memorias - estabilización quimica

CONINFRA — CONGRESSO DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES 19 A 22 DE JUNHO DE 2007

São Paulo - Brasil

01-88R CONINFRA — CONGRESSO DE INFRA-ESTRUTURA

DE TRANSPORTES

19 A 22 DE JUNHO DE 2007

UMA CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA DOSAGEM DE SOLO COM ADIÇÃO DE LIGANTES QUIMICOS PARA USO EM SUPERESTRUTURAS DE PAVIMENTO

RITA MOURA FORTES

Prof. Dra Mackenzie /UNICAMP

São Paulo São Paulo/Brasil

Grupo de Pesquisa CNPq: Mackenzie - Sistema viário e meio ambiente

[email protected]

MARCUS DOS REIS Engenheiro Civil, Prof. Doutorando

IPT /UNICAMP São Paulo

São Paulo/Brasil

ALESSANDRA C. A. FIGUEIREDO Graduanda de Eng. Civil da

Universidade Presbiteriana Mackenzie São Paulo

São Paulo/Brasil

RESUMO

Esta pesquisa tem como objetivo apresentar a viabilidade técnica e fornecer parâmetros laboratoriais para a utilização de ligantes químicos em camadas de solo na superestrutura do pavimento, buscando melhorar a capacidade de suporte das mesmas. Uma camada de solo estabilizada com ligante químico, quando bem dosada e executada, pode vir a ser usada como camada de rolamento de estradas vicinais de terra em municípios de economia agropecuária, garantindo o escoamento da safra, a circulação da população rural e a acessibilidade à área urbana. As camadas de sub-base e base em pavimentos aeroportuários ou rodoviários requerem para a sua liberação, tanto para a execução das camadas superiores quanto para a abertura ao tráfego, que se tenha a certeza de que as características técnicas e de desempenho adequadas à obra foram atingidas. Assim, é necessário determinar e garantir que as camadas do pavimento tenham alcançado os graus mínimos de resistência, de forma a suportar tensões de tração, forças de atrito e efeitos de fadiga provenientes do tráfego ou ação das intempéries, sem a ocorrência de fissuras ou outros tipos de patologias indesejáveis que venham a ocorrer, podendo comprometer o desempenho da estrutura do pavimento e prejudicando as condições de conforto do usuário. Este estudo apresenta vários dados técnicos, principalmente quanto a durabilidade por perda de massa de corpos de provas devido aos ciclos de molhagem e secagem com escovação após cada ciclo e as medidas da degradação superficial em material utilizado como base de solos estabilizados quimicamente em pavimentos por meio do desgaste por abrasão em corpos-de-prova submetidos a


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forças de atrito em pista circular, verificando desta forma, a redução de espessura em pares de amostras simultaneamente moldadas com um tipo de solo, teores ótimos de ligantes com diferentes curas (idades) das amostras.

Palavras-Chaves: Pavimentos. Base. Sub-base. Subleito. Solo. Ligante químico. Degradação. Desgaste por abrasão. Ensaio de Escovamento.

ABSTRACT

This research has as objective to present the technique viability and to supply laboratorial parameters to the use of chemical binder in soil layers in the pavement superstructure, aiming to improve the capacity of support of the same ones. A soil layer stabilized with chemical binder, when well dosed and executed, can come to be used as layer of rolling of vicinal land roads in cities of farming economy, guaranteeing the draining of the harvest, the circulation of the agricultural population and the accessibility á urban area. The layers of sub-base and base in airports or roads pavements, require for its release, as for the execution of the superior layers as for the opening to the traffic, that if has certainty about the adequate techniques characteristics and performance to the workmanship had been reached. Thus, it is necessary to determine and to guarantee that the layers of the pavement have reached the minimum degrees of resistance in form to support tractive tensions, forces of attrition and effect of fatigue proceeding from the traffic or action of weather factors, without the occurrence of fictions or other types of pathologies undesirable that come to occur, compromising the performance of the structure of the pavement and being harmed the conditions of comfort of the user. This study presents some technician data, mainly the durability for loss of bodies mass of tests due to the cycles of wetting and drying with brushing after each cycle and the measures of the superficial degradation in used material as road base stabilization chemical of soil in pavements by means of the consuming for abrasion in body-of-test submitted the forces of attrition in circular track, verifying in such a way, the reduction of thickness in pairs of samples simultaneously molded with a type of ground, excellent texts of binder with different cures (ages) of the samples.

Key Words: Pavements, Base, sub-base, subgrade, Soil, chemical binder, Degradation, Abrasion Test, Brushing Test

INTRODUÇÃO

Segundo Ferraz, Belicanta & Gutierrez (2000) no estudo comparativo de alguns métodos de dosagens de misturas solo-cimento a utilização do solo como material de construção pode ocorrer tanto na forma como ele é encontrado (solo natural), ou após a correção de algumas de suas propriedades de engenharia, onde podem ser empregados diversos métodos, entre os quais se citam a correção granulométrica e a adição de compostos químicos.


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De acordo com Villibor e Nogami (1995) a deficiência de suporte das camadas do pavimento ou subleito, pode estar associada a diversos fatores como a falta de compactação das camadas, principalmente nas bordas, a presença de nível d’ água ou infiltração lateral da água pelo acostamento e também pela ocorrência de bolsões de materiais não especificados no projeto, como solos orgânicos.

Nunes (2003) apresentou que as estradas vicinais de terra, devido a sua grande importância sócio-econômica, sobretudo em países em desenvolvimento, necessitam que sua superfície seja mantida permanentemente em boas condições de rolamento para proporcionar conforto e segurança aos usuários e assegurar a sua utilização durante todo o ano. Portanto, a trafegabilidade das vicinais deve ser mantida de modo a assegurar possibilidade de acesso da população às facilidades locais e escoamento da produção.

Segundo AUSTROADS, 1997 apud Nunes (2003) os defeitos de um pavimento são denominados como qualquer evidência visível de falhas ou descontinuidades na superfície de rolamento da estrada que afeta a sua capacidade estrutural, aparência ou a qualidade de movimento dos veículos que por ela trafega.

Na maioria das vezes os problemas observados em estradas de terra devem-se à falta de capacidade de suporte do subleito, à geometria imprópria da seção transversal da via, às características da superfície de rolamento e à deficiência do sistema de drenagem.

Segundo George (2001) em estudo realizado na Universidade de Mississipi com solos modificados quimicamente é importante verificar três estágios: Projeto da mistura e controle tecnológico durante a construção e a realização do gerenciamento da estrada após execução para que se obtenham bons resultados. Fortes et al. (2005) afirmaram que para a utilização de aditivos, no caso de solo cal ou solo cimento, o Brasil possui normas e trabalhos de pesquisa desenvolvidos com sucesso. Já na utilização de aditivos químicos, é de suma importância que se verifique se a sua constituição não possui elementos contaminantes e que também se realize ensaios para verificar o desempenho do aditivo na melhoria das propriedades do solo.

Objetivo da pesquisa.

O artigo em questão trata-se de um estudo de caso de laboratório em corpos-de-prova moldados com solo estabilizados quimicamente utilizando a metodologia tradicional para o ensaio de Proctor na energia normal e o método Mini Proctor na energia normal desenvolvido por Nogami e Villibor em 1980 para estudo de solos tropicais, em dimensões reduzidas, denominado de Mini MCV (Moisture Condition Value). Com os corpos-de-prova (Proctor Tradicional e Mini Proctor) buscou-se através de ensaios atendendo-se o preconizado no método do DNER-ME 203:1994 determinar a durabilidade através da perda de massa e de acordo com a NBR 12204:2000 determinar o desgaste por abrasão entre outros ensaios que serão apresentados no decorrer deste trabalho.

Foi realizado também um estudo pelo Ensaio das Pastilhas (FORTES; MERIGHI, 2003), da Metodologia MCT, classificando o solo preliminarmente pela referida Metodologia e buscando demonstrar uma nova técnica de dosagem de solos modificados com ligantes químicos, permitindo que os estes sejam mais rápidos e eficientes. Por este método buscou-se também relacionar e quantificar a


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melhoria das propriedades dos solos quando da adição dos ligantes e da variação das idades de cura do material, em relação a contração e a expansão do solo natural.

Desta forma, buscou-se encontrar uma correlação dos resultados a fim de reduzir o custo de manutenção e também apresentar soluções alternativas para a construção de pavimentos executados com solos tropicais modificados com ligantes. A seguir, são colocadas as variações de aplicação de dois tipos de ligantes.

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS

Características do solo

O solo empregado foi classificado visualmente como uma “areia argilosa na cor marrom avermelhada” estruturada procedente da SP-425 km 299 a 375, no município de Araçatuba, Estado de São Paulo, área representativa de solos tropicais.

Difratometria de raios-x (DR-X)

A amostra de solo foi caracterizada por DR-X para identificação dos principais constituintes mineralógicos empregando-se Difratômetro marca Rigaku modelo Geigerflex, operando na radiação K do Cu (cobre). Os principais constituintes mineralógicos identificados por DR-X a amostra de solo ensaiado são: Quartzo; Caulínita; Goethita; Hematita.

Os minerais estáveis são usualmente encontrados em solos de comportamento laterítico (FORTES, 2002).

Highway Research Board (HRB)

A seguir é apresentada a classificação Highway Research Board (HRB) adotada pela maioria dos órgãos públicos nacionais. Além de se basear nas propriedades índices do solo: limites de Atterberg (limite de liquidez - LL e limite de plasticidade - LP) e granulometria, a classificação HRB-AASTHO utiliza o índice de grupo (IG) onde entram os valores de porcentagem passada na peneira de malha de 0,074mm, do LL e do IP (índice de Plasticidade). A seguir está apresentada na Figura 1 a curva granulometria por peneiramento com sedimentação utilizada para determinar o resultado de classificação do solo como: IG=2,0; “A-4 (regular a mau para uso em pavimentação)”.


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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0005 0,001 0,01 0,1 1 10 50

200 30100 50 40 1

6

10 4N0 Peneiras (ASTM) 0

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ARGILA SILTE AREIA MÉDIA A. GROSSA PEDREGULHO

9.5 19 25

CLASSIFICAÇÃO

A.B.N.T DIÂMETRO DOS GRÃOS (mm)

3

8

LL : 22 %LP: 14 %IP : 8 %

s : 2.703 kg / m3

AREIA FINA

100

80

60

10

0

Figura 1 – Granulometria por peneiramento e sedimentação

Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS)

O sistema Unificado de Classificação de solos (SUCS) ou Unified Soil Classification System (USCS) utiliza as propriedades-índices LL, LP e granulometria foi desenvolvido por Artur Casagrande, e apresentado num simpósio Casagrande, 1948, tendo sofrido vária revisões, sendo que a última ocorreu em 1983 Horward, 1984 apud Fortes; Merighi (2003) . A seguir está apresentado o resultado de classificação do solo como: “SC (areias argilosas)”.

Metodologia Miniatura, Compactado, Tropical (MCT)

Tendo em vista os solos de ambientes tropicais e pelas limitações das classificações geotécnicas HRB e USCS segundo Lumb, 1962, Moh e Mazhar, 1969, Lyon Associates, 1971, Nogami e Villibor, 1979, Mitchell e Sittar, 1982, apud Fortes (1990) que têm investigado e discutido as limitações das classificações geotécnicas. Portanto os solos também foram classificados pela metodologia MCT, desenvolvida por Nogami e Villibor obtendo-se os valores: “Pi=46; d’=62,1 c’=0,17; e’ =1,12 e classificação “NA-NS’ (areia siltosa não lateritica)”.

Método da Pastilha

A classificação do solo pelo Método da Pastilha baseado no procedimento apresentados por Fortes et al (2002) resultou em uma classificação do solo como: “NA-NS’ (areia siltosa não lateritica)”.

Ensaio Proctor na energia normal

O ensaio de proctor foi realizado na energia normal, de acordo com o método NBR 7182:1988 da ABNT. Os resultados obtidos foram os seguintes, massa específica seca máxima (g/cm3) = 1,91 e a umidade ótima (%) = 11,9.


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Características dos ligantes misturados com solo

As características dos ligantes utilizados para o solo empregado nesta pesquisa são identificadas como:

Ligante A: Cimento portland CPIII

Ligante B: Ligante aglutinante com composição rigorosamente controlada à base de silicatos alumínios e outros compostos químicos desenvolvidos especialmente para aplicação em base, sub-base e subleito de pavimentos com a finalidade de aumentar as capacidades de suporte dos solos, comumente denominada de pavifort.

Composição química e física dos ligantes A e B

Para contagem da composição química foram ensaios conforme prescrito em cada normalização nacional especifica. Nas Tabelas 1 a 3 estão indicadas as propriedades química e física dos ligantes A e B, as respectivas composição, calculadas a partir dos resultados da análise química e física.

Tabela 1. Classificação química dos ligantes A e B

Determinações Resultados, em %

Ligante A Ligante B . Perda ao fogo (PF) (NBR-NM 18/04)

3,13 2,27

. Anidrido silícico (SiO2) (NBR-NM 11-2/04)

26,4 33,4

. Óxido de alumínio (Al2O3) (NBR-NM 11-2/04)

8,29 11,9

. Óxido férrico (Fe2O3) (NBR-NM 11-2/04)

2,42 1,28

. Óxido de cálcio (CaO) (NBR-NM 11-2/04)

51,0 44,5

. Óxido de magnésio (MgO) (NBR-NM 11-2/04)

5,65 5,29

. Anidrido sulfúrico (SO3) (NBR-NM 16/04)

1,72 0,16

. Óxido de sódio (Na2O) (NBR-NM 17/04)

0,14 0,12

. Óxido de potássio (K2O) (NBR-NM 17/04)

0,65 0,60

. Equivalente alcalino (em Na2O) 0,57 0,51

. Sulfeto (S2-) (NBR-NM 19/04)

0,68 0,78

. Óxido de cálcio livre (CaO) (NBR-NM 13/04)

0,81 0,18

. Resíduo insolúvel (RI) (NBR-NM 15/04)

0,89 0,48

. Anidrido carbônico (CO2) (NBR-NM 20/04)

2,65 1,78

Equivalente alcalino (em Na2O) = % Na2O + 0,658 x %K2O


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Tabela 2. Classificação por meio de ensaio físico com os ligantes A e B

Resultado Determinações Ligante A Ligante B

Finura (NBR-11579/91) Resíduo na peneira de 0,075 mm (%) 0,1 1,17 Água para pasta normal (NBR-NM-43/03) (% massa do cimento) 30,6 30,1 Início de pega (NBR-NM-65/03) (h:min) 4:20 7:00 Fim de pega (NBR-NM-65/03) (h:min) 5:15 8:45 Expansibilidade (NBR-11582/91) - Frio (mm) 0,0 0,0 Expansibilidade (NBR-11582/91) - Quente (5h) (mm) 0,0 0,0 Massa específica (NBR-NM-23/01) (g/cm3) 2,99 2,90 Finura - Método de Blaine (NBR-NM-76/98) (cm2/g) 3670 3060 Finura - Método de Blaine (m2/kg) 367 306

Tabela 3. Classificação por meio de ensaio mecânico com os ligantes A e B

Resistência à compressão (MPa) - (NBR-7215/96)

Idades

(dias)

Corpo de Prova no Ligante A Ligante B

1 A 1 B 2 A 2B 3A 3B 4A 4B Média DRM (%) Média DRM (%)

3 29,7 5,5 28,4 5,8 28,6 6,0 28,5 5,6 28,8 3,1 5,7 5,3 7 42,7 10,9 44,0 11,1 42,4 10,9 42,9 10,2 43,0 2,3 10,8 5,6 28 54,3 16,5 53,6 16,0 52,8 16,0 52,8 16,8 53,4 1,7 16,3 3,1

A Figura 2 apresenta o resultado médio da resistência à compressão apresentados na Tabela anterior com os ligantes A e B curados em câmara úmida e submetidos ao ensaio após 3, 7 e 28 dias de cura.

Figura 2 – Resistência a compressão determinado para os ligantes A e B após a cura


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Corpos-de-prova retangular e cilíndrico moldados com os ligantes A e B submetidos ao desgaste Amsler-Laffon As adições dos ligantes A e B com efeito de modificação do solo, imediata e em longo prazo, agem uma intensidade que é função do tipo de solo e dos tipos de teores de ligantes. De acordo com Villibor et al. (2005) a base de solo-cimento apresenta uma coesão muito elevada, criada quimicamente pela hidratação do cimento e posterior formação de silicatos e aluminatos que unem as partículas; entretanto uma vez desfeita a ligação química entre duas partículas, ela não mais se refaz. Isso significa que essa coesão, uma vez desfeita nas trincas ou por tração nas camadas, não mais atua gerando um material fino, friável e sem nenhuma coesão logo a base sempre apresenta fissuras e ou trincas que dependem da quantidade de cimento e, principalmente, das características do solo, da hidratação do cimento (Cura) e pela contração conseqüente à perda de umidade.

Segundo Picchi, Cincotto e Barros (1988) a adição de ligante tem como efeito modificações do solo, imediatas e em longo prazo, numa intensidade que é função do tipo de solo e do tipo de teor de ligante.

Imediatamente após a mistura, acontecem as reações entre ions Ca²+ e OH- do ligante com solo; os cátions trocáveis Na+ e K+ da argila são substituídos por Ca²+ com alterações das forças elétricas das partículas argilosa, resultando em floculação de suas partículas.

A alteração subseqüente nas propriedades geotécnicas do solo será apresentada no decorrer do trabalho pro meio de ensaios de caracterização e de desempenho realizados nas misturas.

Areia Padrão utilizada na Máquina de desgaste Amsler-Laffon

Na Máquina de desgaste Amsler-Laffon foi utilizada a areia padrão produzida no IPT (Figuras 3 e 4).

Figura 3 – Produção da areia padrão Figura 4 – Armazenamento da areia

padrão

A Figura 5 apresenta os 24 (vinte e quatro) corpos-de-prova, sendo que a metade foi moldada com solo estabilizado com a adição do ligante A e o restante com solo com a adição do ligante B para serem ensaiados após a cura em câmara úmida.


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Figura 5 – Corpos-de-Prova mini Proctor moldados de solo-ligante A e solo-ligante B (mini

proctor)

ENSAIOS REALIZADOS NA MISTURA

Ensaio das Pastilhas O Ensaio das Pastilhas objetiva a classificação expedita de solos dentro de um grupo MCT, com a utilização de pastilhas de solos moldadas em anéis de aço inox com 20mm de diâmetro. Fortes, Figueiredo e Alves (2005) apresentaram modificações para sua aplicação à dosagem das misturas de solos tropicais com ligantes químicos. Os materiais utilizados foram os mesmos utilizados nos ensaios acima descritos, mesmo solo e mesmos ligantes, assim como a quantidade de ligante (5%) e a quantidade de dias de cura. As Figuras 6 e 7 mostram os anéis após moldados e secos ao ar livre para a medida da contração, absorvendo novamente água para a medida da expansão e penetração do penetrômetro padrão. A Figura 6 mostra a mistura de solo com adição de 5% de cimento (Ligante A) aos três dias de cura e a Figura 7 a mistura de solo com adição de 5% de Aditivo químico (Ligante B).

Figura 6 – Anel moldado reabsorvendo água para

a medida da penetração (solo + Ligante A).

Figura 7– Anel moldado reabsorvendo água para a medida da penetração (solo + Ligante B).


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Os resultados obtidos estão plotados nos gráfico a seguir:

Pastilha sem ligante; Pastilha com 5% de ligante A e 3 dias de cura; Pastilha com 5% de ligante A e 7 dias de cura; Pastilha com 5% de ligante A e 14 dias de cura. Pastilha com 5% de ligante A e 21 dias de cura.

Figura 8 – Comparação dos resultados com adição de 5% de ligante A ao solo variando os períodos de cura.

Pastilha sem ligante; Pastilha com 5% de ligante B e 3 dias de cura; Pastilha com 5% de ligante B e 7 dias de cura; Pastilha com 5% de ligante B e 14 dias de cura. Pastilha com 5% de ligante B e 21 dias de cura.

Figura 9 – Comparação dos resultados com adição de 5% de Ligante B ao solo variando os períodos de cura.


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Resistência à tração

Na Tabela 4 estão apresentados, e ilustrados na Figura 10, os resultados obtidos no ensaio de resistência a compressão em corpos-de-prova moldados com solo com adição dos ligantes A e B .

Tabela 4. Ensaio de resistência a compressão em corpos-de-prova moldados com solo com adição dos ligantes A e B

CP Teor (%) Idade ruptura

(dias) Carga (kN)

Resistência a compressão (N)

Solo+ligante A

5

3 2,462 125

Solo+ligante B 0,579 30

Solo+ligante A 7

3,300 168


Solo+ligante A 14

7,345 374


Solo+ligante A 28

9,652 492


Figura 10 – Resistência à compressão determinado para o solo com os ligantes A e B após a cura

Durabilidade por perda de massa

O ensaio de durabilidade por perda de massa devido aos ciclos de molhagem e secagem com escovação do corpo-de-prova após cada ciclo foi realizado de acordo com o método DNER ME 203/94. As Figuras 11 e 12 apresentam as características dos corpos-de-prova depois de ensaiados.


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Figura 11 – Medida do diâmetro do CP de solo+ ligante A (mini Proctor)

Figura 12– Medida do diâmetro do CP de solo+ ligante B (mini Proctor)

RESULTADOS OBTIDOS

Os corpos-de-prova moldados com solo com a adição dos ligantes A e B, foram submetidos aos ciclos de molhagem e secagem e os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 5 e ilustrados na Figura 13.

Tabela 5. Resultados médios dos corpos-de-prova (perda de massa)

CP Teor (%) Idade ruptura

(dias) massa incial

massa incial

Perda de massa

Solo+ligante A

5

3 165,00 105,15 36,3 Solo+ligante B 3 210,10 15,81 92,5

Solo+ligante A 7 132,4 85,82 35,2 Solo+ligante B 7 214,29 30,68 85,7



Figura 13 – Perda em massa determinado para o solo com os ligantes A e B após a cura


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A Figura 14 apresenta a características perda de massa (g) dos corpos-de-prova moldados com solo com adição do ligante A, após serem ensaiados.

Figura 14 – detalhe do corpo-de-prova moldado, solo com adição do ligante A após ser ensaiados (durabilidade por perda de massa)

A Figura 15 apresenta a características perda de massa (g) dos corpos-de-prova moldados com solo com adição de ligante B após serem ensaiados.

Figura 15 – detalhe do corpo-de-prova moldado, solo com adição do ligante B após ser ensaiados (durabilidade por perda de massa)

Na Tabela 6 e na Figura 16 estão apresentados os resultados obtidos por meio do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem para fins de dosagem de solo-cimento em seis corpos-de-prova moldado com o cilindro de 4” utilizando solo com adição de 5% de ligante A e curados por 7 dias.


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Tabela 6. Resultados da perda de massa (g) em 6 (seis) corpos-de-prova submetido a perda de massa

Teor (%) CP Massa inicial

Massa final

Perda de massa

1 2098 1890 9,9

2 2298 1988 13,5

3 2202 1934 12,2

5 4 2102 1902 9,5

5 2204 1928 12,5

6 2103 1902 9,6

Figura 16 – Perda em massa determinada para o solo com o ligante A após a cura de 7 dias

Desgaste por abrasão máquina de desgaste Amsler-Laffon

- Procedimento para execução do ensaio

O ensaio de desgaste foi realizado com a máquina de desgaste Amsler-Laffon do Instituto de Pesquisa Tecnológico do Estado de São Paulo (IPT) de acordo com método de ensaio prescrito pela NBR 12042:1992. As Figuras 17 e 18 mostram a máquina de desgaste, composta basicamente por disco horizontal de ferro fundido que gira em torno do seu eixo vertical.


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Figura 17 – Máquina de desgaste Amsler-Laffon

Figura 18 – Croqui esquemático do equipamento e

detalhe do ponto fixação do CP

Nas Figuras 19 e 20 estão ilustrados a medida da altura nos corpos-de-prova moldados com os ligantes A e B.

Figura 19 – Medida da altura do CP de solo com

adição do ligante A (mini Proctor) Figura 20 – Medida da altura do CP de solo

com adição do ligante B (mini Proctor)

RESULTADOS OBTIDOS

Os corpos-de-prova moldados com solo e adição os ligantes A e B foram submetidos aos ciclos de 250m, 500, 750m e 1000m na pista circular e os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 7

As Figuras 21 e 22 apresentam os resultados médios das resistências à compressão apresentadas na Tabela anterior com os ligantes A e B curados em câmara úmida e submetidos ao ensaio após 3, 7, 14 e 21 dias de cura.


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Tabela 7. Resultados médios dos corpos-de-prova (desgaste por abrasão)

Período de cura

Extensão (m)

Ligante A Ligante B

Altura (mm)

Massa (g)

Resultado

Altura (mm)

Massa (g)

Resultado Perda de

altura (mm)

Perda de massa (g)

Perda de altura (mm)

Perda de massa (g)

0 51,45 205 - - 50,61 184 Rompeu-se - 250 43,48 170 7,96 35,00 - - com 231m -

3 dias 500 31,27 122 20,19 83,00 - - - - 750 23,01 91 28,45 114,00 - - - - 1000 12,79 45 38,67 160,00 - - - -

0 51,72 214 - - 52,72 214 Rompeu-se 250 44,79 184 7,01 30,67 - - com 65m -

7 dias 500 39,66 161 12,34 53,67 - - - - 750 35,24 141 16,74 73,00 - - - - 1000 29,92 118 22,18 96,33 - - - -

0 51,70 206 - - 51,43 201 Rompeu-se - 250 38,07 145 14,27 61,00 - - com 70m -

14 dias 500 25,68 102 26,36 103,50 - - - - 750 15,43 62 37,20 143,50 - - - - 1000 11,12 46 40,48 160,50 - - - -

0 51,72 208 - - 51,70 202 Rompeu-se - 250 43,19 169 8,40 38,75 - - com 31m -

21 dias 500 36,83 142 14,61 66,50 - - - - 750 29,51 114 21,96 94,50 - - - - 1000 22,44 88 29,19 120,50 - - - -

Figura 21 – Perda de espessura (mm) solo com

adição do ligante A Figura 22 – Perda de massa (g) solo com adição do

ligante A


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Após os resultados terem sido analisados, foi idealizada uma nova idéia de pesquisa. Estudar se os efeitos da geometria dos corpos-de-prova influenciavam os resultados obtidos nos ensaios anteriores. Assim além de corpos-de-prova cilindricos estudou-se corpos-de-prova retangulares.

Os corpos-de-prova retangulares e cilíndricos moldados com os ligantes A e B foram submetidos aos ciclos de 250m, 500, 750m e 1000m na pista circular. As Tabelas 8 a 12 apresentam os resultados obtidos nos corpos-de-prova (desgaste por abrasão).

Tabela 8. Corpos-de-prova cilíndricos moldados com o ligante A Período

Extensão Altura Massa

Resultado

de cura Perda de altura

(mm) Perda de massa (g) Inicial 47,40 202 .-. .-. 250m 46,64 200 0,81 2,00 3 dias 500m 45,75 197 1,67 5,00 750m 45,13 193 2,31 9,00 1000m 44,20 190 3,27 12,40

Tabela 9. Corpos-de-prova cilíndricos moldados com o ligante B Período

Extensão Altura Massa

Resultado

de cura Perda de altura

(mm) Perda de massa (g) Inicial 46,99 192 .-. .-. 250m 43,42 175 3,19 15,75 3 dias 500m 40,60 165 5,52 24,00 750m 39,52 159 7,02 31,00 1000m 38,39 154 8,56 37,25

Tabela 10. Corpos-de-prova retangulares moldados com o ligante A

CP base leituras iniciais leituras 500m leituras 1000m desgaste 500m desgaste 1000m

individual individual média individual média individual média individual média individual média

1

22,1

22,24

20,55

20,60

18,92

19,21 1,64

1,45

3,03

2,95

22,21 20,82 19,42

22,43 20,62 19,42

22,21 20,41 19,06

2

22,37

22,26

21,18

21,00

19,48

19,39 1,27 2,88 22,27 20,79 19,13

22,24 20,76 19,36 22,17 21,26 19,58


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Tabela 11. Corpos-de-prova retangulares moldados com o ligante B

CP base leituras iniciais leituras 500m leituras 1000m desgaste 500m desgaste 1000m

individual individual média individual média individual média individual média individual média

1

21,97

21,94

18,05

17,95

14,19

14,43 3,99

4,42

7,51

7,88

21,85 18,01 14,34

21,79 17,91 14,68

22,13 17,83 14,5

2

22,24

22,28

17,45

17,44

13,83

14,03 4,85 8,25 22,26 17,02 14,32

22,35 17,66 13,72 22,28 17,62 14,26

Resumindo,

Tabela 12. Resumo dos resultados obtidos, quando comparado os corpos-de-prova cilindricos e retangulares.

Distancia (m)

Cilíndrico Retangular

Ligante A Ligante B Ligante

A Ligante

B

perda perda perda perda 500 5,00 24,00 1,45 4,42

1000 12,40 37,25 2,95 7,88

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os resultados apresentados nesta pesquisa demonstram a viabilidade técnica por meio dos parâmetros laboratoriais encontrados para a utilização de ligantes químicos em camadas de solo destacando-se a melhoria das propriedades do solo que poderá ser utilizado na superestrutura do pavimento como camadas de sub-base e base em pavimentos. Foi possível observar claramente nesta pesquisa a melhoria na capacidade de suporte quando se observa o ganho na resistência à compressão, a redução da perda de massa quando submetidos aos ciclos de molhagem e secagem com escovação do corpo-de-prova após cada ciclo e a redução do desgaste por abrasão apresentada nos corpos-de-prova com ligante A, submetidos ao ensaio de desgaste Amsler-Laffon. Em análise visual, após cada período de cura não foi observado ocorrência de fissuras ou outros tipos de patologias indesejáveis nos corpos-de-prova.

Cabe ressaltar que os benefícios obtidos nos parâmetros técnicos ocorreram tanto para os corpos-de-prova moldadas com a mesma e as diferentes curas (idades) das amostras fixando-se um tipo de solo e um teor de ligante.


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É importante destacar que neste estudo buscou-se apresentar novas técnicas por meio de estudos pela metodologia tradicional para Ensaio Proctor e o método Mini Proctor, ambos os corpos-de-prova moldados na energia normal e o ensaio das Pastilhas, da Metodologia MCT, classificando o solo preliminarmente pela referida Metodologia e buscando demonstrar uma nova técnica de dosagem de solos modificados com ligantes químicos, permitindo que os ensaios sejam mais rápidos e possuam mais qualidade.

A dosagem realizada com o ensaio de pastilha é muito promissora, uma vez que é expedita e seu custos abrangem apenas 20% do da dosagem tradicional, além de demandar somente um dia para moldagem mais o tempo de cura que pode ser de 3 a 7 dias, enquanto que o usual demanda cerca de 24 dias para uma única dosagem. Assim, a metodologia ora proposta deve ser utilizada em ensaios preliminares para hieraquizar as jazidas.

A seguir, são colocadas as variações de aplicação de dois tipos de ligantes, assim os resultados e valores puderam evidenciar a importância dos ensaios realizados em obras de pavimentos, bem como a viabilidade técnica de se utilizar ou executar camadas com este novo material em pavimentos rodoviários.

A partir do Ensaio da Pastilha, foi possível observar que o Ligante A, tem uma resposta mais rápida que o Ligante B, ou seja, com apenas 3 dias de cura, o resultado das pastilhas moldadas foi melhor em relação a contração e a expansão do que no Ligante B. Concluindo, os autores entendem que o emprego do controle tecnológico e a realização de um estudo em laboratório são essenciais para garantir o bom desempenho do projeto do pavimento além de possibilitar no futuro conforto e segurança ao usuário.

Os autores pretendem dar continuidade a sua pesquisa, verificando o desempenho da dosagem proposta quer pelo ensaio da pastilha como se utilizando o ensaio de desgaste apresentado nesse trabalho, além da verificação da influência da geometria dos corpos-de-prova, seja ele cilíndrico ou retangular, na determinação do desgaste por abrasão e na redução de espessura.

AGRADECIMENTOS

Os autores registram aqui os agradecimentos à equipe do IPT – Instituto de Pesquisa Tecnológicas do Estado de São Paulo, a LENC – Laboratório de Engenharia e Consultoria Ltda pela execução dos ensaios, assim como aos profissionais que colaboram na realização deste trabalho em especial a Cristina Kanaciro, Valdecir Angelo Quarcioni, Priscila Melo Leal Menezes,. Silvia Giacobbe,. Pedro Carlos Bilesky, Daniel Martins Aleixo, Rosana Marilia da Silva Silveira, Marcia Aps , Benício Bibiano Bento e Osmar Alves.


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BIBLIOGRAFIA

Casagrande, A. (1948). “Classification and Identification of Soils” – Trans of ASCE, 113,p. 901-991”.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM – Método de Ensaio. DNER-ME 203:1994. “Solo-cimento – determinação da durabilidade através da perda de massa’.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM; DNER –ES 303/97 – Pavimentação – Base de Solo cimento”.

FERRAZ, R. L. ; BELINCANTA, A. ; GUTIERREZ, N. H. M. . Estudo comparativo de alguns métodos de dosagem de misturas solo-cimento. In: I Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura de Maringá, 2000, Maringá PR. ENTECA 2000. Maringá : Universidade Estadual de Maringá, 2000. v. 1. p. 173-181.

Fortes, R. M. (1990). “Método Expedito de Identificação MCT de Solos Tropicias, para Finalidades Rodoviárias, Utilizando-se Anéis de PVC Rígidos” – 210p (Dissertação de Mestrado)- POLI-USP.

Fortes, R.M. – “Noções de Solos”, http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/estradas2/4_NOÇÕES_DE_SOLOS.pdf, 2002

Fortes, Rita Moura, Merighi, João Virgilio & Zuppolini Neto, Alexandre “Método das Pastilhas para Identificação Expedita de Solos Tropicais " , 2º Congresso Rodoviário Português, Lisboa, Portugal, 18 a 20 de novembro de 2002.

Fortes, R.M; Figueiredo, A.C.A; Alves, O. Estudo da viabilidade de dosagem de solo cimento utilizando o ensaio da pastilha da MCT. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 36, 2005, Curitiba, Anais... Curitiba: ABPV, 2005.

Fortes, Rita Moura & Merighi, João Virgilio. THE USE OF MCT METHODOLOGY FOR RAPID CLASSIFICATION OF TROPICAL SOILS IN BRAZIL IJP - International Journal of Pavements, ISSN 1676-2797, Vol.2, No.3, September 2003, pp.1-13.

George, K. P. (2005) “Soil Stabilization Field Trial” Department of Civil Engineering University of Mississippi.

Guide for Mechanistic-Empirical Design, (2004). “ Part. 2 – Design Inputs Material Characterization”.

Horward, A. K. (1984). “The Revised ASTM Standard on the Unifield Classification System”, ASTM Geotechnical Testing Journal, Proceedings. Vol. 7 n.4.

Lumb, (1962). “The Properties of Decomposed Granite, Geotechinique, 12, p.226-243.

Lyon Associates, U.S.A., and B.P.R. Inst. Ghana (editors), An AID Engineering Study (1971). “Lateritic and Lateritic Soil and other Problems Soils of Africa”.

Mitchell, J. K. and Sitar, N. (1982). “Engineering Properties of Tropical Residual Soils”, Proc. ASCE Geotech. Eng. Spealty Conf. On Engineering and Constrution in Tropical and Residual Soil, Hawai. P. 30-57.


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Moh, Z. L. and Mazhar, F. M. (1969). “ Effects of Method of Preparation on Index Properties of Lateritic Soils” Proc. Specialty Session: Eng. Prop. of Lateritic Soils. In.: 7 CSMFE, México, vol.1, p.23-35

NBR 12042:1992. “Materiais inorgânicos – Determinação do desgaste por abrasão”.

NBR 7182: 1986. Solo - Ensaio de Compactação. Método de ensaio.

NBR-11579/91 - Cimento Portland - Determinação da finura na peneira 0,075 mm.

NBR-11582/91 - Cimento Portland - Determinação da expansibilidade de Le Chatelier.

NBR-7215/96 - Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão.

NBR-NM 11-2/04 "Cimento Portland - Análise química - Método optativo para determinação de óxidos principais por complexometria - Parte 2: Método ABNT", itens 5.2.1.; 5.2.2.; 5.2.3. e 5.2.4.

NBR-NM 13/04 "Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxido de cálcio livre pelo etilenoglicol".

NBR-NM 15/04 "Cimento Portland - Análise química - Determinação de resíduo insolúvel".

NBR-NM 16/04 "Cimento Portland - Análise química - Determinação de anidrido sulfúrico" .

NBR-NM 17/04 "Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama".

NBR-NM 18/04 "Cimento Portland - Análise química - Determinação de perda ao fogo", item 5.2.

NBR-NM 19/04 "Cimento Portland - Análise química - Determinação de enxofre na forma de sulfeto".

NBR-NM 20/04 "Cimento Portland e suas matérias primas - Análise química - Determinação de dióxido de carbono por gasometria".

NBR-NM-23/01 - Cimento Portland - Determinação da massa específica.

NBR-NM-43/03 - Cimento Portland - Determinação da Pasta de Consistência Normal.

NBR-NM-65/03 - Cimento Portland - Determinação do Tempo de Pega.

NBR-NM-76/98 - Cimento Portland - Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (Método de Blaine).

Nogami, J. S. e Villibor, D. F.(1979). “Soil Characterization of Mapping Units for Highway Purposes in a Tropical Area”, Bul. IAEG, n19, Krefeld, R. F. Alemanha, Pp. 196-199.

Nogami, J. S. e Villibor, D. F.(1980). “Caracterização e Classificação Gerais de Solos para Pavimentação: Limitações do Método Tradicional, Apresentação de uma Nova Sistemática”, In.: 15RAP, Belo Horizonte.

NOGAMI, J.S.; VILLIBOR, D.F. “Pavimentação de baixo custo com solos lateríticos”. São Paulo: Vilibor, 1995. 240p


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NUNES, T.V.L. ( 2003) “Método de previsão de defeitos em estradas vicinais de terra com base no uso das redes neurais artificiais: trecho de Aquiraz” – CE. 2003. 118f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza.

Picchi, Cincotto e Barros, (1988). “Tijolos de solo-cal” Tecnologia de Edificações/Projeto de Divulgação Tecnológica Lix da Cunha. Coletânea de Diversos Trabalhos da Divisão de Engenharia do IPT. ed. PINI São Paulo.

Santos, A.R.; PASTORE, E.L; AUGUSTO JT, F.; CUNHA, M.A (1988). “Estradas vicinais de terra: Manual Técnico para Conservação e Recuperação”. IPT: São Paulo.

Villibor.F.D; Fortes, R. M. ;Fortes, F, Q.; Nogueira Jr, F.(2005): “Deterioração Estrutural de Bases de Solo-Cimento e Granulares”. In.: 36.ª RAPv – Curitiba – PR.

Villibor.F.D; Nogami .J.S ; (1995): “Pavimentação de Baixo Custo com Solos Lateríticos; Ed. Villibor.

Yoder.E.J; Witczak . M .W (1975): “Principles of Pavement Design; 2°Edition ; John Wiley e Sons,inc”.

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