ESTUDO DE SOLO-CAL PARA MELHORIA DE SUPORTE EM … · de uma verdadeira amizade pode superar todos...
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL SUMAYA LUNA DE AGUIAR ESTUDO DE SOLO-CAL PARA MELHORIA DE SUPORTE EM VIAS DE ACESSOS DE PARQUES EÓLICOS DA REGIÃO DE SÃO MIGUEL DO GOSTOSO/RN MOSSORÓ/RN 2014
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
SUMAYA LUNA DE AGUIAR
ESTUDO DE SOLO-CAL PARA MELHORIA DE SUPORTE EM VIAS DE ACESSOS
DE PARQUES EÓLICOS DA REGIÃO DE SÃO MIGUEL DO GOSTOSO/RN
MOSSORÓ/RN
2014
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SUMAYA LUNA DE AGUIAR
ESTUDO DE SOLO-CAL PARA MELHORIA DE SUPORTE EM VIAS DE ACESSOS
DE PARQUES EÓLICOS DA REGIÃO DE SÃO MIGUEL DO GOSTOSO/RN
Monografia apresentada à Universidade
Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA,
Departamento de Ciências Ambientais e
Tecnológicas para a obtenção do Título de
Bacharela em Engenharia Civil.
Orientador: Prof.º Me. Bruno Tiago Angelo da
Silva.
MOSSORÓ/RN
2014
2
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Biblioteca Central Orlando Teixeira (BCOT)
Setor de Informação e Referência
A282e Aguiar, Sumaya Luna de.
Estudo de solo-cal para melhoria de suporte em vias de acessos
de parques eólicos da região de São Miguel Do Gostoso/RN /
Sumaya Luna de Aguiar -- Mossoró, 2014.
69f.: il.
Orientador: Prof. Me. Bruno Tiago Angelo da Silva.
Monografia (Graduação em Engenharia Civil) –
Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Pró-Reitoria de
Graduação.
1. Estabilização de solo. 2. Estabilização química. 3.
Pavimentação. 4. Solo-cal. I. Título.
RN/UFERSA/BCOT/764-14 CDD: 624.151363 Bibliotecária: Vanessa de Oliveira Pessoa
CRB-15/453
3
SUMAYA LUNA DE AGUIAR
ESTUDO DE SOLO-CAL PARA MELHORIA DE SUPORTE EM VIAS DE ACESSOS
DE PARQUES EÓLICOS DA REGIÃO DE SÃO MIGUEL DO GOSTOSO/RN
Monografia apresentada à Universidade
Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA,
Departamento de Ciências Ambientais e
Tecnológicas para a obtenção do Título de
Bacharela em Engenharia Civil.
DATA DA APROVAÇÃO:
BANCA EXAMINADORA
_______ ___
Prof.º Me. Bruno Tiago Angelo da Silva - UFERSA
Presidente
_______ __________
Prof.ª Dra. Núbia Alves de Souza Nogueira - UFERSA
Primeiro Membro
_________ __________
Prof.ª Ma. Sâmea Valensca Alves Barros - UFERSA
Segundo Membro
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A Maria do Carmo Luna de Aguiar, minha
mãe, minha melhor amiga, companheira de
todas as horas, pessoa que sempre esteve no
caminhar dessa minha carreira acadêmica e a
ela hoje sou grata por ser quem eu sou, sendo
ela meu maior exemplo e inspiração de mulher
guerreira e vencedora.
A Francisco Alves Luna de Aguiar, meu pai,
meu herói, homem de coração gigantesco o
qual admiro demais, pessoa essa que sonhou
muito com esse momento de conquista em
minha vida.
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus, aquele que me concedeu o dom da vida, por ele ser um pai
tão misericordioso, estando sempre me dando força, fortalecendo minha alma e minha mente
em todos os momentos desta caminhada acadêmica, mostrando sempre o melhor caminho a
seguir. Obrigada, senhor, por teu infinito amor e por ser o meu guia em todos os momentos.
Aos meus pais, Maria do Carmo Luna de Aguiar e Francisco Alves de Aguiar Neto, que
foram os escolhidos por Deus para me conceder a vida, sendo simplesmente os melhores pais,
revestindo sempre minha vida de amor, carinho, cuidado e dedicação. Obrigada meus pais,
por sempre acreditarem em meu sonho e darem total confiança a ele, por todas as orações a
Deus, e saibam sempre que esta vitória também é de vocês.
Aos meus irmãos, Elaine Luna de Aguiar, Elton Luna de Aguiar e Washington Luís Luna de
Aguiar, pelo incentivo, carinho, cooperação, conselhos que sempre me deram e também pela
amizade e companheirismo, vocês investiram com o máximo que podiam para que eu
conseguisse concretizar minha universidade. Obrigada irmãos queridos, foi com ajuda de
vocês que consegui alcançar essa primeira e importante meta de vida.
Ao meu namorado, Felipe Jales de Matos, por toda sua compreensão, paciência e sua ativa
participação durante o processo de elaboração deste trabalho. Além de namorado é um grande
amigo, estando sempre ao meu lado, me oferecendo amor, carinho e apoio em todas as
situações de minha vida.
Ao meu querido orientador, professor Me. Bruno Tiago Angelo da Silva, por sua orientação
durante o caminhar deste trabalho, por toda sua paciência, compreensão, dedicação, incentivo
e afeto.
As minhas queridas e admiráveis professoras da banca, Dra. Núbia Alves de Souza Nogueira
e Ma. Sâmea Valensca Alves Barros, por todo o conhecimento que me foi transmitindo de
forma incansável, e todos os valores morais também repassados que contribuíram para o
início da formação do meu caráter profissional. São duas professoras pelas quais tenho grande
admiração, pessoas espetaculares, amigas e verdadeiras, além de apresentarem a melhor
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qualidade do ser humano: a humildade. São inúmeros os adjetivos que posso acrescentar a
vocês, porem aqui fica expresso apenas a minha gratidão por tudo.
Aos meus inesquecíveis professores, Dr. Joselito Medeiros Cavalcante e Dra. Marcilene
Vieira da Nóbrega, por todo conhecimento, amizade, compreensão e conselhos. Sempre
assumiram o papel de professores e amigos, marcando de forma construtiva essa etapa que se
conclui.
A todos os outros professores da UFERSA que contribuíram na minha formação acadêmica.
A Josinaldo dos Santos, por todas as ideias construtivas fornecidas para o desenvolvimento
deste trabalho, bem como todos os conhecimentos repassados no período do estágio.
A minha querida e amada amiga Fayruzy Costa, ao qual sou grata por toda paciência,
conselho, ajuda e amizade durante todo esse período.
Aos meus amigos da faculdade, Ruan landolfo, Savanna Cristina, Mariele Lopes, Joelma
Garrido. Durante o caminhar desses anos, encontrei verdadeiros amigos com os quais
compartilhei alegrias, conhecimentos, tristezas, experiências e finalmente descobri que o laço
de uma verdadeira amizade pode superar todos os obstáculos que forem lançados a nossa
frente.
Aos meus amigos, Nathalia Dantas, Ana Tália, Leandro Duarte (Fofinho), Francisco Filho e
ao laboratorista Nivaldo José da empresa EEPC Engenharia, por toda paciência e contribuição
que ofereceram para a realização dos ensaios desta pesquisa.
A empresa Lino Construções, em especial aos funcionários Márcia Yara e Teófelo de Lavor,
que dedicarão parte de seu tempo para a obtenção dos resultados deste trabalho (rompimento
dos CBR).
A todos sou imensamente grata.
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“Fazendo da clareza e da realidade os
princípios de trabalho de um engenheiro
consciencioso, não se pode negar que as
pesquisas do solo constituem elemento
valioso. São elas, somente, que possibilitam o
reconhecimento exato das qualidades do
subsolo e permitem prever o comportamento
da obra depois de construída.”
Kollbrunner
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RESUMO
A carência de materiais naturais, aliados a necessidade de mitigação dos custos
inerentes aos processos construtivos das diversas obras de engenharia, tem intensificado
estudos na busca da introdução de materiais alternativos para diversas finalidades, porém
atualmente, destaca-se a utilização destes na pavimentação. Além disso, a procura por
técnicas de estabilização eficientes se faz muito frequente, haja visto, que é uma opção de
emprego de solos que não apresentam propriedades condizentes com as especificações
técnicas referentes ao uso rodoviário, podendo assim ser possível através da utilização do
aglomerante cal nesse processo. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo
estudar a partir de análises laboratoriais, os benefícios que a adição do aglomerante cal
hidratada proporciona a um solo de jazida localizada na cidade de São Miguel do
Gostoso/RN, comumente utilizado em execuções de vias de acesso de Parques Eólicos da
região. O trabalho foi dividido em dois momentos. No primeiro momento, foi realizado
levantamentos bibliográficos e visita a alguns Parques Eólicos que utilizam este solo. No
segundo momento foi coletado o material para análise laboratorial. Portanto, neste estudo, é
constatado através de ensaios, que o solo utilizado foi classificado em silto-argiloso de
comportamento laterítico; solo de elevada alcalinidade; os limites de consistência se
apresentavam superior a faixa ditado em especificações do DNIT (2006); ocorreu uma
elevação no teor de umidade ótima e redução na densidade máxima seca quando adicionado a
cal; aumento significante na capacidade de suporte do solo e acréscimo de resistência à
compressão simples. Sendo assim, seguindo os padrões de avaliação especificados em normas
brasileiras, os resultados comprovam a viabilidade técnica da utilização desse solo em camada
de base com a adição de um percentual 3% de cal.
Palavras-chave: Técnicas de estabilização. Estabilização química. Cal hidratada. Camadas de
pavimentos.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Tipos de composição granulométrica...................................................................... 20
Figura 2 – Execução do solo-cimento ...................................................................................... 23
Figura 3 – Execução de pavimentos de solo-brita .................................................................... 24
Figura 4 – Vista da estrada da Via Ápia ................................................................................... 26
Figura 5 - Veículo munido com equipamento de mistura ........................................................ 30
Figura 6 – Fatores que influenciam as reações solo-cal ........................................................... 31
Figura 7 - Mecanismo de troca de cátions ................................................................................ 33
Figura 8 – Fenômeno de floculação e aglomeração ................................................................. 33
Figura 9 – Reação pozolânica resultante da ação da cal com sílica e alumina ......................... 35
Figura 10 – Visão aérea da obra ............................................................................................... 44
Figura 11 – Coleta da amostra de solo ..................................................................................... 45
Figura 12– Esquema simplificado do programa experimental ................................................. 46
Figura 13 – Amostragem e redução do solo ............................................................................. 48
Figura 14 – Determinação do pH ............................................................................................. 52
Figura 15- Determinação do CBR ............................................................................................ 58
Figura 16 – Ruptura dos corpos de prova ................................................................................. 60
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Efeito dos diferentes tipos de estabilizantes sobre alguns tipos de solo .................. 19
Tabela 2 – Valores de pH ......................................................................................................... 53
Tabela 3 – Resumo dos Limites de Atterberg .......................................................................... 55
Tabela 4 – Compactação solo puro........................................................................................... 56
Tabela 5 – Compactação solo-cal ............................................................................................. 56
Tabela 6 – Resultados do CBR e expansão .............................................................................. 58
Tabela 7 – Especificações......................................................................................................... 58
Tabela 8 – Resumo dos valores dos ensaios de RCS ............................................................... 61
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CAH Aluminato de Cálcio Hidratado
CBR Índice de Suporte Califórnia
CONAMA Conselho nacional do Meio Ambiente
CSH Silicato de Cálcio Hidratado
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral
IDEMA Instituto de Defesa do Meio Ambiente
IG Índice de Grupo
IP Índice de Plasticidade
LL Limite de Liquidez
LP Limite de Plasticidade
NBR Norma Brasileira
NBR Norma Brasileira
RCS Resistência à Compressão Simples
RN Rio Grande do Norte
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 14
2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 16
2.1 GERAL ............................................................................................................................... 16
2.2 ESPECÍFICOS ................................................................................................................... 16
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................................... 17
3.1 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS APLICADOS A PAVIMENTAÇÃO ............................ 17
3.1.1 Definição de estabilização ............................................................................................. 17
3.1.2 Tipos de estabilização .................................................................................................... 18
3.1.2.1 Estabilização mecânica ................................................................................................. 19
3.1.2.2 Estabilização química ................................................................................................... 21
3.1.3 Misturas estabilizadas comumente utilizadas ............................................................. 21
3.1.3.1 Solo-cimento ................................................................................................................. 21
3.1.3.2 Solo-brita ...................................................................................................................... 23
3.2 USO DE SOLO LATERÍTICO EM PAVIMETAÇÃO ..................................................... 24
3.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLO COM CAL ........................................................................ 26
3.3.1 Conceituação e processo de mistura solo-cal .............................................................. 27
3.3.2 Reação solo-cal ............................................................................................................... 30
3.3.2.1 Permutação iônica e floculação .................................................................................... 32
3.3.2.2 Reação cimentante Pozolânica ..................................................................................... 34
3.3.2.3 Carbonatação ................................................................................................................ 35
3.3.3 Dosagem .......................................................................................................................... 36
3.3.4 Modificações nas propriedades do solo ....................................................................... 37
3.3.5 Fatores que influenciam na estabilização .................................................................... 39
3.4 EXPERIÊNCIAS DA UTILIZAÇÃO DA CAL NA ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ..... 41
4. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 44
4.1 OBTENÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS .............................................................. 44
4.1.1 Solo .................................................................................................................................. 44
4.1.2 Cal ................................................................................................................................... 45
4.1.3 Água ................................................................................................................................ 46
4.2 FASE EXPERIMENTAL ................................................................................................... 46
4.2.1 Preparação das amostras .............................................................................................. 47
4.2.1.1 Solo natural ................................................................................................................... 47
13
4.2.1.2 Mistura .......................................................................................................................... 48
4.2.2 Dosagem .......................................................................................................................... 48
4.2.3 Caracterização ............................................................................................................... 49
4.2.3.1 Ensaio de granulometria ............................................................................................... 49
4.2.3.2 Limites de Atterberg ..................................................................................................... 49
4.2.4 Ensaios Mecânicos ......................................................................................................... 50
4.2.4.1 Ensaio de compactação ................................................................................................. 50
4.2.4.2 Ensaio de Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Expansão ......................................... 50
4.2.4.3 Ensaio de Resistência à Compressão Simples (RCS) ................................................... 51
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 52
5.1 DOSAGEM ........................................................................................................................ 52
5.2 CARACTERIZAÇÃO ........................................................................................................ 53
5.2.1 Ensaio de granulometria ............................................................................................... 53
5.2.2 Limites de Atterberg ..................................................................................................... 54
5.3 ENSAIOS MECÂNICOS ................................................................................................... 56
5.3.1 Ensaio de compactação ................................................................................................. 56
5.3.2 Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Expansão ........................................................ 57
5.3.3 Resistência à Compressão Simples ............................................................................... 59
6. CONCLUSÕES ................................................................................................................... 62
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................................ 64
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 65
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1. INTRODUÇÃO
A busca por materiais alternativos em pavimentação vem se tornando uma prática
bastante difundida nos tempos atuais, apresentando como fator primordial a escassez de
matéria prima natural e redução de custos. Além disso, a necessidade de melhoramento das
qualidades dos pavimentos flexíveis, como baixa deformabilidade, diminuição das camadas
de base e revestimento, resistência ao carregamento e impermeabilidade, atendendo os
quesitos das normas técnicas e proporcionado conforto e segurança a camada de rolamento
(STEFENON, 2003).
Conforme Guérios (2013), a necessidade de utilização dos materiais naturais
encontrados de forma abundante no País, como os solos lateríticos ou solos tropicais,
conhecidos como materiais que apresentam propriedades não condizentes com as
especificações referentes a uso rodoviário fez surgir inúmeras linhas de estudo voltada para
análise dos benefícios desse tipo de solo, comprovando que estes possuem uma elevada
capacidade de carga.
A técnica de estabilização de solos com a adição do aglomerante cal possibilita à
utilização de materiais de empréstimo de regiões próximas as obras, resultando em uma
alternativa de baixo custo e em certos tipos de solos produz reações responsáveis por
modificações permanentes em suas propriedades, introduzindo benefícios suficientes para a
seu emprego em subleitos, sub-bases e até bases de pavimentos rodoviários (CORRÊA;
MARCON; TRICHÊS, 2009).
O aglomerante cal é um dos produtos mais utilizados para a estabilização de solos. Há
registros de sua aplicação desde os primórdios da civilização até os dias atuais. A
incorporação deste em materiais naturais possibilita o fortalecimento de características do solo
para uso em obras de pavimentação, tais como: aumento da resistência do solo, redução da
plasticidade e expansão, resistência à erosão, dentre outros (ARAÚJO, 2009).
Segundo Fujii (2012), a aplicação de cal nos solos apresenta a finalidade de verificar o
seu comportamento quanto a estabilização química e física. O tipo de cal mais utilizado em
pavimentação é a hidratada, pois a aplicação da cal virgem é indesejável devido ao elevado
percentual de óxido de cálcio presente, que quando em contato com água, libera muito calor.
Diante do cenário atual de escassez de materiais puros adequado para utilização em
pavimentação, aliados a necessidade de estabilização de solos para diversas obras da
construção civil, tornou-se primordial a visão de novas técnicas que proporcionasse aumento
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na velocidade das obras, diminuição de custos e principalmente atendimento das propriedades
mecânicas.
Desta forma, este trabalho consiste em um estudo de caso que visa verificar a
viabilidade técnica da estabilização química com a cal de um solo coletado na região de São
Miguel do Gostoso/RN, de modo que o mesmo possa ser utilizado em camadas pavimentos.
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2. OBJETIVOS
2.1 GERAL
Estudar a partir de análises laboratoriais, os benefícios que a adição do aglomerante
cal hidratada proporciona a um solo de jazida localizada na cidade de São Miguel do
Gostoso/RN, comumente utilizado em execuções de vias de acesso de Parques Eólicos da
região.
2.2 ESPECÍFICOS
Realizar a caracterização física e mecânica dos principais materiais
componentes da mistura: solo e cal;
Determinar o teor de cal mínimo necessário para estabilização do solo;
Confeccionar corpo de prova com o solo puro e modificado quimicamente com
a adição da cal;
Avaliar a influência de melhoramento nas características da mistura:
capacidade de suporte, expansibilidade, umidade e resistência à compressão simples;
Determinar a possibilidade da estabilização deste solo com a cal, para uso em
camada de base, conforme as diretrizes ditadas pelo DNIT.
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3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS APLICADOS A PAVIMENTAÇÃO
O solo natural é um material complexo e variável, porém devido a sua abundância,
tem grande emprego na engenharia rodoviária. Existe muitas vezes escassez de solos de
jazidas lindeiros às obras, com características e propriedades que atendam as especificações
técnicas para o uso em camadas de base e sub-base, sendo isto um dos grandes problemas
enfrentados pelos engenheiros rodoviários. Como alternativa para utilização desses solos, se
faz necessário a técnica de estabilização, conferindo características suficientes para uso na
pavimentação (ARAUJO, 2009).
Gondim (2008) ainda acrescenta que o solo é o material com maior aplicabilidade nas
obras de construção civil, utilizado como suporte e material de construção. Contudo, com a
necessidade do atendimento de critérios técnicos rigorosos de utilização, torna-se necessário o
transporte de material de jazida mais distante que contemple as características exigidas em
projeto, ocasionando um acréscimo de custos no orçamento devido a aquisição, escavação e
transporte dos materiais, podendo até inviabilizar a construção da obra.
Foi constatado que a técnica de estabilizão de solos é uma atividade desenvolvida
desde a antiguidade, onde as primeiras formas elaboradas pelo homem constituia da mistura
de areia em argilas, com o objetivo de produzir uma mistura estabilizada granulometricamente
apta a promover melhorias nas vias dispostas aos transportes (BATALIONE, 2007).
Araujo (2009), reforça a idéia de que a estabilização de solos é um procedimento que
visa principalmente a mitigação de custos devido a necessidade de extração de materiais
adequados em regiões afastadas a obra, este método pode ser realizado por meio mecânico ou
através do uso de aditivos químicos (cimento, cal, betume, sais minerais e materiais a base de
enzimas).
3.1.1 Definição de estabilização
A estabilização do solo, em seu sentido mais amplo, é definida como qualquer
mudança sofrida nas propriedades do mesmo, de maneira a acrescentar de forma significativa
melhorias em sua capacidade de suporte para aplicação no âmbito da engenharia (VILLIBOR,
1982).
18
De acordo com Oliveira (2010), o processo de estabilização de solos consiste no
conjunto de ações que buscam melhoria ou estabilidade das principais propriedades do solo,
como resistência, permeabilidade e deformabilidade. O processo apresenta como terminologia
solo melhorado que compreende a adição que visa apenas melhorias de algumas propriedades,
sem um aumento significante de resistência, e o solo estabilizado quando se acrescenta ganho
significativo de resistência.
Para Gondim (2008), o devido processo consiste na aplicação de um fator estabilizante
ao solo, seja um aditivo, material granular ou aplicação de energia mecânica, com a finalidade
de modificar as propriedades mecânicas, tornado aptas para resistir satisfatoriamente as ações
oriundas do tráfego e as intempéries decorrentes de variações climáticas da região, atendendo
todos os requisitos de projeto.
Corteleti (2013), ainda acrescenta que esse procedimento está relacionado a utilização
de processos de natureza física, físico-química ou mecânica, com o objetivo de alterar as
características do solo e o comportamento do material.
3.1.2 Tipos de estabilização
De acordo com Corrêa (2008), o processo de estabilização de solos pode se proceder
através de métodos físico-químicos e/ou mecânicos, que visam a introdução das seguintes
características:
Resistência, elevando a sua capacidade de suporte;
Permeabilidade, minimizando a percolação de água no interior dos solos;
Compressibilidade, diminuição das deformações devido a ação de cargas;
Estabilidade volumétrica, aumento da resistência a variações climáticas no caso
de solos expansivos.
Para Santiago (2001), a estabilização de solos pode ser mecânica, física ou química e
corresponde ao processo de introdução de modificações nas propriedades do solo, de modo a
conferir ao produto final melhorias as suas características.
Entretanto, Gondim (2008) relata que os métodos de estabilização podem ser divididos
em dois grupos: estabilização química, quando as alterações do processo são resultantes da
interação química entre as partículas do solo e o agente estabilizante; e a estabilização
mecânica que ocorre quando existe apenas modificações físicas no solo.
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A Tabela 1 descreve os principais estabilizantes recomendados para os diversos
componentes do solo, com seus respectivos resultados obtidos com a utilização.
Tabela 1- Efeito dos diferentes tipos de estabilizantes sobre alguns tipos de solo
Predominância no solo Estabilizante recomendado Efeito
Areia
Argila Estabilidade mecânica
Cimento Maior densidade e coesão
Betume Maior coesão
Caulinita
Areia Estabilidade mecânica
Cimento Resistência a curto prazo
Cal Trabalhabilidade e
resistência a longo prazo
Ilita
Cimento Resistência a curto prazo
Cal Trabalhabilidade e
resistência a longo prazo
Montmorilonita Cal Trabalhabilidade e
resistência a longo prazo
Fonte: Gondim (2008)
De acordo com Teixeira (2010), as técnicas de melhoramento do solo são classificadas
em duas classes: técnicas de melhoramento temporários, sendo estas aplicadas apenas no
período de construção e a técnica de melhoramento permanente, que visa à alteração
definitiva das características do material a estabilizar, com ou sem adição de materiais ao solo
natural.
A seguir será descrito os principais tipos de estabilização e seus respectivos
mecanismos de desenvolvimento.
3.1.2.1 Estabilização mecânica
O procedimento de estabilização mecânica é uma técnica de melhoramento com
alteração apenas no arranjo das partículas do solo ou na sua granulometria. A estabilização
granulométrica aliada à compactação é o procedimento mais aplicado (VILLIBOR, 1982).
A estabilização granulométrica ou mecânica baseia-se na combinação e manipulação
de solos, por meio da realização de uma dosagem adequada de materiais de diferentes
20
granulometria, obtendo um produto final de estabilidade maior que o solo de origem, e
adequado para uso em pavimentação rodoviária (VILLIBOR, 1982).
Alguns pesquisadores consideram a compactação, por si só, como um tipo de
estabilização. Porém, para o autor Villibor (1982), a compactação consiste apenas em
processo de suma importância para a realização de qualquer tipo de estabilização, ou seja, é
parte integrante de qualquer um dos processos, sendo executada sempre posteriormente a
mistura.
Conforme Pinto (2006), o procedimento de compactação do solo corresponde a
densificação de suas partículas com o auxílio de um equipamento mecânico, tendo em vista os
seguintes aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos, tornando o material mais
homogêneo, elevar a densidade do solo e consequentemente redução dos índices de vazios,
pois através destes, diversas propriedades do solo são melhoradas, como aumento da
resistência ao cisalhamento, da capacidade de suporte, redução na permeabilidade e
compressibilidade dos solos.
O princípio desta estabilização parte da interação entre solos de granulometria
diferentes e/ou agregados diversos, de forma que a resistência seja alcançada pelo contato
grão a grão das partículas de dimensões maiores e o preenchimento dos vazios gerado por
estas, passem a ser ocupadas por materiais mais finos, garantindo uma maior densidade e
menor permeabilidade. Assim, a composição granulométrica mais desejada está ilustrada no
item b da Figura 1 (GONDIM, 2008).
Figura 1 – Tipos de composição granulométrica
Fonte: Yoder e witczak (1917 apud Gondim, 2008).
21
3.1.2.2 Estabilização química
O processo de estabilização química consiste em uma técnica de melhoramento
permanente, com a incorporação de materiais ao solo natural. Os mais aplicados no âmbito da
pavimentação é o aglomerante cimento em maior proporção e a cal hidratada, onde por meio
de reações químicas entre os grãos do solo e o material estabilizante resulta uma mistura com
requisitos necessários para seu emprego (TEIXEIRA, 2010).
Conforme Oliveira (2011), a consolidação do solo através de procedimentos químicos,
baseia-se na introdução de agentes estabilizantes, que apresenta como principal finalidade a
modificação nas propriedades físicas e um beneficiamento nas suas propriedades mecânicas e
hidráulicas. Para esse tipo de estabilização podem ser aplicado inúmeros tipo de aditivos,
como o cimento, a cal, produtos betuminosos, dentre outros, que aglutinam as partículas de
solo.
Como alternativa utilizada para controle da variação volumétrica em solos expansivos,
está à transformação desses em uma massa rígida, sendo possível através da incorporação de
materiais cimentícios capazes de resistirem as pressões de expansão, bem como a restrição do
movimento de percolação de água, devido a obstrução dos poros (CORRÊA, 2008).
É de relevante importância para a obtenção de uma estabilização eficiente o
conhecimento do princípio de atuação da substância adicionada e das características do solo a
ser tratado, pois a interação entre as partículas e o aditivo é distinta para cada procedimento,
seja por cimentação, modificação mineralógica, troca de íons, precipitação, dentre outros
(CORTELETI, 2013).
3.1.3 Misturas estabilizadas comumente utilizadas
A ausência em certas regiões de materiais puros que apresentem características aptas
para a utilização nas camadas do pavimento intensificou os estudos de novas técnicas de
estabilização de solos com a incorporação de materiais alternativos nas diversas obras no
âmbito da construção civil (GUÉRIOS, 2013).
3.1.3.1 Solo-cimento
O solo-cimento consiste em um produto endurecido de acentuada rigidez a flexão,
resultante da mistura devidamente compactada de solo, cimento portland e água. A mistura
22
deve ser realizada segundo os critérios de dosagem especificados em normas, devendo
satisfazer os requisitos de densidade, resistência e durabilidade (GUEDES, 2009; TICOSKI,
2009).
Segundo Bernucci et al. (2008), a estabilização química de solos com cimento
portland, dependendo do percentual do material cimentado adicionado pode resultar no solo-
cimento ou no solo melhorado com cimento. O primeiro objetiva o enrijecimento significativo
do solo, empregando em geral teor de cimento acima de 5% e o segundo proporciona apenas
um melhoramento parcial das propriedades do solo, como o aumento de sua trabalhabilidade,
e em parte, a capacidade de suporte, empregando-se um percentual baixo de cimento, cerca de
3%.
O autor supracitado ainda acrescenta que a utilização do cimento portland como
alternativa de estabilização só apresenta viabilidade econômica se na mistura for adicionado
proporção de areia, pois caso exista um elevado percentual de argila, o consumo de cimento
se torna elevado e acarreta em custos onerosos e elevada retração.
Na mistura solo-cimento cerca de 85% de sua composição é de solo e o aglomerante
representa uma pequena parcela. Inúmeros solos podem ser utilizados para esta finalidade, se
restringindo as questões econômicas aqueles que consomem menor quantidade de cimento.
Como fator importante a considerar na resistência a compressão do solo-cimento são as
características como tamanho e forma das partículas de solo, e o vínculo estabelecido entre os
grãos no processo de cimentação (LOPES, 2002).
Segundo Grande (2003), ao se utilizar o cimento como material estabilizante para
solos, pode se obter os seguintes benefícios:
Aumento na resistência a compressão;
Maior resistência à erosão;
O material não sofre deterioração quando submerso na água;
Maior durabilidade e diminuição da permeabilidade;
Resistência a variações volumétricas consideráveis.
Grande (2003) também relata que os procedimentos de execução do solo-cimento são
de suma importância para obtenção de um produto satisfatório. Portanto, é na etapa de
compactação que se permite identificar o teor de umidade ótima da mistura, peso específico
máximo seco ou densidade aparente, exprimindo como resposta a resistência mecânica, que
por sua vez deve está condizente com a realidade em campo (Figura 2).
23
Figura 2 – Execução do solo-cimento
Fonte: (http://revisa-sa.com.br. Acesso em 10 de abril de 2014)
3.1.3.2 Solo-brita
A brita é um dos agregados mais utilizados nos processos de estabilizações de solo de
pavimentos rodoviários, sendo iniciado seu desenvolvimento no país desde 1960, decorrência
da ampliação da indústria automobilística e o progresso que o Brasil vivenciou em obras de
infraestruturas. A brita graduada consiste em um material com granulometria bem distribuída,
com diâmetro máximo dos agregados não excedendo 38 mm e o percentual de finos entre 3%
e 9% (GUÉRIOS, 2013).
Os agregados devem ser ajustados e melhorados para utilização nesse processo,
dependendo de sua distribuição granulométrica, a fim de resultar em um solo resistente e de
baixo percentual de porosidade (DNIT, 2006).
A mistura de solo com agregado britado fornece uma elevada capacidade de suporte,
na ordem de 60% a 100%, sendo geralmente mais econômico que a utilização de alternativas
como a brita graduada simples ou solo-cimento (GUÉRIOS, 2013).
Bernucci et al. (2008), acrescentam que com certas dosagem do solo-brita se pode
obter elevadas resistências. Quando utiliza um percentual de 50% em peso de brita, resulta em
um CBR de cerca de 80% na energia modificada e para as misturas com 70% em peso de brita
e 30% em solo a capacidade de suporte pode atingir até os 100%.
24
O processo de execução dessa técnica deve ser realizado conforme as diretrizes ditadas
em normas. No procedimento de execução, tem-se que o transporte do material é realizado
por meio de caminhão basculante e sua distribuição geralmente por motoniveladora, a
compactação é feita através de rolo compactador liso e/ou pé-de-carneiro, essa etapa deve ser
iniciada imediatamente após o espalhamento, para que evite a perca de umidade (BERNUCCI
et al., 2008).
Figura 3 – Execução de pavimentos de solo-brita
Fonte: Bernucci et al. (2008)
3.2 USO DE SOLO LATERÍTICO EM PAVIMETAÇÃO
No Brasil ao introduzir os princípios da mecânica dos solos para a aplicação em obras
rodoviárias, constataram-se várias discrepâncias entre as previsões esperadas e os reais
acontecimentos no solo em análise. Pois as especificações são elaboradas baseadas em
metodologias desenvolvidas em regiões de climas não tropicais, essas diferenças são
atribuídas a diversos motivos, tais como: ocorrência, formação, propriedades, constituição e
condições ambientais (NOGAMI; VILLIBOR, 1995).
Os autores supracitados acrescentam ainda, que a principal divergência está no clima
que o Brasil apresenta de tropical úmido, proporcionando o aparecimento de grandes faixas de
solos tropicais. Estes por sua vez, demonstram uma variação mineralógica muito maior que os
encontrados em outras regiões.
As condições geológicas e pedológicas existentes no País submeteram os solos a um
elevado grau de intemperismo, sendo esse processo muito superior aos de regiões de climas
distintos. Deste modo, o material originado apresenta características peculiares e
comportamento muitas vezes discrepantes dos ditados em normas (BATALIONE, 2007).
25
De acordo com Villibor (1982), os solos lateríticos são aqueles que se apresentam em
regiões de clima tropical ou subtropical, com um comportamento excepcional, porém fora dos
padrões tradicionais.
Conforme Batalione (2007), os solos tropicais podem ser divididos em dois diferentes
grupos: os lateríticos, que apresentam características de solos mais desenvolvidos e
intemperizados e os saprolíticos, com atributos relacionados a rocha de origem. Contudo, o
primeiro grupo é o mais interessante para a engenharia de pavimentação, pois possuem
atributos que viabilizam seu emprego nas diversas camadas do pavimento.
Nos solos lateríticos ocorrem um processo importante a ser considerado na análise de
suas propriedades, é a cimentação de suas partículas, que ocorre devido a elevada presença de
óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. Este fator, tende a alterar os resultados dos ensaios de
limite de consistência, da análise granulométrica e do comportamento mecânico dos solos.
Portanto, mesmo constatando que esses solos apresentam índices diferentes preconizados em
normas, seja internacional ou nacional, demostram-se muitas vezes mais eficientes, com
desempenho superior aos indicados pela literatura técnica para atividades de pavimentação
(BATALIONE, 2007).
As principais propriedades de solos lateríticos divergentes de outros solos são:
possuem elevados módulos resilientes; suas faixas de granulométricas se diferem do
perceptível visualmente, devido a oxidação sofrida pelos grãos; apresentam elevados limites
de liquidez e índice de plasticidade, o que teoricamente impossibilitam sua utilização, porem
inúmeros estudos revelam índices de consistência nos limites impostos, com elevada
expansão; já os solos lateríticos demonstram expansão praticamente desprezível com
contração um pouco elevada e capacidade de suporte relativamente alta (SANTOS, 2004).
O comportamento satisfatório das propriedades deste solo, fizeram com que ele além
de ser aplicado em sub-base, ganhasse adoção como material de base. No final da década de
60, foram executados segmentos de vias de rodovias que proporcionaram um comportamento
satisfatório, mesmos envolvendo características incompatíveis com padrões tradicionais,
principalmente a sua granulometria fina e plasticidade relativamente elevada (SANTOS,
2004).
De uma forma geral, todos os solos devem ser analisados criteriosamente antes se sua
utilização, vistos que as obras são projetadas para suportar os esforços de solicitação e
garantir segurança e conforto em toda sua vida útil.
26
3.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLO COM CAL
O uso da cal como material estabilizante em obras rodoviárias data desde a época dos
romanos há mais de 2000 mil anos. Estes viviam na busca por materiais que pudessem ser
incorporados ao solo com a finalidade de obter melhoramento em suas propriedades, desta
forma descobriram o uso da pozolana como material capaz de aglutinar as partículas do solo,
junto com a cal e água, resultando em aumento de resistência mecânica (AZEVÊDO, 2010).
Segundo Guimarães (2002 apud ARAUJO, 2009), os romanos foram os grandes
entendedores em construção de estradas e desde o ano de 312 A.C., já se tinha relato da
utilização desta técnica de estabilização de solos com a cal, na importante e pioneira obra da
construção da “Via Ápia”, construída pelo romano Appius Cláudius com a finalidade de
conectar a entrada de Roma a Brindisi (Figura 4).
Figura 4 – Vista da estrada da Via Ápia
Fonte: Guimarães (2002 apud ARAUJO, 2009)
A busca pelo desenvolvimento de técnicas construtivas e as descobertas de materiais
que concedessem melhorias e consequente economia de recursos nas obras de engenharia vem
se evoluindo desde a época da civilização romana. Assim, a demanda ao longo dos anos por
utilização da cal para diversas finalidades, implica no aumento constante de sua fabricação e
27
consequente modernização dos processos de obtenção, embora permaneça a essência deste
(ARAUJO, 2009).
O uso comercial da cal como material de construção é um dos mais antigos, seu campo
de aplicação é diverso e introduz características significantes a mistura. Sua utilização
engloba a área da construção civil, siderurgia, metalurgia, construção de estradas, indústria
química, agricultura, saúde, dentre outros (GUÉRIOS, 2013).
De acordo com o autor citado, o mercado da construção civil tem buscado incorporar
em suas atividades materiais que se apresentem em abundância no Brasil, na busca por
mitigação de custos. Um dos materiais foco é o calcário, uma vez que estimativas revelam que
o País é o sexto no planeta com reservas naturais dessa rocha.
A utilização da técnica do solo-cal no Brasil está ganhando destaque, devido os seus
resultados bastante satisfatórios. As principais obras desenvolvidas nas últimas décadas de
grande sucesso foram (GUIMARÕES, 1971 apud CORRÊA, 2008):
Avenida Sernabetiba (Rio de Janeiro), onde se aplicou a nova técnica na
camada de base de um trecho de 18 km de extensão, utilizando um teor de 3% e 4% de
estabilizante;
Aeroporto de Congonhas (São Paulo), onde se aplicou a base de solo-cal em
uma área de cerca de 1000 m², foi adicionado um percentual de 6% de aglomerante,
obtendo resultados positivos, como resistência à compressão simples igual a 1,5 Mpa
aos 28 dias.
Rodovia Brasília-Fortaleza próximo a cidade de Sobradinho/DF, onde foi
executado dois trechos com a camada de base e sub-base modificada com um teor de
1% e 3% de cal.
3.3.1 Conceituação e processo de mistura solo-cal
De acordo Bauer (2000), a cal é o nome dado ao aglomerante resultante do processo
de calcinação de rochas calcárias de diversas variedades, onde o produto final dependerá da
natureza da matéria-prima e do processo de obtenção desenvolvido.
A calcinação de rochas calcárias, carbonatadas com a presença de óxido de cálcio
(CaO) e/ou a magnésio (CaO.MgO) produz como produto a cal virgem ou viva, que consiste
na combinação de oxigênio com metais de cálcio e/ou de magnésio (AZEVÊDO, 2010).
O produto da reação da calcinação a elevadas temperaturas de rochas calcárias que
contem predominantemente óxidos de cálcio (CAO) é conhecido como a cal viva, que não é
28
recomendada sua aplicação em construção, pois quando em contato com água resulta em uma
reação exotérmica. Deste modo, o óxido de cálcio deve ser hidratado, a fim de transformar em
um hidróxido, conhecido como cal hidratada (BAUER, 2000).
As reações de produção da cal virgem (calcinação) e da cal hidratada (extinção) são
obtidas pelas respectivas equações:
Equação 1- Processo da calcinação
Equação 2 – Reação de extinção
Segundo Fujii (2012), a qualidade da cal hidratada está intimamente relacionado a cal
virgem utilizada para sua produção, onde sua principal característica é a reatividade, processo
que representa a capacidade do material reagir com as impureza presentes na água, variando
de acordo com as características físicas, como granulometria, superfície específica da cal
virgem e o processo de calcinação sofrido.
No âmbito da construção civil a utilização da cal em obras rodoviárias está relacionada
a cal hidratada que substitui a cal virgem, devido a facilidade de manuseio e a menor
quantidade de riscos oferecidos a saúde dos operários. Entretanto, mesmo com os benefícios
oferecidos da cal virgem como baixo preço no mercado e elevado percentual de óxido de
cálcio que proporciona um melhor resultado como estabilizante, o cuidado com a segurança
dos trabalhadores tem que ser minucioso, então no Brasil e no EUA, predomina o emprego da
cal hidratada, apenas em alguns países da Europa que a cal virgem tem aplicabilidade
(AZÊVEDO, 2010).
De acordo ABNT NBR 7175/2003, a cal hidratada é classificada em função de sua
composição química em CH I, CH II e CH III, onde essa diferença está relacionada aos teores
de cálcio, que aumenta próximo a CH I e os de carbonatos, que diminuem próximo a este.
A disponibilidade primária de calcário no Brasil alcançou a ordem de cerca de 14
bilhões de toneladas no ano de 2008, correspondendo a uma variação de cerca de 3,62% em
relação ao ano de 2007, sendo relativamente distribuídas pelos os estados brasileiros. As
maiores reservas da região nordeste está na Bahia, Rio Grande do Norte e Ceará, o resumo da
participação de todas as regiões do país pode ser vista no Gráfico 1 (DNPM, 2008).
29
Gráfico 1 – Brasil reservas lavráveis de calcário
Fonte: DNPM (2008)
A estabilização de solo com adição da cal consiste em uma mistura íntima entre o solo,
a cal e água, em proporções determinadas através de ensaios laboratoriais. Este procedimento
é preferível para solos argilosos ou siltosos, que em geral apresentam elevada plasticidade,
expansão e baixa capacidade de suporte, pode ser aplicado para reforço de subleito ou sub-
base, e em região de baixo tráfego até em camada de base, sua aplicação não é recomendada
como estabilizante para camadas asfálticas, pois nesta não há presença de solo, assim sua
utilidade fica restrita ao melhoramento da adesividade ou como material fino de
preenchimento para correção granulométrica (AZEVÊDO, 2010).
Inúmeros estudos e pesquisas revelam melhorias na utilização do solo-cal, porém
dependendo do teor adicionado pode resultar em apenas modificação ou estabilização do
solo, no primeiro o teor adicionado é responsável apenas por proporcionar melhorias a
mistura como redução na plasticidade, na umidade ótima, na variação volumétrica e pequena
melhoria na capacidade de suporte do pavimento. A estabilização ocorre quando se adiciona
uma maior quantidade de cal, suficiente para o material aumentar sua resistência em
proporções significantes através de reações pozolânicas (LOVATO, 2004; JURACH, 2012).
Dias (2004) acrescenta que no processo de modificação do solo é suficiente uma
quantidade menor de estabilizante, responsável apenas por desenvolver as reações imediatas
ou da fase rápida, não desencadeando as reações pozolânicas ou cimentantes. Em se tratando
da estabilização, o teor de cal é suficiente para proporcionar a ocorrência de reações na fase
rápida e lenta.
30
De maneira geral, a mistura solo-cal é utilizada para construção e reparação de
pavimentos de diversas obras viárias, com a finalidade de melhoramento nas características de
resistência do solo. O processo de execução é básico, inicialmente se realiza a disposição dos
sacos repartidos e abertos de cal sobre o solo, caso a cal seja fornecida em cisterna, ela é
dispersa através de um espalhador de dosagem volumétrica. Em seguida, é misturada com o
solo com auxílio de equipamentos apropriados, para posteriormente proceder com a
densificação do solo através de rolos compactadores. A Figura 5 demostra parte do processo
(SILVA, 2010).
Figura 5 - Veículo munido com equipamento de mistura
Fonte: Silva (2010)
3.3.2 Reação solo-cal
A adição de cal ao solo desencadeia o funcionamento de reações predominantemente
químicas entre os componentes da mistura, responsável por provocar alteração nas
características do solo natural, como granulometria, teor de água, plasticidade, compactação,
trabalhabilidade e resistência. O processo de modificação do solo pode ocorrer de forma
“imediata” logo após a mistura ou a “longo prazo”, quando manifestam durante meses e até
anos após sua aplicação (NEVES, 2009; CORRÊA, 2008).
De acordo com Corrêa (2008), essas misturas de solo-cal são mais eficiente quando
aplicadas a materiais de granulometrias finos, como argilas e siltes, e quando estes apresentam
um índice de plasticidade variando em uma faixa de 10% a 50%.
31
Conforme Bento (2006), a estabilização de solo com a adição de cal, consiste em uma
técnica que se baseia na interação entre os componentes constituintes do aglomerante, da
mineralogia dos solos e as condições do meio ambiente, assim a cal influencia devido a
presença de óxido de cálcio e/ou magnésio, o solo com a presença de minerais e os fatores
ambientais como temperatura, água e ar. A modificação é garantida através de reações físicas,
químicas e físico-químicas entre os componentes, o processo envolve quatro reações distintas
que são trocas catiônicas, a floculação-aglomeração, reações pozolânicas e a carbonatação
(Figura 6).
Figura 6 – Fatores que influenciam as reações solo-cal
Fonte: Guimarões (2002 apud Araujo, 2009)
Na fase rápida estão compreendidas as reações de trocas catiônicas, floculação-
aglomeração e adsorção da cal. Entretanto, a fase lenta é responsável por proporcionar
aumento de resistência ao solo, por meio das reações pozolânicas, resultando em uma mistura
cimentante (NEVES, 2009).
A principal diferença entre a utilização do cimento e a cal em mistura com solo,
consiste na velocidade de ação dos resultados de ganho de resistência observado nos
processos de introdução dos dois materiais, no primeiro a resistência aumenta rapidamente em
um curto intervalo de tempo, já na mistura solo-cal os resultados são mais lentos, aumentando
ao longo do tempo de cura. Portanto, ao apresentar essa característica de reação não imediata,
32
os atrasos inerentes ao processo de compactação em solos estabilizados com a cal são menos
preocupantes (GODIM, 2008).
3.3.2.1 Permutação iônica e floculação
A troca de íons e floculação são reações que ocorrem imediatas à adição da cal ao
solo, ou seja, processa-se rapidamente e produzem alterações nas propriedades físicas do solo,
como: aumento no limite de plasticidade e consequente diminuição do índice de plasticidade;
no processo de compactação ocorre diminuição da densidade máxima seca das partículas e
aumento da umidade ótima; redução da variação volumétrica (contração e expansão);
deslocamento da curva granulométrica para uma fração mais grossa (SANTOS, 2004).
O autor retrata que a permuta catiônica ocorre devido a presença de íons fortes livres
de cálcio provenientes da cal, que substituem os cátions de carga mais fracas, como os de
sódio, magnésio e hidrogênio presente na superfície das partículas de argila, em caso de
presença de íons de cálcio, ocorrerá a sobreposição deste. Assim sendo, o aumento da
concentração de cátions na superfície do argilomineral, ocasiona a floculação e a aglomeração
dessas partículas, produzindo um solo com característica mais grosseiro, mais permeável e
mais friável.
Ao se adicionar cal ao solo ocorre a dissociação da molécula de hidróxido de cálcio
(Ca(OH)2), transformando em cátions Ca2+
e em ânions OH-
conforme a equação (SILVA,
2010):
Equação 3 – Dissociação do hidróxido de cálcio
Segundo Behak (2007), a troca iônica favorece a aglomeração das partículas com o
aumento da atração entre elas, reduzindo a espessura da dupla camada difusa, pois os cátions
divalentes juntamente com a camada de água difundida é bem menor que os cátions
monovalentes mais camada de água existente entre as partículas com mineralogia semelhante
(Figura 7).
33
Figura 7 - Mecanismo de troca de cátions
Fonte: Prusinski e Bhattacharja (1999 apud CORTELETI, 2013)
A ordem de adsorção preferencial de cátions permutáveis associados aos solos é dada
pela seguinte sequência: . Este processo ocorre devido a
divalência dos íons de cálcio, substituírem os cátions monovalentes presentes nas argilas, pois
os íons de maior valência tendem a substituir os de menor concentração. A quantidade de
cátions trocáveis varia de acordo com a granulometria, tipo de mineral argiloso, posição
estrutural, concentração e temperatura (PESSOA, 2004).
De acordo com Bento (2006), a reação de floculação e aglomeração produz uma
modificação aparente na granulometria do solo, este passa de um material plástico finamente
graduado para um de granulometria mais grosseira, pois a estrutura sai de um estado
geométrico plano e paralelo, para uma disposição de partículas mais irregular e aleatória
(Figura 8).
Figura 8 – Fenômeno de floculação e aglomeração
Fonte: Bento (2006)
34
3.3.2.2 Reação cimentante Pozolânica
A adição da cal ao solo proporciona o desenvolvimento de reações cimentantes ou
pozolânicas que se procedem na fase lenta, podendo durar meses ou até anos, sendo
considerada a reação mais importante no processo de estabilização de solos, formando uma
matriz resistente nas camadas de solos compactadas misturadas com a cal (NEVES, 2009).
Um material é considerado pozolânico quando em presença de água e em temperatura
ambiente, reage com o aglomerante (hidróxido de cálcio), resultando em novos compostos
estáveis de poder aglutinante e endurecedor pozolânico (BENTO, 2006).
Os minerais de argilas são pozolanas naturais que quando em mistura com a cal
origina materiais cimentícios. O processo de ganho de resistência ocorre de forma lenta, pois
a cal tem que difundir através da estrutura do solo, atacando e removendo a sílica e a alumina
das partículas argilosas, sendo iniciada somente após toda permuta iônica (SILVA, 2010).
Segundo Neves (2009), os solos argilosos apresentam em sua composição certa
quantidade de sílica, alumínio e outros elementos de substituição, responsáveis por manter as
propriedades pozolânicas naturais. Ao adicionar certa quantidade de cal a estes solos, há um
aumento do pH para valores acima de 12,4, o que promove a dissolução tanto da sílica (SiO2)
como da alumina (Al2O3), devido sua grande solubilidade em meio fortemente básicos. Os
íons do cálcio presentes na cal reagem com os componentes presentes nas argilas, criando
novos compostos minerais como os silicatos e aluminatos de cálcio hidratados (Figura 9). Os
resultados das reações estão relacionados a quantidade de sílica e alumina presentes nas
argilas, seu processo rege-se pela seguinte equação:
Equação 4 – Reação da cal com o silicato e alumina
Onde:
CSH – Silicato de cálcio hidratado;
CAH – Aluminato de cálcio hidratado.
Os produtos das reações descritas se encontram inicialmente sob a forma de um gel
insolúvel em água, recobrindo as partículas do solo. O endurecimento total da mistura
acontece quando ocorre a cristalização deste gel e consequente cimentação das partículas
(SILVA, 2010).
35
Figura 9 – Reação pozolânica resultante da ação da cal com sílica e alumina
Fonte: Neves (2009)
Segundo Neves (2009), a concentração da solução é um fator importante que limita a
velocidade da reação de cimentação. Entretanto, para que esta reação ocorra é necessário
verificar os seguintes pontos:
Presença de cal livre disponível;
Verificar se o pH da mistura é suficientemente elevado, possibilitando a
liberação da sílica e alumina da argila.
A cimentação pozolânica além de causar aumento de resistência a compressão, ocorre
também ganhos de resistência contra ação da água, seja por gravidade ou por capilaridade,
uma vez que o solo cimentado estará mais coeso, diminuindo a ação dos efeitos erosivos da
água, este fato não designa o solo como impermeável, após a ocorrência das reações a água
percolará de forma mais lenta e com maior dificuldade (AZEVÊDO, 2010).
3.3.2.3 Carbonatação
A carbonatação é também uma reação imediata que apresenta origem diferente das
anteriores. Esta corresponde a interação entre o óxido de cálcio do hidróxido, com o anidro
carbônico presentes nas bolhas de ar existentes nos vazios da mistura solo-cal e as
adicionadas ao processo na etapa de homogeneização, formando o carbonato de cálcio e/ou
magnésio. Esta reação química pode prejudicar a reação pozolânica, assim, deve-se diminuir o
contato do ambiente com a camada estabilizada realizando, por exemplo, imprimação da
camada (AZEVÊDO, 2010).
O autor acrescenta que a carbonatação é uma reação que fragiliza a mistura solo-cal,
pois esta reduz a cal disponível para a realização das reações pozolânicas. Os cátions de cálcio
36
na carbonatação são retirados para reação com o dióxido de carbono (CO2), formando um
composto com menor capacidade resistente que os de origens pozolânicas.
Segundo Silva (2010), a carbonatação é uma reação química que consiste na
combinação de íons de carbonato ou bicarbonato de cálcio com compostos minerais,
formando o carbonato de cálcio.
Santo (2004) afirma que essa reação é indesejável para o solo, originando o carbonato
primitivo e proporcionado a expansão do volume do solo. Tratando-se da cal virgem a
equação é a seguinte:
Equação 5 – Carbonatação da cal virgem
3.3.3 Dosagem
Vários tipos de dosagens vêm sendo testados em trabalhos científicos referentes a
mistura solo-cal, obtendo conclusões e resultados distintos, negativos ou positivos, referentes
aos métodos testados, apresentando relação direta com o tipo de solo, as características da cal
empregada, reatividade dos materiais e os procedimentos laboratoriais elaborados
(OLIVEIRA, 2010). Na sequência serão relatados alguns dos pesquisadores e suas conclusões
para testes de dosagem.
O método do FLP (Lime Fixe Point) foi proposto com a finalidade da determinação do
percentual da cal necessária para adicionar ao solo, conferindo a ele apenas melhorias no
quesito de trabalhabilidade, sem proporcionar ganhos significativos de resistência (HILT e
DAVIDSON, 1960 apud OLIVEIRA, 2010).
O autor citado relata que o ensaio do LFP consiste em determinar o limite de
plasticidade acrescentando teor de cal até que se determine o percentual máximo deste, a
partir dai ao adicionar teores superiores o solo passa a ganhar resistência, sem alterar as
propriedades de trabalhabilidade e índices plásticos. Deste modo, ao encontrar o LFP, são
acrescido cerca de 4% de cal para a obtenção do teor de estabilização.
O método do pH apresenta como objetivo a determinação do teor mínimo de cal
necessário para que a mistura apresente um pH igual ou superior a 12,40 para assegurar a
ocorrência das reações pozolânicas, ou seja, processo de ganho de resistência. Constatou-se
uma limitação do método para solos tropicais e subtropicais, pois o teor de cal obtido não
garantia a máxima resistência nesses solos, pois o método não assegura que a reação
37
proporcionará um aumento de resistência, devendo ser aplicado apenas como referência
(EADES e GRIM, 1966 apud CORREA, 2008).
O método ICL (Initial Consumption of Lime) é um complemento ao método do pH,
elaborado com a finalidade de superar a limitação aos solos tropicais, onde o teor de cal é
determinado quando o pH atinge um valor máximo constante (ROGERS et al., 1997 apud
LOVATO, 2004).
Thompson (1966, apud CORREA, 2008), determinou que o solo é reativo se ao
adicionar a cal, acontecer um aumento de resistência a compressão simples pelo menos de 345
KPa, após 28 dias de cura, a temperatura de 22,8°C.
Os procedimentos de determinação do teor de cal proposto por Thompson varia em
função da reatividade do solo, caso este apresenta-se reativo o objetivo é o desenvolvimento
de reações cimentantes, resultando em mudança na resistência e durabilidade. Entretanto, no
caso de solos não reativos, objetiva-se melhorar apenas algumas propriedades, tais como
expansibilidade, plasticidade e ISC.
Deste modo, a quantidade de estabilizante necessário para proporcionar as reações no
solo é função do tipo de solo e seus minerais, bem como o tipo de estabilizante e o seu
percentual (BENTO, 2006).
3.3.4 Modificações nas propriedades do solo
A incorporação do aglomerante cal em mistura com solos favorece o surgimento de
algumas modificações e produz inúmeros benefícios nas propriedades destes, tais como:
redução da plasticidade, expansão, contração e massa específica, aumento da umidade ótima,
resistência mecânica, rigidez e durabilidade (LOVATO, 2004; BENTO, 2006; BATALIONE,
2007).
Inúmeras pesquisas revelam a cal como um material estabilizante, favorecendo
alteração de certas propriedades dos solos com presença de argilas, referentes a algumas
características físicas, tais como (SILVA, 2010):
Granulometria: é a primeira característica a sofrer alteração devido as reações
imediatas de adição da cal, como troca catiônica e posterior floculação-aglomeração,
resultando em um solo de aspecto mais grosseiro, permeável e friável, esta alteração é tanto
maior quanto mais fino e argiloso for o solo inicialmente, pois o destaque na textura é mais
fácil de constatar.
38
Teor de umidade: ocorre uma redução deste teor no solo, devido a adição de um
material seco (cal), movimento e consumo de água que se trabalha com a cal viva em sua
reação de hidratação;
Plasticidade: a modificação no estado de plasticidade do solo varia conforme os
minerais constituintes das argilas, devido a composição do cátion trocável e a presença de
minerais não argilosos. A alteração do solo traduz uma redução no índice de plasticidade,
devido o aumento no limite de plasticidade e diminuição do limite de liquidez, ou elevação
proporcionalmente superior do limite de plasticidade em relação ao aumento do limite de
liquidez.
Expansibilidade: a cal proporciona mudanças nas variações volumétricas do solo,
como diminuição brusca de sua expansão, devido a floculação das suas partículas;
Compactação: na grande maioria das vezes ao aumentar o teor de cal na mistura para
uma determinada energia de compactação, obtem-se uma diminuição no peso específico seco
e aumento no teor de umidade ótimo. Entretanto, além da cal o tempo de cura é um fator
determinante nessas características de compactação.
Resistência mecânica e deformação: as melhorias referentes a estas propriedades são
observadas imediatamente a adição do estabilizante. A resistência aumenta com o incremento
da cal até um valor ótimo, enquanto que a densidade do solo diminui em proporção inversa.
Para a NLA (2004) também acrescenta algumas propriedades que sofrem
modificações com a introdução da cal, tais como:
Resistência: consiste na propriedade de maior relevância no processo de estabilização,
é a que apresenta melhorias mais significantes. As reações pozolânicas existentes possibilitam
a alterações em vários parâmetros de resistência, como a resistência à compressão simples, a
tração, a flexão e CBR;
Durabilidade: é a capacidade de um pavimento manter suas características adequadas
durante sua vida útil. Desta forma, tem sido avaliado de diferentes maneiras, tanto em campo
quanto em laboratório, a habilidade do solo-cal de resistir aos efeitos prejudiciais de umidade,
os resultados revelam pequena influência dos efeitos do meio ambiente nos níveis de
resistência e rigidez;
Fratura e fadiga: A resistência a fadiga na flexão corresponde ao número de cargas
repetidas que incidem sobre o pavimento até que este atinja um nível de fadiga, sendo de
suma importância na avaliação de misturas solo-cal.
39
A mistura de solo-cal provoca alterações no estado hídrico do solo, ou seja, no teor de
umidade, podendo haver uma diminuição ou ganho de umidade dependendo do tipo de cal
adicionada. No caso de adição de cal viva, percebe-se diminuição visto que ocorrerá a
hidratação do óxido de cálcio, evaporação da água devido a reação exotérmica e consequente
introdução de material seco. Quando se trata de cal hidratada a redução ocorre a níveis
inferiores, devido apenas a introdução de material com baixa umidade. E em caso de
utilização de leite de cal, verifica um aumento do teor de água (NEVES, 2009).
A alteração na textura do solo é resultado das reações de permuta iônica e a
floculação, pois a adição da cal a um solo argiloso proporciona a alteração na orientação
laminar das partículas, e o solo passa a apresentar um comportamento mais isotrópico e com
maior atrito, que tendem a se aproximar devido a diminuição da camada iônica (BENTO,
2006; NEVES, 2009).
3.3.5 Fatores que influenciam na estabilização
É de suma importância o conhecimento da fração argila presente no solo, pois as
reações que se procedem na mistura solo-cal são de origem química e ocorrem em função dos
argilominerais presentes no solo, pois são estes que fornecem a sílica e alumina necessária ao
processar as reações pozolânicas (BENTO, 2006; SILVA 2010).
Bento (2006) expõe que o principal fator determinante na estabilização corresponde a
quantidade de cálcio, sendo responsável pelo desenvolvimento das reações de troca catiônica,
floculação e cimentação pozolânica no desenvolvimento de resistência. A determinação de
seus benefícios depende de ensaios como pH, CBR, expansão, resistência a compressão não
confinada, ensaio triaxial e redução do índice de plasticidade, variando conforme a finalidade
que se desejar obter no solo (BENTO, 2006).
Segundo Batalione (2007), para que se obtenha uma estabilização eficiente é
necessário à observação de alguns requisitos, tais como:
Necessidade de presença de solos que contenha em sua composição
argilominerais, alumínio ou ferro, e consequentemente características argilosas, argilas
arenosas, cascalho argiloso;
Elevado percentual de óxido de cálcio na composição da cal, para que este
possibilite o processo das reações químicas;
Realizar procedimento conforme o projeto proposto;
40
Controle do desenvolvimento do projeto, por meio de ensaios e operações
unitárias.
A eficiência do resultado da estabilização do solo- cal está relacionada a fatores como
tempo de cura ao qual a mistura é submetida, temperatura durante o processo, natureza e
características dos constituintes. De maneira geral, a resistência aumenta a medida que se
adiciona maior teor de estabilizante, aliado a elevação da temperatura da mistura, assim, passa
experimentar um rápido ganho de resistência (SANTOS, 2004; GODIM, 2008)
O solo como material utilizado para diversas finalidades na engenharia apresenta
propriedades que influenciam diretamente no resultado da reação como a cal, tais como: pH
do solo, presença de carbonatos ou sulfatos, grau de intemperismo, teor de matéria orgânica,
drenagem natural, mineralogia da fração argila, relação sílica/alumínio, dentre outros
(MALLELA; QUINTUS; SMITH, 2004; NEVES, 2009).
De acordo com Neves (2009), a presença de matéria orgânica é um fator de suma
importância a ser analisado no processo de estabilização do solo-cal, uma vez que esta
influencia negativamente o desenvolvimento das reações e consequente resultado da mistura.
A matéria orgânica é constituída por partículas com capacidade de adsorver os cátions do
cálcio, impedindo a reação de troca iônica e consequente alteração no desenvolvimento das
reações cimentantes.
São inúmeros os fatores responsáveis por proporcionar alteração no solo-cal,
compreendendo cada um dos constituintes da mistura. As principais propriedades da cal que
afeta as reações com o solo, consequentemente em sua estabilização são (SILVA, 2010):
A granulometria da cal influencia outras propriedades inerentes a cal como a
velocidade de hidratação e o processo de homogeneização da mistura. A cal hidratada possui
uma granulometria mais fina que a cal virgem;
Superfície específica é uma das principais características físicas, pois se relaciona com
a facilidade de homogeneização e de reação da cal com outros elementos, quanto maior for a
superfície de contato do elemento maior será as melhorias nos resultados de mistura com o
solo;
A reatividade da cal consiste na eficiência e na rapidez da sua ação estabilizante, sendo
dependente de outras características já comentadas como a superfície específica;
41
A Solubilidade da cal diminui com a temperatura e varia com a composição, este é um
parâmetro que interessa mesmo sabendo que a cal, de forma geral, apresenta baixa
solubilidade;
Neves (2009) ainda acrescenta que além dos inúmeros fatores relacionados a natureza
do solo e da cal, se faz necessário total atenção com os equipamentos e processo de execução
utilizado, seja no espalhamento, mistura ou compactação.
Segundo Santos (2004), o pH influencia à solubilidade de vários elementos
constituintes do solo, bem como os fenômenos de absorção, trocas catiônicas, dispersão e
floculação, devido existir variação da carga elétrica das partículas coloidais como o pH.
Portanto, percebe-se que são inúmeros os fatores responsáveis por proporcionar
alteração na condição natural do solo com a adição da cal, desde elementos do próprio
estabilizante, quanto o solo e as condições do meio ambiente, contudo deve se realizar uma
análise na relação custo/benefício da utilização da cal e o equipamento disponível para
aplicabilidade dessa técnica em cada situação específica (TEIXEIRA, 2010).
3.4 EXPERIÊNCIAS DA UTILIZAÇÃO DA CAL NA ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS
A ausência de solos com propriedades que atendam aos requisitos técnicos de
utilização em obras rodoviárias tem alavancado pesquisas voltadas para a análise de
estabilização com a adição de materiais menos onerosos, uma das alternativas em estudos é a
viabilidade do aglomerante cal. Verifica-se que grande parte dos estudos trata da definição
dos tipos de solos que apresentam melhor comportamento mecânico, bem como buscam o
teor ideal de cal para alcançar eficiência de estabilidade (AZÊVEDO, 2010).
Lovato (2004) em sua pesquisa sobre o comportamento mecânico de um solo
lateríticos estabilizado com cal cálcica e com cal dolomítica, foi utilizado teores de cal de 3%,
4% e 5% e tempos de cura de até 168 dias. Os resultados retratam elevadas resistências a
compressão simples, à tração na compressão diametral, porem após ter atingido valores
máximos a resistência e rigidez das misturas solo-cal diminuíram com tempos de curas mais
prolongados. Em suma, constatou-se que as misturas estudadas demostraram comportamento
a níveis aceitáveis para utilização em camada de base e/ou sub-base de pavimentos.
Corrêa (2008) em sua dissertação estudou o comportamento de três amostras de solos
expansivos da rodovia SC-422, em Santa Catarina, e tentou definir o percentual de cal
necessário para minimizar a expansão destes, bem como agregar características e
propriedades adequadas para sua utilização. A adição de um percentual de cerca de 3% de cal
42
nas amostras, resultou em redução de expansibilidade, constatando também incrementos nos
valores ISC efetuados 14 dias após a moldagem, pequenos aumentos da resistência à
compressão simples e aumentos significativos dos módulos resilientes dos solos.
Na pesquisa realizada por Araújo (2009), foi selecionado solos da região do Baixo
Jaguaribe, estado do Ceará, para estudo da estabilização com a inserção da cal em seu estado
pó e em pasta. Como resposta, foi verificado que a estabilização química realizada por meio
da introdução da cal, acarretou incrementos significativos de resistência nas amostras de solo
natural, constatando viabilidade na utilização da mistura solo-cal.
Na pesquisa desenvolvida por Neves (2009) foram selecionados dois solos diferentes
para avaliar as alterações físicas e mecânicas sofridas quando acrescida a cal, o estudo
compreendeu a adição de um teor de 1,5%, 2,5% e 4,0% do aglomerante. E assim, concluiu
que a mistura solo-cal apresenta um aumento significante de CBR, diminuição da
expansibilidade, registrando cerca de 40% nos solos argilosos, incrementos de resistência à
compressão simples e resistência a tração.
Silva (2010) analisou o comportamento de dois solos de características distintas com a
adição de cal. Após misturas dos componentes, o produto foi sujeito a uma cura acelerada de
40°C para potencializar o processo de desenvolvimento das reações químicas e em seguida foi
avaliado o comportamento mecânico da mistura após um período de embebimento de 24
horas.
Oliveira (2010) em sua pesquisa estudou a viabilidade da estabilização de solos com a
adição de cal no município de Ribeirão das Neves/MG. Os resultados, empregando a
metodologia tradicional, relatam aceitação das amostras aos critérios de CBR e expansão,
com a adição de um percentual de 3 % de cal, devendo ser aplicada em camada de sub-base.
Rocha (2013) por sua vez, após estudo verificou que as principais variáveis que
influenciam no comportamento de mistura de solo com aglomerante são o teor de umidade,
porosidade e teor de aglomerante. Desta forma, o trabalho foi desenvolvido em busca da
criação de um método de dosagem racional, onde as equações obtidas possibilitem atingir a
resistência alvo de projeto, através da variação tanto do teor de cal quanto da porosidade,
possibilitando a otimização de custos.
O trabalho elaborado por Guérios (2013) teve como princípio o estudo da viabilidade
técnica da introdução da cal hidratada a um solo na região de Curitiba para aplicação em
camada de sub-base. Os resultados demonstraram efeito positivo da utilização da cal no
quesito de resistência à tensão normal e a cisalhante no solo com a adição de um teor em
43
massa de 10% de cal, tornado uma alternativa para regiões com carências de agregados ou
recursos financeiros.
Corteleti (2013) realizou um estudo com a mistura solo-cal, onde as amostras de solos
foram coletadas no município de Lajeado/RS, com adição do aglomerante na proporção de
5%, 7%, 9% e 11%. Obteve-se ganho significativo de resistência na proporção de aumento do
teor de cal para o solo utilizado.
44
4. MATERIAL E MÉTODOS
Nesta seção é apresentada a metodologia utilizada na fase experimental da pesquisa, a
descrição geral sobre a área de estudo, o processo de obtenção e caracterização do solo e da
cal (materiais de partida para realização da mistura). Os ensaios foram realizados em
conformidade com as normas do Departamento Nacional de Estrada de Rodagens (DNER).
Para a análise das modificações ocasionadas no solo característico da região de São
Miguel do Gostoso, situada no estado do Rio Grande do Norte, com a adição do aglomerante
cal, se fez necessário em primeiro momento, realizar levantamentos bibliográficos, visita a
alguns Parques Eólicos que utilizam este solo em pavimentação e posteriormente coletar o
material para análise laboratorial, a fim de proporcionar uma alternativa eficiente de utilização
da cal como material estabilizante.
4.1 OBTENÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS
4.1.1 Solo
O solo utilizado nesse estudo foi coletado na jazida do Sítio Santo Cristo do Gostoso,
localizado na zona rural do município de São Miguel do Gostoso/RN, estando situado a uma
distância de aproximadamente 444 km da capital do estado (Figura 10).
Figura 10 – Visão aérea da obra
Fonte: Google Earth
1
1 https://earth.google.com
45
As principais razões de escolha deste material consistem em sua abundância na região,
sua aplicabilidade em pavimentação e suas características particulares. Além disso, a jazida
apresenta autorização de exploração por parte Instituto de Defesa do Meio Ambiente
(IDEMA).
Coletou-se uma amostra deformada de solo com auxílio da ferramenta pá, cerca de
120 kg, quantidade necessária para a realização dos ensaios (Figura 11). Após a coleta, as
amostras de solos foram armazenadas em sacos plásticos e rotuladas, a fim de impedir
interferências do meio, e posteriormente transportadas até o Laboratório de Solos e
Pavimentos (LSP) da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), campus
Mossoró/RN, onde se procedeu a preparação da amostra e os demais ensaios.
Figura 11 – Coleta da amostra de solo
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
4.1.2 Cal
Para a realização das misturas solo-cal foi utilizada a cal hidratada (hidróxido de
cálcio), da marca CALMOL, comercialmente conhecida como CALMASSA. De acordo com
o fabricante esta cal é produzida conforme a ABNT (2003) e atende as exigências
estabelecidas em norma. O estabilizante foi adquirido em saco de 20 Kg.
46
4.1.3 Água
Utilizou-se água potável, proveniente da rede de distribuição que abastece a UFERSA,
campus Mossoró/RN. Entretanto, para a realização do ensaio de dosagem da cal, empregou-se
água destilada oriunda do laboratório de Saneamento da devida universidade.
4.2 FASE EXPERIMENTAL
Os procedimentos realizados com as amostras coletadas, apresentado na Figura 12, foi
dividido em três etapas:
1ª etapa – Ensaios químicos, referentes à dosagem da mistura de solo-cal pelo
método do pH (EADES; GRIM, 1966);
2ª etapa – Caracterização física das amostras de solos, englobando os ensaios
de granulometria, limite de liquidez, limite de plasticidade;
3ª etapa – Ensaios mecânicos: Compactação, CBR e Resistência à Compressão
Simples (RCS) das amostras naturais de solos e das amostras estabilizadas.
Figura 12– Esquema simplificado do procedimento experimental
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Fase experimental
1ª Etapa
Ensaios químicos
2ª Etapa
Ensaios de caracterização
Análise e discussão dos
resultados
Conclusões
3ª Etapa
Ensaios Mecânicos
47
As amostras de solos naturais foram preparadas em quantidade suficiente para a
realização dos ensaios, nos quais foram moldados um corpo de prova para o ensaio de
compactação Proctor, três para os ensaios de Índice de Suporte Califórnia (CBR), e por fim,
três para o ensaio de RCS.
Para as misturas estabilizadas de solo-cal foram realizados os mesmos ensaios
descritos e suas respectivas quantidades de corpos de prova, acrescido apenas o ensaio de
dosagem pelo método do pH.
Nos ensaios de capacidade de carga as amostras foram ensaiadas após o período de
quatro dias submersos em água e para análise da RCS as amostras passaram por um período
de cura de três dias.
Ressalta-se ainda que todos os corpos-de-prova do ensaio de RCS, após serem
moldados foram enrolados por papel filme, a fim de evitar a perda de umidade para o
ambiente.
4.2.1 Preparação das amostras
4.2.1.1 Solo natural
O procedimento de preparação das amostras foi realizado conforme as diretrizes
ditadas pela norma DNER-ME 041/94 – Solos – Preparação de amostras para ensaios de
caracterização. Em primeiro momento, o material armazenado em saco foi destorroado e
quarteado, para a realização dos ensaios de caracterização física e mecânica.
A realização do quarteamento é um procedimento de elevada significância, consiste
basicamente na redução da amostra para o tamanho apropriado de realização dos ensaios
específicos e apresenta como objetivo tornar a amostra mais representativa, ou seja, diminuir
as variações nas características medidas entre a amostra testada e a amostra original (Figura
13).
48
Figura 13 – Amostragem e quarteamento do solo
Fonte: Arquivo Pessoal (2014)
4.2.1.2 Mistura
A preparação da mistura de solo-cal foi realizada após o procedimento de redução das
amostras do solo em seu estado natural, com a adição de um percentual de cal em pó
hidratada.
A técnica de estabilização tradicionalmente utilizada consiste em adicionar o
estabilizante ao solo e, em seguida, realizar a mistura e homogeneização das amostras, para
posteriormente, ser adicionada a água necessária para a compactação da mistura.
4.2.2 Dosagem
A dosagem da amostra de solo-cal foi realizada utilizando o método do pH, que
consiste na determinação do menor teor de cal que deve ser acrescido ao solo, para que a
mistura passe a presentar um pH igual ou superior a 12,40, sendo este suficiente para
assegurar a ocorrência das reações de estabilização (EADES e GRIM, 1966 apud ARAUJO,
2009). O resumo dos procedimentos desse método consiste nas seguintes etapas:
Pesaram-se cinco amostras de solo passadas na peneira de n° 40, em uma
massa igual a 20 g, e posteriormente acrescentado 100 ml de água destilada;
49
Em seguida foi adicionado teores crescentes de cal a mistura (1%, 3%, 5%, 7%
e 9%), sendo utilizada a balança com uma precisão de 0,01 g. O método indica o uso
de no mínimo cinco teores de cal;
Depois de acrescidos os materiais, realizou-se a mistura com o auxílio de um
bastão até a obtenção da homogeneização;
A cada 10 minutos, agitou-se a amostra por um período de 30 segundos, para
acelerar o processo de reação e solubilidade dos materiais;
Em seguida, decorrido um período de uma hora de ocorrência da mistura foi
determinado os valores do pH.
4.2.3 Caracterização
4.2.3.1 Ensaio de granulometria
A distribuição granulométrica é uma característica de elevada importância a ser
considerada na análise dos agregados utilizados nos pavimentos, pois esta pode influenciar
diversas propriedades, tais como: rigidez, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade,
resistência à deformação permanente, resistência à fadiga, dentre outras (BERNUCCI et al.,
2008).
O ensaio de granulometria foi realizado conforme a norma do DNER-ME 051/94 -
Solos – Análise granulométrica.
4.2.3.2 Limites de Atterberg
Os limites de Atterberg ou de consistência permitem avaliar a plasticidade dos solos.
Esta característica incide na maior ou menor capacidade dos solos argilosos serem moldados,
sem ocasionar variação de volume, sob determinadas condições de umidade. A caracterização
dos solos conforme sua plasticidade é realizada através dos ensaios de Limite de Liquidez
(LL) e Limite de Plasticidade (LP). O LL representa o teor em água que indica a mudança do
solo do estado plástico para o estado líquido e o LP corresponde ao teor em água necessário
para a passagem do estado semi-sólido para o estado plástico (DNIT, 2006).
Os valores do LL das amostras de solo natural e estabilizado com a cal foram
determinados com base na norma do DNER-ME 122/94 – Solos- Determinação do Limite de
Liquidez. Entretanto, na obtenção do LP para as mesmas amostras ensaiadas, seguiram-se as
50
especificações do método de ensaio do DNER-ME 82/94- Solos- Determinação do Limite de
Plasticidade.
A diferença numérica entre os dois limites de consistência fornece Índice de
Plasticidade (IP), considerado um parâmetro de suma importância, uma vez que informa o
caráter argiloso do solo, ou seja, quanto maior é o seu valor, mais plástico é o solo (DNIT).
4.2.4 Ensaios Mecânicos
4.2.4.1 Ensaio de compactação
Para a determinação do valor do peso específico seco e umidade ótima do solo em
cada caso analisado (puro e com estabilizante), se fez necessário à realização do ensaio de
compactação no cilindro Proctor, conforme o método descrito pela norma do DNER-ME
162/94 – Solos – Ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas.
O devido ensaio permite a aplicação de vários tipos de energias, a depender do tipo de
material e solicitação de tráfego ao qual será submetido. Portanto, no presente trabalho,
utilizou-se a energia de compactação intermediária. Dessa forma, o corpo de prova foi
preenchido em cinco camadas e cada uma foi submetida a 26 golpes.
Segundo o DNIT (2006), para o traçado do gráfico de compactação é conveniente a
disposição de pelo menos cinco pontos, onde se procura que dois destes se encontrem no
ramo seco, um próximo a umidade ótima e os outros dois no ramo úmido.
4.2.4.2 Ensaio de Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Expansão
A determinação dos valores de CBR e de expansão das amostras de solos naturais e da
mistura solo-cal foi realizada conforme o método de ensaio ditado pela DNER-ME 049/94 –
Solos – Determinação do Índice de Suporte Califórnia. Cada amostra foi ensaiada três vezes e
os resultados finais foram obtidos através da realização da média aritmética entre esses
valores. Todas as amostras foram ensaiadas utilizando-se o cilindro Proctor.
O ensaio de CBR consiste basicamente na obtenção da relação entre a pressão
necessária para produzir uma penetração de um pistão em um corpo-de-prova de solo, e a
pressão necessária para produzir a mesma penetração em uma brita padronizada. Este valor
obtido é expresso em porcentagem e corresponde a uma variável importante para determinar
através de equações empíricas, as espessuras das camadas dos pavimentos (DNIT, 2006).
51
Para a execução deste ensaio é necessário, a priori, a realização do ensaio de
compactação, pois este informa a umidade ótima em que serão moldados os corpos de prova a
serem ensaiados. O procedimento consiste basicamente na montagem do cilindro na base
metálica e, sobre este foi colocado um disco espaçador com a finalidade de proporcionar um
espaço vazio para a disposição da sobrecarga no processo de determinação da expansão.
Portanto, os corpos de prova foram moldados adotando-se uma energia de
compactação intermediária, ou seja, nas cinco camadas de solo foram aplicados 26 golpes
utilizando-se um soquete grande.
Em seguida, os corpos de prova são imersos em água e permanecem por quatro dias,
simulando a ação dos agentes intempéries do clima no qual o pavimento estará exposto. Após
o período citado foi possível a determinação da expansão final, por meio do extensômetro
acoplado.
No final, retiraram-se os corpos de prova do tanque e após 15 minutos (tempo
recomendado para a saída da água em excesso) o conjunto foi transportado até a prensa, onde
foi submetido à penetração do pistão, sendo anotados a leituras para os tempos de 0,5; 1; 1,5;
2; 4; 6; 8 e 10 minutos. Posteriormente, com os valores obtidos, fizeram-se as correlações
conforme descrito em norma para a obtenção dos resultados finais.
4.2.4.3 Ensaio de Resistência à Compressão Simples (RCS)
O parâmetro de medida da RCS é de suma importância na análise de misturas
estabilizadas com a cal. Para a determinação dessa resistência a pesquisa tomou como base a
descrição exposta por Araújo (2009) em seu estudo, que seguiu as diretrizes prescritas na
norma americana ASTDM 5102/96.
As moldagens dos corpos de prova foram realizadas manualmente em um cilindro de
altura de 20 cm e diâmetro de 10 cm, estes sendo compostos de três camadas executadas sobre
a energia intermediária, correspondente a 33 golpes por camada. Em seguida, as amostras
compactadas foram enroladas com papel filme, identificadas e deixadas em cura durante três
dias.
Para cada uma das duas amostras ensaiadas foram moldados três copos de provas e o
valor da RCS final correspondeu à média aritmética destes valores.
52
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 DOSAGEM
A escolha do percentual de cal foi realizado com base no método do pH sobre a
solução formada de água, solo e cal. Para a realização da dosagem, foi analisada a aplicação
dos teores de 1%, 3%, 5%, 7% e 9% de cal em relação ao solo úmido. Os valores do pH
foram obtidos mediante a utilização do aparelho do pH-metro da marca Thermo Scientific de
modelo Orion 3 Star (Figura 14).
Figura 14 – Determinação do pH
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Nesta pesquisa, utilizou-se este método de dosagem apenas como referência para a
determinação do teor de cal mínimo a se adicionar ao solo, pois é conhecido a sua limitação
referente a solos de regiões tropicais.
Os resultados referentes aos pH obtidos com a mistura ensaiada para os diferentes
teores de cal, verificados mediante uma hora de mistura, estão descrita na Tabela 2.
53
Tabela 2 – Valores de pH
Teor de cal (%) pH da solução
1 11,54
3 12,66
5 12,77
7 12,76
9 12,80
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
A pesquisa verificou que todos os percentuais de cal envolvidos, proporcionaram
elevados valores de pH, ou seja, as amostras se encontram em uma condição de elevada
alcalinidade (pH>7), o que é importante para o desenvolvimento das reações pozolânicas no
solo estabilizado.
Diante do proposto no método já descrito, utilizou-se como referência para o
desenvolvimento da pesquisa o valor do teor de cal de 3%, já que este correspondeu ao menor
percentual acrescido que proporcionou um valor de pH superior a 12,40. Desta forma, este
valor é uma boa referência tomada, pois quando a mistura alcança esse patamar de pH, tem-se
indícios que esta já poderá iniciar os processos de reações de forma satisfatória . Entretanto, é
importante ressaltar que estudos como o de Lovato (2004), revelam que esta porcentagem não
assegura que a reação do solo com a cal produza um aumento significante de resistência.
5.2 CARACTERIZAÇÃO
5.2.1 Ensaio de granulometria
A partir do ensaio de granulometria verificou-se que o solo estudado possui em sua
composição 13,3% de areia fina, 6,4% de areia grossa, 42,7% de pedregulho e 37,6% de silte
e argilas (Gráfico 2).
54
Gráfico 2 – Curva granulométrica
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Após determinado o Índice de Grupo (IG) e análise dos percentuais passantes na
peneira de n° 10, 40 e 200, constatou-se por meio da classificação TRB que o material
estudado se enquadra como material silto – argiloso, apresentando um comportamento
indesejado para utilização em pavimentação. Entretanto, contem em sua composição elevada
quantidade de torrões de difícil desintegração, que quando compactados são quebrados
totalmente e transformados em argilas.
Assim, analisando essas particularidades e tomando como base o descrito por
Batalione (2007), esse material apresenta indício de um solo laterítico, com elevada
porcentagem de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, favorecendo a ocorrência de uma
cimentação entre as partículas.
5.2.2 Limites de Atterberg
Para a determinação do Índice de Plasticidade foi realizado a análise do LL e LP das
duas amostras (Tabela 3).
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,1 1 10 100
% P
AS
SA
ND
O D
A A
MO
ST
RA
TO
TA
L
PENEIRAS (mm)
55
Tabela 3 – Resumo dos Limites de Atterberg
Caracterização do solo Solo puro Solo-cal
Limite de Liquidez (%) 35,00 40,00
Limite de Plasticidade (%) 26,46 35,40
Índice de Plasticidade (%) 8,54 4,60
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
De acordo com as especificações ditadas pelo DNIT (2006), para a utilização do solo
em camadas de base e sub-base de pavimentos rodoviários é necessário que se apresente um
LL ≤ 25% e um IP ≤ 6%. Desta forma, constata-se que o solo em seu estado natural não se
enquadra no limite determinado em norma, impossibilitando a sua aplicação para os devidos
fins.
Ao se adicionar a cal ao solo, mudanças em sua consistência foram observadas.
Verificou-se que ocorreu um aumento em seu LP para 35,40% e no LL para 40,0%, de forma
que resultou em uma redução do Índice de Plasticidade para 4,60%.
Portanto, verificou-se que o valor do IP da mistura se apresenta inferior a 6%, ou seja,
atende ao valor máximo possível de utilização na pavimentação, mas para essa mistura ser
qualificada como apta para aplicação, o LL deve também ser inferior a 25%, o que não foi
constatado. Esse valor obtido foi levemente superior ao limite estabelecido em normas.
A alteração constatada na consistência da mistura deve-se possivelmente devido as
reações de trocas catiônicas provocadas pela adição do aglomerante e a baixa atividade das
argilas constituintes. Desta forma, conclui-se que a adição da cal proporciona uma diminuição
do IP e, consequente, melhoramento da trabalhabilidade em relação ao solo puro.
Giovane (2007) acrescenta que os solos tropicais de caraterística lateríticos, muitas
vezes apresentam divergências em suas propriedades relacionadas aos solos tradicionais como
o tamanho das partículas e os limites de consistência, o que teoricamente impossibilita seu
uso em serviços de pavimentação, porém ressalta que mesmo diante disso, esses solos podem
apresentar desempenho superior aos de características tradicionais.
56
5.3 ENSAIOS MECÂNICOS
5.3.1 Ensaio de compactação
O ensaio de compactação foi realizado sobre a energia intermediária já que se objetiva
a utilização desse material para a camada de base. Os resultados obtidos estão expressos nas
tabelas abaixo.
Tabela 4 – Compactação solo puro
Umidade (%) 11,57 14,96 16,92 17,97 21,06
Densidade do solo
seco (Kg/m³)
1816,6 1929,14 1954,41 1917,92 1831,96
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Tabela 5 – Compactação solo-cal
Umidade (%) 14,23 17,94 19,97 21,32 23,66
Densidade do solo
seco (Kg/m³)
1804,24 1858,25 1814,59 1754,20 1702,85
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Para a determinação da umidade ótima e a densidade máxima do solo seco para as
misturas analisadas, foi elaborado o gráfico que se segue.
Gráfico 3– Curvas de compactação
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
1650,00
1700,00
1750,00
1800,00
1850,00
1900,00
1950,00
2000,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
DE
NS
IDA
DE
DO
SO
LO
SE
CO
(K
g/m
³)
TEOR DE UMIDADE (%)
Solo-cal (3%) Solo puro
57
O Gráfico 3 exibe as duas curvas de compactação, sendo possível observar que o solo
puro apresentou uma umidade ótima de aproximadamente 16,6 % e uma densidade máxima
específica seca de 1955 Kg/m³, enquanto que a umidade ótima do solo-cal passou a ser 18,1%
e sua densidade 1859 Kg/m³.
Analisando os resultados obtidos, percebeu-se, de uma forma geral, que os valores
encontrados de massa específica seca para a amostra de solo tratada com a cal foi inferior a do
solo natural, já os valores da umidade ótima para o solo com a cal sofreram um acréscimo.
A variação obtida neste ensaio com o incremento da cal baseando no trabalho de
Lovato (2004), deve-se provavelmente, as alterações que esta exerce sobre a natureza do solo,
onde as reações imediatas de floculação proporciona uma alteração em sua granulometria,
acarretando uma aglomeração dos grãos e, consequente, aumento nos índices de vazios, sendo
necessária uma maior quantidade água para preenchê-lo, aumentando também a umidade
ótima e reduzindo consequentemente a massa específica seca. O autor ainda acrescenta que
este fato só é possível devido a estrutura nova formada ser forte o suficiente para suportar a
compactação com um índice de vazio mais elevado.
O aumento do valor de umidade ótima obtida também se explica devido a cal
hidratada possuir um alto potencial de retenção de água e uma massa específica inferior as
partículas de solo, assim quando em mistura com o solo, são capazes de substituírem parte
dessas partículas.
5.3.2 Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Expansão
O ensaio de CBR executado com o objetivo de determinar a capacidade de suporte do
solo natural e verificar o melhoramento com a adição da cal, busca também analisar a
expansão sofrida após quatro dias de imersão do conjunto ensaiado (Figura 15).
58
Figura 15- Determinação do CBR
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
A Tabela 6 apresenta os valores comparativos do CBR e expansão referentes as
amostras naturais de solos e as modificadas quimicamente.
Tabela 6 – Resultados do CBR e expansão
Parâmetros Solo puro Solo-cal
CBR (%) 34 76
Expansão (%) 0,01 0,01
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Com base nos valores expostos na Tabela 6, observou-se que ocorreu um ganho de
capacidade de suporte significante do solo, com a adição do estabilizante, uma vez que o
mesmo em estado natural apresentou cerca de 34% e quando modificado passou para 76%.
Conforme relatos de Araújo (2009) o valor desse ganho pode ter ocorrido porque a
melhoria na capacidade de suporte do solo acontece durante o desenvolver das reações
imediatas, como troca catiônica e floculação, não necessitando de um elevado percentual de
cal.
De acordo como o DNIT (2006) o solo deve apresentar os valores descritos na Tabela
7 para serem utilizados em pavimentação.
Tabela 7 – Especificações
Camada CBR (%) Expansão (%)
Sub-base ≥ 20 ≤ 0,5
Base ≥ 60 ≤ 0,5
Fonte: DNIT (2006)
59
Diante dos valores obtidos com o devido ensaio, tem-se que o solo natural poderá ser
aplicado em sub-base de vias, considerando apenas esta propriedade, pois atende ao CBR
superior a 20%. Contudo, a sua aplicação em base se torna indesejada, pois este apresenta
parâmetro inferior ao ditado pelo DNIT.
Já a mistura modificada apresenta incrementos de suporte suficiente para utilização em
base, com CBR superior a 60%.
Os valores de expansão obtidos para análise das amostras de solo natural foi baixo
(0,01 %), quase insignificante em relação ao tipo de material analisado. No entanto, ao se
adicionar o percentual de cal, essa característica se manteve constante.
Conforme o descrito por Santos (2004), esses valores de expansão são coerentes para
solos de características lateríticos, pois estes apresentam expansão praticamente desprezível,
quando compactadas nas condições de umidade ótima e densidade máxima, apresentando
também uma elevada contração. Assim sendo, considerando estes valores obtidos para
expansão do material, o mesmo se encontra inferior ao limite máximo de 0,5%.
Pode-se concluir que a adição de pequeno percentual de cal já foi suficiente para a
visualização de alteração nos valores de capacidade de carga do solo. Entretanto, tratando-se
da expansão, essa mesma quantidade não foi suficiente para proporcionar alterações.
5.3.3 Resistência à Compressão Simples
O ensaio de compressão uniaxial é o procedimento mais utilizado para avaliar a
resistência mecânica dos solos estabilizados quimicamente. Os resultados deste ensaio
exprime a eficiência das reações pozolânicas entre as argilas e a cal.
Segundo Neves (2009) a diferença entre RCS do solo puro e do solo estabilizado, pode
demonstrar o modo como se procedem as reações pozolânicas entre os constituintes. Quando
verificado incrementos de resistência, tem possibilidade de o solo ser reativo com a cal e
provavelmente apresentar estabilização de forma eficiente, garantido alterações benéficas nas
características do solo.
Nesta pesquisa foram confeccionados três corpos de prova de solo natural e três de
solo-cal, sendo ensaiados após um período de três dias de cura, a resistência foi determinada
pela média aritmética dos valores obtidos. As amostras de solo após terem sido desformadas,
passaram por um tratamento de regularização de sua base com uma camada fina de argamassa
de gesso, a fim de garantir a distribuição uniforme da carga aplicada sobre toda a área
transversal do corpo de prova. O rompimento das amostras do referido ensaio foi executado
60
no laboratório da empresa Lino Construções, Mossoró/RN, por meio da prensa devidamente
calibrada da marca CONTENCO.
A Figura 16 apresenta a realização do ensaio de RCS e ilustra a forma de ruptura
referente à maioria dos corpos de prova. Assim, verificou-se que a ruptura se caracteriza em
uma tendência de linha diagonal, passando na maioria dos casos pela sua base inferior.
Estabelecendo a comparação com os resultados obtidos no estudo realizado por
Lovato (2004), percebeu-se também que os corpos de prova apresentaram uma ruptura frágil,
ou seja, com baixa deformação, sendo este fato característica marcante de materiais
cimentantes.
Figura 16 – Ruptura dos corpos de prova
(a)
(b)
(a) Equipamento; (b) Corpo de prova ensaiado.
Fonte: Arquivo Pessoal (2014)
A Tabela 8 apresenta os valores obtidos a partir da realização do ensaio, moldados na
umidade ótima. Para o cálculo da tensão resistente considerou que os corpos de prova não
sofreram modificações em suas dimensões, assim o resultado está voltado para uma pior
condição.
61
Tabela 8 – Resumo dos valores dos ensaios de RCS
Mistura Amostra Força (KN) Área da seção
(m²)
Tensão de
ruptura (KPa)
Tensão média
(KPa)
Solo puro
1 6,1
0,0079
776,68 814,87
2 6,7 853,07
3 4,8 611,15 N. VÁLIDO
Solo-cal
1 6,4 814,87
819,12 2 6,7 853,07
3 6,2 789,41
Fonte: Arquivo pessoal (2014)
Portanto, a tensão média para o solo puro foi de 814,87 KPa, desconsiderando o
resultado da terceira amostra, haja vista que houve uma discrepância decorrente,
provavelmente, de uma irregularidade na superfície do corpo. Para o solo-cal a tensão média
foi de 819,12 KPa.
Com a análise dos resultados obtidos, observou-se um incremento de pequena parcela
na resistência do solo com a adição da cal. Porém, é importante ressaltar que esta propriedade
pode ser influenciada por outros fatores como teor de cal, características do solo referente a
seus argilominerais, tempo e condições de cura, que não foram avaliadas neste estudo.
As reações pozolânicas são as responsáveis pelo o aumento da RCS de solos
estabilizados, conforme descrito no item 3.3.2.2, sendo que estas ocorrem de forma lenta,
podendo durar meses ou até anos, constituindo a reação mais importante, pois forma uma
matriz resistente no solo e, além disso, ocorrem também ganhos de resistência contra ação da
água, diminuindo os efeitos erosivos.
Desta forma, tem-se que possivelmente a baixa variação de resistência se deu devido
ao pouco teor de cal livre na mistura, ou seja, o percentual não foi suficiente para iniciar o
desenvolvimento das reações pozolânicas, podendo ter sido consumido tudo apenas nas
reações lentas, de troca catiônica e floculação. Outro possível motivo é o tempo de cura
analisado ter sido curto ou até mesmo a baixa atividade dos argilominerais.
De acordo com Araújo (2009 apud LITTLE, 1995), os valores de resistência mínimos
exigidos pelo Illinois Highway Department para as misturas estabilizadas com cal, com a
finalidade de aplicação em camada de sub-base é 689 KPa e para base é 1034 KPa. Assim
sendo, os valores obtidos no estudo são inferiores ao limite exigido para camada de base.
62
6. CONCLUSÕES
O objetivo geral da elaboração deste trabalho consistiu em uma análise laboratorial,
visando a determinação dos benefícios que a adição do aglomerante cal hidratada proporciona
a um solo de jazida localizada na cidade de São Miguel do Gostoso/RN, comumente utilizado
em execuções de vias de acesso de Parques Eólicos da região. Dessa forma, buscou-se
também verificar a viabilidade de sua aplicação em camada de base desses pavimentos.
Partindo dessa assertiva e dos resultados obtidos com os ensaios realizados, pode-se concluir
que:
O solo da jazida em estudo apresenta cerca de 37,6% de frações de argilas,
onde se enquadra em uma faixa de granulometria de classificação de solo silte-
argiloso, de comportamento laterítico, sendo apropriado para análise dessa técnica de
estabilização;
Constatou-se que a dosagem das misturas de solo-cal, realizada através do
método do pH, mostrou-se adequada para o solo, pois a partir da introdução do teor de
3% de cal a mistura, essa já apresentou um pH acima de 12,4. Portanto, as amostras
possuem elevada condição de alcalinidade.
Verificou-se que os resultados dos limites de liquidez e Índice de Plasticidade
do solo puro se encontravam em uma faixa superior ao limite ditado pelo DNIT (25%
para LL e 6% para IP), impossibilitando o uso desses materiais em camadas de base e
sub-base de pavimentos.
Para a mistura de solo-cal, o limite de liquidez foi ligeiramente superior ao
limite padrão e o Índice de Plasticidade sofreu redução, impossibilitando também sua
utilização na pavimentação;
Para os resultados dos ensaios de compactação de Proctor, constatou-se, de
forma geral, uma elevação no teor da umidade ótima e consequente redução da massa
específica seca para as misturas com cal em relação ao solo natural;
Quanto a capacidade de suporte, a amostra de solo puro só apresenta
capacidade de aplicação em sub-base, conforme as especificações do DNIT. Porém,
após adição da cal a este solo, observou-se um acréscimo significante de CBR,
favorecendo seu emprego também em base de pavimentos rodoviário;
63
Mesmo com a obtenção de limites de consistência elevados, as duas amostras
apresentaram valores de expansão baixos e equivalentes, atendendo aos padrões
tradicionais de uso. Dessa forma, não se verificou alteração com a adição da cal;
A resistência a compressão simples das misturas compactadas e em processo
de cura durante três dias, aumentou ligeiramente com o incremento da cal, atingido o
valor de 819,12 KPa. Todavia, seguindo os parâmetros descritos por Araújo (2009),
este valor está abaixo do desejado para a camada de base (1034 KPa), possibilitando
apenas uso em sub-base (689 KPa).
Assim sendo, o estudo revela alterações benéficas sofridas nas propriedades do solo
natural com a adição da cal hidratada. Seguindo os padrões de avaliação especificados em
normas brasileiras, o solo apresentou grande tendência de emprego em camada de base, os
únicos quesitos que conflitam esse resultado são a RCS (parâmetro avaliado através de norma
americana) e o limite de liquidez. Entretanto, considerando outros estudos os valores dos
índices de consistência obtidos foram coerentes para solos de características lateríticos.
64
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com o intuito de complementar os resultados obtidos nesta pesquisa e buscando um
maior conhecimento sobre outros fatores que influenciam no comportamento de solos
estabilizados com cal, sugere-se:
Analisar o comportamento do solo estabilizado mediante variação em alguns
fatores, tais como: percentual de cal e tempo de cura;
Dosagem do teor de cal pelo método de Thompson (1996);
Investigar a possibilidade de aplicação de outras técnicas de estabilização ao
solo analisado, como a de solo-cimento, a fim de verificar qual a melhor técnica construtiva
em termos técnicos e econômicos;
Pesquisar e utilizar normas específicas para solo com características lateríticos.
65
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