análisis de estabilización con cal

7/18/2019 Análisis de Estabilización con Cal

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ANÁLISE DA ESTABILIZAÇÃO COM CAL DE UM SOLOATRAVÉS DO EMPREGO DO GRANULÔMETRO A LASER

AutoresCharles Silva de Aguiar 1, José Camapum de Carvalho2, Nelson Otavio da Motta1, PauloRoberto Farias Falcão3,

1 Pesquisador do Ministério das Cidades2 Professor do Programa de Pós Graduação em Geotecnia/ UnB

3 Pesquisador do Laboratório de Engenharia Rodoviária do CEFTRU/UnB

RESUMO

Os materiais utilizados em pavimentação rodoviária precisam ter

características apropriadas. São comuns os solos existentes nos terrenos próximosàs obras não satisfazerem às especificações exigidas para sua utilização. Nestascondições existem duas possibilidades de soluções: substituir o material local porum outro mais adequado a obra, ou melhorar suas características por métodos deestabilizações mecânicas, químicas ou de outro tipo.

A escolha de um processo de estabilização estará condicionada por diversosfatores, entre eles, por considerações de ordem econômica. Entre os numerososprocessos de estabilização química de solos, encontra-se a estabilização comemprego da cal.

A utilização de cal no tratamento de solos é uma das mais antigas técnicasutilizadas em construções sendo utilizada por romanos, egípcios, gregos e oschineses nas mais variadas aplicações. Contudo, o uso da cal na engenhariamoderna iniciou-se em 1920, nos estados de Missouri e Iowa, Estados Unidos(Guimarães, 1971). No Brasil, existem registros de várias estabilizações de solo calentre os anos de 1955 e 1956, principalmente em bases rodoviárias.

É, portanto, muito importante o conhecimento da natureza do solo, da cal e desuas inter-relações e peculiaridades quando aplicada em solos tropicais. O estudorealizado e descrito a seguir procura identificar a influência e mudanças ocorridas nagranulometria do solo mediante a adição da cal.

PALAVRAS-CHAVE: Cal, Estabilização Química, Solo, Pavimentação.

1. INTRODUÇÃO

Os materiais utilizados em pavimentação rodoviária devem apresentar

características e comportamento compatíveis com o projeto. Não raro, no entanto,

tais materiais em estado natural só ocorrem a grandes distâncias da obra,

inviabilizando assim o seu uso devido ao elevado custo de transporte. Resta assim

como alternativa, a melhoria dos solos locais por meio da estabilização física,

mecânica ou química. A estabilização física, geralmente envolve correçõesgranulométricas que muitas vezes se inviabilizam pela falta de material apropriado.



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A estabilização mecânica envolve, via de regra, o aumento da energia de

compactação que no caso de solos tropicais resolve o problema de peso específico

aparente seco, mas quase sempre deixam a desejar em termos de comportamento,pois a maior quebra dos agregados e microagregados termina por comprometê-lo. A

estabilização química talvez seja uma das mais utilizadas pela sua aparente

simplicidade. Vários são os erros cometidos, no entanto, em função dessa

simplicidade. Tais erros se iniciam com adoção de classificações táctil visual e de

propriedades físicas como critério de homogeneidade. Porém, se a estabilização é

química, desprezar as propriedades químico-mineralógicas é quase sempre um erro,

não sendo possível esquecer ainda que tais propriedades sejam responsáveis peloestado agregado em que os solos tropicais laterisados se encontram e que este

interfere diretamente no comportamento.

A escolha de um ou outro processo de estabilização estará condicionada por

diversos fatores, descartando-se os de ordem técnica e econômica. Nesse trabalho

optou-se pela estabilização química com o uso de cal. A utilização de cal no

tratamento de solos é uma das mais antigas técnicas utilizadas em construções de

estradas. Os romanos, os egípcios, os gregos e os chineses usavam a cal nas mais

variadas aplicações, até mesmo na pavimentação de estradas, como a Via Ápia.

Contudo, o uso da cal na engenharia moderna iniciou-se em 1920, nos estados de

Missouri e Iowa, Estados Unidos (Guimarães, 1971).

Também nos países tropicais, a utilização da cal tem aumentado. A Rodésia

do Norte construiu um trecho experimental de estrada estabilizado com cal em 1950

e, subsequentemente, incluiu este tipo de estabilização num vasto programa de

construção rodoviária iniciado em 1952. O investimento foi tal que 90% das estradas

construídas em 1955 e 1956 utilizaram bases estabilizadas com cal (Castro & Luís,

1972 apud Cartmell & Berg, 1958).

É importante em uma primeira etapa o conhecimento da natureza do solo, da

cal e de suas inter-relações e, em uma segunda, as peculiaridades desse processo

de interação no domínio dos solos tropicais. O estudo realizado e descrito a seguir

procura identificar a influência e mudanças ocorridas na granulometria do solo

quando da adição de cal, cimento e plastificantes químicos usados em concreto de

cimento Portland.



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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 – Os solos tropicais

Um dos temas mais debatidos e ao mesmo tempo controvertidos, na escassa

bibliografia existente, é sobre a viabilidade da aplicação da técnica de estabilização

com cal para os solos tropicais (Nóbrega 1991).

De um modo geral, constata-se que pesquisadores e técnicos têm encontrado

dificuldade para determinar os parâmetros mais adequados a serem considerados

na caracterização das misturas solo-cal nas regiões tropicais. Essa dificuldadeaparece tanto em termos de avaliação das misturas quanto em procedimentos de

construção (Nóbrega, 1991 apud Committee on Tropical of The ISSMFE, 1985).

Segundo Chauvel & Nóbrega (1980), a maior parte das pesquisas realizadas

nesse sentido foram realizadas nas regiões temperadas, Estados Unidos, Europa,

entre outros. Esses resultados não podem ser simplesmente extrapolados para os

solos das regiões tropicais em virtude da constituição químico-mineralógica e da

agregação pedogenética presente nestes últimos.Segundo alguns órgãos como o Centre Experimental de Recherches et

d’Études du Bâtiment e dês Travaux Publics – CEBTP (França, 1972) e o Transport

and Road Research Laboratory – TRRL (Reino Unido, 1977), grande parte dos solos

tropicais e sub-tropicais podem ser estabilizados com cal, exceto os orgânicos ou

com certas substâncias químicas, como os sulfatos. O solo, conforme estes órgãos

devem ter no mínimo 15% de material menor do que 425µ e Índice de Plasticidade,

IP, maior do que 10. Já a Lyon Association (EUA, 1975), considera que a cal é

recomendada quando o IP é maior do que 15 e a porcentagem que passa na

peneira #200 é superior a 25% (Nóbrega, 1991).

Da mesma forma, os critérios adotados em regiões temperadas para se

determinar a reatividade dos solos à ação da cal, como aquele proposto por

Thompson (1966), não se mostraram adequados para os materiais tropicais,

conforme observou Lima (1981) citado por Nóbrega (1991).

Alguns trabalhos surgidos nos últimos dez anos têm contribuído para

esclarecer certos pontos sobre a reatividade dos solos tropicais à ação da cal.



4

Queiroz de Carvalho (1981), por exemplo, fez uma observação interessante sobre o

índice de plasticidade dos solos tropicais, constatando que não existe correlação

entre ele e o comportamento da cal no solo. Solos com IP < 10 apresentaram boareatividade, tanto quanto outros com IP > 10; alguns solos com IP elevados,

contudo, apresentaram baixa reatividade (Nóbrega, 1991).

É comum, nas áreas tropicais, a determinação da dosagem de cal a partir dos

valores de capacidade de suporte, CBR – “Califormian Bearing Ratio”, ou da

resistência à compressão simples: porcentagem mínima de cal para se atingir os

valores de resistência aceitáveis. As taxas variam normalmente entre 2 e 6%

(Nóbrega, 1991 apud França, 1972 e Reino Unido, 1977).Segundo Nogami et al. (1980), para os solos superficiais argilosos e os

lateríticos argilosos, os resultados laboratoriais têm sido freqüentemente satisfatórios

e, estes resultados têm sido comprovados pelo bom desempenho de trechos

experimentais executados com uso de Latosolo Roxo. A necessidade de se

adicionar a cal a solos lateríticos fica, contudo, diminuída pelo fato dos mesmos

terem, freqüentemente, propriedades satisfatórias mesmo sem adição de cal.

Segundo Nogami et al. (1980), para os solos saprolíticos argilosos, pouco

estudo tem sido efetuado. Alguns resultados confirmam reação pozolânica lenta.

Quanto aos solos lateríticos silto-arenosos os resultados laboratoriais tem, revelado,

com freqüência, melhoria substancial de propriedades com adição de cal, porém os

valores obtidos estão frequentemente abaixo daqueles recomendados nas normas.

Segundo Nogami et al. (1980), a adição da cal, em solos saprolíticos argilosos

expansivos, possibilita a diminuição nestes solos da desagregação superficial. Nos

solos saprolíticos silto-arenosos, a adição de cal aumenta a coesão e diminui o

trincamento superficial.

Com os solos granulares, os ensaios têm apresentado resultados

semelhantes aos solos silto-arenosos, porém a sua maior possibilidade de uso

decorre, em grande parte, do valor do suporte mais elevado, mesmo nas condições

“in natura”. Para os pedregulhos, as possibilidades de uso destes materiais

estabilizados com cal ficam diminuídas pela pequena importância que desempenha

a cal na estabilização desses solos.



5

Destaca-se, que muitos solos estabilizados, mesmo não satisfazendo as

exigências das especificações clássicas, tem se comportado acima das

expectativas, (Nogami, et al. 1980).

2.2 - Estabilização de solos com utilização de cal

Segundo Nóbrega (1991), a técnica de mistura em si, é simples. A cal pode

ser adicionada em pó por meio de pulverização ou misturada à água e aspergida.

Depois de distribuída deve ser misturada até uma perfeita homogeneização com o

solo. Dependendo do solo e do teor de cal considera-se o solo como melhorado oucomo estabilizado. Do ponto de vista da análise comportamental isso faz uma

grande diferença, pois enquanto no primeiro caso predomina o comportamento do

solo, no segundo sobressai o de um material cimentado. Se no solo melhorado o

uso de ensaios como o CBR continua válido, nos solos estabilizados faz-se

necessário proceder a análise a partir de ensaios de compressão simples. É

evidente que se trata aqui de ensaios simples destinados mais à avaliação do

potencial de uso. O dimensionamento estrutural exige nos dois casos, como de

resto, ensaios mais sofisticados que permitam avaliar efeitos como o da fadiga.

Na maioria dos casos, a mistura é levada à umidade ótima de compactação,

homogeneizada e então compactada na energia determinada em projeto. A

superfície da camada recém terminada deve ser regada e protegida para evitar

perda de umidade. As camadas passam por um período de cura entre três e sete

dias, em função do tipo de material e das condições climáticas locais, quanto mais

altas as temperaturas mais rápida é a cura. Terminado o período de cura é

executada a outra camada ou a capa asfáltica (Nóbrega, 1991).

Quando se mistura cal a um solo úmido processam-se simultaneamente

vários tipos de reações que modificam as suas características. Admite-se,

geralmente, que as mais importantes são as seguintes: permuta iônica e floculação,

ação de cimentação ou reação pozolânica e, carbonatação (Castro & Luís, 1972).

Nesse sentido, cabe destacar de pronto, ser um erro considerar a floculação como

um mecanismo sempre presente na estabilização dos solos. Nos solos lateríticos,



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dependendo do pH em relação ao ponto isoelétrico, pode ocorrer extamente o

contrário, a desagregação.

A ação dos íons cálcio começa a fazer-se sentir imediatamente após a adiçãoda cal a um solo plástico, sendo que o grau de influência depende da composição

químico-mineralógica do solo. Na maioria das vezes, para os solos comumente

estabilizados eles tornam-se friáveis e desagregam-se facilmente a mão. Verifica-se

geralmente uma diminuição da plasticidade, da coesão e da expansibilidade,

aumentando a trabalhabilidade (Castro & Luís, 1972).

Um outro tipo de reação mais lenta, que se processa em longo prazo é a

reação pozolânica, reação esta responsável pela cimentação mais estável dasmisturas compactadas de solo-cal. Trata-se de uma reação entre os minerais de

argila presentes no solo e a cal. A reação de cimentação requer muito mais tempo

do que a de hidratação do cimento Portland e é favorecida por condições climáticas

quentes. Pode ser acelerada por meio de aditivos adequados (Castro & Luís, 1972).

A carbonatação da cal promovida pelo anidrido carbônico do ar é outro tipo de

reação química que ocorre nas misturas solo-cal. Os carbonatos de cálcio e

magnésio formados nessas reações são cimentos fracos e, além disso, prejudicam a

reação pozolânica impedindo que se atinja a resistência desejada, pelo que deve ser

evitada (Castro & Luís, 1972 apud Herrin & Mitchell 1961).

O teor apropriado de cal a ser usado na estabilização do solo deve ser

determinado caso a caso. Ele está geralmente compreendido entre 1 e 10% em

massa dependendo do resultado pretendido e das características do solo e da cal.

Quantidades mais elevadas não são, normalmente, nem econômicas nem

necessárias. É recomendado não utilizar menos de 3% mesmo quando se tenha em

laboratório as modificações desejadas com um teor mais baixo, dado que as

condições de mistura em campo são, em geral, mais imperfeitas (Castro & Luís,

1972).

Este artigo apresenta a análise granulométrica como uma ferramenta a ser

explorada na determinação do teor de cal ideal para a estabilização do solo.



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3. MATERIAIS E MÉTODOS

Os ensaios foram realizados em amostras de solo de Urucu – AM, região desolos sedimentares em processo de intemperização tropical. A amostra de solo

corresponde à jazida I, coletada e estuda por Pessoa (2004) durante o

desenvolvimento de sua dissertação de mestrado intitulada: “Análises do Solo de

Urucu para Fins de Uso Rodoviário”.

Segundo Pessoa (2004), a amostra foi coletada em uma área que pertence a

PETROBRÁS, e que está situada em plena floresta amazônica, nas proximidades da

latitude 5º S e longitude 65º W, distando de Manaus aproximadamente 650 km aoeste. A profundidade de coleta do solo foi de 1,0 a 1,5m.

A cal utilizada é composta por 90% de hidróxido de cálcio Ca(OH)2, o que a

caracteriza como cal calcítica hidratada. O cimento é da marca Nassau CP-E-32.

A preparação da amostra seguiu os procedimentos da NBR 7181. Após

secagem ao ar o solo foi destorroado e passado na peneira #10 (2mm), o material

retido nesta peneira foi seco em estufa para determinação da granulometria por

peneiramento. Para a análise granulométrica no granulômetro usou-se amostrapassando na peneira # 40(0,42mm). A umidade higroscópica e a densidade dos

grãos foram determinados a partir do material que passou na peneira #10.

Nos ensaios granulométricos foi utilizado o granulômetro a laser do

laboratório de Geotecnia da Universidade de Brasília, modelo Mastersizer Standard

Bench. Na individualização das partículas utilizou-se o ultra-som que age

desagregando mecanicamente as partículas.

A quantidade de amostra utilizada no ensaio varia geralmente entre 3 e 5g

sendo definida em função da obscuridade ideal, obscuridade esta que varia entre 10

e 30%. A quantidade de solo usada deve ser tal que se consiga obter medições

precisas e com alto grau de repetibilidade.

No estudo em questão, as amostras foram preparadas com diferentes teores

de aditivo químico, em umidade próxima à ótima (18%), e acondicionadas em sacos

plásticos. Depois foram levadas ao granulômetro e determinadas as curvas

granulométricas. Quando do uso do ultra-som este é aplicado na mistura solo-água

durante 5 minutos promovendo-se a desagregação mecânica do solo.



8

Foram realizados ensaios com e sem utilização de ultra-som para verificar as

condições reais de granulometria do solo e levar em consideração sua capacidade

de floculação e sua desagregabilidade. Buscou-se ainda identificar a ação da cal,cimento e plastificantes individualmente e combinados em porcentagens variáveis. A

definição das porcentagens de areia, silte e argila foram baseadas na escala

granulométrica da ABNT – NBR 6502/95.

Para análise das curvas granulométricas foram obtidos os valores de D10, Cd

e Cc. As equações 1.1 e 1.2 a seguir definem respectivamente os coeficientes de

uniformidade (CU) e curvarura (CC).

10

60

D

DCd = (1.1)

Onde:

CU < 5 – solo uniforme;

5< CU < 15 – solo medianamente uniforme;

CU > 15 – solo desuniforme.

( )

6010

230

.DD

DCc = (1.2)

Onde:

CC = 1 a 3 – solo bem graduado.

D10, D30 e D60 correspondem respectivamente aos diâmetros abaixo dos

quais estão 10%, 30% e 60% em peso das partículas que compõem o solo. O D10 é

denominado de diâmetro efetivo e indica a finura do solo.

Os ensaios granulométricos com o granulômetro foram realizados a intervalos

de tempo variáveis: uma, duas e quatro horas, e posteriormente a cada vinte e

quatro horas até completar sete dias, contado a partir do momento inicial em que as

amostras foram misturadas aos aditivos cal, cimento ou plastificante e colocadas em

repouso. Buscou-se, com estas determinações, verificar a variação temporal da

ação dos aditivos na granulometria do solo.



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4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

Nos ensaios de caracterização obteve-se como massa específica dos grãos

2,71 g/cm³. A umidade higroscópica média foi de 1,9%. A Figura 1 apresenta as curvas granulométricas do solo natural e com adição

de 1%, 4% e 10% de cal em massa.

NATURAL

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

DIÂMETRO DASPARTÍCULAS(mm)

P O R C E N T A G E M Q U E P A S S A

NATURAL-SEM ULTRA NATURAL COM ULTRA

SOLO + 1% DE CAL

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

P O R C E N

T A G E M Q

U E P A S S A

S O L O + 4 % D E C A L

0, 0

1 0 , 0

2 0 , 0

3 0 , 0

4 0 , 0

5 0 , 0

6 0 , 0

7 0 , 0

8 0 , 0

9 0 , 0

1 0 0 , 0

0 ,0 0 0 1 0 , 0 0 1 0 ,0 1 0, 1 1

D I Â M E T R O D A S P A R T Í C U L A S ( mm )

P O R

C E N T A G E M

Q U E P A S S

SOLO + 10% DE CAL

0,0

10,0

20,030,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

P O R C E

N T A G E M Q

U E P A S S A

NATURAL- SEM ULTRA NATURAL COM ULTRA 1 HORA - SEM ULTRA

1 HORA - COM ULTRA 2 HORAS-SEM ULTRA 2 HORAS-COM ULTRA

4 HORAS-SEM ULTRA 4 HORAS-COM ULTRA 8 HORAS-SEM ULTRA

8 HORAS-COM ULTRA 1 DIA- SEM ULTRA 1 DIA-COM ULTRA

2 DIAS-SEM ULTRA 2 DIAS-COM ULTRA 5 DIAS- SEM ULTRA

5 DIAS-COM ULTRA 7 DIAS-SEM ULTRA 7 DIAS-COM ULTRA

Figura 1 – Curvas granulométricas do solo natural e mistura com cal.

Na Figura 1 verifica-se grande variação nas curvas granulométricas entre os

ensaios com e sem a utilização de ultra-som. Constata-se ainda que essa diferença

aumenta com a adição de cal bem como com o tempo de cura sendo que nesse

caso, considerando-se ou os ensaios com ultra-som ou os ensaios sem ultra-som

isoladamente, os resultados para 5 e 7 dias foram praticamente coincidentes. Esses



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resultados permitem as seguintes conclusões: a) no estado natural o solo encontra-

se agregado; b) analisando-se as curvas granulométricas obtidas sem o uso de

ultra-som constata-se que a adição de cal proficia a agregação do solo, no entanto,observando-se as curvas obtidas com o uso de altra-som percebe-se que os

agregados se tornam menos estáveis, daí o aumento da distância entre as curvas

com e sem ultra-som; c) a ampliação dos efeitos indicados na alínea anterior com o

aumento do tempo de cura mostra que a cal só cessa sua interferência no fenômeno

de agregação do solo estudado a partir de 5 dias de cura.

Na tabela 1 estão apresentadas as frações granulométricas e os valores dos

coeficientes calculados a partir das curvas granulométricas apresentadas na Figura1. Os intervalos de valores foram obtidos considerando apenas os pontos superiores

e inferiores das faixas definidas pelas curvas granulométricas, ou seja, após uma

hora e depois de 7 dias de cura.

Tabela 1 – Resultados dos ensaios em solo com mistura de cal.

Amostra Argila Silte Areia D10 (mm) Cc Cd

Solo natural com ultra-som 22% 64% 14% 0,00042 2,19 30

Solo natural sem ultra-som 6% 51% 43% 0,0045 2,19 13

1% de cal sem ultra-som 4% – 8% 26% - 35% 57% - 68% 0,003 – 0,017 1,4 – 1,73 10 - 40

4% de cal sem ultra-som 3% - 7% 20% - 34% 59% - 77% 0,004 – 0,024 1,5 9 – 37

10% de cal sem ultra-som 3% - 9% 20% - 32% 59% - 77% 0,0024 – 0,020 2,4 – 3,11 6,5 - 60

Nos resultados expostos na Tabela 1, pode-se verificar que o solo natural

possui elevada porcentagem de silte, mais de 50%, e grandes variações na

porcentagem de argila e areia, com a utilização do ultra-som. A individualização das

partículas pelo ultra-som reduz 29% da areia, aumenta 13% do silte e 16% da argila

demonstrando que o solo tem grande capacidade de floculação entre as argilas e

siltes, o que resulta em granulometria mais grossa, o que é à priori positivo parautilização do solo em pavimentação.

Verificou-se na Tabela 1 que a adição de cal mantém o mesmo patamar da

porcentagem de argila com relação ao solo natural sem ultra-som. A porcentagem

de silte diminui acentuadamente, com decréscimos entre 16% e 31%, o que acarreta

no aumento do teor de areia, com acréscimo entre 14% e 34% em relação ao solo

natural o que demonstra a forte ação da cal na aglutinação das partículas, sendo

esta ação crescente com o teor de cal. A análise dos resultados obtidos com o uso

do ultra-som mostra, no entanto, que ao mesmo tempo em que ocorre aumento do



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teor de agregados eles se tornam mais sensíveis ao ultra-som. Tal comportamento

mostra a necessidade de se avaliar o comportamento dessas misturas em termos de

resiliência e fadiga, pois em verdade elas podem se comportar pior que o solonatural.

Quanto ao diâmetro efetivo, percebe-se grande variação entre os resultados

dos ensaios realizados com e sem utilização de ultra-som, 0,00042mm e 0,0045mm

respectivamente, valor dez vezes maior. Com a utilização da cal, os valores de

diâmetro efetivo sem o uso de ultra-som aumentam até cinco vezes, ultrapassando

0,015mm para determinações após 3, 5 e 7 dias de cura.

Os coeficientes de curvatura e de uniformidade demonstram tratar-se de solomedianamente uniforme a desuniforme, bem graduado e que se mantém na mesma

especificação com a adição da cal. Percebe-se grande variação do coeficiente de

uniformidade quando do uso da cal e do ultra-som. A cal sem o uso de ultra-som

torna o solo mais uniforme.

Os resultados obtidos para o solo-cimento apresentam algumas distinções

importantes daqueles obtidos para a mistura solo cal. Como observações gerais

destacam-se: a) o cimento gera uma estabilidade da mistura muito mais rápico que a

cal; b) para os menores teores de aditivo a cal agrega um pouco mais que o

cimento, sendo essas agregações, no entanto, mais instáveis quando do uso de

ultra-som; c) para 10% de aditivo a agregação gerada pela cal e pelo cimento é

muito semelhante, no entanto, os agregados gerados pelo cimento são mais

estáveis quando submetidos ao ultra-som

Na Figura 2 estão mostradas as curvas granulométricas do solo com adição

de cimento. Na Tabela 2 encontra-se as frações granulométricas e os coeficientes

obtidos a partir dessas curvas granulométricas.



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NATURAL

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1

DIÂMETRO DASPARTÍCULAS(mm)

P O R C E N T A G E M Q U E

P A S S A


SOLO + 1% DE CIMENTO

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


P O R C E N T A G E M Q

U E P A S S A


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


P O R C E N T A G

E M Q U E P A S S A


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


P O R C E N T A G

E M Q U E P A S S A







Figura 2 – Curvas granulométricas do solo natural e com adição de cimento.

Tabela 2 – Resultado dos ensaios em solo com mistura de cimento, sem ultra-som.

Amostra Argila Silte Areia D10 Cc Cd


Solo natural sem ultra-som 6% 51% 43% 0,0045 2,19 13

1% cimento sem ultra-som 4% – 6% 34% - 60% 34% - 62% 0,005 - 0,013 1,3 – 2,5 94% cimento sem ultra-som 3% - 6% 25% - 32% 62% -73% 0,0048 – 0,018 1,6 – 3,0 9 - 25

10% cimento sem ultra-som 2% - 5% 24% - 32% 63% - 74% 0,005 – 0,03 1,5 – 2,7 9 - 10

Observa-se, na Tabela 2, pequena redução da porcentagem de argila com a

adição de cimento, em relação ao solo natural sem ultra-som. Verificou-se ainda

diminuição da percentagem de silte, com redução entre 17% e 26 % em relação ao

solo natural sem ultra-som. Quanto a areia observa-se aumento de até 30%. A

diminuição da porcentagem de silte e aumento do teor de areia demonstram a açãoagregadora do cimento.



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Verifica-se, com a adição de cimento, pouca variação do coeficiente de

curvatura, que permanece entre 1,3 e 3, o que define o solo como bem graduado.

Quanto ao coeficiente de uniformidade, a maior parte dos resultados obtidos para amistura de solo cimento está abaixo de 15, o que caracteriza o solo como

medianamente uniforme. Há aumento no diâmetro efetivo, semelhante ao que

acontece com a utilização da cal, chegando a diâmetros dez vezes maiores que o do

solo natural sem ultra-som. Esta variação do diâmetro efetivo também indica a ação

aglutinadora do cimento. Percebe-se ainda pouca variação entre os resultados

obtidos para 4% e 10% de cimento, o que demonstra tendência à estabilização

granulométrica já para 4%.Nas Tabelas 3 e 4 encontram-se os dados oriundos das curvas

granulométricas com utilização de ultra-som para amostras com adição de cal e

cimento respectivamente.

Tabela 3 – Resultados dos ensaios em solo com mistura de cal e ultra-som.



1% de cal com ultra-som 40% – 57% 33% - 45% 10% - 15% 0,00018 – 0,00028 0,3 – 0,7 13 - 314% de cal com ultra-som 43% - 57% 37% - 44% 6% -13% 0,00018 – 0,00029 0,13 – 0,26 15 – 19

10% de cal com ultra-som 36% - 64% 30% - 51% 6% - 13% 0,00016 – 0,00026 0,78 - 0,81 20 - 56

Tabela 4 – Resultado dos ensaios em solo com mistura de cimento e ultra-som.


1% cimento com ultra-som 29% – 41% 46% - 55% 13% - 16% 0,00028 – 0,00042 0,71 - 1,53 16 - 18

4% cimento com ultra-som 32% - 42% 47% - 48% 11% -20% 0,00023 – 0,00042 1 24 - 35

10% cimento com ultra-som 24% - 46% 41% - 53% 13% - 23% 0,00028 – 0,0043 0,51 – 1,10 25 - 34

Observa-se, nas Tabelas 3 e 4, que a utilização de ultra-som condiciona oaumento da porcentagem de argila em relação ao solo natural. Constatam-se ainda

valores de teor de argila maiores para solo com cal que para o solo com cimento, o

que demonstra menor suscetibilidade do solo-cimento a ação do ultra-som.

Para efeito comparativo, adicionou-se 4% de plastificante às misturas solo 4%

de cal e solo 4% de cimento. A Figura 3 apresenta as curvas granulométricas

obtidas para essas misturas.



14

SOLO + 4% DE CAL + 4% DE PLASTIFICANTE

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


P O R C E N T A G E M

Q U E P A S S A

SOLO + 4% DE CIMENTO + 4% DE PLASTIFICANTE

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0001 0,001 0,01 0,1 1DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

P O R C E N T A G E M Q

U E P A S S A







Figura 3 – Curvas granulométricas do solo natural com adição de cal, cimento e

plastificante.

Observa-se, nessa figura, que o platificante atuou principalmente nas misturas

solo-cal conferindo-se maior estabilidade diante do ultra som. As curvas

granulométricas assumem pouca variação, criando uma faixa bem restrita,

demonstrando pequena influência da variação temporal nas misturas. A açãoprogressiva da cal ou cimento na aglutinação das partículas quando da presença do

plastificante nos diversos intervalos de tempo de ensaios, foram limitadas. Isso

aponta para o caráter inibidor do plastificante nas reações químicas da cal e do

cimento com o solo. As Tabelas 5 e 6 expressam os resultados dos ensaios nas

misturas de solo, cal, cimento e plastificante.

Tabela 5 – Resultado dos ensaios em solo com mistura de 4% de cal e 4% de

plastificante.Amostra Argila Silte Areia D10 Cc Cd

Mistura sem ultra-som 5% – 7% 31% - 43% 50% - 64% 0,004 – 0,009 1,8 – 2,6 16 - 21

Mistura com ultra-som 35% – 41% 46% - 47% 13% - 18% 0,00028 – 0,00032 0,6 – 0,9 18 - 26

Tabela 6 – Resultado dos ensaios em solo com mistura de 4% de cimento e 4% de

plastificante.


Mistura sem ultra-som 4% - 8% 29% - 45% 47% - 77% 0,0034 – 0,012 1,9 – 2,1 12 - 22

Mistura com ultra-som 35% - 40% 48% - 50% 12% - 15% 0,00027 – 0,00032 1,0 - 1,1 23 - 31



15

Comparando os dados das tabelas 5 e 6, verifica-se intervalos de valores de

argila muito próximos, mostrando a pequena variação dos resultados

granulométricos quanto a utilização de cal ou cimento conjuntamente com opalstificante. Os valores de diâmetro efetivo, coeficiente de curvatura e coeficiente

de uniformidade são muito próximos, indicando mesmas características

granulométricas.

Considerando os dados da tabela 2 e comparando com os dados da tabela 5,

constata-se, nos ensaios sem ultra-som, que o uso do plastificante propicia pequeno

aumento da porcentagem de silte, diferença de 10%, e diminuição da porcentagem

de areia, na mesma proporção. Estes resultados granulométricos sugerem açãocontraria do plastificante, influenciando a redução da floculação e cimentação

definidas pela cal e pelo cimento.

Na Figura 4 estão os resultados de todos os ensaios com 4% de adição de aditivos e

1 hora de intervalo de tempo entre a preparação da amostra e os ensaios.

Observam-se nessa figura que as curvas granulométricas quase não apresentam

grandes diferenças entre si, demonstrando pouca variação da ação dos diferentes

aditivos no solo, em termos granulométricos. Observa-se, entretanto, que o cimento

se mostrou mais agregável na presença do ultra-som. Na Tabela 7 estão os

resultados numéricos obtidos a partir das curvas granulométricas acima.

COMPARATIVO - 4% A 1HORA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1


P O R C E N T A G E

M Q U E P A S S A

4%CAL - SEM ULTRA 4%CAL - COM ULTRA

4%CIMENTO -SEM ULTRA 4%CIMENTO - COM ULTRA

4%CAL+PLASTIFICANTE -SEM ULTRA 4%CAL+PLASTIFICANTE - COM ULTRA

4%CIMENTO+PLASTIFICANTE -SEM ULTRA 4%CIMENTO+PLASTIFICANTE - COM ULTRA


Figura 4 – Curvas granulométricas do solo natural e das diversas misturas,

com 4% de aditivo.



16

Tabela 7 – Dados comparativos entre as diversas misturas sem utilização de ultra-

som.

Amostra Argila Silte Areia D10 Cc CdSolo natural sem ultra-som 6% 51% 43% 0,0045 2,19 13

4% cal 7% 35% 58% 0,0044 1,4 35

4% cimento 6% 32% 62% 0,006 2,2 22

4% cal com plastificante 7% 39% 54% 0,0053 1,8 20

4% cimento com plastificante 7% 37% 56% 0,0057 2,2 18

Observando a Tabela 7, verifica-se pouca ou nenhuma influencia da adição

da cal, cimento ou plastificante sobre a porcentagem de argila. A ação dos aditivos

propicia a aglutinação do silte, resultando no aumento da porcentagem de areia, emmédia, 15% e diminuição da porcentagem de silte na mesma proporção. O melhor

resultado ocorreu com o cimento que aumentou a porcentagem de areia em 19%,

com correspondente diminuição de silte.

Constatou-se também que a utilização do plastificante influenciou pouco e

negativamente na granulometria do solo, aumentando a porcentagem de silte em

4%, em detrimento da porcentagem de areia, que diminui na mesma proporção, em

comparação a mistura solo cal e solo cimento. O diâmetro efetivo não variou e ocoeficiente de desuniformidade teve pequenas variações, com mudança de solo

medianamente uniforme na amostra de solo natural a desuniforme nas demais

determinações. O coeficiente de curvatura permaneceu entre 1 e 3 o que caracteriza

o material como solo bem graduado.

5. CONCLUSÃO

Os resultados apresentados nesse artigo apontam para a eficiência da análise

granulométrica por meio do granulômetro como ferramenta útil no estudo da

estabilização química dos solos.

Para o solo estudado ficou claro que a agregação das partículas de solo

gerada pelo cimento é maior que aquela gerada pela cal ao mesmo tempo em que

as primeiras são mecânicanicamente mais estáveis que as obtidas com cimento.



17

O plastificante atuou como inibidor do potencial estabilizador tanto da cal

como do cimento.

Os resultados mostram ainda que a mistura e imediata compactação do solono campo pode ser uma opção acertada, tendo em vista o fato de que as

agregações geradas mostraram-se extremamente sensíveis ao ultra-som. Seria

importante, no entanto, a determinação de módulos resilientes das amostras

compactadas após diferentes tempos de mistura, afim de verificar sua maior ou

menor sensibilidade ao carregamento cíclico.

Os aditivos pouco influenciaram a fração argila, agindo principalmente na

fração silte, condicionando sua agregação e conseqüentemente diminuindo seu teore aumentando a porcentagem de areia. Granulometricamente esta influência é

benéfica para emprego do solo em pavimentação.

As variações granulométricas resultantes da adição dos aditivos químicos

influenciaram pouco os coeficientes de uniformidade e curvatura, porém

aumentaram de forma significativa o diâmetro efetivo das partículas, nos ensaios

sem utilização de ultra-som.

A análise do comportamento granulométrico, com a variação do tempo de

cura, mostrou pouca mudança entre uma hora e dois dias. Os ensaios após 3 dias

de preparada a amostra mostraram pequenos e progressivos aumentos da fração

areia até o sétimo dia, para os ensaios sem ultra-som.

6. BIBLIOGRAFIA

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análisis de estabilización con cal

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