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Materiais de Insumo para

Pavimentação

Universidade do Estado de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Civil

Profa. Adriana Goulart dos Santos

Conceituação de solo dentro da Engenharia Civil:

Solo é qualquer depósito solto ou fofo, resultante da ação do

intemperismo ou da degradação de rochas.

Materiais não consolidados, como sedimentos (pedregulhos,

areias, siltes ou argilas), turfas, depósitos de calcários como

as areias de conchas e corais, bem como solos residuais

jovens ou maduros (Balbo, J. T., 2007)

Origem dos solos

Solo Residual:

Decomposição de rocha que

permaneceu estável no próprio

local.

Decomposição de Rochas

Solo Transportado:

Decomposto em local remoto,

foi deslocado por ação da água,

do vento ou da gravidade.

Solo Orgânico:

Impregnação de matérias orgânicas

em sedimentos preexistentes, a

transformação carbonífera de

materiais, etc.

Perfil resultante da decomposição de rochas

Fonte: Google imagens, 2016

Formação de solo – decomposição de rochas

Solos tropicais (solos pedogênicos)

São denominados de solos tropicais em decorrência de

processo geológico e/ou pedológico típico das regiões tropicais

úmidas

Clima tropical – temperatura média anual

supera 20°C, ocorrendo índices

pluviométricos acima de 1000ml/ano

Solos

Lateríticos

Solos

Saprolíticos

Solos lateríticos (later, do latim: tijolo)

Solos lateríticos: São solos superficiais, típicos das partes bem drenadas

das regiões tropicais úmidas, resultantes de uma transformação da parte

superior do subsolo pela atuação do intemperismo – processo chamado

de laterização.

Processo de Laterização - Enriquecimento no solo de óxidos hidratados

de ferro e/ou alumínio e a permanência de caulinita como argilo-mineral

predominante.

vermelho amarelo marrom alaranjado

Coloração do solos lateríticos

Solos saprolíticos (sapro, do grego: podre)

Solos saprolíticos: São solos que resultam da decomposição e/ou

desagregação "in situ" da rocha matriz pela ação das intempéries (chuvas,

insolação, geadas), mantendo ainda de maneira nítida a estrutura da rocha

que lhe deu origem.

São solos residuais - derivam de uma rocha matriz e as partículas que a

constituem permanecem praticamente no mesmo lugar em que se encontravam

em estado pétreo.

laterítico

laterítico

saprolítico

Fonte: Villibor, D.F. et al, 2009 – Pavimentos de baixo custo para vias urbanas

laterítico


laterítico

saprolítico


Ocorrência de solos de comportamento laterítico no território Brasileiro:

Perfil de um corte rodoviário – parte superior solo laterítico (vermelho)

e inferior solo saprolítico


Perfil de um solo:


Peculiaridades mecânicas e hidráulicas de solos tropicais:

Fonte: Balbo, 2007 - adaptado de Nogami, 1971

Classificação de solos para finalidades

rodoviárias

Fonte: Balbo, 2007

Diferenciação granulométrica

Frações dos solos e seus diâmetros segundo AASHTO e USCS:

Relações entre pesos e volumes constituintes dos solos:

Fonte: Balbo, 2007

Constituintes dos solos (proporções esquemáticas):

Fonte: Balbo, 2007

Compactação dos solos

Ensaio de compactação – idealizado por Proctor em 1928;

Realizado com base no método DNER-ME 129/94;

Definir a relação entre massa específica aparente seca do material

compactado e sua umidade de compactação;

Fonte: Balbo, 2007

Curvas de compactação de alguns solos finos

Fonte: Balbo, 2007

Curvas de compactação de britas graduadas simples

No ramo seco, ocorre um estado desordenado na distribuição das partículas

do solo, não existente uma quantidade de água suficiente para que, por meio

da lubrificação das partículas, o esforço de compactação possa ordenar tal

disposição.


O que ocorre aproximadamente na umidade ótima

No ramo úmido, tem-se um estado de excessiva umidade que não permite,

para um dado esforço de compactação, o rearranjo das partículas, sendo que

a água presente causa perda de coesão ou atrito entre elas.

Ao atingir o maior peso específico aparente seco


Rearranjo das partículas

Material resultará em

uma menor

quantidade de

vazios, com maior

coesão e atrito

Maior resistência

Índices físicos tradicionais

Classificações HRB-ASSHTO e Unificada

Limites de Atterberg

Limites de Liquidez (LL) – Umidade na qual o solo passa do

estado líquido para o plástico

Umidade na qual, empregando-se o aparelho de Casagrande, o solo ranhurado

(com cinzel apropriado causando uma abertura de 12,5mm) em uma concha metálica

tem tal ranhura fechada após 25 golpes

Fonte: Balbo, 2007


Limites de Liquidez –

Prepara-se o solo com algumas umidades e anota-se o número de golpes que

leva ao fechamento da ranhura

Traça-se, em escala logarítmica para o número de golpes, o gráfico com os

pontos obtidos de umidade versus número de golpes e determina-se a umidade

para 25 golpes – este é o LL

Fonte: Balbo, 2007


Limites de Plasticidade (LP) – Umidade na qual o solo

rompe quando rolado nas mãos, formando cilindros, ao

apresentar diâmetro de 3,2mm, considerando que o solo

estaria a umidade imediatamente superior à medida

Estado plástico para o estado semissólido

Índice de Plasticidade (IP) – LL - LP

Índice de Liquidez (IL) – 𝒉𝒏𝒂𝒕−𝑳𝑷

𝑳𝑳−𝑳𝑷

Classificação HRB - AASHO

Bastante utilizada para a classificação de solos para fins rodoviários;

Baseia-se na granulometria do solo, em seus índices físicos (LL e LP) e

no índice de grupo (IG) que se relaciona com o valor de CBR do solo

Tal índice de grupo é calculado com base em características granulométricas e nos

índices físicos do solo:


Na determinação do Índice de Grupo, devem ser considerados os

seguintes critérios:

𝐼𝐺 = 0,01 ∗ 𝐹 − 15 ∗ (𝐼𝑃 − 10)

Classificação Unificada

Classificação Unificada

Fonte: Balbo, 2007

Classificação MCT para solos tropicais

MCT– Miniatura, Compactado e Tropical

Desenvolvida pelos professores Nogami (Poli-USP) e Villibor (EESC-

USP), na década de 80, para caracterizar solos finos, característicos de

regiões de clima tropical e subtropical;

Utiliza o resultado de dois ensaios: mini-MCV (Moisture Condiction Value)

e Perda de Peso por Imersão;

Separa os solos em duas grandes classes, segundo seus

comportamentos quando compactados: solos de comportamento

laterítico (L) e solos de comportamento não lateríticos (N)

Classificação MCT para solos tropicais

A classe dos lateríticos é subdividida em três subclasses: LA – areias

lateríticas, LA´ - arenosos lateríticos e LG´- argilosos lateríticos;

A classe dos não lateríticos é subdividida em quatro subclasses: NA –

areias não lateríticas, NA´ - arenosos não lateríticos e NS´- siltosos não

lateríticos e NG´- argilosos não lateríticos;

A granulometria do solo é dada pelo coeficiente c´, retirado do ensaio de

mini-MCV;

O caráter laterítico ou não é dado pelo índice e´, calculado a partir do

coeficiente d’ e da perda de massa por imersão Pi, determinado pela

expressão:

Ábaco para classificação:

Ensaio de Mini-MCV:

É um ensaio de compactação contínua de corpos de prova de dimensões

reduzidas (50mm de diâmetro);

É capaz de fornecer o desvio da umidade em relação à umidade ótima de

compactação e também grau de compactação de um solo;

São compactados, no mínimo, 4 porções de solo em teores de umidade

distintos, até próximo a saturação;

O ensaio consiste em verificar a altura do corpo de prova (ganho de

densidade) em relação a um número crescente de golpes,

conseguindo relacionar o peso específico do solo em função do

logaritmo do número de golpes.

Equipamento de compactação tipo mini-MCV:


Dados do ensaio mini-MCV para a determinação das

curvas de deformabilidade:

Resultado do ensaio mini-MCV

O valor do mini-MCV em função do número

de golpes é dado por:


Cálculo do coeficiente c´

• O coeficiente c´ é a inclinação da curva de afundamento

correspondente ao valor de mini-MCV igual a 10

(hipotética);

• Interpola-se uma curva que passe pelo ponto de abscissa

(n) igual a 10 e ordenada (Δan) igual a 2,0 mm;

• A partir do seu traçado determina-se o coeficiente c’, que

corresponde à razão da variação do afundamento pela

variação do Mini-MCV da parte retilínea da curva de

deformabilidade.

Determinação de c´

Cálculo do coeficiente d´

• O coeficiente d´ é o coeficiente angular da parte mais

inclinada do ramo seco da curva de compactação que

corresponde à energia de compactação de 12 golpes;

• A unidade de d´ é kg/m³.

Perda de peso por imersão:

• Após a compactação, os corpos de prova são parcialmente

extrudados do molde (1,0 cm) e colocados em água, com

seu eixo na horizontal, para a determinação da perda de

peso por imersão;

• A massa eventualmente desprendida durante o ensaio é

coletada e após a secagem, calcula-se a perda de peso por

imersão – que é a relação entre a massa colocada para

fora do cilindro e a que se desprendeu, em porcentagem;

• Após 24 horas de imersão, a massa desprendida é

coletada e colocada em estufa, até constância do peso.


Fonte: Balbo, 2007

Perda de massa por imersão:

• A perda de peso por imersão é calculada pela

expressão:

𝑃𝑖 = 100 ×𝑀𝑑 × 𝐿𝑐𝑝

𝑀𝑠 × 𝐿𝑓× 𝐹𝑐

Onde:

𝑃𝑖= perda de peso por imersão (%);

𝑀𝑑= massa desprendida (g);

𝑀𝑠= massa seca do cp, logo após sua compactação (g);

𝐿𝑐𝑝 = altura final do cp, logo após sua compactação (g);

𝐿𝑓 = altura final do cp fora do molde (mm);

𝐹𝑐 = fator de correção.


Se a altura for menor a 48 mm (indicando solo com alta densidade), o 𝑃𝑖 é

determinado para o Mini-MCV = 15.

Se altura for maior que 48 mm (indicando solo com baixa densidade), o 𝑃𝑖 é

determinado para Mini-MCV = 10.

Cálculo do coeficiente de laterização (e´):

𝑒´ = 𝑃𝑖100

+ 20𝑑´

3


Emprego comum de solos tropicais em

rodovias brasileiras:

Fonte: Balbo, 2007

Peculiaridades dos solos tropicais:

Fonte: Balbo, 2007

Solos de natureza laterítica

particularidades favoráveis utilização em

pavimentação:

• Elevada capacidade suporte (resistência)

• Baixa suscetibilidade à presença de água (expansão baixa)

Casos mais típicos de ocorrência de solos tropicais associados às rochas existentes:

Peculiaridades dos solos tropicais:

Fonte: Balbo, 2007

Empregos típicos de solos tropicais no Brasil:

Solos tropicais têm sido empregados desde a metade do século passado

• Uso de solos arenosos finos lateríticos (SAFL)

• Argilas lateríticas

• Solos lateríticos concrecionados

São milhares de quilômetros de vias urbanas e rurais que empregam solos

Tropicais em pavimentos, com resultados bastante favoráveis

Em camadas de base e subbase

Empregos típicos de solos tropicais no Brasil:

Há interesse no emprego de solos de comportamento laterítico no Brasil

Permitem uma pavimentação a custos mais acessíveis

Segundo Balbo (2007), julga-se conveniente a aplicação da metodologia MCT

para a classificação de solos tropicais

Larga base experimental em trechos pavimentados e a consolidação de

ensaios de laboratório específicos para a previsão de propriedades

mecânicas e hidráulicas de solos tropicais

Os agregados podem ser entendidos como conjuntos de grãos

minerais, naturais ou artificiais, britados ou não, utilizados em

obras de engenharia.

Para finalidades de pavimentação devem apresentar

propriedades satisfatórias quanto ao seu desempenho

• Durabilidade

• Resistência

• Adesividade ao ligante

• Combinação de diversos requisitos mínimos

São obtidos por processos convencionais de desmonte,

escavação e dragagem em depósitos continentais, marinhos,

estuários e rios. São exemplos: os pedregulhos, as britas, os

seixos, as areias etc.

Os agregados naturais podem ser empregados em

pavimentação na forma e tamanho como se encontram na

natureza, ou podem ainda passar por processamentos como a

britagem.

Seixo rolado Areia natural

Brita

Tem origem a partir de rejeitos industriais, particularmente

associados à indústria siderúrgica (escórias), mais

modernamente se tem considerado:

• Agregados reciclados de entulhos de construções e demolições;

• Produtos de fresagem de pavimentos existentes;

• Borracha triturada de pneus descartáveis;

• Entre outros materiais procedentes de coleta de reciclados.

Escória de aço

Argila expandida

Quanto ao tamanho:

Quanto à granulometria:

Curvas granulométricas dos agregados:

Características tecnológicas:

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