,26 14,33 8,10 14,94
Fe2O3 8,82 8,86 10,45 8,24 13,65 9,86 6,84 10,79
SiO2 17,27 16,64 16,80 15,36 16,73 17,28 9,75 18,03
Ki 2,033 1,868 2,084 2,109 1,994 2,049 2,047 2,052
Kr 1,463 1,361 1,402 1,481 1,238 1,424 1,331 1,405
A relação molecular entre os teores de sílica e alumina (SiO2/Al2O3), ou valor Ki é
usualmente utilizado como um indicador do grau de intemperismo dos solos. Para estes
solos intensamente intemperizados, Ki é essencialmente uma medida das proporções de
sílica e alumina.
72
Conforme mostra a Tabela 4.4, o material da jazida J-01, apresenta o valor de Ki = 4,327,
sendo o mais elevado, destoando-se das demais amostras, e incompatível com o valor
correspondente de Kr. J-02, E-01 e E-02 já apresentaram valores menores que 2,
tipicamente dos solos lateríticos. Nestes solos, os resultados mostram uma possibilidade
de ocorrência prévia da remoção parcial e/ou total da sílica e posterior concentração do
alumínio.
Para o caso dos resultados de Kr, que representa a relação molecular entre a sílica e
sesquióxidos (soma de Al2O3 e Fe2O3), todas as misturas apresentaram valores menores
do que 2. Os solos lateríticos são aqueles cuja relação molecular sílica/sesquióxido é
menor do que 2 , que são indicativos de solos muito intemperizados, com características
peculiares.
De fato, os solos apresentam relação molecular sílica/sesquióxidos menor que 2 e a
presença apreciável de sesquióxido de ferro, tendência para o concrecionamento e
endurecimento sob exposição ao sol, baixa expansibilidade e baixo teor de matéria
orgânica. Assim, com base nos valores de Kr inferiores a 2, pode-se inferir o caráter
laterítico à todas as oito misturas submetidas ao ensaio de determinação da relação sílica-
sesquióxidos, bem como aos materiais E1, E2, J1 e J2, componentes dessas misturas.
4.2.2 Difratometria de raios-X
A difratometria de raios-X foi realizada visando a caracterização mineralógica de E1 e
E2, que foram os solos finos utilizados na montagem de todas as misturas. Os
difratogramas de raios-X das amostras citadas são apresentados nas Figuras 4.4 e 4.5,
respectivamente.
Pelos espetros apresentados, na fração argila, nota-se a presença de fases associadas à
caulinita (Kln), e goethita (Gt), muito comuns nos solos lateríticos. Este óxido é, em geral,
pedogenético e origina-se de minerais primários contendo ferro em suas estruturas. A
detecção dos óxidos de titânio, rutilo (Rt) e anatásio (Ana), que segundo KÄMPF at al.
(2016), apresentam uma concentração mais elevada nos solos tropicais, também são
indicativos de solos muito intemperizados.
73
Figura 4.4 – Difratograma de raios-X da amostra E1
Figura 4.5 – Difratograma de raios-X da amostra E1
74
4.2.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As Figuras 4.6 a 4.10 apresentam as imagens microscópicas, obtidas.
Figura 4.6 – Imagem da MEV - J1 - ampliação 1000X
Figura 4.7 – Imagem da MEV - J2 - ampliação 1000X
Figura 4.8 – Imagem da MEV - Mistura M-07 - ampliação 1000X
75
Figura 4.9 – Imagem da MEV - Mistura M-18 - ampliação 500X
Figura 4.10 – Imagem da MEV - Mistura M-20 - ampliação 1000X.
As imagens apresentadas indicam uma estrutura onde as concreções de quartzo são
envolvidas por grãos menores, ligados por uma massa aparentemente amorfa,
característica dos solos lateríticos, segundo Nogami e Villibor (1995). As chamadas
concreções lateríticas presentes são auxiliadas pela presença do óxidos de ferro e de
alumínio, já detectados na difratometria de raios-X, que possuem propriedades
cimentantes, quando hidratados.
Em função do processo de laterização, em geral, os solos lateríticos associados à fração
argila são essencialmente constituídos por argilominerais do grupo das caulinitas e de
óxidos e hidróxidos de ferro e/ou de alumínio. Estes elementos, quando combinados,
tendem a formar agregações estáveis em presença de água, além de reduzirem a
76
capacidade de adsorção de água pelos argilominerais. Neste último caso, pode ocorrer
uma cimentação natural das partículas.
4.2.4 A Classificação MCT
Os resultados obtidos segundo a metodologia MCT, para os materiais J1, J2, E1 e E2, são
apresentados na Tabela 4.6. Além dos dados e parâmetros relacionados às amostras, os
resultados obtidos para as dezesseis misturas são apresentados na Tabela 4.7, destacada
na sequência. Deve-se ressaltar, que para execução dos ensaios, foi adotado o mesmo
procedimento de formação das amostras recomendado para as amostras submetidas ao
ensaio de determinação da relação sílica-sesquióxidos, norma DNER-ME 030/1994
(BRASIL, 1994c), que consiste na utilização da porção de solo que passa na peneira de
2,0 mm. A classificação refere-se portanto à fração de solos finos contida nas misturas.
Tabela 4.6 – Parâmetros e classes obtidos pela metodologia MCT, para J1, J2, E1 e E2
Material c' d' Pi e' Classe (MCT)
J1 1,56 62,60 88,00 1,06 LA' NA'
J2 1,29 46,67 100,00 1,13 LA' NA'
E1 1,03 93,96 115,00 1,11 LA' NA'
E2 2,05 59,03 20,00 0,81 LG'
Tabela 4.7 - Parâmetros e classes obtidos pela metodologia MCT, para as misturas.
Mistura Código c’ d’ Pi e’ Classe (MCT)
M-01 12-80/20 1,85 38,30 0,00 0,81 LG’
M-03 12-70/30 2,06 77,22 118,00 1,13 LG’
M-04 11-70/30 1,19 101,52 80,00 1,00 LA’ (?)
M-05 11-60/40 1,22 109,10 111,00 1,09 LA’NA’
M-06 11-50/50 1,01 66,88 80,00 1,03 LA’NA’
M-07 12-60/40 1,86 62,79 3,00 0,70 LG’
M-08 12-50/50 2,05 110,42 50,00 0,88 LG’
M-17 212-70/10/20 1,48 102,92 38,00 0,83 LA’
M-18 212-65/10/25 1,87 84,73 43,00 0,97 LG’
M-19 21-60/40 1,32 133,50 180,00 1,25 NA’ LA’
M-20 22-80/20 1,63 22,72 5,00 0,98 LG’
M-21 22-65/35 1,86 37,93 77,00 1,09 LG’
M-22 21-70/30 0,81 96,52 87,00 1,03 LA’NA’
M-23 22-70/30 1,89 61,93 28,00 0,84 LG’
M-25 12-70,5/29,5 1,79 80,92 60,00 0,95 LG’
M-27 12-68/32 1,85 75,87 40,00 0,87 LG’
77
Pela tabela 4.6, percebe-se que o material proveniente da jazida J1 foi classificado como
LA’NA’, de comportamento transicional, com caráter parcial de laterização, segundo
expressão utilizada por (Marson, 2004). Resalta-se que esta classificação, não exclui o
comportamento laterítico, Este resultado é equivalente ao resultado obtido através da
relação sílica-sesquióxidos, o qual indica para J1 o valor de Kr = 1,9864, próximo do
limite entre comportamento laterítico e não laterítico ( Kr =2,0).
Para J2, a relação sílica-sesquióxidos indicou Kr = 0,5569, correspondente aos solos
muito intemperizados, ao passo que segundo a classificação MCT, o material J2 foi
classificado como LA’NA’, também transicional, com caráter parcial de laterização.
Para o material E1, a classificação MCT indica comportamento transicional, LA’NA’,
enquanto a relação sílica-sesquióxidos classifica o material como laterítico ( kr = 1,746).
A classificação inferida através dos minerais identificados por meio da difratometria de
raios-X, também confirma o comportamento laterítico, para o material E1.
Observa-se que, pelos critérios da metodologia MCT convencional, os materiais J1, J2 e
E1, seriam classificados como LA’, de comportamento laterítico arenoso.
Já o solo E2, conforme o resultado apresentado, foi classificado como LG’, ou seja, de
comportamento laterítico argiloso, que é equivalente à classificação obtida através da
relação sílica-sesquióxidos ( kr = 1,516). Os minerais identificados através da
difratometria de raios-X, também indicaram solos com comportamento laterítico.
A análise da Tabela 4.7 indica que todas as misturas formadas por dois componentes nas
quais foi utilizado o material E2, foram classificadas como LG’, conforme esperado, visto
que, o caráter laterítico argiloso de E2, já tinha sido confirmado através da classificação
MCT, onde foi identificado como LG’, através da relação sílica-sesquióxidos e da
difratometria de raios-X.
Nas misturas formadas por dois componentes, em que o material fino utilizado foi a
amostra E1, quatro delas foram classificadas como LA’, comportamento laterítico
arenoso, e duas como transicionais (LA’NA’ e NA’LA’). Obviamente, estes resultados
também já eram esperados, pois o material E1 foi classificado como LA’NA’ na
78
classificação MCT (caráter parcial de laterização) e apresentou valor de Kr < 2,
correspondente aos solos muito intemperizados. A composição mineralógica por
difratometria de raios-X, com base no grau de intensidade dos minerais detectados, indica
que esse material apresenta um grau de intemperização, porém menos intenso do que
ocorre no material E2, conclusão que está coerente com os resultados da classificação
MCT.
A Figura 4.11 expõe os resultados obtidos do ponto de vista gráfico, inserindo no ábaco
todos os pontos obtidos pela relação c’ versus e’, considerando as amostras J1, J2, E1 e
E2, além de todas as misturas. Pela curva, observa-se que a nuvem de pontos obtidos
situa-se majoritariamente na região inferior do ábaco, evidenciando o comportamento
laterítico das amostras e misturas pesquisadas. A única mistura situada na parte superior,
após adotado o critério destacado no Capítulo 2, item 2.3, apresenta comportamento
transicional, com caráter parcial de laterização.Reforça-se que todos os gráficos
classificatórios, relacionados aos ensaios de compactação Mini-MCV e Perda de Massa
por Imersão (desenvolvido com o objetivo de distinguir os solos tropicais lateríticos dos
solos não lateríticos), responsáveis pela geração das curvas de deformabilidade e de
compactação (cálculo dos coeficientes c’ e d’) e, consequentemente, pelos cálculos do
índice e’ (que indicará se o solo tem comportamento laterítico ou não), são apresentados
no Anexo A desta dissertação.
Figura 4.11 – Gráfico classificatório MCT para as amostras J e E e das misturas estudadas
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Índ
ice
e'
Coeficiente c'
LA'
NA
LA
NA'
NS'
LG'
NG'
79
Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando nas faixas A
ou B, para solos lateríticos
Todas as sete misturas com composição granulométrica enquadrando nas faixas A ou B,
específicas para solos lateríticos, M-01 (12-80/20), M-03 (12-70/30), M-20 (22-80/20),
M-21 (22-65/35), M-23 (22-70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), tiveram a
comprovação do caráter laterítico através da classificação MCT. Todas foram
classificadas como LG’. Para Nogami e Villibor (1995), as argilas lateríticas possuem,
normalmente, valores de d’ superiores a 20, ao passo que as argilas não lateríticas
possuem valores de d’ inferiores a 10. Todas as misturas desse grupo apresentaram
valores de d’ superiores a 20, conforme esperado, reafirmando o caráter laterítico.
O resultado da relação sílica-sesquióxidos das cinco misturas, M-01 (12-80/20) (Kr =
1,463), M-03 (12-70/30) (Kr = 1,361), M-20 (22-80/20) (Kr = 1,238), M-21 (22-65/35)
(Kr = 1,424), e M-23 (22-70/30) (Kr = 1,405), permitiu inferir o caráter laterítico de todas
elas. Não há discordância entre esses resultados e aqueles obtidos através da classificação
MCT.
As misturas M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32) não foram submetidas ao ensaio de
determinação da relação sílica-sesquióxidos por terem sido montadas posteriormente,
mas, como elas foram formadas através de composições entre os materiais J1 e E2, com
parcelas de 29,5% e 32,0% de E2, respectivamente, pode-se inferir o caráter laterítico das
duas, a partir dos valores de Kr apresentado para estes materiais ( Kr = 1,986 para J1 e
Kr =1,516, para E2).
O caráter laterítico inferido ao material E2, em função do resultado da difratometria de
raios-X ( alto grau de intemperização), também permite inferir às misturas M-25 (12-
70,5/29,5) e M-27 (12-68/32) o caráter laterítico.
Grupo das misturas com composição granulométrica que não se enquadra em
nenhuma faixa
Todas as misturas do grupo caracterizado por conter composição granulométrica não
enquadrada em nenhuma faixa, M-05 (11-60/40, M-06 (11-50/50), M-07 (12-60/40) e M-
08 (12-50/50), tiveram a comprovação do caráter laterítico, segundo a classificação MCT.
As misturas M-05 (11-60/40) e M-06 (11-50/50) foram classificadas como LA’NA’, de
80
caráter parcial de laterização, M-07 (12-60/40) e M-08 (12-50/50) como LG’, de caráter
laterítico argiloso. Ademais, os valores de d’ foram todos superiores a 60. Esta é uma
característica dos solos lateríticos.
Essas misturas não foram submetidas à determinação da relação sílica-sesquióxidos, mas
os valores de Kr dos seus materiais constituintes, J1 (Kr = 1,986), E1 (Kr = 1,746) e E2
(Kr = 1,516), permitem inferir o caráter laterítico de todas elas. Destaca-se também as
elevadas porcentagens de E1 e E2 nessas misturas.
Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando na faixa
tradicional D
No grupo das misturas que se enquadram na faixa tradicional D, M-04 (11-70/30), M-17
(212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25), M-19 (21-60/40) e M-22 (21-70/30), segundo a
tecnologia MCT, duas foram identificadas com o caráter laterítico LA’, sendo elas, M-17
(212-70/10/20) e M-18 (212-65/10/25). Duas foram classificadas como transicionais: M-
19 (21-60/40) como NA’LA’ e M-22 (21-70/30) como LA’NA’, ambas com caráter
parcial de laterização.
A amostra M-04 (11-70/30), seria classificada como LA’, pelo procedimento
convencional, mas, aplicando-se o critério dos solos transicionais, ela não satisfaz as
condições descritas para a identificação do comportamento “L” ou “N”, situação que
ainda exige maiores estudos. Por isso, foi representada pelo símbolo LA’, com o ponto
de interrogação o lado. Ressalta-se que, com a definição de uma faixa mais ampla para
delimitação dos solos transicionais, essa mistura poderia ser classificada como NA’.
O comportamento laterítico inferido através da relação sílica-sesquióxidos das misturas
M-17 (212-70/10/20) (Kr = 1,402), M-18 (212-65/10/25) (Kr = 1,481) e M-22 (21-70/30)
(Kr = 1,331), coincide com o resultado da classificação MCT para estas misturas, já que
M-17 (212-70/10/20 e M-18 (212-65/10/25) foram identificadas com o caráter laterítico
( LA’ e LG’, respectivamente) e M-22 (21-70/30), com o caráter parcial de laterização
(LA’NA’).
M-04 (11-70/30) e M-19 (21-60/40) não foram submetidas ao ensaio para determinação
da relação sílica-sesquióxidos, mas, os valores de Kr dos seus componentes, J1 (Kr =
1,986), J2 (Kr = 0,557) e E1 (Kr = 1,746), permitem inferir o comportamento laterítico
81
dessas misturas. A mistura M-19 (21-60/40) foi classificada NA’LA’, com caráter parcial
de laterização, portanto, não há incompatibilidade entre o resultado da classificação MCT
e da relação sílica-sesquióxidos.
A mistura M-04 (11-70/30), entretanto, foi a única que apresentou um grau de incerteza
na classificação. Foi classificada como LA’, pelo procedimento convencional, mas,
aplicando-se o critério descrito no Capítulo 2 (item 2.3), ela teve a classificação
prejudicada, caracterizada pelo sinal de interrogação ( LA’ ?).
4.3 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA MECÂNICA E DA EXPANSÃO
Conforme destacado no capítulo anterior, a análise da resistência mecânica e da expansão
foi realizada através da execução dos ensaios de compactação e de ISC, nos laboratórios
do CTGA – NUGEO/UFOP, segundo as normas brasileiras. Os resultados dos ensaios de
compactação e de ISC são apresentados na Tabela 4.8.
Tabela 4.8 - Resultado dos ensaios de compactação e ISC
Mistura M-01 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 M-8 M-17 M-18 M-19 M-20 M-21 M-22 M-23 M-25 M-27
Código
12-8
0/2
0
12-7
0/3
0
11-7
0/3
0
11-6
0/4
0
11-5
0/5
0
12-6
0/4
0
12-5
0/5
0
212
-70/1
0/2
0
212
-65/1
0/2
5
21-6
0/4
0
22-8
0/2
0
22-6
5/3
5
21-7
0/3
0
22-7
0/3
0
12-7
0,5
/29
,5
12-6
8/3
2
wot (%) 11,40 11,70 9,30 8,10 7,50 14,50 14,70 9,10 9,30 7,0 10,50 11,0 6,30 10,60 11,60 12,00
d max
(g/cm3) 2,085 2,023 2,148 2,170 2,168 1,925 1,920 2,312 2,300 2,390 2,310 2,200 2,405 2,030 2,130 2,070
ISC 122 65 125 27 25 27 17 118 81 135 112 66 177 67 101 81
Expansão
(%) 0,05 0,10 0,08 0,03 0,04 0,05 0,38 0,04 0,02 0,03 0,00 0,05 0,01 0,03 0,02 0,03
4.3.1 Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando nas
faixas A ou B, para solos lateríticos
As misturas do primeiro grupo, que se enquadram e uma das faixas A ou B, específicas
para solos lateríticos, M-01 (12-80/20), M-03 (12-70/30), M-20 (22-80/20), M-21 (22-
65/35), M-23 (22-70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), apresentam massa
específica seca máxima (dmax) variando de 2,023g/cm3 a 2,310 g/cm3.
82
As misturas M-03 (12-70/30) e M-23 (22-70/30), com 30,97% e 30,91% respectivamente,
passando na peneira no 200, apresentam ISC igual a 65 e 67, que são superiores ao limite
mínimo de ISC (igual a 60), indicado pela norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007),
para base de pavimentos rodoviários, com número N ≤ 5 x 106 . Entretanto a mistura M-
23(22-70/30), apresenta LL = 44, superior ao limite máximo permitido ( igual a 40). A
mistura M-21 (22-65/35), apresenta ISC= 66, também superior ao limite mínimo para
base com número N ≤ 5 x 106. Já os valores de ISC obtidos para as misturas M-01 (12-
80/20), M-20 (22-80/20), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), são superiores ao
limite mínimo de CBR (igual a 80), indicado pela mesma norma, para bases de
pavimentos rodoviários com número N > 5 x 106.
Todas as sete misturas desse grupo, apresentaram valores de ISC suficientes para a sua
utilização em bases de pavimentos rodoviários, comprovando que os solos lateríticos
possuem comportamento diferenciado, em relação aos solos das regiões temperadas.
Como essas misturas não se enquadram numa das faixas tradicionais, os bons resultados
alcançados não seriam possíveis, caso os solos lateríticos não apresentassem um
comportamento peculiar. Todas as misturas desse grupo apresentaram baixos valores de
expansão, característicos de solos com caráter laterítico.
4.3.2 Grupo das misturas com composição granulométrica que não se enquadra
em nenhuma faixa
Pelos resultados apresentados nas tabelas, observa-se que o grupo formado pelas misturas
que não se enquadraram em nenhuma faixa granulométrica, sejam M-05 (11-60/40), M-
06 (11-50/50), M-07 (12-60/40) e M-08 (12-50/50), apresentam massa específica seca
máxima (dmax) variando de 1,92 g/cm3 a 2,170 g/cm3 e ISC variando entre 17 e 27.
Os valores de ISC dessas misturas estão muito abaixo dos valores recomendados pelas
normas, para execução de bases de pavimentos, conforme esperado. Em relação à
expansão, as misturas M-05 (11-60/40), M-06 (11-50/50) e M-07 (12-60/40) apresentam
baixos valores, no geral, inferiores a 0,2%. A mistura M-08 (12-50/50) apresenta o valor
de expansão igual a 0,38%, superior ao limite máximo de expansão ( igual a 0,2%)
permitido pela norma DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), para bases com solos
lateríticos.
83
4.3.3 Grupo das misturas com composição granulométrica enquadrando na faixa
tradicional D
As misturas do terceiro grupo, que se enquadraram na faixa D, tradicional, M-04 (11-
70/30), M-17 (212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25), M-19 (21-60/40) e M-22 (21-70/30),
apresentam massa específica seca máxima (dmax) variando de 2,148g/cm3 a 2,405 g/cm3
e valores elevados de ISC, entre 81 e 177, conforme esperado. O resultado é coerente com
a característica do solo, pois o solo se enquadra numa faixa tradicional. Os valores de
expansão, das cinco amostras do segundo grupo são inferiores ao limite máximo
permitido pela norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL, 2010), que é 0,5%.
84
CAPÍTULO 5
5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
A realização da pesquisa permitiu que fosse avaliada a aplicabilidade da classificação
MCT na identificação do caráter laterítico ou não laterítico conforme objeto inicial do
trabalho, e a análise, de forma aproximada, da resistência mecânica e da expansão das
misturas. Ressalta-se que estas conclusões, referentes aos resultados obtidos no programa
experimental proposto, estão associadas aos materiais estudados, em condições
especificas, necessitando da ampliação da pesquisa para outras amostras.
Para a avaliação da viabilidade da utilização das misturas como camadas de base de
pavimentos, tomou-se como referência a norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL, 2010),
referente à execução de base estabilizada granulometricamente e a norma DNIT
098/2007-ES (BRASIL, 2007), referente à execução de base estabilizada
granulometricamente, com utilização de solos lateríticos, entretanto no que trata da
determinação do caráter laterítico ou não laterítico, a pesquisa avaliou a viabilidade da
utilização da classificação MCT, em substituição a determinação da relação sílica-
sesquióxidos (Kr).
Todas as misturas estudadas apresentam baixos valores de expansão, conforme esperado,
por se tratar de misturas com solos de comportamento laterítico. A mistura M-08 (12-
50/50) apresenta expansão igual a 0,38%, que é superior ao valor estabelecido para sua
utilização na execução de base de pavimento com solo laterítico, entretanto, todas as
demais misturas apresentam expansão inferior a 0,20%, atendendo as exigências
estabelecidas para execução de bases com solos lateríticos ( ou não lateríticos).
As misturas que se enquadram nas faixas A ou B, da norma DNIT 098/2007-ES
(BRASIL, 2007), para base estabilizada granulometricamente, com utilização de solos
lateríticos, M-01 (12-80/20), M-03 (12-70/30), M-20 (22-80/20), M-21 (22-65/35), M-25
(12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), apresentam valores de LL variando entre 25 e 40, e
valores de IP variando de 7 a 15 ( A mistura M-23 (22-70/30), apresenta LL superior ao
85
limite que é LL=40), que são muito superiores aos valores exigidos pela norma DNIT-ES
141/2010 (BRASIL, 2010), tradicional, para execução de base. Entretanto, essas misturas
apresentaram valores de ISC superiores aos exigidos pela norma DNIT-ES 141/2010
(BRASIL, 2010), satisfazendo nesse requisito as exigências para utilização na construção
de base de pavimento.
Três misturas deste grupo, M-03 (12-70/30), M-21 (22-65/35) e M-23 (22-70/30),
apresentam valores de ISC superiores a 60 que é o limite inferior para execução de base
com número N ≤ 5 x 106, e as demais M-01 (12-80/20), M-20 (22-80/20), M-25 (12-
70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), apresentaram valores de ISC superiores a 80, que é o limite
inferior para execução de base com número N > 5 x 106.
Esses resultados confirmam o comportamento peculiar das misturas com solos lateríticos,
visto que as misturas M-01 (12-80/20), M-03 (12-70/30), M-20 (22-80/20), M-21 (22-
65/35), M-23 (22-70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), não se enquadram em
nenhuma das faixas granulométricas tradicionais, onde os bons resultados são esperados,
mas ao contrário apresentam teores de argila e plasticidade superiores aos limites
estabelecidos por tais normas, e mesmo assim apresentam um desempenho superior,
compatível com a sua utilização em bases de pavimentos.
As misturas que não se enquadram em nenhuma faixa granulométrica apresentam baixos
valores de ISC, inferiores aos exigidos para sua utilização em base de pavimento. Esses
valores indicam que mesmo que a mistura seja formada por solos lateríticos, caso ela não
se enquadre numa das faixas determinadas pelas normas, os valores de resistência
mecânica serão baixos.
As misturas que se enquadram na faixa D, da norma DNIT-ES 141/2010 (BRASIL,
2010), tradicional, apresentam altos valores de ISC, superiores a 80, que é o limite inferior
para execução de bases com número N > 5 x 106. Cabe destacar neste grupo, que a mistura
M-22 (21-70/30) se enquadra na faixa D, mas não se enquadra em nenhuma faixa da
norma DNIT 098/2007-ES (BRASIL, 2007), ao passo que as demais, M-04 (11-70/30),
M-17 (212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25) e M-19 (21-60/40), se enquadram também
na faixa B, da norma DNIT 098/2007-ES (BRASIL, 2007). Os valores de ISC dessas
86
misturas indicam que, quando as misturas se enquadram em uma faixa tradicional, os
resultados de resistência mecânica são bons, seja para solos lateríticos ou para solos não
lateríticos.
Se levarmos em consideração a recomendação das normas DNIT-ES 141/2010 (BRASIL,
2010) e DNIT-ES 098/2007 (BRASIL, 2007), em relação à porcentagem de material que
passa nas peneiras nº 200 e nº 40, verificamos que as misturas as misturas M-03 (12-
70/30), M-20 (22-80/20), M-21 (22-65/35), M-23 (22-70/30), M-25 (12-70,5/29,5) e M-
27 (12-68/32) do grupo 1, e as misturas M-17 (212-70/10/20) e M-18 (212-65/10/25) do
grupo 3, não possuem as características recomendadas, pois apresentam porcentagem de
material que passa na peneira nº 200 superior a 2/3 da porcentagem que passa na peneira
nº 40. Entretanto, a pesquisa revelou que os resultados de resistência mecânica e de
expansão destas misturas foram satisfatórios. Tais resultados sugerem para o futuro a
necessidade de estudos mais detalhados, das misturas de solos que apresentem caráter
laterítico, e que apresentem porcentagem de material que passa na peneira nº 200 superior
a 2/3 da porcentagem que passa na peneira nº 40.
A determinação do caráter laterítico resultante da classificação MCT coincidiu com
caráter laterítico inferido através dos valores de Kr, resultante da determinação da relação
sílica-sesquióxidos, para todas as misturas que foram submetidas a esse ensaio, M-01 (12-
80/20), M-03 (12-70/30), M-17 (212-70/10/20), M-18 (212-65/10/25), M-20 (22-80/20),
M-21 (22-65/35), M-22 (21-70/30) e M-23 (22-70/30), comprovando a viabilidade da
utilização da classificação MCT. Ressalta-se que (M-22 (21-70/30) apresentou
comportamento transicional , equivalente ao caráter parcial de laterização.
Nas misturas que não foram submetidas ao ensaio de determinação da relação sílica-
sesquióxidos, o caráter laterítico foi inferido a partir dos resultados de Kr dos
componentes das misturas, E1, E2, J1 e J2, e dos teores desses componentes na fração
fina de cada uma das misturas. Também foram considerados os minerais detectados nos
componentes E1 e E2, através da difratometria de Raios-X. Com base nesses dados, foi
possível inferir o comportamento laterítico das misturas M-04 (11-70/30), M-05 (11-
60/40, M-06 (11-50/50), M-07 (12-60/40), M-08 (12-50/50), M-19 (21-60/40), M-25 (12-
87
70,5/29,5) e M-27 (12-68/32), que coincidiu com o caráter laterítico resultante através da
classificação MCT, para todas essas misturas, comprovando também a viabilidade da
utilização da tecnologia MCT. Ressalta-se que M-05 (11-60/40), M-06 (11-50/50) e M-
19 (21-60/40), apresentaram o comportamento transicional, equivalente ao caráter parcial
de laterização.
A utilização do critério de solos transicionais, (NA’LA’), traduziu o comportamento
laterítico inferido através dos valores de Kr, e das proporções dos componentes J2 e E1,
empregados na composição da mistura (M-19 (21-60/40). Sem utilização desse critério a
mistura (M-19 (21-60/40) seria classificada como NA’.
Para a mistura M-22 (21-70/30), o critério de solo transicional (LA’ NA’), correspondente
ao comportamento de laterização parcial, coincidiu com as propriedades inferidas através
dos valores de Kr, entretanto neste caso, sem adoção do critério a amostra seria
classificada como LA’.
As misturas M-05 (11-60/40) e M-06 (11-50/50), que conforme o critério de solos
transicionais foram classificadas como LA’NA’, correspondente ao comportamento de
laterização parcial, pela metodologia convencional seriam classificadas como LA’.
A mistura M-04 (11-70/30), que conforme a metodologia convencional foi classificada
como LA’, segundo o critério de solos transicionais, teve a classificação prejudicada, pois
apesar de estar um pouco mais afastada da linha divisória entre os comportamentos
laterítico e não laterítico, apresentou a curva h X Mini MCV com aspecto nitidamente
retilíneo.
Para as misturas de comportamento laterítico argiloso, a classificação MCT foi realizada
tranquilamente, sem a identificação de situações que gerassem dúvidas.
Entretanto, para as misturas de comportamento arenoso, principalmente para as misturas
que se situam na faixa de transição entre o comportamento laterítico e o não laterítico,
observou-se maior coerência na utilização do critério de solos transicionais, para a
classificação MCT, quando comparados com os resultados inferidos através dos valores
88
de Kr, sugerindo que o conceito de solos transicionais pode ser útil para evolução da
tecnologia MCT.
Houve coincidência da classificação MCT com os resultados da relação sílica-
sesquióxidos para quinze das dezesseis misturas estudadas. Em uma das misturas a
classificação MCT ficou prejudicada, entretanto os resultados não foram conflitantes.
Finalmente, os resultados mostraram que, apesar necessidade de aperfeiçoamento dos
processos que ainda envolvem uma pequena subjetividade, como a determinação de c’ e
dos processos que envolvem a classificação dos solos situados na transição entre os
comportamentos laterítico e não laterítico, a classificação MCT envolve procedimentos
executados sem grandes dificuldades, e fornece resultados coerentes e aceitáveis,
permitindo que possa fazer parte da prática rotineira, com grandes benefícios para a
técnica e a engenharia brasileiras.
Conforme ressaltado anteriormente, a presente pesquisa obteve conclusões restritas às
amostras estudadas, não sendo possível, ainda, uma extrapolação para outros materiais.
Neste sentido, são sugeridos estudos baseados na metodologia utilizada nesta dissertação
para outras misturas, considerando, ainda:
─ O estudo mais detalhado das misturas que apresentam caráter laterítico e
porcentagem de material que passa na peneira nº 200 superior a 2/3 da
porcentagem que passa na peneira nº 40.
─ O estudo de um número maior de amostras de solos arenosos, de
comportamento transicional, entre o comportamento laterítico e não laterítico;
─ Um estudo mais detalhado para definição da amplitude da faixa que reúne os
solos arenosos de comportamento transicional, entre o comportamento
laterítico e o não laterítico;
─ O estudo mais detalhado dos processos que envolvem subjetividade, como a
determinação do coeficiente c’;
─ O estudo com misturas formadas com a utilização de Cambissolos, Neossolos
e outros solos de comportamento não laterítico;
89
─ O complemento, com a análise dos módulos de resiliência das misturas e a
análise completa da resistência mecânica.
─ A realização da classificação de todas as amostras segundo a metodologia
MCT-G.
90
REFERÊNCIAS
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo –
Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 2017a.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502: Solos
e rochas. Rio de Janeiro, 1995.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Solo –
Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, 2016a.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo –
Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 2017b.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: Solo –
Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 2016b.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9895: Solo –
Índice Suporte Califórnia. Rio de Janeiro, 2017c.
BAPTISTA, C. F. N. Pavimentação. 4. ed. Tomo I. Porto Alegre: Editora Globo, 1980.
249p.
BIZZI, L. A. et al. Geologia e tectônica e recursos minerais do Brasil, Sistema de
informações geográficas - SIG e mapas na escala 1: 2.500.000. CPRM, Brasília, 2001.
BRASIL. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Manual de
pavimentação. 3. ed. Rio de Janeiro: DNIT, 2006.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Departamento Nacional de
Infraestrutura de Transportes. Sistema Nacional de Viação (SNV) - Versão 2015.
Brasília: DNIT, 2015. Disponível em: <http://www.dnit.gov.br/sistema-nacional-de-
viacao/sistema-nacional-de-viacao>.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Método de ensaio DNER-ME
256/1994 - Solos compactados com equipamento miniatura - determinação da perda de
massa por imersão. Estabelece o método para determinar a perda de massa por imersão
em água, de corpos-de-prova compactados em laboratório, com equipamento miniatura
(corpos-de-prova cilíndricos com 50 mm de diâmetro). Brasília: DNER, 1994b. 6 p.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Departamento Nacional de
Infraestrutura de Transportes. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Norma DNIT-ES
141/2010 - Pavimentação – Base estabilizada granulometricamente - Especificação de
serviço. Define a sistemática empregada na execução da camada de base de pavimento
91
utilizando solo estabilizado granulometricamente. São também apresentados os requisitos
concernentes a materiais, equipamentos, execução, inclusive plano de amostragem e de
ensaios, condicionantes ambientais, controle de qualidade, condições de conformidade e
não-conformidade e os critérios de medição dos serviços. Brasília: DNER, 2010. 9 p.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Departamento Nacional de
Infraestrutura de Transportes. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Método de ensaio
DNER-ME 030/1994 - Solos determinação das relações sílica-alumina e sílica-
sesquióxidos em solos. Norma técnica, prescreve o método a ser adotado na determinação
das relações sílica-alumina e sílica-sesquióxidos em solos. Indica a concentração dos
reagentes, o procedimento adotado, bem como os cálculos para determinação das relações
moleculares. Brasília: DNER, 1994c. 6 p.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Departamento Nacional de
Infraestrutura de Transportes. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Norma DNIT-ES
098/2007 - Pavimentação - base estabilizada granulometricamente com utilização de solo
laterítico - Especificação de serviço. Prescreve a sistemática empregada na execução da
camada de base de pavimento utilizando solos lateríticos de graduação graúda e
estabelece os requisitos concernentes a material, equipamento, manejo ambiental,
execução e controle da qualidade dos materiais empregados, além dos critérios para
aceitação, rejeição e medição dos serviços. Brasília: DNIT, 2007. 7p.
BRASIL. Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil. Instituto de Pesquisas
Rodoviárias. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio
DNER-ME 258/1994 - Solos compactados em equipamento miniature - Mini-MCV.
Contém um procedimento de compactação de solos passando na peneira de 2 mm de
abertura, realizado em laboratório, com corpos-de-prova tipo miniatura, de 50 mm de
diâmetro, denominado Mini-MCV. São determinados coeficientes empíricos utilizados
na caracterização e classificação de solos tropicais. Prescreve a aparelhagem, cálculos e
condições para a obtenção dos resultados. Brasília: DNER, 1994a. 14 p.
CAMPOS, J. E. G.; MONTEIRO, C. F.; RODRIGUES, L. N. Geologia e zoneamento
hidrogeológico da Bacia do Rio Preto. Planaltina: EMBRAPA Cerrados, 2006.
CASTRO, B. A. C.; Caracterização Geotécnica de Solos da Região Central de Minas
Gerais para Aplicação em Obras Rodoviárias. Dissertação de Mestrado, COPPE/ UFRJ,
Rio de Janeiro, (2002).
COMMITTEE ON TROPICAL SOILS. International Society for Small and Medium
Enterprises - ISSME. Peculiarities of Geotechnical Behaviour of tropical Lateritic
and Saprolitic Soils. Progress Report, 1982-1985. São Paulo: Associação Brasileira de
Mecânica dos Solos (ABMS), 1985.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. SiBCS-Sistema
Brasileiro de Classificação de Solos. 3. ed. Brasília: EMBRAPA, 2013. 353 p.
FABRIS, J. D. ; VIANA, J. H. M. ; SCHAEFER, C. E. G. R. ; WYPYCH, F ; STUCKI,
J. W. Métodos físicos de análise em mineralogia do solo: MELO, V. F. & ALLEONI,
92
L. R.F, (Editores), Química e mineralogia do solo. Parte I, 1. ed. Viçosa: SOCIEDADE
BRASILEIRA DE CIÊNCIA DO SOLO, 2016.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Coordenação de
Recursos Naturais e Estudos Ambientais. Manual técnico de pedologia. 3. ed. Rio de
Janeiro: IBGE, 2015. 430p. (Manuais técnicos em geociências).
KÄMPF,N. ; CURI, N. ;MARQUES, J. J. Óxidos de alumínio, sílicio, manganês e
titânio: MELO, V. F. & ALLEONI, L. R.F, (Editores), Química e mineralogia do solo.
Parte I, 1. ed. Viçosa: SOCIEDADE BRASILEIRA DE CIÊNCIA DO SOLO, 2016.
KEHRIG, A. G. As relações Ki e Kr no solo. Boletim do Instituto de Química Agrícola,
nº 13, Rio de Janeiro: INSTITUTO DE QUÍMICA AGRÍCOLA, 1949.
MARANGON, M. Proposição de estruturas típicas de pavimentos para região de
Minas Gerais: utilização solos lateríticos locais a partir da pedologia: Classificação MCT
e Resiliência. 2004. 442p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal
do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2004.
MARSON, M. Análise crítica da Classificação MCT para solos tropicais. 2004. 192f.
Dissertação (Mestrado em Infraestrutura de Transportes) – Instituto Tecnológico da
Aeronáutica, São José dos Campos, 2004.
MENELAU, B, G. S,; Infraestrutura do Transporte: Impactos sobre o setor
produtivo, com ênfase nos modais rodoviário e ferroviário. 2012. 97f. Dissertação
(Mestrado Profissionalizante em Economia) – Universidade Federal de Pernambuco,
2012.
MOURA E.; SANT’ANA, W. C.; BERNUCCI, L. B;. M-MCV simplificado – Cálculo
do coeficiente c’ – uma abordagem didática. In: REUNIÃO ANUAL DE
PAVIMENTAÇÃO, 37ª, 2006, Goiânia.
NAIME, Uebi Jorge et al. Solos e avaliação do potencial agrossilvipastoril das
microrregiões Paracatu e Unaí - Minas Gerais. Belo Horizonte: EPAMIG, 2014. 106p
NOGAMI, J. S.. Ensaios MCT e suas aplicações em pavimentação. In: COLÓQUIO
DE SOLOS TROPICAIS E SUBTROPICAIS E SUAS APLICAÇÕES EM
ENGENHARIA CIVIL, II, 1989, Porto Alegre. Anais... 1989. p. 59-72.
NOGAMI, J. S.; VILLIBOR, D. F. Considerações geotécnicas sobre o bom
desempenho de pavimentos envolvendo solos lateríticos. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, XI,
1998, Brasília. Anais... 1998. v. 1, p. 615-622.
NOGAMI, J. S.; VILLIBOR, D. F. Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos.
São Paulo: Villibor, 1995. v. 1 e v. 2.
NOGAMI, J. S.; VILLIBOR, D. F. Pavimentos econômicos: tecnologia do uso de solos
finos lateríticos. São Paulo: Arte & Ciência, 2009. v. 1 e v. 2.
93
NOGAMI, J. S.; VILLIBOR,D. F. Estabilização Granulométrica ou Mecânica. 1st
International Conference on Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils,
Brasília,1985.
PARSONS, A. W. The rapid measurement of the moisture condition of earthwork
material. L.R. 750. Crowthorne: Transport and Road Research Laboratory, 1976.
PREUSSLER, E. S.; MEDINA, J.; PINTO, S. Contribuição ao estudo dos solos
lateríticos granulares como camada de pavimento. Simpósio de Solos Tropicais em
Engenharia, Anais, 1981 – COPPE/ UFRJ, Rio de Janeiro, 1981, P.591-634.
RESENDE, M.; CURI, N.; KER, J. C.; REZENDE, S. B. Mineralogia de solos
brasileiros, interpretação e aplicações. 2. ed. Lavras: UFLA, 2011.
RODRIGUES, J. B. Proveniência de sedimentos dos grupos Canastra, Ibiá, Vazante
e Bambuí: um estudo de zircões detríticos e Idades Modelo Sm-Nd. 2008. 128f. Tese
(Doutorado em Geologia) - Universidade de Brasília, Brasília, 2008.
SANTANNA, J. A.; Estudo do Comportamento de Solos Artificiais em Função da
Variação das Características de sua Fração Grossa. Dissertação de Mestrado,
USP,São Carlos, (1998).
SANTOS, J. D. G. Contribuição ao estudo dos solos lateríticos granulares como
camada de pavimento. 1998. 342f. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade
Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 1998.
SENÇO, W. Manual de Técnicas de Pavimentação. 2. ed. São Paulo: Editora PINI,
2007. 761p.
SERRA, P.R.M.; Considerações sobre as Misturas de Solo-Agregado com Solos Finos
Lateríticos. Dissertação de Mestrado. USP,São Carlos, (1987).
SERRA, P.R.M..; BERNUCCI. L.B. Misturas de Solo Argiloso Laterítico-Agregado,
como Base de Pavimentos Urbanos de Baixo Custo. Exemplos de Utilização. 27ª
Reunião Anual de Pavimentação-ABPV. Terezina,1993.
SILVA,R. C.; Investigações de Jazidas de Solos Tropicais para Uso em Pavimentação
na Região Metropolitana de Goiânia -GO. Dissertação de Mestrado. UFG,Goiânia,
(2010).
VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos. São Paulo: McGraw-Hill, 1978. 510p.
VARGAS, M. História da Técnica e da Tecnologia no Brasil. São Paulo: Editora
Unesp, 1994. 412p.
VERTAMATTI, E.; Contribuição ao Estudo Geotécnico de Solos da Amazônia com
Base na Investigação de Aeroportos e metodologias MCT e Resiliente. Tese de
Doutorado. ITA,São José dos Campos, (1988).
94
VILLIBOR, D. F. ; ALVES, D. M. L. Classificação de solos tropicais de granulação
fina e grossa. Revista Pavimentação, nº 43, jam-mar2017, ABPv-Associação Brasileira
de Pavimentação. Rio de Janeiro, 2017.
VILLIBOR, D. F. et al. Pavimentos de baixo custo para vias urbanas. 2. ed.-ampl. São
Paulo: Arte & Ciência, 2009. 196p.
VIZCARRA, G. O. C. Aplicabilidade de cinzas de resíduo sólido urbano para base
de pavimentos. 2010. 120f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Pontifícia
Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, Rio de Janeiro, 2010.
VOGT, J. C., Estabilização betuminosa. In: SIMPOSIO SOBRE PESQUISAS
RODOVIARIAS, VII, Rio de Janeiro. Julho, 1971.
95
Anexo A - RESULTADOS DA CLASSIFICAÇÃO MCT
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
a n (
mm
)
96
CLASSIFICAÇÃO MCT - Mistura M 03
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
a n (
mm
)
97
CLASSIFICAÇÃO MCT - Mistura M 04
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
a n (
mm
)
98
CLASSIFICAÇÃO MCT - Mistura M 05
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
99
CLASSIFICAÇÃO MCT - Mistura M 06
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
100
CURVAS DA CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-07
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
101
CURVAS DA CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-08
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
102
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-17
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
103
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-18
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
104
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-19
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
105
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-20
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
106
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-21
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
107
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-22
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
108
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-23
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
109
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-25
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
110
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura M-27
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
111
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura J1
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
112
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura J2
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
113
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura E1
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
114
CLASSIFICAÇÃO MCT- Mistura E2
a n (
mm
)
Número de Golpes
d
(g/
cm3
)
Teor de umidade (%)
115
Anexo B - RESULTADOS DA DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X
116
117
Anexo C - FOTOGRAFIAS DAS MISTURAS MONTADAS
Materiais utilizados
Figura C.1 – Amotra do solo E1
Figura C.2 – Amotra do solo E2
Figura C.3 – Amotra da amostra J1
Figura C.4 – Amotra da amostra J2
118
Misturas
Figura C.5 – Mistura M1
Figura C.6 – Mistura M3
119
Figura C.7 – Mistura M4
Figura C.8 – Mistura M6
Figura C.9 – Mistura M7
120
Figura C.10 – Mistura M8
Figura C.11 – Mistura M17
Figura C.12 – Mistura M18
121
Figura C.13 – Mistura M21
Figura C.14 – Mistura M22
Figura C.15 – Mistura M23
122
Anexo D - FOTOGRAFIAS DOS CP’S DAS MISTURAS APÓS O
ROMPIMENTO
Figura D.1 – Mistura M1
Figura D.2 – Mistura M3
123
Figura D.3 – Mistura M4
Figura D.4 – Mistura M05
124
Figura D.5 – Mistura M7
Figura D.6 – Mistura M17
125
Figura D.7 – Mistura M18
Figura D.8 – Mistura M19
126
Figura D.9 – Mistura M20
Figura D.10 – Mistura M21
127
Figura D.11 – Mistura M22
Figura D.12 – Mistura M23
128
Anexo E - FOTOGRAFIAS DOS ENSAIOS MCT
Figura E.1 – Aparelhagem
Figura E.2– Aparelhagem
Figura E.3– Detalhe do CP
129
Figura E.4– Perda de massa por imersão-material úmido, após desagregação
Figura E.5– Perda de massa por imersão-material seco em estufa
Figura E.6– CP após imersão
130
Figura E.7– Detalhe da montagem do CP
Figura E.8– Detalhe do CP após compactação
Figura E.9– Detalhe do CP com saliencia