Universidade Federal de Santa Maria Programa de Ps-graduao em
Engenharia Civil
Materiais para infra-estrutura de transportes
Princpios da estabilizao dos solos
Prof. Eng. Rinaldo Pinheiro
PRINCPIOS DA ESTABILIZAO DE SOLOSA melhoria das propriedades de
um solo provavelmente a mais antiga mas, do ponto de vista tcnico,
ainda a mais intrigante tcnica entre todos os mtodos construtivos
comuns da engenharia civil. H mais de 3.000 anos, solos melhorados
j eram usados na construo de templos na Babilnia. Tambm nesse
perodo, os chineses usavam madeira, bambu ou palha para reforar
solos. O ideograma chins para o termo engenharia civil significa
exatamente solo e madeira.
O solo natural um material complexo e varivel, porm devido sua
abundncia e baixo custo oferece grandes oportunidades de emprego na
engenharia. Entretanto, comum que o solo de uma localidade no
preencha parcial ou totalmente as exigncias do engenheiro
construtor. Assim, torna-se necessrio escolher entre: (a) aceitar o
material tal como ele e desenvolver o projeto de forma a contemplar
as limitaes que o solo impe; (b) remover o material e substitu-lo
por outro de melhor qualidade; ou (c) alterar as propriedades do
solo existente de modo a criar um novo material capaz de adequar-se
de melhor forma as exigncias do projeto.
Princpios da estabilizao dos solos As propriedades de um solo
podem ser alteradas por mtodos:
- mecnicos, - fsicos e/ou qumicos.O tipo de estabilizao
escolhida depende:
-
das propriedades no estado natural, propriedades desejadas para
o solo estabilizado efeitos no solo aps a estabilizao.
Princpios da estabilizao dos solos
Os mtodos mecnicos so aqueles que no se adicionam nenhum
material estranho ao solo.envolvem a reduo de volume de vazios in
situ do solo, preenchimento de vazios, compactao, drenagem e
mantendo o contedo de gua constante a mistura de tipos de solos
diferentes. Em geral estas tcnicas so combinadas com a
compactao.
Princpios da estabilizao dos solos Os mtodos fsicos:envolvem a
mudana de temperatura (decrscimo de temperatura e solidificao de
betume quente misturado com o solo), a hidratao (cimentao e
endurecimento devido hidratao de cimento portland), a evaporao
(secagem de solos reforados com betume emulsionado), e adsoro.
Princpios da estabilizao dos solosOs mtodos qumicos envolvem:a
troca inica (processos complexos de mudana da adsoro nas partculas
de solo troca de bases), a precipitao (misturas de duas solues
produzindo um novo componente capaz de exercer um efeito
estabilizante), a polimerizao (sobre certas condies a interao de
alguns componentes simples produzem novos componentes molculas
grandes que exercem a ao estabilizante), oxidao.
Estabilizao fsico-qumicaA estabilizao qumica dos solos pode ser
dividida em trs classes: tratamentos nos quais o efeito do agente
estabilizante (produto qumico) devido essencialmente sua interao
com o solo, e no qual suas propriedades fsicas (estabilizantes) no
tm ao relevante no processo. Exemplo: a cal. tratamentos nos quais
os efeitos do aditivo so devidos sua interao com o solo e tambm
devido s suas propriedades. Exemplo: o cimento. tratamentos nos
quais o efeito do agente estabilizante devido essencialmente s
propriedades do aditivo; a interao com o solo no sendo importante.
Exemplo: o betume.
importante considerar: As foras atuantes no sistema solo e como
elas podem ser alteradas pela introduo do agente estabilizante. Os
possveis mecanismos atravs dos quais o agente estabilizante atua
alterando as propriedades do solo. O efeito tanto da composio do
solo quanto do estabilizante. Os mtodos de formao do agente
estabilizante no solo. A aplicao de tais conceitos aos diversos
mtodos de estabilizao fsico-qumica.
Mecanismos de estabilizao e ligaesEstabilizante Mecanismo Ligao
soloestabilizante Inica/Polares van der Waals/ Polares Ligao das
partc. do estab. entre si Inica/Covalentes van der Waals/ Polares
Aspecto mecnico (Ligao) forte e rgida fraca e rgida
Cimento Portland Betume a quente
Hidratao Temperatura
Betume (cut-back)
Evaporao
van der Waals/ Polares
van der Waals/ Polares
fraca e rgida
Betume (emulso)
Evaporao
van der Waals/ Polares
van der Waals/ Polares
fraca e rgida
Cal
Hidratao
Inica/Polares
Inica/Covalentes
Forte a fraca(*) e rgida
Rgido = no frivel (*) depende do solo
Estabilizao dos solos com cal
Uso da cal na histria da humanidadeH tempos que diversos tipos
de cal, incluindo produtos com graus variados de pureza, vm sendo
utilizados com sucesso como agentes estabilizantes de solos.
Algumas obras so a seguir mencionadas: A Grande Muralha da China
(3.000 AC) A cidade bblica de Jerico A cidade de Taos (ndios
pueblos, Novo Mxico, EUA) - sculo XIII Construes feitas pelos ndios
americanos pr-colombianos Construes romanas: Santurio de Fortuna
(Palestina) - 80 AC; Teatro de Pompeia - 55 AC; Panteo Romano;
vrios aquedutos em Roma, Segvia, Constantinopla e Frana; construes
militares. No Brasil: cidades de Diamantina e Ouro Preto (MG) e
Parati (RJ).
Solo-cal
Tipos conhecidos de cal: A cal calcrio britado e calcinado a
temperatura inferior de fuso. A temperatura de calcinao (queima) do
calcrio de 850 a 900 C.
CaCO3 + 21 kcal CO2 + CaO (cal viva) CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
(cal hidratada
Alm dessa cal, chamada de cal hidratada clcica, podemos ter cais
dolomticas (ricas em magnsio).Ca(OH)2 + MgO (cal dolomtica
mono-hidratada) Ca(OH)2 + Mg(OH)2 (cal dolomtica di-hidratada)
Solo-cal
A estabilizao com cal pode ser de dois tipos: Solo modificado
pela cal: O teor de cal adicionado pequeno; apenas suficiente para
desenvolver a fase rpida das reaes. utilizado apenas para modificar
caractersticas do solo, sem desenvolver reaes lentas, cimentantes.
Solo estabilizado pela cal: maior teor de cal adicionado, com o
objetivo de atingir-se as reaes lentas, pozolnicas, que vo
estabilizar o material.
Solo-cal
Processo de estabilizao alcalina
A estabilizao alcalina aplicvel em todo solo com, pelo menos, 10
a 15% de argila, baixos teores de matria orgnica, mica e sulfatos
(na presena destes trs ltimos, o estabilizante no reage formando
cimentantes, apenas os neutraliza). O processo de estabilizao
alcalina pode ser dividido em duas fases:fase rpida (minutos a
dias, podendo em alguns casos levar meses) fase lenta (semanas a
anos).
Solo-cal
Fenmenos responsveis Fase rpidaTroca catinica Adsoro de molculas
de hidrxido de clcio Ca (OH)2 Floculao
Fase lenta (reaes pozolnicas)Cimentaes Siclia, aluminosa e
ferruginosa Carbonatao Reaes pozolnicas
Solo-cal
Uma viso puramente qualitativa e muito simplificada de algumas
reaes tpicas solo-cal:
Ca(OH)2 Ca++ + 2(OH)Ca++ + 2(OH)- + SiO2 (slica da argila) CSH
Ca++ + 2(OH)- + Al2O3 (alumina da argila) CAH
Difratogramas para mistura de caulinita + cal sem tempo de cura
(0 dias) e para 318 dias de cura a 38. Nesses ensaios verifica-se a
presena de novos picos no difratograma corresponde aos minerais
neo-formados.
Difratogramas de mistura de montmorilonita + cal com 1 dia de
cura (38C) e para 296 dias de cura a 38. Nesses ensaios verifica-se
a presena de novos picos no difratograma corresponde aos minerais
neo-formados.
Solo-cal
SOLOS APROPRIADOS PARA A ESTABILIZAO COM CAL
A extenso das reaes pozolnicas solo-cal influenciada
principalmente pelas propriedades do solo natural.
A cal reage com solos mdios, moderadamente finos e finos,
diminuindo a plasticidade, melhorando a trabalhabilidade, reduzindo
a expanso e aumentando a resistncia. Solos dos grupos A-5, A-6, A-7
e alguns A-2-6 e A-2-7, do sistema de classificao da AASHTO, so
susceptveis cal. Solos classificados como CH, CL, MH, ML, CL-ML,
SC, GC e GM pelo SUCS, devem ser considerados como potencialmente
estabilizveis com cal.
Solo-cal
ALTERAES NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE SOLOS COM A ADIO DE
CALLIMITES DE CONSISTNCIA100 90 80 70TEOR DE UMIDADE (%)
60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5TEOR DE CAL (%)
LL LP IP
6
7
8
9
10
Solo-cal
ALTERAES NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE SOLOS COM A ADIO DE
CALEFEITO DA TEMPERATURA NA RESISTNCIA COMPRESSO SIMPLES8000
RESISTNCIA COMPRESSO SIMPLES (Kn/m2)
7000
5 % Ca (OH)2
6000
0C5000
15C 25C
4000
45C3000
2000
1000
0 1 10TEMPO (DIAS)
100
Solo-cal
ALTERAES NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE SOLOS COM A ADIO DE
CALEFEITO DO TEOR DE CAL E TEMPO DE CURA NA RESISTNCIA COMPRESSO
SIMPLES3000
0 diasRESISTNCIA COMPRESSO SIMPLES (Kn/m2)
2500
7 dias 28 dias
2000
56 dias 182 dias
1500
1000
500
0 0 1 2 3 4 5TEMPO (DIAS)
6
7
8
9
10
Solo-cal
ALTERAES NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE SOLOS COM A ADIO DE
CALCARACTERSTICAS DE COMPACTAO
1900 PESO ESPECFICO APARENTE SECO (kg/m3) 1870 1840 1810 1780
1750 1720 1690 1660 10 15 20 25 TEOR DE UMIDADE (%)4% CAL -
C0MPACTADO APS 34 horas SOLO NATURAL
4% CAL - COMP. IMEDIATA
Solo-cal
Dosagem de Misturas Solo-CalMTODO DE EADES E GRIM (1966)
fundamenta-se no pH da mistura. O princpio bsico adicionar ao solo
suficiente quantidade de cal de modo a assegurar um pH de 12,4 para
a ocorrncia das reaes pozolnicas (que proporcionam resistncia
mistura).
MTODO DE THOMPSON (1966) Um solo reativo quando ao ser
adicionada cal sua RCS aumenta pelo menos 345 kPa, aps 28 dias de
cura a 22,8 C. O mtodo de Thompson prope procedimentos diferentes
conforme o solo seja ou no reativo. Para solos reativos, o objetivo
o desenvolvimento das reaes pozolnicas, que proporcionam resistncia
e durabilidade. No caso dos solos no reativos, objetiva-se melhorar
alguma(s) propriedade(s) do solo, como ISC, expanso ou
plasticidade.
Solo Arenoso Fino com Cal
Mistura de cal a solo em pista
Base de solo-cal trincada pela retrao
Estabilizao solo-cal-cinza volante
Misturas Solo-Cal-Cinza VolanteINTRODUO A cinza volante (fly
ash) uma pozolana artificial, produzida geralmente em termeltricas
que queimam carvo mineral ou matria orgnica. Pozolana definida pela
ASTM como um material silicoso ou slicoaluminoso, que por si s
possui pouca ou nenhuma capacidade de cimentao, porm em forma
finamente dividida e na presena de umidade reage quimicamente com
hidrxidos alcalinos e alcalinos terrosos temperatura ambiente para
formar ou ajudar a formao de compostos possuindo propriedades
cimentantes. Por tratar-se de um resduo industrial, a cinza
constitui matria prima de baixo custo, de cujo emprego podem
resultar vantagens econmicas. Alm disso, em certas aplicaes, esta
matria prima tem sido utilizadas inclusive com vantagens
tcnicas.
Solo-cal-cinza
Em princpio solos arenosos, com escassez de argila coloidal, no
reagem satisfatoriamente cal. Para a estabilizao desses solos,
quando o consumo de cimento muito elevado (economicamente invivel)
ou quando a correo da granulometria no possvel (por falta de outros
materiais), a adio de cinza volante (obviamente quando disponvel)
pode torn-los reativos cal.
Solo-cal-cinza
No caso do Rio Grande do Sul, a Plancie Costeira uma regio
carente de agregados ptreos onde a estabilizao de solos uma opo
muito interessante para a pavimentao. Como o solo predominante a
areia de duna, a estabilizao com cal apenas inadequada e com
cimento muito cara. A opo natural por misturas areia-cinza-cal, com
emprego de cinzas volantes resultantes da queima de carvo em
termeltricas, ou ainda da queima de casca de arroz. A funo da cinza
volante , ento, substituir a frao fina (argila) do solo, uma vez
que pode reagir com a cal, embora o tamanho da cinza seja diferente
do da argila. Os principais estados produtores de cinza volante no
Brasil so o Rio Grande do Sul e Santa Catarina. No Rio Grande do
Sul, as principais fontes produtoras de cinza volante so as
termeltricas de Candiota e Charqueadas, o COPESUL e a RIOCELL.
Solo-Cinza-Cal
Capacidade mxima de produo de cinzas em 1995 e estimativa para o
ano de 2005
Estado
Termeltrica
Cinza volante (t) Atual Ano de 2005 2.200,000 1.000,000 808.000
-
Cinza pesada (t) Anual 375.000 126.500 472.000 50.000 Ano de
2005 450.000 276.000 672.000 150.000
RS
Candiota So Jernimo Charqueadas
1.500,000 5.000 295.060 408.000 -
SC PR
Jorge Lacerda Figueira
Solo-cal-cinza
UTILIZAO DE CINZAS VOLANTES Em termos construtivos destacam-se:
a execuo, em 1986-87, de um trecho de 3 km com base de solocinza
volante-cal no acesso COPESUL a execuo do arruamento de Candiota
III, com emprego de mistura de 10% de cal + 90% de cinza (sem solo)
a aplicao dos resultados obtidos pelo Prof. Cludio Dias, na
construo de trechos experimentais na cidade de Rio Grande (200m na
Av. Buarque de Macedo), no arruamento do Campus Carreiros da FURG e
no Balnerio do Laranjal, em Pelotas.
Solo-cal-cinza
ESPECIFICAES PARA CONTROLE DA QUALIDADE DA CAL E DA CINZA
VOLANTE As cinzas volantes devero apresentar as seguintes
caractersticas qumicas: % SiO2 (slica) + %Al2O3 (alumina) 60% % de
carbono orgnico < 3%. Esta limitao se deve a que o carbono
orgnico consome cal sem dar origem a produtos cimentantes. Por
outro lado, tambm devero apresentar as seguintes caractersticas
fsicas: % de material retido na peneira n 325 30% superfcie
especfica 2500 cm2/g Em geral o tamanho da cinza volante
equivalente aos gros de silte. Sua forma esfrica e a distribuio
granulomtrica bastante uniforme.
Estabilizao com solo-cimento
Solo-CimentoDistinguem-se trs categorias de estabilizao com
cimento: Solo-cimento como base ou sub-base de pavimentos;
Solo-cimento plstico usado no revestimento de canais, valas e
taludes; e solo modificado: base, sub-base e reforo de subleito de
pavimentos. Os parmetros que definem a condio de solo modificado so
avaliados pelos ndices fsicos. No solo-cimento plstico a umidade
deve ser a necessria para obter-se a consistncia de argamassa. A
metodologia de anlise de comportamento a mesma dos cimentos
Portland de argamassa. No Estado do Rio Grande do Sul a construo de
pavimentos com camadas estabilizadas com cimento remonta a dcada de
50, quando foi executado um trecho de 29 km na BR-116, entre Porto
Alegre e So Leopoldo. No incio dos anos 90, os pavimentos com base
de solo-cimento totalizavam 800 km, aos quais se acrescentavam
outros 25 km com sub-base de solo modificado por cimento.
Solo-cimento
MECANISMOS DE ESTABILIZAO SOLO-CIMENTO
Em solos granulares sem argila a ao cimentante se d atravs dos
produtos gerados na hidratao e hidrlise do cimento e o mecanismo a
cimentao dos gros nos pontos de contato. Em solos de granulometria
densa a cimentao ser bem mais efetiva. Em solos de granulometria
uniforme (areia de duna), o nmero de contatos menor, sendo maior
consumo de cimento para obter-se o mesmo efeito cimentante. Em
solos predominantemente argilosos a ao cimentante principal se d
por reaes secundrias. O cimento Portland um material heterogneo que
contm produtos cimentantes de forma anidra: C3S, C2S, C3A e C4AF.
(Lembra-se que na nomenclatura de estabilizao fsico-qumica C = CaO;
S = SiO2; A = Al2O3; F = Fe2O3 e H = H20).
Solo-cimento
MECANISMOS DE HIDRATAO E PROPRIEDADES ELETROCINTICASCIMENTO
PORTLAND material heterogneo apresentando: Fases Silicatadas C3S ,
C2S Fases Aluminosas C3A , C4AF Onde: C = CaO ; S = SiO2 ; A =
Al2O3 ; F = Fe2O3 ; H = H2O Fonte principal de resistncia fases
silicatadas hidratao
MECANISMOS DA HIDRATAO DO CIMENTO 1a. Fase Componentes do
cimento comeam a reagir liberando o hidrxido de clcio que se
dissolve parcialmente na fase aquosa, elevando o pH para 13. Fase
exotrmica (40 cal/g/h) e dura aproximadamente 5 a 10 minutos. 2a.
Fase Perodo de induo, durante o qual as superfcies dos gros ficam
cobertos com gis neo-formados. Forma-se uma camada gelatinosa de
silicatos e aluminatos hidratados dos gros de cimento 3a. Fase
Endurecimento do gel, promovendo a ligao entre os gros parcialmente
hidratados. Durao aproximada de 6 horas. 4a. Fase Endurecimento
total do gel.
Solo-cimento
EM SOLOS MUITO GRANULARES E SEM ARGILA Ao cimentante se d atravs
de produtos da HIDRATAO E HIDRLISE. Mecanismo: cimentao dos gros
entre si em seus pontos de contato. Solos bem graduados e densos
grande nmero de pontos de contato e a cimentao mais efetiva. Solos
uniformes menor nmero de pontos de contato, sendo necessrio uma
maior quantidade de cimento para cimentao efetiva.
EM SOLOS PREDOMINANTEMENTE ARGILOSOS Ao cimentante se d atravs
das REAES SECUNDRIAS. Cimento Portland um material heterogneo
contendo C3S , C2S , C3A , C4AF
Solo-cimento
MTODOS DE DOSAGEM DO SOLO-CIMENTO Histrico Anos 20: Experincias
com misturas em alguns departamentos estaduais em estradas dos
Estados Unidos. 1935: Trecho experimental em Johnsonville, Carolina
do Sul, Estados Unidos. 1935: Programa de pesquisa da PCA (Portland
Cement Association) 1939: Na Inglaterra inicia-se o estudo pelo
Road Research Laboratory, baseado na experincia da PCS. 1940: No
Brasil, adaptao dos mtodos desenvolvidos pela PCA para uso no pas
(ABCP). Desenvolvimento dos ensaios-padro na pesquisa da PCA Uma
das principais concluses significativas que os princpios de
compactao de solos propostos por Proctor (1929) so vlidos tambm
para solo-cimento. Na determinao do teor de cimento dois requisitos
so necessrios: 1. Integridade sob a ao do trfego 2. Integridade com
relao aos esforos induzidos por variao das condies ambientais.
Solo-cimento
MTODOS DE DOSAGEM DO SOLO-CIMENTO Histrico Observou-se a
necessidade de adoo de mtodos para medir o efeito da variao do teor
de cimento, teor de umidade e peso especfico sobre as propriedades
fsicas das misturas compactadas de solo-cimento. Para minimizar a
disperso pelos efeitos da hidratao do cimento necessrio um perodo
mnimo de cura de 7 dias em cmara mida. Verificou-se que os ensaios
de secagem e molhagem e de congelamento e degelo so capazes de
induzir efeitos internos semelhantes aos gerados pela variao de
umidade. Enquanto os ensaios de molhagem e secagem reproduzem os
esforos de retrao; os de congelamento e degelo reproduzem esforos
de expanso. Durante a execuo destes ensaios determinam-se variaes
de volume, umidade e peso. Para evitar resultados errticos
(disperso muito grande) em termos de perda de peso em amostras com
baixo teor de cimento, foi desenvolvido processo de escovamento
para remoo de material solto.
Solo-cimento
MTODOS DE DOSAGEM DO SOLO-CIMENTO Critrios selecionados Variao
de volume (mxima). Indica que o cimento estaria mantendo a mistura
intacta, prevenindo variao de volume. Teor de umidade (mximo).
Tambm indica a resistncia destruio devido variao de volume. Perda
de peso (mxima). o principal critrio. Indica a resistncia
desintegrao devido s foras internas de retrao e expanso induzidas
pelos ensaios. Resistncia compresso simples (crescente). Aumentos
de resistncia com o tempo de cura e o teor de cimento indicam que o
cimento est em cura norma; e que o solo no est interferindo em sua
hidratao. Ensaios adotados como normas em 1944/45Test for
Moisture-Density Relations of Soil-Cement ASTM- D558-57
AASHTO-T134-57 Wetting and Drying Test of Compacted Soil-Cement
Mixtures ASTM-D559-57 AASHTO-T135-57 Freezing and Thawing Test of
Compacted Soil-Cement Mixtures ASTM-D560-57 AASHTO-T136-57
Em 1957 foram introduzidas mudanas para reduzir o tempo de
ensaio, a quantidade de material e trabalho resultando nas normas
acima.
Solo-cimento
MTODOS DE DOSAGEM DO SOLO-CIMENTO
MTODO INDIANO
O mtodo est baseado na superfcie especfica. Considera que as
partculas de cimento sejam eletricamente carregadas e que sua
presena junto ao solo aumenta a condutividade eltrica da massa de
solo e cimento compactada. Critrio: satisfao fsico-qumica do solo
pelo cimento (teor timo para haver completa floculao). Interao
eltrica do cimento e colides negativamente carregados de argila.
Grande vantagem: simplicidade e rapidez (normalmente se completa em
10 dias).
Logo aps a agitao
2 horas aps
100,0 90,0 Variao volumtrica (%) 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0
20,0 10,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Teor de cimento
(% ) y = -0,8192x + 16,729x + 8,45552
Grfico da variao volumtrica pelo teor de cimento
MTODOS DE DOSAGEM DO SOLO-CIMENTO Normas da ABNT (Associao
Brasileira de Normas Tcnica) NBR 12023 (1992). Solo-cimento Ensaio
de compactao. NBR 12024 (1992). Solo-cimento Moldagem e cura de
corpos-depriva cilndricos. NBR 12025 (1992). Solo-cimento Ensaio de
compresso simples de corpos-de-prova cilndricos. NBR 12253 (1992).
Dosagem para emprego como camada de pavimento. NBR 13554 (1996).
Solo-cimento Ensaio de durabilidade por molhagem e secagem.
NORMA GERAL DE DOSAGEM DA ABCP
Fixa critrios de ensaios a serem realizados. Estabelece critrios
para a interpretao dos resultados destes ensaios.
Especificaes gerais da Norma Durabilidade perda de peso no
ensaio de molhagem e secagem Solos A1, A2-4, A2-5, A3 Solos A2-6,
A2-7, A4, A3 Solos A6, A7 14% 10% 7%
Resistncia compresso simplesCrescente com o tempo de cura e com
o teor de cimento.
NORMA GERAL DE DOSAGEM DA ABCP
Norma Simplificada de Dosagem da ABCP Fundamento: Um solo
arenoso com determinada granulometria e peso especfico aparente
mximo requerer, de acordo com o critrio de perda de peso nos
ensaios de durabilidade, o mesmo teor de cimento que outro
apresentando o mesma granulometria e o mesmo peso especfico
aparente mximo, desde que apresente uma resistncia compresso aos 7
dias superior a um valor estabelecido.
NORMA SIMPLIFICADA DE DOSAGEM DA ABCP
Norma Simplificada de Dosagem da ABCP
Norma Simplificada de Dosagem da ABCP
Mistura de solo-cimento em usina
Brita graduada tratada com cimento (BGTC)
Brita graduada simples (BGS)
Brita Graduada Tratada com CimentoPavimento invertido
semi-rgido
Revestimento asfltico BGS
BGTC
Solo Arenoso Fino Latertico
Solo-Cimento Solo-Cimento
Solo-cimento
Outras aplicaes de misturas de solo-cimento: paredes, tijolos,
revestimento, etc....
Estabilizao de solos com betume e cloretos
Solo-betumeA estabilizao com betume empregada com: materiais
granulares no-coesivos, aos quais o betume adiciona resistncia (por
aumento da coeso), e com materiais coesivos, os quais o betume
torna a prova dgua, reduzindo a perda de resistncia que sofreriam
com o aumento do teor de umidade. Os dois efeitos dependem em parte
da formao de filmes ao redor das partculas dos solos, o que evita a
absoro de gua, e em parte do preenchimento dos vazios, que impede a
penetrao da gua no solo. Uma caracterstica essencial, diferente de
outros processos de estabilizao, que os betumes so materiais
termoplsticos e portanto suas caractersticas de resistncia e
deformabilidade dependem da temperatura.
Solo-betumeNos Estados Unidos as primeiras experincias relatadas
sobre estabilizao de solos com asfaltos diludos(AD) datam dos anos
40. No Brasil, as experincias se concentraram principalmente no
Nordeste (areia-asfalto) e no Estado de So Paulo (solo-asfalto). No
Rio Grande do Sul, destacam-se: 1958 - Emprego de mistura de solo
arenoso com asfalto diludo na base do pavimento da BR-101, trecho
Osrio-Morro Alto, em uma extenso de 23 km 1958-1970 - Base de
solo-asfalto (6% em peso de asfalto diludo de cura rpida) na base
do pavimento da BR-471, Quinta-Santa Vitria do Palmar, em uma
extenso de 106 km. Recentemente, a partir dos resultados da
pesquisa desenvolvida por Bottin Filho (1997), tem-se empregado
solo arenoso estabilizado com asfalto a quente na base do pavimento
da rodovia RST-101.
Solo-betume
Modos de estabilizao com betume Os betumes so adequados para os
seguintes mtodos de estabilizao: Mistura ntima: cada partcula do
solo envolta por uma pelcula de ligante, portanto as partculas no
se tocam diretamente. Impermeabilizao mecnica: empregam-se teores
de betume pequenos, apenas suficientes para vedar os vazios
evitando a passagem de gua, de modo a que ela no atinja as
partculas de argila. Estabilizao de agregados: a pelcula de betume
proporciona coeso aos agregados. Os agregados de partculas
argilosas so envolvidos por pelcula de asfalto, mas no os gros
individualmente. Membrana de proteo: o envolvimento por membranas
betuminosas de massas de solo devidamente compactadas
Solo-betume
Tipos construtivos usuais A seguinte terminologia se aplica aos
produtos estabilizados: Solo-asfalto: solos coesivos (pouco
plsticos) que o asfalto torna pouco sensveis gua. Areia-asfalto:
areias sem finos, cujas partculas so cimentadas pelo asfalto.
Estabilizao por impermeabilizao mecnica: solos com boa graduao de
partculas grossas e finas e que se compacta bem, tornam-se a prova
dgua por meio de distribuio de quantidades muito pequenas de
betume. Tratamento com leo: a superfcie de uma estrada de terra tem
a sua resistncia gua e ao desgaste aumentadas pela aplicao de
asfalto diludo de cura lenta (road oil).
Solo-betume
Materiais comumente utilizados (a) Produtos betuminosos Para
otimizar a penetrao e a adeso no solo, os betumes so geralmente
misturados ao solo pulverizado, na forma de emulso, asfalto diludo
(cutbacks) ou espuma de asfalto. Tambm tem-se utilizado cimentos
asflticos de petrleo (CAP) a quente. O DAER, na sua especificao
ES-P 17/91 (Areia asfalto a quente) indica o emprego de CAP 20, nos
teores em peso de 5,5 a 9,0%, de acordo com a faixa granulomtrica
dos agregados. A escolha entre os tipos de estabilizantes
betuminosos depende do tipo de equipamento disponvel para a
mistura, bem como da temperatura e umidade do local onde a camada
estabilizada ser executada. Tambm quanto mais fino o solo, menor
dever ser a velocidade de cura do asfalto diludo.
Solo-betume
Materiais comumente utilizados (b) Solos Critrios para seleo de
solos para estabilizao betuminosa (Mitchell):mx < 1/3 da
espessura da camada do pavimento a ser executada > 50% passando
na peneira #4 35 a 100% passando na peneira #40 < 20% passando
na peneira #200 IP < 10 e LL< 40
Resulta que os solos mais adequados seriam os A-1, A-2 e A-3
Observa-se que a especificao DAER-ES-P 17/91 estabelece que o
equivalente de areia (EA) dos agregados no deve ser menor do que
40% Concentraes elevadas de sal ou matria orgnica podem diminuir a
eficincia do betume. O sal ou a matria orgnica envolvem as
partculas de solo e reduzem a adesividade entre as partculas do
solo e o betume.
Solo-betume
Dosagem Como ponto de partida sugere-se a frmula emprica de
Johnson, baseada na granulometria:
P = 0,015A + 0,02B + 0,03C + 0,09D
onde: P % de asfalto em peso A a % de solo retido na peneira #10
B a % que passa na peneira #10 e fica retida na peneira #40 C a %
que passa na peneira #40 e fica retida na peneira #200 D a % que
passa na peneira #200
A partir desse valor calculado varia-se o teor de asfalto,
estudando-se as propriedades mecnicas, at atingir-se o teor timo.
Na escolha final do teor de asfalto deve considerar-se:Tendncia
absoro de gua (limitada em 7% pelas normas americanas) Resistncia
determinada por um dos seguintes ensaios: CBR (especifica-se o
valor mnimo de 80, embora a experincia australiana relata execuo
bem sucedida com valores mnimos de 50). RCS aps imerso (valores
mnimos sugeridos variam de 5,3 a 17,6 kgf/cm2)
A especificao DAER-ES-P 17/91 estabelece para areia-asfalto a
quente:Volume de vazios: 3 a 8% Relao betume/vazios: 65 a 82%
Estabilidade Marshall: 180-400 kgf (para 50 golpes) e 250-550 kgf
(75 golpes)
Solo -asfaltoBase de pavimento de solo- emulso aps mais de 20
anos de uso, revestido de TS estrada estadual RJ
Estabilizao com cloretos um tipo de estabilizao que se aplica
essencialmente a solos que j so intrinsecamente satisfatrios (solos
granulares bem graduados). Os cloretos de clcio e de sdio tm sido
empregados como redutores de p em estradas no revestidas desde os
anos 30. O primeiro relato data de 1913, quando esses materiais
foram usados no tratamento anti-p em estradas com macadame
hidrulico. Em geral, os cloretos so empregados na estabilizao de
solos granulares bem graduados. Os tipos mais comuns so: CaCl2 ,
NaCl e MgCl2 (muito corrosivo). Os sais mantm o pavimento mido,
diminuindo a gerao de p, devido absoro de umidade do ar e evitando
a evaporao. So bastante abundantes: o salgema, gua do mar,
salmouras naturais, salmouras artificiais refugadas do processo
Solvey (fabircao de carbonato de sdio com emprego da amnia, partir
do NaCl e do CaCO2. Este tipo de estabilizao tem curta durao, pois
os cloretos so lixiviados pela gua das chuvas. Isso exige a aplicao
do tratamento uma a duas vezes por ano, numa proporo de 0,8 kg/m2 .
A porcentagem de peso usual de 0,5 a 1%. Em camadas de base h menos
lixiviao do sal, sendo este aplicado razo de 1kg de sal por m2 para
cada 5cm de espessura de camada compacta.
BIBLIOGRAFIA BSICA Ingles e Metcalf Soil Stabilization Mitchel
Fundamentals of soil Behavior Green Applied Clay Mineralogy
Baptista Pavimentao vol 3 Publicaes do Transportation Research
Board Publicaes da American Society for Testing and Materials
Publicaes da Associao Brasileira de Cimento Portland Publicaes do
Laboratoire Central des Ponts et Chausses Normas e Mtodos de
Ensaios do DNER e da ABNT
