TRABALHO DE GRADUAÇÃO DAVI MAIA SILVA ANÁLISE DE ... Maia Silva.pdfrelacionado à estabilização...

DAVI MAIA SILVA

ANÁLISE DE ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA DE SOLO SILTOSO A-4 DE

PORTO VELHO - RO

CUIABÁ

2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE ARQUITETURA ENGENHARIA E TECNOLOGIA

COORDENAÇÃO DE ENSINO DE ENGENHARIA CIVIL

TRABALHO DE GRADUAÇÃO

DAVI MAIA SILVA

ANÁLISE DE ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA DE SOLO SILTOSO

Trabalho de graduação apresentado ao

corpo docente de Engenharia Civil da

Universidade Federal de Mato Grosso

como requisito parcial para obtenção do

título de bacharel.

Prof. MSc. Antônio João da Silva

Orientador

CUIABÁ

Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.

Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).

Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.

M217a Maia, Davi.Análise de estabilização química de solo siltoso a-4 de Porto Velho – RO / Davi

Maia. -- 201452 f. : il. color. ; 30 cm.

Orientador: Antônio João da Silva.TCC (graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Mato Grosso,

Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Cuiabá, 2014.Inclui bibliografia.

1. Estabilização química. 2. CBR. 3. Capilaridade. I. Título.

Resumo do Trabalho de Graduação submetido ao corpo docente da FAET/UFMT como

requisito para a obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil

ANÁLISE DE ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA DE SOLO SILTOSO A-4 DE PORTO

VELHO - RO

Davi Maia Silva

Março/2014

Orientador: Antônio João da Silva

Departamento: Engenharia Civil

O Brasil é um país de proporções continentais, logo, existe uma grande variedade de tipos de

solo. Em algumas regiões do país o solo existente não satisfaz as exigências da engenharia

para a sua utilização como material de construção de bases rodoviárias. Este trabalho tem

como finalidade acrescentar um banco de dados com informações sobre um estabilizante

químico e os reagentes (cal e sulfato de alumínio), quanto a resistência em relação ao CBR

(Índice de Suporte Califórnia) e a capilaridade de um solo siltoso (pertencente ao grupo A-4

segundo o sistema de classificação do H.R.B.) de baixa qualidade. Quanto ao CBR, foram

feitos ensaios com 3 dosagens de estabilizante químico com 2 tipos de reagentes químicos, a

cal e sulfato de alumínio. Quanto a capilaridade foram feitos ensaios com 3 concentrações de

estabilizante químico em apenas 1 tipo de reagente químico, o sulfato de alumínio. Os

resultados quanto ao CBR, apesar de aumento significativo, não foram satisfatórios, porem os

resultados quanto à capilaridade tiveram resultados satisfatórios.

Palavras chave: Estabilização Química. CBR. Capilaridade.

Abstract submitted to the faculty of FAET / UFMT as a requirement for obtaining the

bachelor's degree in Civil Engineering

ANALYSIS OF CHEMICAL STABILIZATION OF A-4 SILTY SOIL FROM PORTO

VELHO - RO

Davi Maia Silva

March/2014

Thesis Advisor: Antônio João da Silva

Departament: Civil Engineering

Abstract

Brazil is a country of continental proportions , so there is a wide variety of soil types . In

some regions , the existing soil does not meet the requirements of engineering for its use as a

material construction for road bases. This work aims to add a database with information about

a chemical stabilizer and reagents ( lime and Aluminium sulphate ), on the matter of the CBR(

California Bearing Ratio) resistance relation and the capillarity of a low-quality silty soil (

belonging to group A -4 according to the HRB classification system). Concerning to the CBR,

tests were made with 3 doses of chemical stabilizer with 2 types of chemical reagents, the

lime and aluminum sulfate. For capillary ;assays with three concentrations of a chemical

stabilizer were made in only one type of chemical reagent, the aluminum sulfate. The results

for the CBR, despite significant increases were not satisfactory, however, the results

concerning to the capillarity had satisfactory results.

Keywords : Chemical Stabilization . CBR . Capillarity.

Sumário

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 12

2 REVISÃO......................................................................................................................... 14

2.1 Localização, clima, hidrografia, relevo e vegetação. ........................................................ 14

2.2 Solos ................................................................................................................................. 16

2.2.1 Propriedades das partículas sólidas de um solo ................................................................ 16

2.3 Pavimentos ........................................................................................................................ 17

2.4 Cal ..................................................................................................................................... 19

2.4.1 Tipos de cal ....................................................................................................................... 19

2.5 Sulfato de alumínio ........................................................................................................... 20

2.6 Estabilizações de solos ..................................................................................................... 20

2.6.1 Estabilização mecânica ..................................................................................................... 21

2.6.2 Estabilização granulométrica ............................................................................................ 21

2.6.3 Estabilização química ....................................................................................................... 21

2.7 Capilaridade ...................................................................................................................... 23

3 MATERIAIS E MÉTODOS........................................................................................... 24

3.1 Materiais ........................................................................................................................... 24

3.1.1 Solo ................................................................................................................................... 24

3.1.2 Estabilizante Químico ....................................................................................................... 24

3.1.3 Reagente Químico ............................................................................................................ 24

3.2 Métodos ............................................................................................................................ 24

3.2.1 Corpos de Prova ................................................................................................................ 24

3.2.2 Caracterização do Solo ..................................................................................................... 26

3.2.5 Ensaio de compactação ..................................................................................................... 28

3.2.6 Ensaio de CBR .................................................................................................................. 30

4 ANÁLISE DOS DADOS ................................................................................................. 32

4.1 Ensaios de Caracterização do Solo ................................................................................... 32

4.2 Ensaio de Compactação .................................................................................................... 33

4.3 Ensaio de CBR .................................................................................................................. 34

4.3.1 Ensaio de CBR com solo natural ...................................................................................... 34

4.3.2 Ensaios de CBR com estabilizante químico e sulfato de alumínio ................................... 35

4.3.3 Ensaios de CBR com estabilizante químico e cal ............................................................. 39

4.3.4 Comparação das resistências obtidas ................................................................................ 43

4.4 Ensaio de capilaridade ...................................................................................................... 46

5 CONCLUSÃO E SUGESTÕES ..................................................................................... 50

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 51

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Cassificação das cais................................................................................................20

Tabela 2 - Resultados Queiroz e Anchieta................................................................................21

Tabela 3 - de resultados compressão simples com variação na energia de compactação e

porcentagem de ácido fosfórico................................................................................................23

Tabela 4 - de resistência a compressão com diferentes amostras de solo.................................23

Tabela 5 - Corpos de prova cilindro grande (CBR)..................................................................25

Tabela 6 - Corpos de prova cilindro pequeno (Proctor)............................................................25

Tabela 7 – Sistema de classificação H.R.B.-AASHTO............................................................26

Tabela 8 - Sistema unificado de classificação dos solos...........................................................27

Tabela 9 - Energia de compactação..........................................................................................29

Tabela 10 - analise granulométrica...........................................................................................32

Tabela 11 - ensaios físicos........................................................................................................33

Tabela 12 - ensaio de penetração CP 13...................................................................................35

Tabela 13 - Ensaio de penetração com CP 1, 1:1000 estabilizante químico, 1:5000 sulfato de

alumínio....................................................................................................................................36


alumínio....................................................................................................................................36


alumínio....................................................................................................................................37


alumínio....................................................................................................................................38


alumínio....................................................................................................................................38


alumínio.......................................................................................................................39

Tabela 19 - Ensaio de penetração com CP 7, 1:1000 estabilizante químico, 2% cal..............40

Tabela 20 - Ensaio de penetração com CP 8, 1:1000 estabilizante químico, 2% cal...............40

Tabela 21 - Ensaio de penetração com CP 9, 1:1250 estabilizante químico, 2% cal................41


Tabela 23 - Ensaio de penetração com CP 11, 1:1500 estabilizante químico, 2% cal.............42


Tabela 25 – CBR......................................................................................................................44

Tabela 26 - Analisa da capilaridade (120 segundos)................................................................26

Tabela 27 - Analisa da capilaridade (30 minutos)....................................................................45

Tabela 28 - Analisa da capilaridade (24 horas).........................................................................46

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - vista superior de satélite do município de Porto Velho – Rondônia........................15

Figura 2 -– mapa do estado de Rondônia (localização da cidade de porto velho)....................15

Figura 3 - Seção transversal típica de pavimento flexível........................................................18

Figura 4 – Seção transversal típica de pavimento rígido..........................................................19

Figura 5: Cilindro pequeno, Proctor.........................................................................................28

Figura 6: Cilindro grande, CBR..........................................................................................29

ÍNDICE DE FOTOGRAFIAS

Fotografia 1: Ensaio de capilaridade ao final dos primeiros 30 minutos..................................48

Fotografia 2: Ensaio de capilaridade ao final de 24horas.........................................................48

12

1 INTRODUÇÃO

Um problema enfrentado na construção de base e sub-base de pavimentos rodoviários

é a falta de disponibilidade de alguns materiais adequados em determinadas regiões. Em

muitas localidades o solo encontrado a ser utilizado nesta construção não possui as

características físicas mínimas exigidas por norma para a sua execução. Uma das formas de se

corrigir este tipo de solo é a utilização de estabilizantes de solo, podendo ser químicos ou

físicos.

Os homens, desde a antiguidade, tem feito o uso destas técnicas na construção de

estradas. Os romanos já faziam o uso de estabilizantes químicos nas suas estradas usando o

óleo de baleia e cal para aumentar a resistência do solo. Os incas também podem ser citados

como um exemplo de engenharia. Suas estradas, construídas no século XIII, eram avançadas

até para os padrões europeus da época. O sistema de estradas dos Incas contava com pontes,

túneis, aterros e drenos. Na estrada real, em alguns trechos, a via chegava a ter 16m de largura

e era em grande parte pavimentada por pedras. Estes usavam solo de maior resistência para

estabilizar solos de menor resistência, em áreas alagadas. (Alexandre Von Humboldit).

Com o tempo e o avanço tecnológico da engenharia, a técnica de construção utilizada

nesse tipo de obra mudou. Hoje em dia podemos utilizar produtos químicos que, adicionados

ao solo, mudam algumas de suas características, sendo estes produtos de baixo valor residual

e econômico. Este processo torna desnecessário o dispendioso transporte de material

granulométrico, que muitas vezes se mostra de altíssimo valor econômico e de grande

desgaste ambiental.

No Estado de Rondônia, mais precisamente em sua capital, a cidade de Porto Velho,

os engenheiros encontram dificuldade na obtenção de material granulométrico de qualidade

que atenda as características físicas adequadas para a construção de base e sub-base de vias

rodoviárias. Sendo assim, a estabilização química pode vir a ter grande valia nesta região do

Brasil. Esta técnica de estabilização torna possível a construção de ruas e estradas

pavimentadas de forma menos onerosa e com um menor impacto ambiental, minimizando os

problemas econômicos e ambientais da obra.

Solos siltosos por si só, não possuem as características físicas necessárias para sua

utilização na construção civil. Usando aditivos químicos (estabilizadores químicos) nesse tipo

13

de solo, é possível atingir níveis satisfatórios de resistência e permeabilidade, garantido assim

sua possível utilização na construção de estradas.

A partir de análises experimentais em laboratório é possível identificar e majorar as

mudanças nas características físicas de resistência do solo no qual foi adicionado o

estabilizador químico. O tema deste trabalho é a “estabilização química em solo siltoso” e a

sua delimitação é a comparativa entre diferentes dosagens de estabilizante químico de solos,

com diferentes reagentes, o sulfato de alumínio e a cal.

O problema que pretendemos responder é qual o melhor reagente químico, e qual a

melhora nos índices de CBR e capilaridade que temos com o estabilizante químico.

O objetivo geral do trabalho é contribuir para a formação de um banco de dados

relacionado à estabilização química de solos siltosos, comparando resultados de ensaios de

laboratório feitos com corpos de prova fabricados a partir de um mesmo tipo de solo sitoso

A-4, assim majorando suas mudanças físicas.

Os objetivos específicos são:

Verificar a resistência do solo A-4 com estabilizante químico e sulfato de

alumínio.

Verificar a resistência do solo A-4 com estabilizante químico e cal.

Registrar a capilaridade da água no solo com diferentes dosagens de estabilizante

químico e sulfato de alumínio.

Comparar os resultados obtidos.

O trabalho consiste em 5 capítulos, o primeiro é dedicado a introdução do trabalho, o

segundo se refere a pesquisa bibliográfica feita para o embasamento teórico, o terceiro se

trata principalmente dos materiais e métodos utilizados em laboratório para realização dos

ensaios necessários, o quarto e o quito capítulos são dedicados a analises dos dados obtidos e

conclusão do trabalho de graduação.

14

2 REVISÃO

2.1 Localização, clima, hidrografia, relevo e vegetação.

O local onde foram coletadas as amostras é um dos acessos ao município de Porto

Velho, capital de Rondônia. A região faz parte da planície amazônica. O município tem um

relevo pouco acidentado e se localiza as margens do rio Madeira, principal braço direito do

rio Amazonas.

Segundo Silva, Saraiva e Araújo:

Rondônia, utilizando-se uma série de 50 anos de dados de precipitação

pluviométrica, temperatura e umidade relativa do ar, no período de 1945 a 1995. A

classificação climática dessa região segundo Köppen é do tipo Aw, tropical

chuvoso, com uma estação relativamente seca durante o ano temperaturas médias

anuais de 25,5 ºC, máxima de 31,5 ºC e mínima de 20,7 ºC. A temperatura média

do ar apresenta pouca variação ao longo do período e o regime pluviométrico é

caracterizado por um período mais chuvoso, que está compreendido entre os meses

de novembro a abril, com precipitações superiores a 220 mm. O período mais seco,

foi constatado entre os meses de maio e setembro, com precipitações inferiores a 55

mm, sendo o mês de julho mais seco, com a menor média (31,2 mm) e janeiro o

mais chuvoso com média de 330,9 mm. Os meses de junho a agosto são os meses de

transição entre um regime e outro. A umidade relativa média do ar é elevada no

decorrer do ano, em torno de 88% no verão e valores inferiores no outono – inverno

com média, em torno de 75%.(Aspectos climáticos de porto velho, 1995).

A vegetação é composta por uma floresta tropical, de grande riqueza ambiental e

importância para o município. Logo sua preservação é de suma importância.

O solo do município, em sua maior parte, é classificado como argiloso, sendo pobre

em materiais granulométricos de qualidade e de baixa resistência. A existência de jazidas de

brita é remota.

15

Figura 1 - vista superior de satélite do município de Porto Velho – Rondônia.

Fonte: Google Earth (2013).

Figura 2 – mapa do estado de Rondônia (localização da cidade de porto velho).

Fonte: www.baixarmapas.via12.com (2014)

16

2.2 Solos

Para José Carlos Rodrigues (1977), na engenharia civil os constituintes da crosta

terrestre são as rochas e os solos. Sendo os solos os constituintes friáveis, desmontáveis a pá,

picareta, enxadão, ou máquinas comuns de terraplanagem. A ciência que estuda as

propriedades mecânicas do solo se chama Mecânica dos Solos e faz parte dos currículos de

engenharia civil.

Os solos são classificados quanto a sua origem, podendo ser residual, transportado ou

orgânico. Um solo residual é o que provem da decomposição da rocha subjacente para a qual

gradualmente, em geral, passam. Solos transportados são solos que provem da decomposição

de uma rocha proveniente de outro local. Os solos orgânicos são solos provenientes da

decomposição de matéria orgânica que, quase sempre, se desenvolve no mesmo lugar.

Um solo é constituído por partículas que recebem sua nomenclatura de acordo com a

granulometria da partícula. Por ordem decrescente são o pedregulho, a areia, o silte e a argila.

A areia é constituída por cristais não alteráveis da rocha mãe. O silte tem composição

intermediaria entre a areia e a argila. A argila é composta por minerais lamelares.

No presente trabalho, será utilizado um solo tipo siltoso, presente na cidade de Porto

Velho.

2.2.1 Propriedades das partículas sólidas de um solo

Segundo Caputo (1977) os solos são formados por 3 principais partes, a parte sólida,

sendo esta formada pelos grãos do solo, a parte líquida, formada pela água, e a parte gasosa,

formada por gases. A partir desse ponto podemos fazer uma relação entre o volume de vazios

e o volume de sólidos.

As principais propriedades do solo podem ser calculadas através das seguintes

fórmulas:

a) Índice de vazios:

Vv=volume de vazios

Vs=Volume do solo

17

b) Peso específico das partículas:

Ps=peso do solo

Vs=volume do solo

c) Teor de umidade:

Ww=peso da água

Ws=peso do sólido

d) Grau de saturação:

Vw=volume de água

Vv=volume de vazios

e) Peso específico seco

Ws=peso do solido

V=volume total

2.3 Pavimentos

Segundo Edson (2009), pavimento é uma estrutura construída após terraplenagem e

destinada, econômica e simultaneamente, a:

a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pela fadiga;

b) Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança;

c) Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de

rolamento (NBR 7207/82).

18

Pavimento - Superestrutura constituída por um sistema de camadas de espessuras

finitas, assentadas sobre um semi-espaço considerado teoricamente como infinito

(infraestrutura ou terreno de fundação) a qual é designada de subleito (manual do DNIT,

2006).

Os pavimentos são constituídos por diversas camadas de diferentes materiais. O

subleito é a fundação do pavimento. Esta camada é feita de material encontrado no local

nivelado de acordo com a cota do projeto e devidamente compactado (Júnior, 1992). A base é

construída com material mais nobre e de melhor resistência, tendo a função de receber e

transmitir os esforços oriundos do tráfego. O revestimento é composto do material mais

nobre, podendo este ser rígido ou flexível, podendo ser construído com asfaltos de petróleo ou

concreto.

Figura 3 - Seção transversal típica de pavimento flexível.

Fonte: Marques (2006).

19

Figura 4 – Seção transversal típica de pavimento rígido.

Fonte: Marques (2006).

2.4 Cal

Para Falcão Bauer (2000) a cal é um material de construção com inúmeras funções,

desde a produção de argamassa até a estabilização de solos, como o solo-cal.

A cal é produzida a partir da calcinação de rochas calcárias (CaCO3). Após o

cozimento a 900°C ocorre a dissociação do calcário e a produção de gás carbônico:

CaCO3+calor->CaO+CO2

A cal, CaO, também conhecida como cal virgem, pode ser misturada a água formando

a cal hidratada e liberando calor.

Segundo o Manual de Pavimentação DER-SP, a cal deve ter no mínimo 65% de óxido

de cálcio, e sua utilização deve ser recomendada para solos do tipo siltoso ou argiloso. A cal

hidratada deve obedecer às exigências da NBR 176 da ABNT.

2.4.1 Tipos de cal

A cal pode ser classificada em aerais, que reagem com o CO2 presente na atmosfera,

ou hidráulica, que reage apenas quando em contato com água. Isso ocorre, segundo Gonzalez

(1978), devido ou grau de impurezas da cal. Sendo assim podemos classificar a cal de acordo

com seu grau de impureza.

Vicat definiu como índice de hidraulicidade de uma cal.

20

Tabela 1 - Cassificação das cais

Tipo de cal iv

Cal aéria 0 a 0,1

Cal fracamente hidráulica 0,1 a 0,16

Cal medianamente

hidráulica 0,16 a 0,31

Cal hidráulica normal 0,31 a 0,42

Cal altamente hidráulica 0,42 a 0,5

Cimento Portland

maior que

0,5

2.5 Sulfato de alumínio

É um sal químico metálico com teor mínimo de alumínio de 16%, solúvel em água.

Segundo o Manual de Pavimentação DER-SP, a dosagem a ser usada é de 1:5000. É indicado

para solos predominantemente arenosos ou argilo-arenosos.

Segundo Sardella (2004), o sulfato de alumínio é formado por três ânions bivalentes, o

sulfato (SO4), e dois cátions trivalentes, o alumínio (Al). Pode ser produzido pela dissolução

de hidróxido de alumínio (Al(OH)3 em ácido sulfúrico (H2SO4).

2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O

O ácido sulfúrico é muito utilizado no tratamento de água, tanto em estações de

tratamento de esgoto, como em estações de tratamento de água, e até em piscinas e poços.

2.6 Estabilizações de solos

Estabilização de solo é um procedimento que visa melhorar as características físicas

do solo. Podendo ser através da adição de algum outro elemento ou solo (matérias de

granulometria diferente ou elementos químicos), ou apenas com a movimentação da terra

(compactação do solo).

21

2.6.1 Estabilização mecânica

A estabilização mecânica ocorre quando, utilizamos apenas a compactação do solo

para alcançar as características desejadas ao solo. É indicada quando o solo tem satisfatórios

índices de resistência, podendo assim ser usado como material de construção.

2.6.2 Estabilização granulométrica

Estabilização granulométrica é o processo que decorre quando adicionamos um

material de maior qualidade ao solo encontrado em loco, visando uma melhora em suas

características físicas.

João Batista Queiroz e José Anchieta Júnior (1996), publicaram uma pesquisa na qual

utilizaram bentonita (argila) para estabilizar um solo arenoso do Rio Grande do Sul. O artigo

apresenta resultados obtidos a partir de ensaios de laboratório, conforme tabela 2, feitos com

amostras de solo de areia estabilizada com betonita nas dosagens de 2%, 4%, 6%, e 8% em

relação ao peso de betonita.

Tabela 2 - Resultados Queiroz e Anchieta

Bentonita,% LL,% LP,% IP,% ɣmáx,% h,ót.,% RCS, kPa Kh, m/s Ky, m/s

0 NP NP ND ND 2,15E-06 1,48E-06

2 NP NP ND 18,54 10,7 99,1 6,19E-06 2,46E-06

4 25 NP ND 18,27 11,5 133,7 1,55E-06 1,29E-06

6 32 23 8 17,93 12,1 136,4 1,84E-06 1,46E-06

8 36 26 10 17,85 12,5 147,2 2,20E-07 1,73E-07

Fonte:João Batista Queiroz e José Anchieta Júnior (1996).

A conclusão do trabalho mostra que ao se adicionar 2% de bentonita em peso, ocorre o

surgimento de plasticidade, diminuição na permeabilidade e definição de uma resistência a

compressão simples. Ou adicionando-se 8% de bentonita a areia, alcançaram o teor ideal para

aplicação em obras de engenharia geotécnica.

2.6.3 Estabilização química

Segundo o manual de pavimentação DER-SP, solo estabilizado quimicamente, por via

líquida é uma mistura uniforme e homogênea, adequadamente compactada, de solo ou

misturas de solos, estabilizantes de solos líquido, reagente e água, em proporções adequadas,

22

determinadas por ensaios prévios de laboratório, cujos resultados apresentem conveniente

estabilidade e durabilidade, podendo ser empregado como reforço de sub-leito, sub-base ou

base de um pavimento.

O objetivo da utilização de um estabilizante químico e o reagente em um solo, é

melhorar suas características quanto a resistência, cisalhamento, a expansão e a

permeabilidade (manual DER-SP).

Segundo Marcelo Archanjo Dama e Luiz Miguel de Miranda (1995), as bases

estabilizadas dos pavimentos rodoviários contribuem para o elevado preço dos mesmos.

Buscando soluções mais econômicas para a estabilização, podemos utilizar desde conjugação

granulométrica até resinas e aditivos para a melhoria da resistência do solo.

Durante o governo de Juscelino Kubitscheck, o Departamento Nacional de Estradas e

Rodagem (DNER) passou a empregar sistematicamente o sistema de base de solo-cimento.

Com o advento de novas tecnologias, tanto nos equipamentos como nas técnicas de

estabilização granulométrica, o solo-cimento deu lugar a brita graduada.

Inúmeros elementos podem ser utilizados como estabilizantes químicos. Segundo

Jacques de Medina e Hugo Nicodemo Guida (1996), o ácido fosfórico pode ser usado na

estabilização de solos lateríticos. Nessa pesquisa foram feitos ensaios de laboratório de

estabilização de solos usando oxihidróxidos de ferro e alumínio com ácido fosfórico ( ).

Ambos, materiais encontrados em abundância no território nacional. A análise de uma

amostra de solo latossolo roxo (LL 43%, IP 15%, pass. pen. N°200 70%) e 5% de acido

fosfórico em relação ao peso seco do solo apresentou 4,0 MPa (40kgf/cm²) com 28 dias de

cura húmida. Na composição de custos analisaram que o pavimento semirrígido pode vir a

apresentar um melhor custo em locais com escassez de rocha sã e cascalheiras. A reação

química ao se adicionar fosfato ao solo é a seguinte, sendo a fonte de alumínio o próprio solo:

Al

→Al

A reação forma um produto rígido e insolúvel em água. O mesmo ocorre com o

fosfato e o ferro (fonte de ferro é o próprio solo).

oet ita e o uz o e , rígido e insolúvel em água.

Os resultados obtidos neste experimento, conforme tabela 3, mostram que o aumento

da resistência à compressão simples, quando se passa de 2% para 5% de ácido fosfórico, é de

23

cerca de 100% para energia intermediaria, e 200% para energia normal. Com a mesma

dosagem de ácido 2%, variando apenas a energia de compactação atinge-se 76% da

resistência obtida com 3% de ácido. O uso de aditivos químicos não dispensa o cuidado na

compactação do solo.

Tabela 3 - de resultados compressão

simples com variação na energia de

compactação e porcentagem de

ácido fosfórico.

Rcs (28d.),

Mpa

Hf%, ácido 2% 5%

energia normal 0,75 2,3

energia intermediaria 1,45 2,9

energia modificada 1,75 3,85

Fonte: Jacques de Medina e Hugo Nicodemo Guida (1996)

Foram feitos ensaios com diferentes amostras, conforme tabela 4.

Tabela 4 - de resistência a compressão com

diferentes amostras de solo.

Am.A Am.B Am.C Am.D

Hf=2% 1,5 1,1 1,2 1,5

Hf=5% 4 3 3,5 2,6

Fonte: Jacques de Medina e Hugo Nicodemo Guida (1996)

2.7 Capilaridade

Para Caputo (1977), nos solos a água se eleva através dos vazios entre os grãos pelo

fenômeno capilar, ocorrendo assim uma distribuição da umidade no solo.

Na construção de pavimentos rodoviários, os fenômenos de capilaridade devem ser

levados em conta. Com o excesso de água devido à capilaridade nas estruturas do pavimento,

podemos ter o comprometimento do mesmo.

24

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais

3.1.1 Solo

O solo utilizado foi do tipo A-4, segundo o sistema HRB, coletado no município de

Porto Velho, Rondônia.

3.1.2 Estabilizante Químico

O estabilizante químico utilizado foi o Homy Solo, nas dosagens de 1:1000, 1:1250,

1:1500.

3.1.3 Reagente Químico

3.1.3.1 Cal

A cal usada como reagente químico, foi uma cal hidratada com alto teor de óxido de

cálcio. A dosagem de cal usada foi 2% de cal em relação ao peso seco da amostra seca.

3.1.3.2 Sulfato de Alumínio

Outro reagente usado foi o sulfato de alumínio.

Usamos o sulfato de alumínio utilizado na limpeza de piscinas.

A dosagem usada foi de 1:5000 (indicada pelo Manual de pavimentação DER-SP) em

relação ao peso seco da amostra.

3.2 Métodos

3.2.1 Corpos de Prova

Foram feitos 13 corpos de prova para CBR conforme a tabela 5.

25

Tabela 5 - Corpos de prova cilindro

grande (CBR)

CP

Dosagem

estabilizante Reagente

1 1:1000 Sulfato de alumínio






7 1:1000 Cal

8 1:1000 Cal

9 1:1250 Cal

10 1:1250 Cal

11 1:1500 Cal

12 1:1500 Cal

13 0 0

Fonte: Autor (2014)

Foram feitos 4 corpos de prova para o ensaio de capilaridade. As dosagens de

estabilizante químico são apresentadas conforme a tabela 6 abaixo.

Tabela 6 - Corpos

de prova cilindro

pequeno (Proctor)

CP Dosagem

14 0

15 1:1000

16 1:1250

17 1:1500

Fonte: Autor (2014)

O único reagente usado na confecção dos corpos de prova 15, 16 e 17 foi o sulfato de

alumínio. O corpo de prova 14 foi feito com solo natural.

26

3.2.2 Caracterização do Solo

Existem vários parâmetros de classificação dos solos. Os mais utilizados são, o

sistema H.R.B. (Haghway Research System) ou sistema AASHTO e o Sistema Unificado de

Classificação.

a) H.R.B. ou AASHTO

Os solos são classificados em 7 classes e subdivididos em 11 grupos. São divididos de

acordo com a sua granulometria e plasticidade, conforme tabela 7.

Tabela 7 – Sistema de classificação H.R.B.-AASHTO

Fonte: DNER 1996.

b) Sistema Unificado de Classificação

Tendo como objetivo inicial a aplicação na classificação de solos em obras de

aeroportos, o sistema unificado de classificação de solos teve seu uso generalizado e é

principalmente usado por engenheiros geotécnicos.

No sistema unificado de classificação, os solos são divididos em 3 principais grupos

(CAPUTO,1996), conforme tabela 8:

27

a) Solos grossos: mais que 50% em peso retido na peneira número 200.

b) Solos finos: menos que 50% em peso são retidos na peneira número 200.

c) Trufas: solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente

compressíveis.

Tabela 8 - Sistema unificado de classificação dos solos

Classificação

geral Tipos Símbolos

solos grossos

pedregulho ou solos

pedregulhosos

GW, GP, GM

e GC

areias ou solos arenosos

SW, SP, SM e

SC

solos finos siltosos ou argilosos ML, CL e OL

MH, CH e OH

solos orgânicos trufas Pt

Fonte: CAPUTO, 1996

G-Gravel

S-Sand

C-Clay

W-Well Graded

P-Poorly Graded

M-Mo

O-Organic

L-Low

H-High

Pt- Peat

3.2.3 Limite de Liquidez

O ensaio de determinação do limite de liquidez (LL) é descrito pela NBR 6459 1984.

Para a realização do ensaio de determinação do limite de liquidez é necessário um aparelho

conhecido como Casagrande, conforme o descrito na NBR 6459 1984. Após a

homogeneização da amostra de solo preparada conforme a NBR 6457:1986, o material deve

ser posto no aparelho Casagrande e ser submetido a 35 golpes. A rachura feita no material

deve se fechar. Então coleta-se uma amostra do material para determinação da umidade.

Repetimos a operação, buscando o fechamento da rachadura, utilizando entre 15 a 35 golpes.

28

Com os resultados traçamos um gráfico e determinamos o limite de liquidez, sendo o

teor de umidade correspondente a 25 golpes.

3.2.4 Limite de Plasticidade

O ensaio é feito conforme a NBR 7180:1984. Depois da homogeneização da amostra

de solo, separa-se 10g do material e se faz uma pequena bolinha, rolando-se o material no

vidro com a palma da mão até se formar um cilindro de 3mm. Ao se fragmentar o cilindro de

3mm de diâmetro e 100mm de comprimento, guardamos o material em um recipiente

adequado para a determinação da umidade do mesmo. O processo deve ser repetido, no

mínimo, 3 vezes. O resultado é a média de pelo menos 3 amostras satisfatórias. O resultado

deve ser expresso em porcentagem.

3.2.5 Ensaio de compactação

Os ensaios de compactação são feitos de acordo com a NBR 7182/1986 ensaio de

compactação. Para a confecção dos corpos de prova podemos usar 2 tipos de cilindro,

conforme figuras 5 e 6: o cilindro metálico pequeno (cilindro de Proctor) ou o cilindro

metálico grande (cilindro de CBR). Também são 2 os soquetes usados para a compactação do

material: o soquete pequeno e o soquete grande.

Figura 5: Cilindro pequeno, Proctor.

Fonte: Autor (2014).

COLARINHO

MOLDE CILÍNDRICO

29

Figura 6: Cilindro grande, CBR.

Fonte: Autor (2014)

As energias de compactação são apresentadas na tabela 9 abaixo:

Tabela 9 - Energia de compactação

Cilindro Características inerentes a

cada energia de compactação

Energia

Normal Intermediaria Modificada

Pequeno

soquete Pequeno Grande Grande

Número de camadas 3 3 5

Número de golpes por camada 26 21 27

Grande

soquete Grande Grande Grande

Número de camadas 5 5 5

Número de golpes por camada 12 26 55

Altura do disco espaçador

(mm) 63,5 63,5 63,5

Fonte: NBR 7182:1986

3.2.5.1 Cálculos do ensaio

Os cálculos que a NBR 7182/1982 traz são:

30

a) Determinar a massa especifica aparente seca

Onde:

massa específica aparente seca, em g/cm³

Ph=peso úmido do solo compactado em g

V=volume útil do molde cilíndrico, em cm³

h=teor de umidade do solo compactado, em %

b) Para determinar a curva de saturação:

Onde:

massa específica aparente seca, em g/cm³

S=grau de saturação, igual a 100%

h=teor de umidade arbitrado na faixa de interesse, em %

δ=massa es ecifica os g ãos o solo

δa=massa es ecifica a água, em g/cm

3.2.6 Ensaio de CBR

O ensaio é descrito na NBR 9895:1987. Utilizando o cilindro grande, o solo é

compactado em umidade ótima, depois imerso em água por 4 dia. Neste período são feitas as

medidas da expansão do material. Após o período de saturação, o corpo de prova é retirado da

água e é então realizado o ensaio de penetração.

O ISC será obtido com essa fórmula:

x100

31

O índice de suporte Califórnia, é definido em porcentagem em relação a resistência de

uma brita de ótima qualidade da Califórnia, considerada ideal para ser usada como material de

base de pavimento rodoviário.

32

4 ANÁLISE DOS DADOS

4.1 Ensaios de Caracterização do Solo

Para a caracterização do solo, foi feito o uso do sistema de classificação H.R.B.

Primeiramente foi feita a análise granulométrica. Depois o limite de liquides (LL) e o

limite de plasticidade (LP). Com isso foi determinado o IP.

Na tabela 10 vemos os resultados da analise granulométrica, na tabela 11 são

apresentados os ensaios físicos da amostra.

Tabela 10 - análise granulométrica

umidade higroscópica peneiramento grosso

Capsula 59 18 Peneiras Peso da amostra seca % que

passa da

amostra Solo úmido + tara 96,69 92,85 n° mm Retido Passado

Solo seco + tara 95,68 91,88 2" 50

Tara de capsula 28,98 27,62

1

1/2" 38

Água 1,01 0,97 1" 25

988,08 100

Solo seco 66,7 64,26 3/4" 19 72,84 915,246 92,62

Teor de umidade 1,514% 1,509% 3/8" 9,5 51,09 864,15 87,46

Umidade média 1,512% 4" 4,8 45,3 818,85 82,87

10" 2 29,85 789 79,85

Amostra total seca

Amostra total

úmida 1000

Recipiente n°

714

Peso da amostra úmida

Solo seco retido na

peneira n° 10 199,08 peneiras

P. da amostra

seco

Percentagem que passa

da

Solo passado na

peneira n° 10 800,92 n° mm Retido Passado am parcial am total

Solo seco passado

na peneira 10 789 10 2

98,51

Amostra total seca 988,08 40 0,42 2,71 95,8 97,25 77,65

200 0,075 12,65 83,15 84,41 67,4

270 0,053

Fonte: autor (2014)

33

Tabela 11 - ensaios físicos

Limite de Liquidês Limite de Platicidade

Cápsula n° 145 133 111 142 126 75 79 80 115 134

Cápsula + solo

únido 20,63 19,84 20,54 21,75 17,57 12,31 11,99 11,92 11,95 11,77

Cápsula + solo

seco 18,95 18,29 18,73 19,54 16,18 12,16 11,82 11,74 11,78 11,59

Peso da cápsula 10,52 10,95 10,68 10,02 10,6 10,98 10,61 10,47 10,6 10,37

Peso da água 1,68 1,55 1,81 2,21 1,39 0,15 0,17 0,18 0,17 0,18

Peso do solo seco 8,43 7,34 8,05 9,52 5,58 1,18 1,21 1,27 1,18 1,22

Percentagem de

água 19,93% 21,12% 22,48% 23,21% 24,91% 12,71% 14,05% 14,17% 14,41% 14,75%

N° de pancadas 50 42 30 23 9 N° de pontos aproveitados: 4

Fonte: autor (2014)

De acordo com o sistema H.R.B. o material do solo é do tipo siltoso do grupo A-4, e

sua classificação como subleito é de regular a mau.

4.2 Ensaio de Compactação

Com a realização do ensaio de compactação foi determinada a umidade ótima do solo.

Este ensaio foi feito com o solo natural, sendo ensaiadas 5 amostras de solo para a

determinação da umidade ótima. Os resultados encontrados são apresentados no gráfico a

seguir.

34

A umidade ótima foi determinada com o valor 12,6%.

4.3 Ensaio de CBR

Foram feitos ensaios de CBR com diferentes dosagens de estabilizante químico.

Foram usados dois tipos diferentes de reagentes químicos, o sulfato de alumínio e a cal. O

sulfato de alumínio utilizado é o mesmo usado no tratamento de água. A cal utilizada é uma

cal com alto teor de oxido de cálcio (98%).

O ensaio foi feito com um cilindro metálico grande, de acordo com a NBR 7182. O

soquete utilizado foi o soquete grade. O solo foi compactado em 5 camadas com 26 golpes em

cada camada (energia intermediária)

4.3.1 Ensaio de CBR com solo natural

Foi feio um ensaio com solo natural para ser usado como parâmetro de análise dos

ensaios de CBR subsequentes. O corpo de prova usado foi o numero 13 conforme a tabela 7, a

energia de compactação foi a intermediaria.

A tabela 12 contem os resultados do ensaio de penetração.

1,74

1,76

1,78

1,8

1,82

1,84

1,86

1,88

1,9

8 10 12 14 16 18

Den

sid

ad

e

Úmidade

35

Tabela 12 - ensaio de penetração CP 13

PENETRAÇÃO Leitura do

manômetro

Pressão - kg/cm²

tempo Pol mm Determinada Padrão %

30s 0,025 0,63 10 1,1

1 mim 0,05 1,27 18 1,98

2 mim 0,1 2,54 40 4,4 70 6,241

4 mim 0,2 5,08 80 8,8 105 8,355

6 mim 0,3 7,62 110 12,1 133

8 mim 0,4 10,16 135 14,85 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

O gráfico abaixo indica a curva de pressão – penetração

A resistência atingida pelo solo sem estabilizante químico, compactado com energia

intermediaria, foi de 8,35% (CBR). Esse solo em seu estado natural não é adequado para ser

usado como material de construção de rodovias pavimentadas, podendo ser usado apenas no

subleito.

4.3.2 Ensaios de CBR com estabilizante químico e sulfato de alumínio

Foram realizados 6 ensaios com 3 dosagens diferentes de estabilizante químico. Os

corpos de prova utilizados foram 1, 2, 3, 4, 5 e 6. As dosagens utilizadas foram 1:1000,

1:1250 e 1:1500 (em relação ao peso seco da amostra). O reagente químico, sulfato de

alumínio, foi usado conforme as especificações do Manual de Pavimentação DER-SP, sempre

usar a dosagem 1:5000 (em relação ao peso seco da amostra).

As tabelas 13, 14, 15, 16, 17 e 18 contem os dados obtidos nos ensaios de CBR.

0

5

10

15

20

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

Pre

ssã

o e

m K

g/c

m²

Penetração em polegadas

Curva pressão - penetração CBR=8,35%

36

Tabela 13 - Ensaio de penetração com CP 1, 1:1000 estabilizante químico,

1:5000 sulfato de alumínio


manômetro

Pressão – kg/cm²

tempo Pol mm determinada Padrão %

30s 0,025 0,63 25 2,75

1 mim 0,05 1,27 50 5,5

2 mim 0,1 2,54 105 11,55 70 16,383

4 mim 0,2 5,08 192 21,12 105 20,051

6 mim 0,3 7,62 228 25,08 133

8 mim 0,4 10,16 250 27,5 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)




manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 25 2,75

1 mim 0,05 1,27 45 4,95

2 mim 0,1 2,54 80 8,8 70 12,482

4 mim 0,2 5,08 161 17,71 105 16,814

6 mim 0,3 7,62 220 24,2 133

8 mim 0,4 10,16 240 26,4 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

05

1015202530

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²



37




manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 25 2,75

1 mim 0,05 1,27 45 4,95

2 mim 0,1 2,54 92 10,12 70 14,355

4 mim 0,2 5,08 193 21,23 105 20,156

6 mim 0,3 7,62 260 28,6 133

8 mim 0,4 10,16 320 35,2 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

0

5

10

15

20

25

30

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²


Curva pressão - penetração

05

10152025303540

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²



CBR=16,81%

CBR=20,17

%

38




manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 20 2,2

1 mim 0,05 1,27 40 4,4

2 mim 0,1 2,54 72 7,92 70 11,234

4 mim 0,2 5,08 150 16,5 105 15,665

6 mim 0,3 7,62 170 18,7 133

8 mim 0,4 10,16 0 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)




manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 14 1,54

1 mim 0,05 1,27 23 2,53

2 mim 0,1 2,54 46 5,06 70 7,177

4 mim 0,2 5,08 90 9,9 105 9,399

6 mim 0,3 7,62 125 13,75 133

8 mim 0,4 10,16 148 16,28 161

10 mim 0,5 12,7

182

Fonte: Autor (2014)

0

5

10

15

20

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35Pre

ssão e

m k

g/c

m²



0

5

10

15

20

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²

penetração em polegadas


CBR=15,67%

CBR=9,40%

39




manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 22 2,42

1 mim 0,05 1,27 42 4,62

2 mim 0,1 2,54 96 10,56 70 14,979

4 mim 0,2 5,08 142 15,62 105 14,830

6 mim 0,3 7,62 160 17,6 133

8 mim 0,4 10,16 195 21,45 161

10 mim 0,5 12,7

182

Fonte: Autor (2014)

Mesmo com a adição do estabilizante químico, o solo, quando usado o reagente

sulfato de alumínio, não apresenta CBR adequado para seu uso como material de construção

de base rodoviária.

4.3.3 Ensaios de CBR com estabilizante químico e cal

De acordo com o Manual de Pavimentação DER-SP , quando a cal for usada como

reagente químico a dosagem recomendada deve estar entra 1% à 3% (em relação ao peso seco

da amostra).

Foram feitos 6 ensaios com 3 dosagens diferentes de estabilizante químico, conforme

tabelas 19, 20, 21, 22, 23 e 24. As dosagens utilizadas foram 1:1000, 1:1250 e 1:1500. A

dosagem de cal foi 2%.

0

5

10

15

20

25

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²



40

As tabelas abaixo contem os dados obtidos nos ensaios de CBR.


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 45 4,95

1 mim 0,05 1,27 87 9,57

2 mim 0,1 2,54 212 23,32 70 33,078

4 mim 0,2 5,08 500 55 105 52,217

6 mim 0,3 7,62 630 69,3 133

8 mim 0,4 10,16 720 79,2 161

10 mim 0,5 12,7

182

Fonte: Autor (2014)


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 35 3,85

1 mim 0,05 1,27 70 7,7

2 mim 0,1 2,54 220 24,2 70 34,326

4 mim 0,2 5,08 570 62,7 105 59,527

6 mim 0,3 7,62 700 77 133

8 mim 0,4 10,16 800 88 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

0102030405060708090

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²



41


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 32 3,52

1 mim 0,05 1,27 66 7,26

2 mim 0,1 2,54 210 23,1 70 32,766

4 mim 0,2 5,08 565 62,15 105 59,005

6 mim 0,3 7,62 690 75,9 133

8 mim 0,4 10,16 820 90,2 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 35 3,85

1 mim 0,05 1,27 70 7,7

2 mim 0,1 2,54 190 20,9 70 29,645

4 mim 0,2 5,08 500 55 105 52,217

6 mim 0,3 7,62 650 71,5 133

8 mim 0,4 10,16 770 84,7 161

10 mim 0,5 12,7

182

0102030405060708090

100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Pre

ssã

o e

m k

g/c

m²



0102030405060708090

100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m K

g/c

m²



CBR=59,53%

CBR=59,01%

42

Fonte: Autor (2014)


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 50 5,5

1 mim 0,05 1,27 110 12,1

2 mim 0,1 2,54 250 27,5 70 39,007

4 mim 0,2 5,08 550 60,5 105 57,439

6 mim 0,3 7,62 685 75,35 133

8 mim 0,4 10,16 780 85,8 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

0102030405060708090

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m K

g/c

m²



0102030405060708090

100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Pre

ssã

o e

m K

g/c

m²



CBR=52,22%

CBR=57,44%

43


2% cal


manômetro

Pressão - kg/cm²


30s 0,025 0,63 50 5,5

1 mim 0,05 1,27 100 11

2 mim 0,1 2,54 220 24,2 70 34,326

4 mim 0,2 5,08 520 57,2 105 54,306

6 mim 0,3 7,62 680 74,8 133

8 mim 0,4 10,16 760 83,6 161

10 mim 0,5 12,7 182

Fonte: Autor (2014)

Quando o reagente químico usado é a cal, o CBR do solo tem uma significativa

melhora, podendo ser usado como sub-base. O aumento registrado com o uso da cal como

reagente e o estabilizante químico foi superior a 100%.

4.3.4 Comparação das resistências obtidas

A analise dos resultados obtidos no ensaios de CBR dos corpos de prova será feita

com o uso de gráficos.

0102030405060708090

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Pre

ssã

o e

m K

g/



44

Percebe-se que conforme a quantidade de estabilizante químico aumenta, a resistência

do solo aumenta. Não ocorre um aumento linear. A resistência máxima atingida foi de 20%.

Os ensaios realizados utilizando a cal como reagente químico mostraram resultados

mais satisfatórios. E também mostram uma constância nos resultados, o que nos leva a

relacionar a cal com a resistência obtida.

Natural

1:1500

1:1500 1:1250

1:1250

1:1000

1:1000

0

5

10

15

20

25

CB

R

Sulfato de alumínio

Natural

1:1500 1:1500

1:1250

1:1250 1:1000

1:1000

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Cal

45

Percebemos que a estabilização química usando cal como reagente químico apresenta

resultados superiores aos encontrados com a utilização de sulfato de alumino como reagente

químico.

A tabela 28 contem as resistências de todos os corpos de prova.

Tabela 25 - CBR

CP CBR

1 20,051

2 16,81

3 20,156

4 15,665

5 9,399

6 14,979

7 52,217

8 59,527

9 59,005

10 53,221

11 57,439

12 54,306

13 8,335

Fonte:Autor(2014)

1:1500

1:1500

1:1250

1:1250 1:1000

1:1000

Natural 1:1500

1:1500 1:1250

1:1250

1:1000 1:1000

0

10

20

30

40

50

60

70C

BR

Comparação de resistências

Cal

Sulfato de alumínio

46

4.4 Ensaio de capilaridade

Para o ensaio de capilaridade foram feitos 4 corpos de prova, sendo 1 corpo de prova

feito com solo natural e 3 com estabilizante químico. O estabilizante químico usado foi o

sulfato de alumínio. Os corpos de prova foram moldados em um cilindro metálico pequeno

(cilindro de Proctor) e compactados com energia intermediária, 21 golpes com soquete

grande.

As tabelas 26, 27 e 28 contem os dados do ensaio de capilaridade.

Tabela 26 - Analisa da capilaridade (120 segundos)

Tempo

(segundo) Natural

Dosagem do estabilizante

1:1000 1:1250 1:1500

15 0,5 0,2 0,4 0,4

30 0,8 0,4 0,4 0,6

60 1,2 0,5 0,6 1

120 1,9 0,7 1,5 1,7

Altura (cm)

Fonte: Autor (2014)

Tabela 27 - Análise da capilaridade (30 minutos)

Tempo

(minuto) Natural

Dosagem do estabilizante

1:1000 1:1250 1:1500

4 2,5 1,3 2 2,1

8 3,5 1,4 2,1 2,3

16 4,3 1,5 2,1 2,5

30 4,6 1,7 2,2 2,7

Altura (cm)

Fonte: Autor (2014)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

1 2 3 4

Alt

ura

da

águ

a (c

m)

Tempo

1:1000

1:1250

1:1500

Natural

47

Tabela 28 - Analisa da capilaridade (24 horas)

Tempo (hora) Natural Dosagem do estabilizante

1:1000 1:1250 1:1500

1 5,2 1,7 2,2 3

2 6,3 1,7 2,3 3

4 7,4 1,7 2,3 3,1

8 8,5 1,7 2,3 3,1

24 11 2 2,4 4

Altura (cm) Fonte: Autor (2014)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 2 3 4

Alt

ura

da

águ

a (c

m)

Tempo

1:1000

1:1250

1:1500

Natural

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

Alt

ura

da

águ

a (c

m)

Tempo

1:1000

1:1250

1:1500

Natural

48

De acordo com as tabelas anteriores foram gerados os gráficos que mostram a altura

atingida pela água através da capilaridade no decorre do tempo.

Os resultados do ensaio de capilaridade foram satisfatórios. O estabilizante químico,

juntamente com o reagente (sulfato de alumínio) obtiveram grande atuação, impossibilitando

o processo de capilaridade entre as partículas de solo quase que completamente. Isso garante

uma maior resistência da via rodoviária aos períodos de chuva, impossibilitando a água de

interferir na resistência das bases do pavimento.

Para uma melhor análise entre os resultados obtidos será apresentado um gráfico em

escala logarítmica de base 10. Sendo o eixo X referente ao tempo e o Y referente a altura a

qual a água alcançou através da capilaridade.

0

2

4

6

8

10

12

10 100 1000 10000 100000

Alt

ura

(cm

)

Tempo (segundos)

Nautural

1:1000

1:1250

1:1500

49

Fotografia 1 - Ensaio de capilaridade ao final dos primeiros 30 minutos.


Fotografia 2 - Ensaio de capilaridade ao final de 24horas.


50

5 CONCLUSÃO E SUGESTÕES

O solo coletado em Porto Velho, Rondônia, classificado como A-4, não possui

qualidade para atender as especificações do DNIT para ser usado como material de construção

de bases rodoviárias.

O estabilizante químico Homy Solo, quando usado com sulfato de alumínio como

reagente, não conseguiu melhorar a resistência do solo o suficiente para usá-lo como material

de construção de bases rodoviárias. O mesmo estabilizante, quando usado com a cal como

reagente, consegue atender as especificações do DNIT para a construção de sub-base, sendo a

maior resistência nesse caso 59,21% do CBR, 709,1% maior do que a resistência do solo

natural (8,35%).

Analisando os dados obtidos em laboratório, concluímos que a estabilização química

pode ser uma solução satisfatória para a construção de sub-base.

O ensaio de capilaridade foi satisfatório, validando o uso do estabilizante químico

homy solo com sulfato de alumínio como reagente químico para o uso em obras onde o fator

de capilaridade deve ser analisado com mais cuidado (represas, cortes de terra, escavações...).

Sugere-se que estes ensaios sejam realizados com diferentes estabilizantes, buscando

ampliar um banco de dados que possibilite a correção de solos de qualidade baixa. Os

resultados obtidos com o uso da cal foram superiores, isso leva a acredita que o uso de cal e

Cimento Portland em concentrações mais elevadas deve ser testado.

51

REFERÊNCIAS

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