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______________________________________________________________________________Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do RS pela Metodologia MCT

UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO

GRANDE DO SUL – UNIJUI

LUCAS PUFAL

CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS DA REGIÃO NOROESTE DO ESTADO DO

RIO GRANDE DO SUL PELA METODOLOGIA MCT

Ijuí

2015

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Lucas Pufal ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí, DCEEng/UNIJUÍ, 2015

LUCAS PUFAL



Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia

Civil apresentado como requisito parcial para

obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs

Ijuí

2015

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LUCAS PUFAL



Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de

ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro

da banca examinadora.

Ijuí, 15 de maio de 2015

Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs

Mestre pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador

Prof. Me. Lia Geovana Sala

Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ

BANCA EXAMINADORA

Carlos Alberto S. P. Wayhs, Mestre em Engenharia Civil (UFRGS)

José Antônio S. Echeverria, Mestre em Engenharia Civil (UFRGS)

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, "Porque, quando perco toda a minha força, então tenho a

força de Cristo em mim." 2 Coríntios 12.10b.

A toda minha família que sempre me apoiou incondicionalmente, mesmo estando

distantes fisicamente se faziam presentes através de palavras incentivadoras.

A todos os amigos que me apoiaram em momentos difíceis e compartilharam momentos

de alegrias e vitórias.

Ao meu orientador Prof. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs pela dedicação, auxílio e

exigências.

Agradeço a todos bolsistas e voluntários que me ajudaram no laboratório, seja na

execução de ensaios ou discussão de resultados. Principalmente aos colegas de pesquisas

relacionadas a Geotecnia: Anna, André, Bruna, Carine, Hugo, Jonatan, Nicole e Mariana.

Ao laboratorista Luiz Donato, e os auxiliares Tulio Ribeiro da Silveira e Roberto Petri

Brandão do Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ .

Ao MEC-SESu pela bolsa de Iniciação Científica no Programa de Ensino Tutorial.

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RESUMO

PUFAL, Lucas. Classificação de Solos da Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

pela Metodologia MCT. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil,

DCEEng, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí,

2015.

A classificação de solos pela metodologia MCT é de fundamental importância para pesquisas e

execução de pavimentos econômicos com utilização de solos tropicais. Desenvolvida

ineditamente no Brasil ainda é pouco utilizada no estado gaúcho, e com este trabalho de

conclusão de curso pretende-se difundir a utilização dos resultados através dela encontrados. Este

trabalho apresenta um capítulo introdutório, a revisão da literatura que introduz o leitor ao

assunto, a metodologia adotada, os resultados encontrados e as conclusões. Trata-se do resultado

de uma pesquisa relacionada a materiais alternativos para pavimentos econômicos em que o

objetivo principal é substituir bases de pavimentos convencionais, principalmente as de britas

graduadas, por solos ou misturas que alcancem as propriedades recomendadas. A partir dos

estudos propostos por Villibor e Nogami (2009), foi utilizada a classificação de solos pela

metodologia MCT. Inicialmente os ensaios relativos à classificação foram realizados em parceria

com outras universidades. Com a aquisição de equipamentos estes ensaios poderiam ser

realizados no laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ. Como a pesquisa tem mostrado

resultados promissores quando se utilizam misturas de solo argiloso laterítico com areia natural,

buscou-se consolidar a realização dos ensaios de classificação no nosso laboratório. Como

sequência natural do projeto, a pesquisa a ser apresentada é de fundamental importância para

qualificação de solos para uso em pavimentos econômicos. A compreensão do processo de

classificação, adaptação de equipamentos, entendimento de metodologias de ensaios, permitirão o

aprofundamento de pesquisas futuras na utilização da metodologia MCT aplicada a pavimentos,

especialmente os destinados a rodovias vicinais. A partir da metodologia adotada foram

realizadas classificações pela Metodologia MCT e MCT Expedita também conhecida como

método das pastilhas, de diversas amostras de solo da Região Noroeste do Estado do Rio Grande

do Sul, atingindo um dos objetivos deste trabalho em começar a disposição de resultados em um

banco de dados. Complementarmente espera-se que ao longo do tempo o mesmo será expandido,

permitindo o uso de suas informações para escolha de solos em construção rodoviária e outras

aplicações geotécnicas.

Palavras-chave: Solos Argilosos Lateríticos. Método das Pastilhas. Pavimentos Econômicos.

Miniatura Compactada Tropical. Classificação de Solos Tropicais.

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ABSTRACT

PUFAL, Lucas. Classificação de solos da Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

pela Metodologia MCT e MCT Expedita. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de

Engenharia Civil, DCEEng, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

– UNIJUÍ, Ijuí, 2015.

The soil classification by the MCT Methodology is fundamentally important to research and

implementation of economic pavements whit use of tropical soils. Developed unprecedentedly in

Brazil is still little used in Rio Grande do Sul state, and this monograph of course conclusion

aims to spread the use of the results found through it. This paper presents an introductory chapter,

the literature review that introduces the reader to the subject matter, the methodology adopted,

results and conclusions. This work is the result of research related to alternative materials for

economic pavements where the focus of the search is mainly replace conventional base asphalt

pavements, consisting mostly of BGS by soils or mixtures that meet the recommended

proprieties. From the studies proposed by the authors Villibor and Nogami (2009 ), soil

classification was used in this study required by the MCT Methodology. Initially the tests

concerning the Classification was carried out in partnership with other universities. With the

acquisition of equipment these tests may be performed in our own Civil Engineering Laboratory

on UNIJUÍ. How the Researches have showed promising results when using mixtures of Soil

Laterites Clayey with natural sand, we decided consolidate the realization of the classification

process in our laboratory. For a continuation to this research, this paper presented is of

fundamental importance in classification of soils to be used in economic paving. The

understanding of the classification process, equipment adaptation, trials methodology, will allow

to develop future research in the application of MCT methodology to paving , especially those in

the feeder roads. From the methodology adopted were held trials by MCT Methodology and

MCT Expedita, also known as the Method of the pastille, with several soil samples of the

Northwest Region of the Rio Grande do Sul state , reaching one of the objectives of this work in

putting the results in a database. In addition it is expected that the database will be expanded

over time, allowing the use of your information to choice of soils in road construction and other

geotechnical applications.

Keywords: Clay Soil Lateritic. Method of the Pastille. Economic Paving. Miniature Compacted

Tropical. Tropical Soil Classification.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 01: Limitações Granulométricas ............................................................................ 21

Figura 02: Triângulo de Classificação Trilinear ................................................................ 22

Figura 03: Classificação SUCS ......................................................................................... 24

Figura 04: Carta de Plasticidade ........................................................................................ 26

Figura 05: Esquema de Classificação para o SUCS .......................................................... 27

Figura 06: Esquema de Classificação para a AASHTO .................................................... 28

Figura 07: Gráfico de Classificação MCT ......................................................................... 32

Figura 08: Gráfico de Classificação MCT Expedita ......................................................... 34

Figura 09: Delineamento da Metodologia ......................................................................... 36

Figura 10: Materiais e Utensílios Iniciais do Ensaio M5 da Classificação MCT 1........... 39

Figura 11: Teor de Umidade x Massa de Água Adicionada ............................................. 40

Figura 12: Processo de Mistura e Armazenamento da Mistura ......................................... 40

Figura 13: Amostra de Solo e Utensílios para Próximo Procedimento do Ensaio M5 ..... 41

Figura 14: Cilindro, Base Metálica e Disco Espaçador Bipartido ..................................... 42

Figura 15: Funil e Cilindro com Solo ................................................................................ 42

Figura 16: Acomodação do Solo com Pilão e Cilindro com Solo Compactado................ 43

Figura 17: CP Compactado, Filtro e Soquete de Compactação Leve, Base Metálica ....... 43

Figura 18: Soquete de Compactação e Medida de Altura ................................................. 44

Figura 19: Paquímetro e Calço de tubo de PVC para ensaio M8 e Leitura Inicial ........... 45

Figura 20: Retirada do Disco Espaçador e Medida da Altura após "n" golpes ................. 45

Figura 21: Corpo de Prova após a Compactação e Início da Retirada do Corpo de Prova 46

Figura 22: Segundo momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova ....................... 46

Figura 23: Terceiro Momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova ....................... 47

Figura 24: Corpo de Prova Extraído em 10mm e em posição para o M8 ......................... 47

Figura 25: Execução do Ensaio M8 com Duas amostras com 5 Corpos de Prova cada ... 48

Figura 26: Diferença entre Corpo de Prova Muito Úmido e Muito Seco ......................... 49

Figura 27: Corpos de Prova com Umidade Próxima da Ótima ......................................... 49

Figura 28: Cálculo da Umidade de Moldagem na Tabela Digital ..................................... 50

Figura 29: Print da Planilha na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" da Tabela Digital ...................... 51

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Figura 30: Print 1 da aba "PLANILHA" ........................................................................... 52

Figura 31: Print 2 da aba "PLANILHA" ........................................................................... 52

Figura 32: Gráfico da aba "CURVA MCV" ...................................................................... 54

Figura 33: Gráfico da aba "CURVA COMPACTAÇÃO" ................................................ 54

Figura 34: Gráfico da aba "ALTURA" .............................................................................. 55

Figura 35: Gráfico da aba"'PI"........................................................................................... 56

Figura 36: Gráfico da aba "Classificação MCT" ............................................................... 56

Figura 37: Parte de Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita ............... 57

Figura 38: Demais Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita ............... 58

Figura 39: Penetrômetro e Estufa ...................................................................................... 58

Figura 40: Ponto de Moldagem e Retirada do Excesso com Fio Dental ........................... 59

Figura 41: Pastilhas recém colocadas na estufa e 24 horas após ....................................... 60

Figura 42: Montagem do Sistema de Embebidação e Medição da Contração .................. 61

Figura 43: Variação de aspecto visual das pastilhas no início e fim da embebidação ...... 61

Figura 44: Penetração das Pastilhas .................................................................................. 62

Figura 45: Localização das cidades da retirada de amostras no Estado ............................ 64

Figura 46: Destaque na região com cidades da retirada de amostras ................................ 64

Figura 47: Umidade ótima das amostras classificadas ...................................................... 65

Figura 48: Curvas de Compactação Misturas ALA........................................................... 65

Figura 49: Curvas de Compactação Misturas ALAI ......................................................... 66

Figura 50: Curvas de Compactação Misturas ALARC ..................................................... 66

Figura 51: Curvas de Compactação amostras de Solo ...................................................... 67

Figura 52: Resultados Classificação MCT ........................................................................ 68

Figura 53: Resultados da Classificação MCT Expedita .................................................... 70

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LISTA DE SIGLAS

ABGE Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental

CC Coeficiente de Curvatura

CNU Coeficiente de Não Uniformidade

DNER-ME Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - Método de Ensaio

DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

EGC Engenharia Civil

EUA Estados Unidos da América

HRB Highway Research Board

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

IP Índice de Plasticidade

LA Areia Laterítica

LA’ Laterítico Arenoso

LG’ Laterítico Argiloso

LEC Laboratório de Engenharia Civil do Campus Ijuí da UNIJUÍ

LL Limite de Liquidez

LP Limite de Plasticidade

M5 Ensaio de Compactação Mini-MCV

M8 Ensaio de perda de massa por Imersão

M9 Procedimento de Classificação MCT

MCT Miniatura Compactada Tropical

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NA Areia Não Laterítica

NA’ Não Laterítico Arenoso

NBR Norma Brasileira Revisada

NG’ Não Laterítico Argiloso

NS’ Não Laterítico Siltoso

PET Programa de Ensino Tutorial

Pi Perda de Massa por Imersão

SUCS Sistema Unificado de Classificação de Solos

TCC Trabalho de Conclusão de Curso

UNIJUÍ Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 13

1.1 CONTEXTO ..................................................................................................... 14

1.2 TEMA ............................................................................................................... 15

1.3 PROBLEMA ..................................................................................................... 15

1.4 OBJETIVOS DE PESQUISA ........................................................................... 15

1.5 DELIMITAÇÃO ............................................................................................... 16

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................... 17

2.1 CLASSIFICAÇÕES PRELIMINARES ............................................................ 18

2.1.1 Classificação pela Origem ................................................................................. 18

2.1.2 Classificação Pedológica ................................................................................... 19

2.1.3 Classificação Tátil-visual .................................................................................. 19

2.1.4 Classificação de Textura - Trilinear .................................................................. 20

2.2 CLASSIFICAÇões BASEADAs EM PARÂMETROS.................................... 23

2.2.1 Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS ...................................... 23

2.2.1.1 Solos de granulação grossa - pedregulhos e areias ......................................... 24

2.2.1.2 Solos de granulação fina - siltes e argilas ........................................................ 25

2.2.2 Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO ...................................................... 27

2.3 Classificação pela metodologia MCT ............................................................... 29

2.3.1 Classificação MCT - Mini-MCV (M5) e Perda de Massa por Imersão (M8) ... 29

2.3.2 Classificação MCT Expedita ............................................................................. 32

3 METODOLOGIA ........................................................................................... 35

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ........................................................................ 35

3.2 DELINEAMENTO ........................................................................................... 36

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3.3 Ensaios para Classificação MCT do solo .......................................................... 37

3.3.1 Ensaio de Compactação do Solo ....................................................................... 37

3.4 Classificação do Solo ........................................................................................ 38

3.4.1 Ensaios M5 e M8 da Classificação MCT .......................................................... 38

3.4.2 Ensaios de Classificação MCT Expedita .......................................................... 57

4 RESULTADOS ................................................................................................ 63

4.1 Compactação ..................................................................................................... 65

4.2 Classificação MCT ............................................................................................ 67

4.3 Classificação MCT Expedita - método das Pastilhas ........................................ 68

5 CONCLUSÃO ................................................................................................. 71

REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 73

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1 INTRODUÇÃO

Segundo LOPES, CARDOSO e PICCININI (2008), o transporte de carga é um serviço

fundamental na cadeia de produção e distribuição de bens industriais e agrícolas. O Ministério

dos Transportes estima que 58% desse transporte é realizado através de rodovias, o que faz do

transporte rodoviário no país um fator determinante da eficiência e da produtividade sistêmica da

economia. Comparações internacionais revelam que há espaço significativo para melhoria da

eficiência da atividade no Brasil.

Segundo a Diretoria de Planejamento e Pesquisa (DNIT, 2014), 78,6% da Rede do

Sistema Nacional Viário do Brasil não é pavimentada, sendo que 92,2% são de Jurisdição

municipal. Ainda, conforme o Sistema de Gerência de Pavimentos (DNIT, 2013), em 2013 no

Rio Grande do Sul 90,5% das rodovias não eram pavimentadas, das quais 97,2% eram de

jurisdição municipal. Pode-se observar que há uma grande dificuldade em todo o País para

garantir a pavimentação da malha rodoviária, porém percebe-se que a maior dificuldade encontra-

se nos pequenos municípios que não possuem condições de fazer grandes investimentos na

infraestrutura Viária.

Como alternativa para reduzir os custos de implantação de rodovias e, no intuito de

acelerar o desenvolvimento do País, surgiram conceitos de pavimentos econômicos que

substituem materiais tradicionalmente utilizados por outros alternativos. Conforme Villibor et al.

(2009) um pavimento pode ser considerado de baixo custo quando, dentre outras possibilidades,

diminuir o custo com a utilização de bases constituídas de solos in natura, ou em misturas, com

custos substancialmente inferiores às bases convencionais tais como: brita graduada, solo

cimento, macadame hidráulico ou macadame betuminoso.

Buscando viabilizar a construção de pavimentos econômicos com bases de solos in natura

ou misturas de solos, foram iniciadas pesquisas referentes ao assunto em 2012 na UNIJUÍ -

Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. O solo de Ijuí se mostrou

bastante promissor para esta alternativa de pavimentação principalmente quando misturado com

areia (BERNARDI, 2013), atingindo assim resultados de Solos Finos Lateríticos, inicialmente

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recomendados por Villibor e Nogami (2009) para utilização em bases de pavimentos econômicos,

técnica aprovada e largamente utilizada no estado de São Paulo.

Para o apoio à pesquisa, é fundamental a classificação do solo e misturas pela

Metodologia MCT - Miniatura Compactada Tropical, criada especificamente para solos tropicais.

No segundo semestre do ano de 2014 o Departamento de Engenharia Civil da UNIJUÍ adquiriu

os equipamentos necessários para a execução dos ensaios de classificação, que foram instalados

no Laboratório de Engenharia Civil - LEC, possibilitando iniciar uma pesquisa focada apenas

neste processo. A partir das classificações pretende-se criar um banco de dados com a descrição

das propriedades físicas para cada tipo de solo da região, servindo de auxílio na execução de

obras de engenharia, principalmente rodoviárias.

1.1 CONTEXTO

No mês de maio de 2013 o autor ingressou como voluntário no grupo de pesquisas de

solos do PET - EGC (Programa de Educação Tutorial da Engenharia Civil) da UNIJUÍ. E em

2014 passou à ser bolsista e passou a fazer parte da equipe do projeto de pesquisa institucional da

UNIJUÍ, Estudo e Desenvolvimento de Novos Materiais, vinculado ao Grupo de Pesquisa em

Novos Materiais e Tecnologias para Construção. Decorre daí a escolha do tema, sendo sequência

e parte do projeto de pesquisa.

O intuito das pesquisas sempre esteve voltado à substituição da base dos pavimentos

convencionais por bases de pavimentos econômicos, do qual se destacam as pesquisas com

misturas SLAD (Solo Laterítico com Agregado Descontínuo) e ALA (Argila Laterítica com

Areia). Para que se dê continuidade as pesquisas se faz necessária a classificação dos solos e

misturas utilizadas através da Metodologia MCT. A partir de então montou-se um planejamento

para que fossem iniciadas pesquisas referentes a classificação geotécnica dos solos da região

noroeste do Estado do Rio Grande do Sul pela Metodologia MCT e MCT Expedita, conhecida

como método das Pastilhas.

Quando surgiu a necessidade da temática, autor e orientador aceitaram o desafio de tomar

conhecimento dos ensaios laboratoriais e das metodologias, até então, nunca realizadas no

laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ.

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1.2 TEMA

Definir a classificação de diferentes tipos de solos da região noroeste do Estado do Rio

Grande do Sul, a fim de criar um banco de dados com as informações obtidas, e ainda, analisar a

relação entre a classificação de solos tropicais, fazendo uso da Metodologia MCT e MCT

Expedita pelo método das Pastilhas.

1.3 PROBLEMA

A utilização de solos como bases de pavimentos econômicos só é possível quando o mesmo

apresentar propriedades físicas favoráveis. Para saber se um solo atende o recomendado precisamos

realizar os ensaios da Metodologia MCT, dos quais a classificação faz parte.

A principal dificuldade enfrentada foi na execução dos ensaios, devido a inexistência das

normas originais criadas por Villibor e Nogami, que foram procuradas com grande empenho na

internet e através de contato com empresas e departamentos públicos que pudessem ter acesso as

normas. Por este motivo foram utilizadas as normas do DNER-ME (256/94 e 258/94) para a

classificação MCT. Já para a classificação expedita buscou-se no artigo Método das Pastilhas para

Identificação Expedita de Solos Tropicais dos autores Fortes, Merighi e Zuppollini Neto (2002),

além das orientações do livro Pavimentos Econômicos de Villibor e Nogami (2009), e algumas

adaptações quanto a procedimentos, dispositivos e acessórios.

1.4 OBJETIVOS DE PESQUISA

Objetivo Geral:

Classificar amostras de solos da região noroeste do Estado e consolidar a execução

dos ensaios de classificação da Metodologia MCT no Laboratório de Engenharia

Civil da UNIJUÍ, e através dos resultados criar um banco de dados.

Objetivos específicos:

Compreender o procedimento dos ensaios da metodologia MCT para que se tenha

confiabilidade nos resultados encontrados;

Classificar as misturas propostas pelas pesquisas desenvolvidas na UNIJUÍ;

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Encontrar na região solos arenosos finos lateríticos, reconhecidamente melhor

recomendados por Villibor e Nogami para utilização em bases de pavimentos

econômicos.

1.5 DELIMITAÇÃO

Este trabalho delimita-se na classificação de amostras de solo e misturas propostas,

permitindo inferir propriedades qualitativas para uso em pavimentos econômicos.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Conforme Pinto (2006), a grande quantidade de solos existentes e as diversas solicitações

de interesse da Engenharia levou à criação de agrupamentos conforme as características físicas

obtidas para cada tipo. Através destes, pode-se estimar o provável comportamento do solo, ou

pelo menos orientar o profissional sobre as análises e metodologias a serem adotadas para

averiguar as propriedades necessárias para a projeção e execução de obras de engenharia.

Neste trabalho serão apresentadas algumas formas de classificação de solos para

aplicações em obras de Engenharia. Iniciando com uma classificação preliminar em campo, até as

mais conceituadas e conhecidas, que necessitam de equipamentos e um laboratório confiável.

Para melhor entendimento a revisão foi dividida da seguinte maneira:

Classificações Preliminares:

Classificação pela Origem;

Classificação Pedológica;

Classificação Tátil-visual

Classificação pela Textura - Trilinear.

Classificações baseada em parâmetros:

Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS;

Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO (Highway Research Board/ American

Association of State Highway and Transportation Officials);

Classificação pela Metodologia MCT - miniatura compactada tropical:

Classificação MCT;

Classificação MCT Expedita - Método das Pastilhas;

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2.1 CLASSIFICAÇÕES PRELIMINARES

Para a maioria destas classificações, são adotados parâmetros de conhecimento teórico,

visual e até mesmo da experiência do laboratorista, pesquisador ou profissional que realiza a

classificação, o único procedimento que exige ensaios laboratoriais normatizados é a

classificação pela textura, conhecida como Trilinear.

2.1.1 Classificação pela Origem

Segundo Pinto (2006), conhecer a origem de determinado solo pode apresentar

importantes características e possibilitar uma estimativa correta sobre o comportamento do solo

em determinada situação. Conforme a origem, os solos podem ser classificados em dois grandes

grupos: Residuais e Transportados.

Solos residuais são aqueles de decomposição das rochas que se encontram no próprio

local em que se formaram. Para que ocorram, é necessário que a velocidade de

decomposição da rocha seja maior do que a velocidade de remoção por agentes externos.

A velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a temperatura, o

regime de chuvas e a vegetação. As condições existentes nas regiões tropicais são

favoráveis a degradações mais rápidas da rocha, pela qual as maiores ocorrências de

solos residuais situam-se nessas regiões, entre elas o Brasil (PINTO, 2006).

Pinto (2006) destaca também, que dentre os solos residuais temos os solos maduros que já

se tornaram homogêneos devido a decomposição da rocha-mãe, os solos saprolíticos (conhecidos

como solo residual jovem) que mantém a estrutura da rocha-mãe porém sem consistência de

rocha e baixa resistência e ainda as rochas alteradas que devido a alteração apresentam fraturas

ou zonas de menor resistência com grandes blocos da rocha original.

Ainda conforme Pinto (2006), os solos transportados são aqueles que foram levados ao

seu atual local por algum agente de transporte. E as características do solo são função do agente

transportador. Os solos formados por ação da gravidade são conhecidos como coluvionares.

Aqueles resultantes do carreamento pela água são os aluviões ou solos aluvionares. Os que foram

transportados pelo vento dão origem a depósitos eólicos, e ainda, aqueles transportados por

geleiras dão origem aos drifts (comuns na Europa e nos EUA).

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2.1.2 Classificação Pedológica

Segundo Maciel Filho (1997), de acordo com a formação pedológica os solos se dividem

em três grandes grupos:

Os grupos de solos são divididos em zonais, intrazonais e azonais. Os zonais são os

solos maduros, os intrazonais são solos jovens, com características pedogenéticas pouco

desenvolvidas e influenciados por condições locais especiais, e os azonais são solos

jovens sem características pedogenéticas desenvolvidas (MACIEL FILHO, 1997).

Para esta classificação é necessário estar no local da retirada da amostra, para que se

analise a formação geológica daquele solo analisando o entorno do local, verificando a presença

de rochas afloradas, fase de transição ou solo residual maduro.

2.1.3 Classificação Tátil-visual

Segundo Pinto (2006), quando necessário descrever um solo sem dispor de resultados de

ensaios, o tipo de solo e seu estado devem ser estimados, e para isso utiliza-se uma identificação

tátil-visual, manuseando-se o solo e sentindo sua reação ao manuseio. Cada profissional deve

desenvolver sua própria habilidade para identificar solos. O primeiro aspecto a ser analisado é a

provável quantidade de grossos (areia e pedregulho) existente no solo. Grãos de pedregulhos são

bem distintos, mas grãos de areia podem se encontrar envoltos por partículas mais finas. Para se

ter a distinção nos dedos, é necessário umedecer o solo de forma que os torrões de argila se

desmanchem e perceba-se assim a presença ou não de areias. Se a amostra estiver seca, a

proporção de finos e grossos pode ser estimada esfregando-se uma pequena porção do solo sobre

uma folha de papel. As partículas finas (siltes e argilas) impregnam-se no papel, ficando isoladas

as partículas arenosas. Os procedimentos são descritos a seguir:

a) Resistência a seco - Ao se umedecer uma argila, moldar uma pequena pelota irregular

(dimensões na ordem de 2 cm) e deixá-la secar ao ar, a pelota fica muito dura e, quando

quebrada , divide-se em pedaços bem distintos. Ao contrário, pelotas semelhantes de

siltes são menos resistentes e se pulverizam quando quebradas.

b) Shaking Test - Ao se formar uma pasta úmida (saturada) de silte na palma da mão,

quando se bate esta mão contra a outra, nota-se o surgimento de água na superfície. Ao

se apertar torrão com os dedos polegar e indicador da outra mão, a água reflui para o

interior da pasta (é semelhante à aparente secagem da areia da praia, ao redor do pé,

quando se pisa no trecho saturado, bem junto ao mar). No caso de argilas, o impacto das

mãos não provoca o aparecimento de água.

c) Ductilidade - Ao se moldar um solo com umidade em torno do limite de plasticidade

com as mãos, nota-se que as argilas apresentam-se mais resistentes nessa umidade do

que as siltes.

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d) Velocidade de Secagem - A umidade que se sente de um solo é uma indicação relativa

ao LL e LP do solo. Secar um solo na mão do LL (Limite de Liquidez) até o LP (Limite

de Plasticidade). por exemplo, é tanto mais rápido quanto menor o intervalo entre os dois

limites, ou seja, o IP (Índice de Plasticidade) do solo.

A informação relativa ao tipo de solo deve-se acrescentar a estimativa de seu estado. A

consistência de argilas é mais fácil de ser avaliada pela resistência que uma porção de

solo apresenta ao manuseio. A compacidade das areias é de mais difícil avaliação, pois

as amostras mudam de compacidade com o manuseio. É necessário desenvolver uma

maneira indireta de estimar a resistência da areia no seu estado natural. Esses parâmetros

geralmente são determinados pela resistência que o solo apresenta ao ser amostrado pelo

procedimento padronizado nas sondagens (PINTO, 2006).

2.1.4 Classificação de Textura - Trilinear

Observa-se na citação de Pinto (2006), a importância e a necessidade de se ter um correto

conhecimento da granulometria dos solos estudados.

Os sistemas de classificação que se baseiam nas características dos grãos que constituem

os solos têm como objetivo a definição de grupos que apresentam comportamentos

semelhantes sob os aspectos de interesse da Engenharia Civil. Nestes sistemas, os

índices empregados são geralmente a composição granulométrica e os índices de

Atterberg (PINTO, 2006).

Para a classificação Trilinear como para os métodos tradicionais da SUCS e da AASHTO

a granulometria é fundamental, e devido a presença de partículas de menor dimensão. O processo

para determinação granulométrica dos solos a serem estudados será a sedimentação, que é

normatizada pela NBR 7181 (ABNT, 1984).

Conforme a NBR 6502 (ABNT, 1995) a classificação de acordo com o tamanho dos grãos

tem os seguintes limites para cada tipo de solo:

A Argila é o solo de granulação fina constituída por partículas de dimensões

menores que 0,002 mm.

Silte, solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, que exibe baixa

resistência quando seco ao ar, com propriedades dominantes devido a parte

constituída pela fração silte. É formado por partículas com diâmetro

compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm.

Areia, solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de

rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm e dividida em três

tamanhos: Areia fina tem diâmetro entre 0,06 mm e 0,20 mm, a areia média entre

0,20 mm e 0,60 mm e a areia grossa entre 0,60 mm e 2,0 mm.

21


Pedregulho é o material formado por minerais ou partículas de rocha com

diâmetro entre 2,0 mm e 60,0 mm e dividido em três tamanhos: O pedregulho fino

está compreendido entre 2,0 mm e 6,0 mm, o pedregulho médio entre 6,0 mm e

20,0 mm e o pedregulho grosso entre 20,0 mm e 60,0 mm.

Para melhor visualização, a Figura 01 foi criada para ilustrar em escala logarítmica a

localização das peneiras e as divisões conforme a granulometria segundo os conceitos da NBR

6502 (ABNT, 1995).

Figura 01: Limitações Granulométricas

Fonte: Autoria Própria

Para a classificação Trilinear, necessita-se a curva granulométrica do ensaio de

sedimentação, onde retiram-se os dados das porcentagens de argila, silte e areia da amostra em

estudo. Maciel Filho (1997) comentou que:

Pela classificação trilinear do solo, a identificação é feita em função das proporções

entre areia, silte e argila, utilizando-se um diagrama trilinear. Sobre cada um dos três

eixos coordenados se representa uma dessas três frações granulométricas. O diagrama

está dividido em zonas a cada qual corresponde um tipo de solo (MACIEL FILHO,

1997).

Conforme Maciel Filho (1997), a classificação funciona de maneira simples. A partir do

ponto (em um dos lados do triângulo) que indica a porcentagem de areia, silte ou argila

(encontrada no ensaio de sedimentação), traça-se uma reta paralela ao lado seguinte do triângulo

(em sentido anti-horário). Traçadas as três retas de porcentagens, teremos um ponto de encontro

entre elas, que indicará visualmente a classificação desta amostra de solo.

22

_____________________________________________________________________________________________


Através desta rápida classificação pode-se aferir propriedades e comportamentos para o

solo analisado de maneira rápida e confiável, onde o único requisito é o ensaio de granulometria

por sedimentação do solo.

Na Figura 02 apresenta-se o triângulo utilizado por Senço (1997), onde o processo de

classificação é o mesmo descrito por Maciel Filho (1997). As relações de L e h são apenas para

aferição da distância dos lados do triângulo, irrelevantes para a classificação do solo em si.

Figura 02: Triângulo de Classificação Trilinear

Fonte: SENÇO (1997)

Podemos observar a simplicidade do gráfico de classificação, e as divisões entre os tipos

de solo que claramente são separadas de acordo com a sua granulometria.

23


2.2 CLASSIFICAÇÕES BASEADAS EM PARÂMETROS

Baseadas nos parâmetros de granulometria e índices de consistência do solo, conhecidos

como Limites de Atterberg, são realizadas as classificações mais reconhecidas mundialmente, a

SUCS e a AASHTO.

2.2.1 Sistema Unificado de Classificação de Solos - SUCS

Segundo Das (2007) a forma original do Sistema Unificado de Classificação de Solos foi

proposta por Casagrande em 1942 para uso nos trabalhos de construção de aeroportos sob

responsabilidade do Army Corps of Engineers durante a Segunda Guerra Mundial. Em

cooperação com o U.S. Bureau of Reclamation, esse sistema foi revisto em 1952 e atualmente é

utilizado por engenheiros. O sistema classifica os solos em duas amplas categorias:

1 - Solos de grãos grossos que têm a natureza de pedregulho e de areia com menos de

50% passando pela peneira Nº 200. Os símbolos do grupo iniciam com um prefixo G ou

S. G representa pedregulho ou solo pedregulhosos e S representa areia ou solo arenoso.

2 - Solos de grãos finos são constituídos de 50% ou mais passando pela peneira Nº 200.

Os símbolos de grupo iniciam com prefixos M, que representa silte inorgânico; C, que

representa argila inorgânica; ou O, que representa siltes e argilas orgânicos. O símbolo

Pt é utilizado para turfa, terra preta (muck) e outros solos altamente orgânicos (DAS,

2007).

Assim como para a classificação trilinear, as quantidades em percentagem de

pedregulhos, areias, siltes e argilas são obtidas a partir do ensaio de granulometria por

sedimentação. Lembrando que para solos finos, é necessário encontrar os Limites de Liquidez e

Índice de Plasticidade.

Conforme Das (2007), algumas informações são necessárias para que possa se fazer a

classificação adequada pelo SUCS, que são:

1 - Porcentagem de pedregulho - ou seja, a fração que passa pela peneira de 76,2mm e é

retida na peneira Nº 4 (4,75mm de abertura);

2 - Porcentagem de areia - ou seja, a fração que passa na peneira Nº4 (4,75mm de

abertura) e é retida na peneira Nº200 (0,075mm de abertura);

3 - Porcentagem de silte e argila - ou seja, a fração mais fina que a peneira Nº200

(0,075mm de abertura);

4 - Coeficiente de uniformidade (Cu) e o coeficiente de curvatura (Cc);

5 - Limite de Liquidez e índice de plasticidade da fração do solo que passa na peneira

Nº40 (DAS, 2007).

24

_____________________________________________________________________________________________


Conforme Pinto (2006), a simbologia utilizada para a classificação está representada na

Figura 03, onde a terminologia utilizada deriva do idioma inglês com os seguintes significados: G

- gravel, S - sand, M - mö (silte em sueco), C - clay, O - organic. W - well, P - poor, H - high, L -

low. Pt - peat.

Conforme Das (2007), pode-se observar que a Classificação SUCS permite várias

combinações referentes aos dados complementares dos diferentes tipos de solo, o que abrange

possibilidades de pedregulhos bem graduados com alta compressibilidade até argilas mal

graduadas de baixa compressibilidade.

Figura 03: Classificação SUCS

Classificação SUCS

Letra Descrição Tipo

Tipo Principal do

Solo

G Pedregulho Solos

Grossos S Areia

M Silte Solos

Finos C Argila

O Solo Orgânico

Dados

Complementares

W Bem graduado

P Mal graduado

H Alta compressibilidade

L Baixa compressibilidade

Solo Altamente

Orgânico Pt Turfas


2.2.1.1 Solos de granulação grossa - pedregulhos e areias

Segundo Pinto (2006), a diferenciação para solos granulares entre arenosos e

pedregulhosos está na predominância, ou seja, a maior porcentagem de grãos entre os dois

estabelece o nome da classificação final. E para complementar a classificação, dividindo entre

bem e mal graduado, faz-se necessário analisar os coeficientes de não uniformidade (CNU) e de

curvatura (CC), que são definidos pelas Equações 1 e 2 respectivamente:

(1)

(2)

25


Onde cada expressão significa o Diâmetro abaixo do qual se situam em peso a

percentagem descrita pelos números menores ao lado de 'D'.

Ainda conforme Pinto (2006), o SUCS considera que um pedregulho é bem graduado

quando seu CNU é superior a 4, e que uma areia é bem graduada quando seu CNU é superior a 6.

Além disto, é necessário que o coeficiente de curvatura, CC, esteja entre 1 e 3. Quando o solo de

granulação grosseira tem mais que 12% de finos, a característica secundária passa a ser de

acordo com os finos. Logo os pedregulhos e areias serão identificados como argilosos (GC ou

SC) ou como siltosos (GM ou SM). O que determinará a classificação será o posicionamento do

ponto representativo dos índices de consistência na Carta de Plasticidade da Figura 04. Quando o

solo tiver de 5 a 12% de finos, o Sistema recomenda que se apresentem as duas características

secundárias, uniformidade da granulometria e propriedades dos finos. Assim surgirá uma

classificação intermediária, como exemplo SP-SC, areia mal graduada argilosa.

2.2.1.2 Solos de granulação fina - siltes e argilas

De acordo com Pinto (2006), os solos de granulação fina são divididos em site (M), argila

(C) ou solo orgânico (O), diferentemente dos solos granulares, não é em função da porcentagem

que se classifica o solo, mas através dos índices de consistência. Casagrande notou, ao colocar o

IP do solo em função do LL num gráfico como da Figura 04, que os solos de comportamento

argiloso se faziam representar por um ponto acima de uma reta inclinada, denominada Linha A.

Solos orgânicos ainda que argilosos e solos sitosos são representados por pontos localizados

abaixo da Linha A, que no seu trecho inicial é substituída por uma faixa horizontal

correspondente a IP de 4 a 7, que é representada pela Equação 3:

(3)

Conforme Pinto (2006), os solos orgânicos distinguem-se dos siltes pelo seu aspecto

visual, pois se apresentam com uma coloração escura típica (marrom-escuro, cinza-escuro ou

preto). Uma característica complementar dos solos finos é a compressibilidade. Constatou-se que

os solos costumam ser tanto mais compressíveis quanto maior seu Limite de Liquidez. Assim, o

Sistema classifica-se secundariamente como de alta compressibilidade (H) ou de baixa

compressibilidade (L) os solos M, C, ou O, em função do LL ser superior ou inferior a 50,

delimitado na Carta de Plasticidade pela Linha B. Solos de classificação Turfa (Pt) são

26

_____________________________________________________________________________________________


considerados muito orgânicos, com presença predominante de fibras vegetais em decomposição

parcial.

Figura 04: Carta de Plasticidade

Fonte: Pinto, (2006)

Em resumo para a classificação da SUCS, Pinto (2006) apresenta o esquema de

classificação da Figura 05:

27


Figura 05: Esquema de Classificação para o SUCS

Fonte: PINTO (2006)

2.2.2 Classificação Rodoviária - HRB/AASHTO

Esta classificação assim como o SUCS faz uma análise conforme a granulometria para

solos grossos, e para os finos adicionalmente leva em consideração o LL e IP.

Conforme Das (2007), o Sistema da AASHTO foi desenvolvido em 1929 como o sistema

da Administração de Estradas Públicas dos EUA. Ele foi submetido a várias revisões, com a

presente versão proposta pelo Committee on Classification of Materials for Subgrades and

Granular Type Roads do Highway Research Board em 1945. E por este motivo ficou conhecido

por Classificação HRB. Conforme ABGE (1998).

Para se avaliar a qualidade de um solo como material de subleito de rodovia, deve-se

também incorporar um número chamado de índice de grupo (IG) com os grupos e

subgrupos do solo. Esse índice é escrito entre parênteses após a designação do grupo e

do subgrupo. O índice de grupo é determinado pela equação 4.

(4)

em que F200 é a porcentagem que passa pela peneira Nº 200, LL é o Limite de Liquidez,

IP é o Índice de Plasticidade (DAS, 2007).

Das (2007), ainda cita algumas regras para a determinação do índice de grupo e a

Equação 5 para seu cálculo:

28

_____________________________________________________________________________________________


1. Se a equação produzir um valor negativo para IG, este é considerado 0.

2. O índice de grupo calculado a partir da equação é arredondado para o número inteiro

mais próximo

3. Não há limite superior para o índice de grupo

4. O índice de grupo de solos que pertencem aos grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5, e

A-3 é sempre 0.

5. Ao se calcular o índice de grupo para solos que pertencem aos grupos A-2-6 e A-2-7,

use o índice de grupo parcial para IP, ou:

(5)

Em geral a qualidade do desempenho de um solo como material de subleito é

inversamente proporcional ao índice de grupo.

Pinto (2006), diz que a classificação também se inicia pela constatação da porcentagem de

material que passa na peneira nº 200, só que são considerados solos de granulação grosseira os

que têm menos de 35% passando nesta peneira, e não 50% como na Classificação Unificada.

Estes solos são dos grupos A-1, A-2 e A-3. Os solos com mais de 35% que passam pela peneira

nº 200 formam os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7.

Apresenta-se o esquema da Figura 06 para classificação do Sistema Rodoviário:

Figura 06: Esquema de Classificação para a AASHTO

Fonte: Pinto (2006)

29


2.3 CLASSIFICAÇÃO PELA METODOLOGIA MCT

Foi desenvolvida no Brasil por Villibor e Nogami a Metodologia de Classificação MCT -

Miniatura Compactada Tropical, que tem como finalidade melhor classificar os solos tropicais,

que mesmo com diferentes comportamentos geotécnicos eram classificados como pertencentes a

um mesmo grupo pelas metodologias tradicionais.

2.3.1 Classificação MCT - Mini-MCV (M5) e Perda de Massa por Imersão (M8)

Conforme Cozzolino e Nogami (1993), tanto no Brasil como no exterior são utilizados

para identificação e classificação dos solos, procedimentos baseados na granulometria e

características plásticas do solo, desenvolvidos pelo Prof. Casagrande na década de quarenta. As

mais utilizadas são a SUCS e a AASHTO. Porém o uso destas classificações para solos

tipicamente tropicais leva frequentemente a resultados não condizentes com o desempenho real,

nas obras, dos seus diversos grupos. Os motivos desse problema residem nas peculiaridades

mineralógicas e estruturais dos solos tropicais. Alguns dos motivos capazes de divergir a

classificação pelos métodos SUCS e AASHTO vem de algumas peculiaridades dos solos

tropicais, uma delas é a agregação dos finos nos solos lateríticos.

Ainda segundo Cozzolino e Nogami (1993), a ligação entre as partes finas destes solos faz

com que a granulometria seja afetada no processo de floculação, utilizado no ensaio de

sedimentação. Os autores apresentam estudos que indicam variações de 37 a 68% na quantia de

argila apenas alterando o tipo de defloculante, a não utilização indicaria a presença de apenas 5%

de argila. Variações no tempo de utilização do aparelho dispersor também interferem na leitura

da quantidade de argila presente no solo, onde a variação vai de 38% para 44% em apenas 10

minutos de diferença. Outros estudos apresentados indicam variações no LL conforme o tempo

de manipulação.

Outra limitação notável é relacionada ao Índice de Grupo, frequentemente utilizada para

avaliar a capacidade de suporte, que é calculado pelo LL, IP e granulometria. A correlação

existente entre o IG e a capacidade de suporte apresentadas no artigo mostram que para os solos

lateríticos constata-se uma nítida subestimativa e nos saprolíticos o contrário.

30

_____________________________________________________________________________________________


Dentre outras limitações, inclusive nos métodos tátil-visuais, justifica-se a criação da

Metodologia MCT, que dividem os solos tropicais em duas grandes Classes: Lateríticos (L) -

solos de comportamento laterítico, saprolíticos (N) - solos de comportamento não laterítico.

Cozzolino e Nogami (1993) resaltam que o termo comportamento foi introduzido a fim de

caracterizar bem que a classificação se baseia em propriedades mecânicas e hídricas de corpos de

prova compactados, e não na morfologia e/ou gênese, da maneira como ocorre frequentemente

em pedologia ou em ciência do solo. O relacionamento de solos de comportamento laterítico com

os solos pedologicamente lateríticos é complexo. sendo que solos de comportamento laterítico

podem não ser considerados como pedologicamente lateríticos.

Ainda conforme os autores, existem duas grandes classes que dividem os solos tropicais:

A classe dos solos lateríticos que constituem camadas superficiais de áreas bem drenadas,

com predominância de cores fortes e espessuras geralmente entre 2 e 10 metros. Já a classe dos

solos saprolíticos que constituem camadas subjacentes às lateríticas ou outros solos

pedogenéticos, ou ainda, solos sedimentares ou transportados. As espessuras são muito variadas,

atingindo frequentemente várias dezenas de metros, possuem cores muito variadas e contrastando

com os solos lateríticos são genuinamente residuais.

A classificação MCT é realizada com a execução de dois ensaios básicos, o de

compactação Mini-MCV e o ensaio de Perda de Massa por Imersão, conhecidos respectivamente

por M5 e M8. Dos resultados destes efetiva-se a classificação MCT, sendo chamado este

procedimento de M9 (VILLIBOR; NOGAMI, 2009).

Conforme ABGE (1998), o ensaio de compactação Mini-MCV foi desenvolvido a partir

do ensaio inglês Moisture Condition Value. Em geral são compactados cinco a seis corpos de

prova com diferentes teores de umidade e energia de compactação variável. A partir disso

teremos dois gráficos:

Um que correlaciona a variação de altura do corpo de prova conforme a variação

de energia versus o logarítmico do número de golpes para cada teor de umidade.

Com este gráfico determina-se o coeficiente c' que será utilizado para classificar o

solo. A inclinação das curvas de deformabilidade, fornece o coeficiente c'.

31


O outro contém uma família de curvas de compactação devido a variação de

energia, correlacionando a densidade aparente seca com o teor de umidade de

compactação. Neste gráfico obtêm-se o parâmetro d' que corresponde ao

coeficiente angular da curva de 16 golpes.

O ensaio de perda de massa por imersão resulta no parâmetro Pi, que em conjunto com o

c' e o d' resultarão na classificação final do solo.

Conforme o MT-DNER-ME 256-94 (1994), o ensaio consiste em se deixar imersos em

água, por no mínimo 24 horas, os corpos de prova resultantes do ensaio de compactação Mini-

MCV, na posição horizontal e com 1 cm de solo fora do cilindro de compactação. Devido a ação

da gravidade e assim a força que a água exerce sobre o corpo de prova o solo vai se

desprendendo e cai dentro de uma cápsula previamente pesada, permitindo uma posterior

determinação da massa seca desprendida. O índice Pi é calculado através da Equação 6:

(6)

onde: 'ms' é a massa de solo seco desprendido do corpo de prova após imersão (em g) e

'mo' é a massa de solo seco correspondente a 10mm de corpo de prova deslocado do cilindro de

compactação (em g). Esta medida é realizada com o auxílio de um paquímetro

Para o cálculo do e' utiliza-se a Equação 7:

(7)

Após conhecimento dos coeficientes e' e c' pode-se classificar o solo pelo ábaco da Figura

07:

32

_____________________________________________________________________________________________


Figura 07: Gráfico de Classificação MCT

Fonte: Villibor e Nogami (2009)

Conforme a ABGE (1998), após a execução dos ensaios os solos podem ser classificados

em um dos sete grupos da classificação MCT, que agrupam solos tropicais das duas grandes

classes divididas conforme o comportamento: Lateríticos e Não Lateríticos, representados

respectivamente por L e N. As classes são subdivididas nos seguintes grupos:

LG' : argilas lateríticas e argilas lateríticas arenosas

LA' : areias argilosas lateríticas

LA : areias com pouca argila laterítica

NG' : argilas, argilas siltosas e argilas arenosas não lateríticas

NS' : siltes cauliníticos e micáceos, siltes arenosos e siltes argilosos não lateríticos

NA' : areias siltosas e areias argilosas não-lateríticas

NA : areias siltosas com siltes quartzosos e siltes argilosos não lateríticos (ABGE,

1998).

2.3.2 Classificação MCT Expedita

Em meios não ligados diretamente a obras de pavimentação, como por exemplo

mapeamentos geológicos, a dificuldade de consolidar a utilização da metodologia MCT é

justificada pela demora de execução dos ensaios, criação e análise dos gráficos, e também pelo

custo de aquisição de equipamentos, por este motivo foram desenvolvidos métodos expeditos,

33


que buscam classificar os solos com mais rapidez ou menor custo. Uma opção é o equipamento

subminiatura, com diâmetro de 26 mm que utiliza menor quantidade de solo para execução dos

ensaios tradicionais, outra opção, e mais utilizada é o método das pastilhas.

Posteriormente, Nogami e Cozzolino (1985), propuseram inicialmente um procedimento

expedito para atender a necessidade da identificação expedita de solos tropicais. Fortes

(1990) e Fortes e Nogami (1991) apresentaram uma proposta para o procedimento de

ensaio e identificação dos grupos MCT, que corresponde a uma série de determinações

rápidas e simples, baseada em índices empíricos e determinações qualitativas, utilizando

aparelhagem simples, podendo ser executada no campo, identificando-se com um baixo

custo, os solos de comportamento laterítico, dos de comportamento não-laterítico,

conforme grupos da classificação MCT (FORTES, 2002).

Nogami e Villibor (1994 e 1996), apresentaram simplificações do método, conseguindo

obter a identificação dos grupos MCT através de um gráfico do valor da contração

diametral versus penetração. Assim sendo, o método baseia-se em determinações

efetuadas em pastilhas que são moldadas em anéis de inox, secadas, verificando-se a

contração diametral, e submetidas a reabsorção de água, quando se observa o surgimento

de trincas, expansão, e resistência a penetração de uma agulha padrão (FORTES et al.,

2002).

Conforme ABGE (1998), o método expedito das pastilhas tem como base apenas a

contração, a consistência e a expansão dos solos para sua classificação dentre os grupos MCT,

onde são moldadas pastilhas que passam pelas seguintes etapas:

- moldagem: a fração de solo passada na peneira 0,42mm é umedecida e espatulada

intensamente até obter-se consistência adequada. A seguir, moldam-se pastilhas em

anéis com 20mm de diâmetro e altura de 5mm, que serão levadas a secar em temperatura

de cerca de 60ºC;

- contração diametral: após secagem, mede-se a contração da pastilha, ou seja, a

diferença entre o diâmetro do anel e o da pastilha;

- reabsorção d'água: os anéis com as pastilhas são colocados sobre uma placa porosa

saturada observando-se fenômenos de inchamento, trincamento e amolecimento. Este

procedimento é avaliado pela penetração de uma ponta de aço de diâmetro de 1,30mm e

massa de 10g sobre a pastilha saturada;

- com base nos valores de contração, penetração e observações classifica-se o solo

segundo gráfico apresentado por Nogami e Villibor (1996) (ABGE, 1998).

Para obter o resultado da classificação expedita, faz-se a média aritmética dos valores de

Contração (Ct) das 5 pastilhas e também dos valores obtidos na Penetração (Pn) das mesmas

pastilhas, os resultados devem ser introduzidos no gráfico de classificação MCT Expedita da

Figura 08.

Desta maneira observa-se a simplicidade do ensaio e a economia de tempo para a sua

execução, comparado com a metodologia MCT que faz uso dos ensaios M5 e M8.

34

_____________________________________________________________________________________________


Figura 08: Gráfico de Classificação MCT Expedita

Fonte: FORTES, MERIGHI e ZUPPOLINI NETO (2002)

35


3 METODOLOGIA

Neste capítulo serão apresentadas a estratégia de pesquisa e o seu delineamento, seguidos

da descrição dos ensaios realizados para a obtenção da classificação MCT.

Inicialmente foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) do Campus Ijuí

da UNIJUÍ ensaios de compactação de amostras de solo e de misturas estudadas no projeto de

pesquisa institucional intitulado de “Estudo de Solo Argiloso Laterítico para Uso em Pavimentos

Econômicos”, vinculada ao "Grupo de Pesquisa em Novos Materiais e Tecnologias para a

Construção" cadastrado no Diretório Geral de Grupos de Pesquisa do CNPQ. Estas misturas são

compostas por solo argiloso laterítico com areia natural, areia industrial e resíduo de construção

civil moído fino. Este ensaio tem como principal objetivo encontrar a umidade ótima de

compactação na energia normal, resultado necessário para execução dos ensaios de classificação

MCT.

Os ensaios não tradicionais que possibilitam a realização da Classificação MCT muito

mais adequada para solos tropicais, e que foram propostos por Villibor e Nogami (2009) também

foram realizados no LEC. A execução destes ensaios se tornou possível devido ao grande

empenho de alguns professores em buscar para o Curso de Engenharia Civil da nossa

Universidade os equipamentos inovadores desta metodologia, garantindo assim a expansão das

pesquisas voltadas para a área de pavimentação e no âmbito da Geotecnia.

Destacada a importância dos ensaios de Classificação MCT, apresentar-se-á a estratégia e

delineamento da pesquisa e na sequência os ensaios de classificação MCT e MCT Expedita pelo

método das pastilhas.

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

Destaca-se neste item uma breve análise sobre as diversas formas de classificação da

pesquisa de acordo com a natureza, a forma de abordagem, aos objetivos e aos procedimentos

técnicos adotados.

36

_____________________________________________________________________________________________


Conforme a natureza, esta é uma pesquisa aplicada. De acordo com a abordagem do

problema, é uma pesquisa quantitativa. Analisando os objetivos é uma pesquisa explicativa, e por

fim, conforme os procedimentos técnicos é bibliográfica.

3.2 DELINEAMENTO

A pesquisa segue uma sequência de ensaios para diferentes amostras de solo (ou misturas)

descritas em forma de organograma conforme apresentado na Figura 09.

Desta forma estima-se uma sequência de ensaios que podem levar até 10 dias para cada

amostra se executados em série. Já se forem executados paralelamente o tempo de execução dos

ensaios pode ser reduzido para 8 dias.

Figura 09: Delineamento da Metodologia


Ensaios Laboratoriais Preparação da

Amostra Preparação Preliminar

Secagem da Amostra

Passar Peneira nº4

Compactação

Passar Peneira nº10

Classificação MCT - M5 e M8

Passar Peneira nº40

Classificação MCT - método das pastilhas

37


3.3 ENSAIOS PARA CLASSIFICAÇÃO MCT DO SOLO

Neste item apresentam-se os ensaios que possibilitam realizar a classificação MCT, seja

pela forma convencional quanto pela forma expedita. Antes, porém, discorrer-se-á brevemente

sobre o ensaio de compactação na energia normal que se torna necessária à sua realização, uma

vez que a umidade ótima precisa ser conhecida. A partir deste valor planejam-se a execução dos

ensaios da classificação MCT.

3.3.1 Ensaio de Compactação do Solo

Realizado conforme a NBR 7182 (1986 versão corrigida 1988), onde descreve-se a

determinação da relação entre o teor de umidade e massa específica aparente seca do solo para

um determinado grau de compactação. Foram realizados apenas os ensaios na energia normal de

compactação com o uso do soquete pequeno aplicando 26 golpes distribuídos em cada uma das 3

camadas. Após o processo de compactação, o corpo de prova deve ocupar todo o volume do

cilindro, retirando o material em excesso com uma régua bizelada, e utilizando no fundo um filtro

de papel para evitar que o corpo se prenda na base metálica. Então pesa-se o conjunto formado

pelo cilindro e o solo compactado. Para cada ponto, são retiradas duas cápsulas para

determinação da umidade de moldagem (ABNT, 1986 versão corrigida 1988).

Para a realização do ensaio, utiliza-se uma amostra de solo passante na peneira nº 4

previamente preparada no processo de secagem e de destorroamento. Utiliza-se água potável com

variação de 2% do peso de solo utilizado para cada ponto. Para uma melhor visualização da

curva, são necessários no mínimo 5 pontos, com três no ramo seco e dois no úmido ou vice-versa,

dois no seco e três no úmido (ABNT, 1986 versão corrigida 1988).

Para o primeiro ponto adota-se uma porcentagem de água que se estima estar cerca de 5%

abaixo da umidade ótima esperada para aquele solo, os demais pontos seguem a variação fixa de

2% de umidade, ou seja, como são utilizados 2500g de solo varia-se 50g de água nos próximos

pontos. Sabe-se que um ponto da curva no gráfico resultante da compactação está 'caindo' em

relação ao anterior (ou ainda, entrando no ramo úmido), quando a variação em peso do solo

compactado em relação ao ponto anterior é inferior ou menor que o peso de água acrescentado,

ou seja, quando adicionado 50g de água e a variação do peso for menor que 50g, ou ainda, o peso

deste ponto for menor que o peso do ponto anterior (ABNT, 1986 versão corrigida 1988).

38

_____________________________________________________________________________________________


Para determinar a massa específica aparente seca, utiliza-se a Equação 8 descrita a seguir:

(8)

Onde:

γs: massa específica aparente seca, em g/cm³;

Ph: peso úmido do solo compactado, em g;

V: volume útil do molde cilíndrico, em cm²;

h: teor de umidade do solo compactado, em %.

3.4 CLASSIFICAÇÃO DO SOLO

3.4.1 Ensaios M5 e M8 da Classificação MCT

A metodologia adotada proposta por Villibor e Nogami (2009), vista no item 2.3.1 deste

trabalho, foi desenvolvida no Brasil, porém as normas originais estabelecidas pelo Departamento

de Estradas de Rodagem de São Paulo e citadas pelos autores não foram encontradas mesmo com

grande procura e contato com diferentes profissionais, pesquisadores e com a própria instituição

normatizadora. A partir de então para a execução dos ensaios foram utilizadas as normativas

propostas e válidas atualmente pelo extinto Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

(DNER), atualmente incorporado ao Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

(DNIT), DNER-ME 228-94 (1994) e DNER-ME 256/94 (1994) respectivamente para os ensaios

M5 e M8. A classificação efetivamente, conhecida como procedimento M9 foi realizada de

acordo com o proposto pelos pesquisadores Villibor e Nogami (VILLIBOR; NOGAMI, 2009).

O ensaio tem duração total de 4 dias, e para o mesmo são necessários 1500 g de material

passante na peneira nº 10, e conhecer a umidade ótima de compactação na energia normal da

amostra a ser classificada. Durante o primeiro dia de ensaio apenas prepara-se a mistura para o

processo de compactação, chamado de ensaio Mini-MCV (M5). A preparação da mistura se dá

pela adição de água na porcentagem previamente estabelecida para cada ponto da curva.

Observam-se na Figura 10 os materiais e utensílios iniciais para este processo: a peneira nº 10 da

ABNT, um recipiente com uma amostra de solo e água destilada. Através da umidade ótima

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temos pontos com variação de umidade igual a 2% para solos arenosos e 3% para solos argilosos

(MT-DNER- ME 228-94, 1994).

Figura 10: Materiais e Utensílios Iniciais do Ensaio M5 da Classificação MCT 1


Para que se obtenha uma curva que represente pontos próximos a umidade ótima, adota-se

uma umidade higroscópica de 3 a 4% para solos previamente peneirados e ensacados. Se o solo

for recentemente tirado da estufa a 110ºC, adota-se 1% de umidade higroscópica, sendo este valor

importante no momento de definir a quantidade de água a ser adicionada para cada ponto (MT-

DNER- ME 228-94, 1994).

Para exemplificar serão apresentados dados do ensaio realizado com uma mistura de solo

argiloso laterítico e areia natural, ou mistura ALA, (Argila Laterítica e Areia) na proporção de

40% de areia e 60% de solo (dos 300 gramas da mistura tem-se 120g de areia e 180g de solo),

que possui umidade ótima de compactação na energia normal igual a 20,00% adotando-se

umidade higroscópica de 1% para a mistura seca. Para cada ponto são misturados 300g de

material conforme a proporção estipulada, sendo utilizados 200g para a moldagem do corpo de

prova e o restante para determinação da umidade de moldagem. Assim pode-se adotar em peso a

quantidade de água para cada ponto (P1 até P5) da curva. Temos no exemplo, a variação de 3%

entre os pontos por ser uma mistura em sua maior parte argilosa, a umidade ótima de 20,00%, e

estimativa de 1% de umidade higroscópica, sendo assim adota-se para o ponto intermediário uma

umidade de 19,00% que corresponde à umidade ótima menos a umidade higroscópica. Na tabela

da Figura 11 apresentam-se os dados do exemplo (MT-DNER- ME 228-94, 1994).

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Figura 11: Teor de Umidade x Massa de Água Adicionada

P1 P2 P3 P4 P5

w (%) 13 16 19 22 25

massa de água (g) 39 48 57 66 75


Definidas a quantidade de água a ser misturada em cada ponto, separam-se 300g do

material passante na peneira nº10, devidamente medidos em balança de precisão, assim como a

massa de água destilada a ser misturada para cada ponto. Para a efetivação da mistura podem ser

utilizadas colheres (ou até mesmo as mãos) e bacias a fim de facilitar o processo. Pode-se

observar na Figura 11 o material e a água destilada a serem misturadas, bem como a colher e

bacia que facilitam este processo. Após a homogeneização da mistura, deve-se colocá-la em um

saco plástico, devidamente etiquetado com informações do ponto referente àquela mistura, que

deverá ser pressionado afim de retirar o ar do seu interior e então fechar o saco através de um nó

simples para evitar entrada ou saída de umidade. Os sacos plásticos com as misturas devem ser

armazenados, de preferência em uma caixa de isopor e longe da insolação. Este processo é de

fundamental importância para que a água adicionada na mistura tenha no mínimo 20 horas para

percolar por todos os grãos de solo (ou mistura) contidos no saco plástico e assim resultar em

uma mistura mais homogênea. Observa-se na Figura 12, a imagem do procedimento de mistura e

a amostra ensacada (MT-DNER- ME 228-94, 1994).

Figura 12: Processo de Mistura e Armazenamento da Mistura


41


No segundo dia de ensaio deve-se pesar as cápsulas com solo úmido para determinação da

umidade de moldagem. Na sequência, compacta-se os pontos através dos ensaios Mini-MCV

(M5), e após deve-se imergi-los em água afim de determinar a Perda de Massa por Imersão (M8).

Para o processo de compactação corta-se a ponta do saco plástico e pesam-se 200g de solo

úmido que devem ser usados integralmente no ensaio, observado na figura 13. Para a

determinação da umidade de moldagem serão pesadas duas cápsulas, para cada ponto e assim

encontrar a média da umidade entre elas, de solo úmido com tara conhecida, que devem ser

retiradas do material restante no saco plástico após pesadas as 200g do ensaio M5, representados

na primeira imagem da Figura 13. Já os utensílios para o próximo procedimento estão

apresentados na segunda imagem da Figura 13. Ressalta-se que antes de se iniciar a

compactação, deve-se passar vaselina sólida no interior do cilindro para facilitar a retirada do

corpo de prova após a compactação e também antes de se colocar o cilindro na base metálica

deve-se colocar um filtro de polietileno, para evitar que o corpo se prenda na base metálica

juntamente com o disco espaçador bipartido, como vê-se na Figura 14. A seguir despejam-se os

200g de material dentro do cilindro com auxílio de um funil, como da Figura 15, e acomoda-se o

material com o pilão de madeira, da Figura 16.

Figura 13: Amostra de Solo e Utensílios para Próximo Procedimento do Ensaio M5


Após o material ser acomodado, coloca-se outro filtro de polietileno para evitar que o

material grude no soquete de compactação, conforme a Figura 17. Ainda na Figura 17 observa-se

o soquete de compactação leve, e o equipamento com a base metálica e alavanca para extração do

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corpo de prova. Ao fundo (colado na parede) fixou-se a ordem de golpes em que se deve fazer as

leituras da altura do corpo de prova, sendo: 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192

e 256. Conforme a norma adotada após o golpe 1 devem ser retirados os discos espaçadores

colocados na base metálica (MT-DNER- ME 228-94, 1994).

Na figura 13, na primeira imagem, observa-se o material a ser utilizado na compactação

dentro da cápsula de porcelana e as cápsulas de alumínio com o material que será seco afim de

terminar a umidade de moldagem, e na segunda imagem, ao lado temos: o cilindro, o disco

espaçador bipartido e o disco espaçador para auxiliar na extração do corpo de prova, o pilão de

madeira, a vaselina sólida, os filtros de polietileno e uma madeira envolta por uma flanela

utilizada para passar vaselina no cilindro.

Figura 14: Cilindro, Base Metálica e Disco Espaçador Bipartido


Figura 15: Funil e Cilindro com Solo


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Figura 16: Acomodação do Solo com Pilão e Cilindro com Solo Compactado


Figura 17: CP Compactado, Filtro e Soquete de Compactação Leve, Base Metálica


Após acomodado o solo no cilindro e colocado o filtro superior, coloca-se o soquete sobre

o material a ser compactado, de acordo com a primeira imagem da Figura 18, e pode-se dar início

à sequência de golpes e leituras do ensaio Mini-MCV. As leituras devem ser realizadas conforme

indicado na Figura 18, entre a parte inferior da travessa metálica do equipamento de compactação

e a parte superior da saliência metálica do soquete que tem função de limitar a altura de queda. A

medição é realizada com um paquímetro digital da primeira imagem da Figura 19, e na segunda

imagem observa-se um calço para os corpos de prova feito de tubo de PVC que será utilizado no

ensaio de Perda de Massa por Imersão (M8). Pode-se observar ainda na segunda imagem da

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Figura 19 a leitura inicial sendo realizada. As leituras realizadas com paquímetro são feitas na

posição descrita anteriormente devido algumas adaptações realizadas no procedimento adotado

no LEC, devido a ausência de um relógio extensômetro para a leitura e comparação das alturas do

corpo de prova conforme o recomendado na norma. O valor correspondente a altura do corpo de

prova é obtido diminuindo-se a leitura feita no paquímetro de 140mm. Para adotar este

procedimento mediu-se a distância entre os pontos apresentados na Figura 18, colocando apenas

o soquete sobre a base metálica sem amostra a ser compactada, totalizando 140mm, desta forma a

altura do corpo de prova compactado para n golpes, serão os 140mm iniciais e a leitura realizada

no paquímetro com o corpo de prova entre o soquete e a base metálica, ou seja, se a leitura foi

60mm, pode-se dizer que a altura do corpo de prova é de 80mm (140mm - 60mm).Para a

realização do ensaio deve-se comparar a altura do corpo de prova com a altura após aplicados 4

vezes o número de golpes, ou seja, comparar "n" golpes com "4n" golpes, o ensaio chega ao

término quando atingidos 256 golpes ou então quando a diferença entre "n"golpes e "4n"golpes

for menor ou igual a 2mm, desta forma, sempre se irá comparar a altura após 1 golpe com a altura

após 4 golpes, 2 com 8, 3 com 12, 4 com 16 e assim por diante. Seguindo as recomendações da

norma adotada, retira-se o disco espaçador bipartido após a leitura do primeiro golpe conforme a

Figura 20, observando que uma leitura após vários golpes tende a ser maior que as anteriores,

devido ao processo de compactação aplicado sobre o corpo de prova (MT-DNER- ME 228-94,

1994).

Figura 18: Soquete de Compactação e Medida de Altura


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Figura 19: Paquímetro e Calço de tubo de PVC para ensaio M8 e Leitura Inicial


Figura 20: Retirada do Disco Espaçador e Medida da Altura após "n" golpes


Após finalizado o processo de compactação, visto na Figura 21, o corpo de prova deve ser

utilizado no ensaio M8, lembrando de retirar os filtros de polietileno da parte inferior e superior

do corpo de prova. O corpo de prova deve ser extraído em um valor próximo a 10mm, por isso a

necessidade do uso do disco espaçador conforme a Figura 22. Na sequência, a extração pode ser

feita com o auxílio do extrator preso à base metálica conforme a Figura 23. O auxílio do extrator

é extremamente necessário principalmente no ponto mais seco que necessita uma grande

aplicação de força. Para a utilização do extrator, a alavanca deve ser baixada, encaixando-se a

parte circular sobre o cilindro, exemplificado na figura 23, e então aplica-se uma força vertical

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afim de deslocar o cilindro para baixo, tomando cuidado de não exceder demasiadamente a

extração que deve ser próxima a 10mm, figura 23. Após extraídos aproximadamente 10mm,

como vê-se na Figura 24, o corpo de prova deve ser colocado na posição horizontal de acordo

com a segunda imagem da Figura 24, dentro de um recipiente que possa comportar os 5 corpos

de prova e suas cápsulas para recolher o material desprendido, e com um nível de água entre 10 a

15 mm acima dos cilindros dos corpos de prova utilizados (MT-DNER- ME 228-94, 1994).

Figura 21: Corpo de Prova após a Compactação e Início da Retirada do Corpo de Prova


Figura 22: Segundo momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova


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Figura 23: Terceiro Momento da Extração em 10mm do Corpo de Prova


Figura 24: Corpo de Prova Extraído em 10mm e em posição para o M8


Logo nos primeiros minutos de imersão, percebe-se o desprendimento de solo do corpo de

prova de acordo com a umidade de cada ponto. Percebe-se na Figura 25 a disposição final do

conjunto da curva com seus 5 pontos. Foram utilizados para os ensaios de imersão uma bacia

plástica e um tanque de vidro, o que nos permitiu realizar a classificação de duas amostras ao

mesmo tempo. Lembrando que os corpos de prova devem estar todos finalizados e dispostos

horizontalmente para então se dar início ao enchimento do recipiente, que deve ser realizado com

vazão constante e consideravelmente lenta, para evitar que a agitação da água influencie no

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processo de desprendimento do material que está sendo submetido à imersão (MT-DNER- ME

228-94 e ME 256-94, 1994).

Figura 25: Execução do Ensaio M8 com Duas amostras com 5 Corpos de Prova cada


No terceiro dia de ensaio temos a pesagem das cápsulas para determinação da umidade de

moldagem e retirada das cápsulas de imersão para colocá-las na estufa. Após 24 horas em estufa

a 110ºC as cápsulas para a determinação da umidade já podem ser retiradas, e após esfriarem

podem ser pesadas. O segundo procedimento é esvaziar a bacia onde estão colocados

horizontalmente os cilindros com os corpos de prova. Após o esvaziamento realizado com

cuidado, as cápsulas da perda de massa por imersão são retiradas buscando deixar o mínimo de

água possível na cápsula sem perder material, sendo na sequência colocadas na estufa para

secarem. Observa-se nas Figuras 26 e 27 a diferença entre a perda de massa por imersão nos

diferentes pontos conforme a sua umidade, e na Figura 26 observa-se a diferença entre um ponto

muito seco e um ponto muito úmido, o ponto mais seco da mistura tende a se desprender em

forma de flocos, já o ponto mais úmido se desprende em várias partículas de solo. E na Figura 27

temos dois pontos com teor de umidade muito próximos da ótima, onde um corpo de prova se

desprendeu praticamente em apenas um bloco, e o outro quase não perdeu material, ficando

visivelmente fissurado, porém devido sua proximidade com a umidade ótima, permaneceu junto

ao corpo de prova (MT-DNER- ME 228-94 e ME 256-94, 1994).

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Figura 26: Diferença entre Corpo de Prova Muito Úmido e Muito Seco


Figura 27: Corpos de Prova com Umidade Próxima da Ótima


Seguindo o exemplo, no terceiro dia temos a massa retirada das cápsulas e suas umidades

calculadas. Compara-se os valores encontrados na moldagem com a umidade calculada, obtendo

para este exemplo uma variação pouco significativa para cada ponto. Deve-se observar na

determinação da umidade, que pode ocorrer de todos os pontos variarem porcentagens parecidas

em relação à umidade calculada, pois isso ocorre devido o desconhecimento da umidade

higroscópica daquela mistura. Uma precaução que deve ser tomada na mistura dos pontos, é a

garantida de pelo menos dois pontos antes e pelo menos dois depois da umidade ótima de

compactação. Caso estiver faltando um ponto no ramo seco (antes da umidade ótima), pode-se

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complementarmente em outro dia moldar um corpo de prova mais seco e excluir o extremo

úmido, ou vice-versa. Na tabela da Figura 28 apresenta-se os resultados da umidade de

moldagem do exemplo adotado (MT-DNER- ME 228-94 e ME 256-94, 1994).

Figura 28: Cálculo da Umidade de Moldagem na Tabela Digital

Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5) Cilind. Nº 1 2 3 4 5

Cápsula 3 80 81 82 83 84 17 19 88 89 Tara 32.78 19.82 18.94 19.5 19 19.34 15.51 14.49 19.68 19.2

T+SU 117.58 73.59 108.55 76.44 90 104.5 85.56 80.45 107.36 104.64

T+SS 107.61 67.2 96.34 68.88 78.51 90.65 71.97 67.67 89.55 87.27

w % 13.32 13.49 15.78 15.31 19.31 19.42 24.07 24.03 25.49 25.52

Wm % 13.41 15.54 19.36 24.05 25.50 Fonte: Autoria Própria

No quarto dia, mede-se na balança a massa das cápsulas da perda de massa por imersão e

efetua-se os cálculos e procedimentos M9 da classificação MCT. O procedimento laboratorial é

apenas a pesagem das cápsulas, gerando assim os dados finais para a classificação MCT da

amostra ensaiada (MT-DNER- CLA 259-96, 1996).

Para realizar a classificação efetivamente, foi utilizado um arquivo do software Excel da

Microsoft com tabela digital elaborada pelo Professor Dr. Cezar Bastos da Fundação

Universidade do Rio Grande (FURG), e utilizada pelo Professor Dr. Cesar Ruver da UFRGS, que

facilita os cálculos, sistematiza as operações e cria os gráficos necessários. Ressalta-se que os

Professores Bastos e Ruver são pesquisadores colaboradores da pesquisa citada anteriormente.

Complementarmente, para facilitar a execução dos ensaios M5 e M8, foi criada pelo autor

deste trabalho uma tabela digital, inserida na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" dentro do arquivo criado

pelo Professor Dr. Cezar Bastos. Esta tabela tem função de fazer o cálculo da altura do corpo de

prova e a análise da diferença de altura relacionando "n" e "4n" automaticamente, agilizando

assim o processo de execução do ensaio, e também calcular a umidade de moldagem dos corpos

de prova e a massa seca perdida na imersão.

Após preenchida a planilha da aba dos ensaios M5 e M8, apresentada no print da Figura

29. Existem uma série de etapas a serem cumpridas afim de criar os gráficos e executar os

cálculos dos coeficientes de classificação.

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Figura 29: Print da Planilha na aba "M5 e M8 UNIJUÍ" da Tabela Digital


O procedimento de classificação através da planilha eletrônica criada pelo Dr. Cezar

Bastos segue alguns procedimentos, Após preenchida a aba "M5 e M8 UNIJUÍ" conforme

detalhado anteriormente, existe uma sequência de passos que devem ser tomados para que os

gráficos sejam gerados corretamente e assim possa ser feita a devida classificação.

Na Figura 30 que segue o exemplo anteriormente adotado da mistura ALA 40%, devem

ser observados os primeiros passos dentro da aba "PLANILHA" do arquivo Excel. Para cada

corpo de prova as colunas com os valores de altura e MEAS devem ser estendidas até o número

de golpes de seu respectivo corpo de prova, já as colunas com a variação de altura ∆h devem ser

estendidas até a última comparação de altura entre os corpos de prova, e sempre as últimas 4

células serão apagadas neste procedimento. As células de Hmáx da Perda de Massa por Imersão,

com o fundo verde no print da Figura 30, correspondem à ultima altura de cada corpo de prova.

As células com fundo amarelo serão preenchidas com os valores dos coeficientes encontrados,

exceto o " e' " que é calculado com os demais valores, e na célula de fundo verde claro temos a

classificação final deste mistura ensaiada.

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Figura 30: Print 1 da aba "PLANILHA"

Fonte: Bastos, (2012)

Figura 31: Print 2 da aba "PLANILHA"


Ainda nesta aba, o próximo procedimento de acordo com o Print da aba "PLANILHA" da

Figura 31, é a alteração da legenda dos gráficos gerados através da alteração das células S28 até

W28, de acordo com a umidade de moldagem da amostra. A tabela de S29 até W40 deve ter seus

valores estendidos até o final, e então apagadas as células com valor zero. Estes valores serão

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utilizados para a interpolação apresentada da célula AC45 até AF49, onde são preenchidos os

valores para cada corpo de prova CP1 até CP5 respectivamente os valores de y1, y2, x1 e x2. O

procedimento é fazer a interpolação dos valores próximos de 2mm dentro da tabela para

encontrar o número de golpes para se ter uma altura exata de 2mm para cada corpo de prova.

Pode-se observar que geralmente no primeiro corpo de prova será necessária uma extrapolação,

pois a altura para 64 golpes (como no exemplo) é maior que 2mm, esta interpolação terá como

resultado os valores de parâmetro Bi.

O passo seguinte é o cálculo do coeficiente " c' " que se dá através de uma interpretação

gráfica que será gerada na aba "CURVA MCV". O coeficiente é calculado através da inclinação

da reta vermelha salientada na Figura 32, que será calculada através da divisão entre a variação

em y pela variação em x para um ponto fixo em 10 golpes e diferença de altura 2mm. Para saber

os valores a serem utilizados no cálculo, cria-se duas retas (retas azuis da Figura 32) afim de

representar as curvas mais próximas (antes e depois) do ponto de coordenada (10;02). Após

traçadas as duas retas, mover horizontalmente uma delas até que se encontrem, então traçar uma

reta que saia do ponto de encontro e vá até o meio das duas na outra ponta e por fim move-la afim

de que a parte inferior esteja sobre a coordenada (10;02) (representada com a reta vermelha). O

próximo passo é escolher um ponto sobre a reta vermelha para o cálculo do coeficiente,

geralmente escolhe-se um ponto que esteja sobre as linhas verticais e horizontais, para o exemplo

utilizou-se a coordenada (7;4). O coeficiente é calculado dividindo a variação em y dos dois

pontos (que seria 4-2=2) pela variação em x que está em escala logarítmica (que seria 10log(10)-

10log(7)=1,549) a divisão resulta em um coeficiente c'=1,29.

O passo seguinte é o cálculo do coeficiente " d' " que é dado pela inclinação da curva de

compactação da série de 16 golpes na aba "CURVA COMPACTAÇÃO" da Figura 33. Para o

cálculo divide-se a diferença do eixo y do segundo e primeiro ponto multiplicado por 1000, pela

diferença no eixo x do segundo e primeiro ponto da série de 16 golpes (em vermelho). Seguindo

o exemplo temos que d'=(1669,6-1529,6)/(15,54-13,41) logo d'= 65,7.

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Figura 32: Gráfico da aba "CURVA MCV"


Figura 33: Gráfico da aba "CURVA COMPACTAÇÃO"


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O último passo para a classificação é determinar o valor de Pi (Perda de Massa por

Imersão), dado pelo valor em y para Mini-MCV 10 ou 15, de acordo com o valor de AF - Altura

Final. Se AF for maior que 48mm utilizaremos Mini-MCV 10 para encontrar Pi, se for menor que

48mm utilizaremos Mini-MCV 15. Para determinar o valor de AF devemos traçar uma reta

vertical em Mini-MCV=10 na aba "ALTURA", Figura 34, e ver o valor no eixo y correspondente

ao momento de intersecção da reta vertical com a curva que representa as alturas do corpo de

prova. Para o exemplo temos que AF será igual a 47,9. Desta forma utilizaremos o valor de Mini-

MCV 15 para encontrar o Pi.

Figura 34: Gráfico da aba "ALTURA"


Na aba "PI", apresentado na Figura 35, traça-se uma reta vertical no valor de Mini-MCV

encontrado para a amostra de solo conforme a condição da Altura Final e verifica-se o valor de Pi

no eixo y. Para o exemplo vemos que Pi em Mini-MCV 10 é igual a 2.

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Figura 35: Gráfico da aba"'PI"


Desta forma, preenchemos os valores de " d' ", " c' " e Pi na aba "PLANILHA" da Figura

30, e o gráfico de classificação final será gerado na aba "Classificação MCT", apresentado na

Figura 36, e obtemos assim o resultado final da classificação MCT de acordo com a localização

no ponto dentro dos grupos de solo apresentados no gráfico.

Figura 36: Gráfico da aba "Classificação MCT"

Fonte: Bastos (2012)

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Pode-se observar a classificação final da mistura ALA 40% pertencente ao grupo LA'.

Este resultado é coerente com os ensaios realizados no início das pesquisas em 2012 na Fundação

Universidade do Rio Grande (FURG), garantindo assim a coerência do procedimento adotado

neste trabalho, consolidando assim a sua execução no Laboratório de Engenharia Civil da

UNIJUÍ.

3.4.2 Ensaios de Classificação MCT Expedita

Os ensaios da classificação MCT Expedita - método das pastilhas, foram realizados

conforme as recomendações do artigo da professora Dra. Rita Fortes (FORTES, 2002),

apresentado no item 2.3.2 deste trabalho, com algumas adaptações para os equipamentos do LEC.

Pela inexistência de normas e desconhecimento do procedimento, alguns ensaios tiveram que ser

repetidos devido as alterações convenientes tomadas após análises e leituras de artigos.

Após a execução de vários ensaios, adotou-se uma sequência e um padrão a ser seguido

afim de poder comparar os resultados sem que houvesse variação devido o procedimento

laboratorial. Na sequência, serão listados os materiais e equipamentos utilizados na execução do

ensaio de classificação MCT Expedito pelo método das pastilhas, e apresentada a metodologia

adotada para este Trabalho de Conclusão de Curso.

Figura 37: Parte de Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita


Na Figura 37 têm-se: bandeja metálica, colher, amostra de solo, peneira nº 40 ABTN,

espátula de aço, água destilada, placa de vidro, solo passante na peneira nº 40 ABNT.

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Figura 38: Demais Utensílios Utilizados no Ensaio de Classificação Expedita


Já na Figura 38 têm-se: paquímetro, fio dental, 5 anéis de aço inoxidável, bandeja

retangular, cachimbo de pedra porosa, béquer de plástico, cronômetro, filtro.

Figura 39: Penetrômetro e Estufa


Figura 39: Penetrômetro, Estufa para secagem regulada à 60ºC.

O procedimento do ensaio inicia-se com o peneiramento de uma amostra de solo, do qual

será utilizado o material passante na peneira nº 40. Uma das vantagens deste método é a pequena

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quantidade de material necessário, cerca de 60g. Adiciona-se água ao solo e mistura-se com

auxílio de uma espátula. Os solos argilosos necessitam de um período maior de mistura devido a

sua fina granulometria.

Adiciona-se água destilada ao solo até que se atinja o ponto de moldagem, este ponto é

verificado conforme a Figura 40, onde coloca-se uma pequena quantidade da mistura sobre uma

placa de vidro e que será submetido ao processo de penetração, devendo atingir valores próximos

a 10mm. Quando esta penetração for atingida, as pastilhas podem ser moldadas, lembrando que o

ponto é atingido através do acréscimo de água ou solo conforme o resultado da penetração.

Para a moldagem, são feitas pequenas esferas de solo com as mãos e então são colocadas

dentro do anel de aço e pressionadas com o dedo, afim de preencher todo o anel, o excesso de

material é retirado com o auxílio de um fio dental de acordo com a segunda imagem da Figura

40. Para evitar que a pastilha grude no vidro, em solos argilosos recomenda-se o uso de um

plástico sobre o vidro.

Figura 40: Ponto de Moldagem e Retirada do Excesso com Fio Dental


Após a moldagem, as 5 pastilhas são colocadas verticalmente em uma estufa previamente

regulada em 60ºC por 24 horas conforme vê-se na primeira imagem da Figura 41. Neste processo

as pastilhas perdem água, e por este motivo ocorre uma contração, o que ocasiona a queda das

pastilhas em solos bastante argilosos conforme observa-se na segunda imagem da Figura 41.

60

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Figura 41: Pastilhas recém colocadas na estufa e 24 horas após


Após as 24 horas, as pastilhas são retiradas da estufa, e antes de dar sequência ao ensaio

espera-se até que elas esfriem. Após este período, podem ser realizadas as medidas de contração

das pastilhas, com o auxílio de um paquímetro, na primeira imagem da Figura 42. É importante

que sejam realizadas três medidas de cada pastilha, para fazer a média das 15 leituras de

contração, que irão definir a posição no eixo x do gráfico de classificação.

Para a embebidação das pastilhas, necessita-se de um sistema composto por dois

cachimbos com pedra porosa e um recipiente com água destilada. Nota-se na Figura 42 a

utilização de uma bandeja para que o recipiente com água destilada fique no mesmo nível dos

cachimbos de pedras porosas que já estão colocados sobre a base do penetrômetro, isto é

importante para que durante o processo de embebidação, a água fique nivelada e as pastilhas

recebam água apenas por capilaridade.

Para montar o sistema de forma que não fique ar na mangueira, elas são colocadas no

recipiente de água e através da pressão exercida por um sopro vedando ao máximo a abertura do

recipiente, a água se desloca sem bolhas de ar para o cachimbo. Após montado o sistema, deve-se

esperar que a água em excesso saia pelas pedras porosas até que a água fique nivelada para então

se colocar o filtro sobre a pedra.

61


O processo de embebidação tem duração de 2 horas, nas quais as pastilhas recebem água

por capilaridade e irão inchar, aumentando o seu tamanho e apresentando características de

trincamento ou não de acordo com o tipo de solo.

Figura 42: Montagem do Sistema de Embebidação e Medição da Contração


Observa-se na Figura 43 que no início do processo de embebidação há pouco inchamento

das pastilhas, já no término das duas horas percebe-se um aumento de tamanho e presença de

trincas principalmente em solos argilosos.

Figura 43: Variação de aspecto visual das pastilhas no início e fim da embebidação


62

_____________________________________________________________________________________________


Após duas horas de embebidação, inicia-se o processo de penetração das pastilhas. Na

Figura 44 observa-se o momento da penetração na pastilha. Uma agulha com massa de 10g, cai

em queda livre, para isso posiciona-se a mesma em contato com a pastilha e então ela é solta

através do equipamento, e então mede-se o deslocamento vertical, que é a penetração conforme

vê-se na Figura 44. Para cada pastilha são feitas três leituras, e novamente se faz a média das 5

pastilhas que irão resultar na localização vertical do ponto de classificação.

Figura 44: Penetração das Pastilhas


O gráfico de classificação foi apresentado no item 2.3.2 deste trabalho, e será comentado

com maior detalhamento do capítulo de Resultados.

63


4 RESULTADOS

Devido a necessidade de se adequar a metodologia MCT ao nosso laboratório, a

realização dos ensaios teve início em meados de julho, e deste momento até a segunda quinzena

de novembro, foram possíveis classificar 3 amostras de diferentes solos pela Metodologia MCT,

além de 9 misturas que utilizam o solo do Campus da UNIJUÍ. Utilizando a Metodologia MCT

Expedita - método das pastilhas, foram realizadas 12 classificações de solo e 6 misturas

referentes ao grupo de pesquisa.

Pelo conjunto do grupo de pesquisas na área da geotecnia, as curvas de compactação das

misturas ALA, ALAI e ALARC foram realizados por outros integrantes deste grupo, e coube a

esta parte da pesquisa realizar os ensaios de classificação MCT, sendo assim as curvas de

compactação foram cedidas pelos colegas de pesquisa. Da mesma maneira a curva de

compactação do solo de Ajuricaba e Capão do Cipó foram cedidas por colegas de pesquisa, e a

curva de compactação do solo do Campus foi aproveitada dos ensaios realizados no início do ano

por todo o grupo de pesquisa.

A localização das amostras de solo classificadas estão representadas nas imagens

seguintes, primeiramente uma visão geral do Estado na figura 45, e também uma imagem mais

aproximada da região na figura 46. As amostras retiradas da BR-377 estão localizadas nos

municípios de Cruz Alta, Ibirubá e Santa Bárbara do Sul representados em verde claro.

64

_____________________________________________________________________________________________


Figura 45: Localização das cidades da retirada de amostras no Estado


Figura 46: Destaque na região com cidades da retirada de amostras


65


4.1 COMPACTAÇÃO

Os ensaios de compactação necessários para encontrar a umidade ótima afim de nortear a

classificação MCT foram realizados para as amostras de solo de Ajuricaba, Capão do Cipó e Ijuí

- Campus UNIJUÍ, além das diferentes misturas apresentadas na tabela da Figura 47 a seguir:

Figura 47: Umidade ótima das amostras classificadas

Solo/Mistura Umidade

ótima (%)

Campus UNIJUÍ 32.50

Ajuricaba 31.00

Capão do Cipó 22.00

Mistura ALA 20% 25.00



Mistura ALAI 20% 23.50



Mistura ALARC 20% 25.70

Mistura ALARC 30% 25.20

Mistura ALARC 40% 24.00 Fonte: Autoria Própria

Figura 48: Curvas de Compactação Misturas ALA

Fonte: Autoria do Grupo de Pesquisas em Solo

12.00

13.00

14.00

15.00

16.00

17.00

18.00

15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Mas

sa E

spec

ífic

a A

par

ente

Sec

a (k

N/m

³)

Umidade (%)

Solo Natural EN

ALA 20% EN

ALA 30% EN

ALA 40% EN

66

_____________________________________________________________________________________________


Figura 49: Curvas de Compactação Misturas ALAI


Figura 50: Curvas de Compactação Misturas ALARC


12

13

14

15

16

17

18

10 20 30 40 Mas

sa E

spec

ífic

a A

par

ente

Sec

a (k

N/m

³)

Umidade (%)

40% ALAI - Normal

30% ALAI - Normal

20% ALAI - Normal

Solo Natural - Normal

12.00

12.50

13.00

13.50

14.00

14.50

15.00

15.50

16.00

15 25 35

Pe

so E

spe

cífi

co A

par

en

te

Seco

(kN

/m³)

Umidade (%)

40% ALARC - Normal

30% ALARC - Normal

20% ALARC - Normal

Solo Natural - Normal

67


Figura 51: Curvas de Compactação amostras de Solo


4.2 CLASSIFICAÇÃO MCT

Foram realizados 12 classificações pela metodologia MCT, das quais 3 são solos e 9

misturas estudadas para objetivos do grupo de pesquisas da UNIJUÍ, os resultados estão

apresentados na figura 52. As três amostras de solo apresentaram comportamento LG' - Argilas

Lateríticas, ou Argilas Arenosas Lateríticas. Como esperado, o solo do Campus da UNIJUÍ

apresentou comportamento muito argiloso, se localizando bastante a direita na carta de

classificação.

O solo de Capão do Cipó se apresentou mais arenoso do que o solo de Ajuricaba, devido

sua proximidade com o grupo das Areias Lateríticas - LA', onde grande parte das misturas de 20

e 30% se localizaram, percebe-se assim que tanto misturas com areia natural, areia industrial ou

resíduo de construção civil necessitam de uma substituição de 40% do solo natural do campus

para que fiquem dentro do grupo das Areias Lateríticas.

13.00

13.50

14.00

14.50

15.00

15.50

17 22 27 32 37

Pe

so E

spe

cífi

co A

par

en

te

Seco

(kN

/m³)

Umidade (%)

Ajuricaba

Capão do Cipó

Campus UNIJUÍ

68

_____________________________________________________________________________________________


Figura 52: Resultados Classificação MCT


4.3 CLASSIFICAÇÃO MCT EXPEDITA - MÉTODO DAS PASTILHAS

A partir dos ensaios de Classificação Expedita, foram encontrados os resultados

apresentados na Figura 53. Através deste método foram classificadas 12 amostras de solo de da

região, além de 3 misturas com areia e mais 3 misturas com areia industrial. A classificação de

cada zona representada por siglas conforme ABGE (1998), já foi referenciada no item 2.3.1 deste

trabalho

Pode-se observar dos resultados obtidos que o solo do campus da UNIJUÍ tem

comportamento característico de um solo bastante argiloso devido o seu deslocamento acentuado

no eixo X do gráfico que apresenta os valores de c' referentes a quantidade de areia, o que

confere com os resultados de outras pesquisas que apresentam 96% passante na peneira nº 200,

sendo este um solo LG' - argila laterítica.

69


Dos 5 pontos da BR-377, apenas o ponto 2 se aproximaram do limite entre solos

lateríticos e não lateríticos, todos os demais apresentaram classificação LG' bem definida - solo

argiloso laterítico e argilas lateríticas arenosas. Os solos de Santa Rosa, Palmeira das Missões e

Capão do Cipó também foram classificados como LG'.

Apenas o solo de Ajuricaba apresentou comportamento não laterítico pela classificação

expedita, porém pela proximidade com a linha divisória entre Lateríticos e Saprolíticos,

recomenda-se a execução dos ensaios de classificação M5 e M8. Pela classificação expedita NG'

- Argilas, Argilas Siltosas ou Argilas Arenosas não Lateríticas

Os Solos das cidades de Tupanciretã e Jóia ficaram na zona de transição LA'-LG' - Areia

Argilosa Laterítica e Argila Laterítica ou Argila Laterítica Arenosa, fato que se observa

tatilmente ao analisar o solo.

As três misturas com Areia Natural (ALA) apresentaram comportamento LG' - Argila

Laterítica Arenosa, assim como as misturas com Areia Industrial (ALAI) de 20 e 30%, tendo

exceção apenas a mistura ALAI 40% que foi classificada como pertencente a transição NA'/(NG'-

NS') - areias siltosas e areias argilosas não lateríticas para argilas arenosas não lateríticas ou siltes

arenosas não lateríticas.

FORTES et al. (2002), utilizaram o gráfico apresentado no item 2.3.2. deste trabalho,

porém solos bastante argilosos apresentam uma elevada contração diametral, e para melhor

representar os resultados dos solos argilosos, principalmente do campus da UNIJUÍ, o gráfico foi

estendido. Devido a relação do gráfico de classificação pelo método das pastilhas com a

classificação MCT, dada pela relação do coeficiente c' apresentado na parte superior do gráfico,

foi necessária uma extrapolação numérica, realizada através de um programa de modelagem

matemática.

70

_____________________________________________________________________________________________


Figura 53: Resultados da Classificação MCT Expedita


71


5 CONCLUSÃO

Neste capítulo apresentam-se as principais conclusões deste TCC e algumas sugestões

para continuação dos estudos que permitam aprofundar o conhecimento sobre o tema e aspectos

pesquisados e explanados nesta dissertação.

Conclusões:

a. Foram realizados vários ensaios M5 e M8 para a Classificação MCT, tendo

apresentado resultados coerentes com os apontados na literatura, especificamente

se comparados com ensaios realizados na FURG anteriormente com o solo do

Campus de Ijuí da UNIJUÍ;

b. Foram realizados inúmeros ensaios pelo método das pastilhas da Classificação

MCT expedita, onde apesar da falta de referências de pesquisa, apresentaram

resultados semelhantes se comparados com a Classificação MCT;

c. Foi compreendido o procedimento dos ensaios da Classificação MCT obtendo-se

confiabilidade nos resultados encontrados;

d. Todas as misturas estudadas propostas no projeto de pesquisa institucional

obtiveram a Classificação MCT;

e. Misturas ALA com areia e areia industrial foram classificadas pelo método

expedito das pastilhas MCT;

f. Os resultados da Classificação Expedita podem ser considerados confiáveis devido

à grande quantidade de ensaios repetidos inicialmente, a tomada de decisões sobre

as ferramentas a serem utilizadas na execução do ensaio no planejamento da

pesquisa e a melhor maneira de executá-las;

g. Deixa-se um grande legado aos cursos de Engenharia Civil da instituição e ao

LEC possibilitando, a partir de agora, a realização de ensaios para Classificação

MCT e MCT expedita, permitindo que os alunos, pesquisadores e empresas

possam utilizar desta importante ferramenta para qualificação de materiais para

uso na pavimentação e obras geotécnicas;

h. O objetivo específico de encontrar solos arenosos finos lateríticos na região não

foi aprofundado em face de que tornou-se objetivo de outro trabalho de pesquisa

72

_____________________________________________________________________________________________


realizado pelo formando Cristiano Schmidt Della Flora, integrante do projeto de

pesquisa institucional;

i. Classificaram-se 3 amostras de solo, 9 misturas ALA, sendo 3 delas com

utilização de resíduo da construção civil na Classificação MCT, e 12 amostras de

solo e 6 misturas ALA pela classificação expedita. Desta forma, formado está um

pequeno banco de dados, que estará em permanente ampliação, consolidando a

execução de ensaios de Classificação MCT no LEC.

Sugestões para Próximas Pesquisas:

a. Comparar a Classificação MCT com a MCT Expedita para solos da Região

Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul;

b. Através da repetibilidade de ensaios para um determinado solo, analisar

estatisticamente a constância ou não dos resultados obtidos;

c. Ampliar o banco de dados com intuito de mapear os resultados classificatórios dos

solos da região;

d. A realização e consolidação dos demais ensaios referentes a Metodologia MCT de

grande importância para a seleção de solos para a pavimentação e obras

geotécnicas, como os ensaios de Mini-CBR, Contração, Infiltrabilidade e

Permeabilidade e de Penetração da Imprimadura Betuminosa.

73


REFERÊNCIAS

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74

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