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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO

GRANDE DO SUL – UNIJUI

CRISTIANO SCHMIDT DELLA FLORA

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE SOLOS ARENOSOS FINOS

LATERÍTICOS DO RIO GRANDE DO SUL PARA EMPREGO EM

PAVIMENTOS ECONÔMICOS

Ijuí

2015





Projeto de Trabalho de Conclusão de 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





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, 09 de novembro de 2015

Prof. Carlos Alberto S. P. Wayhs

Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador

Prof. Lia Geovana Sala

Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ

BANCA EXAMINADORA

Prof. Carlos Alberto S. P. Wayhs (UNIJUÍ)

Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Prof. José Antônio S. Echeverria(UNIJUÍ),

Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Aos meus pais, Santo e Liane, pelo amor,

compreensão, incentivo e exemplo de vida.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Santo e Liane, por serem meu porto seguro, meus maiores motivadores, por

terem me dado todo o suporte e amor necessário, pela compreensão, pela educação, pelo amor que

me deram e pela pessoa que me tornei. Meu amor por vocês é incondicional;

Ao meu irmão, Gaspar, pela amizade e compreensão, confiante em minha capacidade e

presente em todos os momentos;

A minha avó de coração e meus afilhados por fazerem parte da minha vida;

Ao meu orientador, Carlos, pela paciência e auxílio prestado durante o desenvolvimento

deste trabalho, por acreditar na minha capacidade, por ter me apresentado a Geotecnia e pela amizade;

A todos os demais professores, que durante a graduação dividiram seus conhecimentos e

não mediram esforços para ensinar;

Ao professor Cezar, da FURG, pela disponibilização de hotel e do laboratório da

universidade de forma gratuita para a realização dos principais ensaios para este trabalho e

principalmente pelo seu tempo e ajuda sempre que preciso;

Ao Laboratório de Engenharia Civil da FURG em especial aos funcionários Régis e Bruno

pelo auxílio;

Ao Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ e principalmente aos funcionários Túlio,

Roberto e Luiz, dispostos a ajudar sempre que preciso;

A todos que me ajudaram a escolher e desenvolver este trabalho. A Cândida, Gracieli e

Tâmela por me incluírem na pesquisa que levou-me a escolher este tema. Ao Lucas, a Mariana, o

Hugo e a Anna pelo auxílio nos ensaios sempre que precisei. Ao Vinícios e ao Rafael pelo auxílio

na logística com o solo Tupã.

Às secretárias do Curso, Cassiana e Rosane, por todas as inúmeras horas de conversa

durante os dias, pelo companheirismo, pelos mates e pela competência.

A todos os colegas, pela compreensão e companheirismo, pelos momentos de distração e

aprendizagem, por estarem ao meu lado quaisquer que fossem as circunstâncias. Aos que

começaram comigo, principalmente a Geannina, o Gilnei, a Jéssica, o Maurício, a Emmanuelle e

o Dirjan. Em especial a Geisiele, que foi a primeira colega que encontrei na faculdade e pela

amizade, mesmo no período que estive fora, estando sempre presente. Aos que conheci devido ao

PET, Cândida, Eduardo, Camila, Gracieli, Caito, Pamela, Pedro, Liliane, Carine, Lucas, entre

tantos outros pelas manhãs no laboratório, almoços, ensaios e festas. Aos que conheci ao longo da

faculdade, em especial a Mariana, o Ricardo, a Gabriela e a Tatiane, pelas noites em claro neste

último semestre e pela amizade;

E por fim a DEUS, pelo dom da vida, por tudo de maravilhoso que aconteceu em minha

vida durante esta faculdade e por me manter sempre forte, guiando meus passos para a

concretização dos meus sonhos e objetivos.

Por fim gostaria de agradecer a todos os meus amigos criados durante esta faculdade,

MUITO OBRIGADO!

Agradeço todas as dificuldades que enfrentei; não fosse por

elas, eu não teria saído do lugar.

Chico Xavier

RESUMO

FLORA, C. S. D. Estudo comparativo entre solos arenosos finos lateríticos do Rio Grande do

Sul para emprego em pavimentos econômicos. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de

Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ,

Ijuí, 2015.

O uso de agregados convencionais, tais como brita graduada de rocha sã, em bases e sub-bases de rodovias tem se tornado praticamente inviável para rodovias vicinais. O alto custo de exploração destes materiais, a escassez de recursos públicos, distância de transporte e preocupação com o meio ambiente são fatores limitadores para seu uso. Por outro lado, o crescimento econômico acelerado exige a criação de rodovias vicinais para facilitar o fluxo de cargas e a comunicação entre as regiões. Soluções economicamente viáveis que divirjam da prática atual e mantenham a trafegabilidade nestas regiões são necessárias e deverão ser utilizadas cada vez mais pelas instituições responsáveis. O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo comparar, caracterizar e avaliar a utilização de solos arenosos finos lateríticos do Rio Grande do Sul para utilização em bases e sub-bases de pavimentos econômicos. Contudo, as classificações de solos tradicionais definem os solos tropicais na maioria das vezes como materiais inadequados para uso em camadas de pavimento, fato que levou os pesquisadores Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami a desenvolver uma classificação mais adequada para estes solos, com enfoque na pavimentação, surgindo assim a Metodologia e Classificação MCT. Logo, esta pesquisa baseou-se predominantemente nesta metodologia para avaliar a viabilidade deste trabalho. Para a realização desta pesquisa foram ensaiados solos de três locais diferentes do estado do Rio Grande do Sul, tanto pela metodologia tradicional quanto pela metodologia MCT. A partir disso concluiu-se que todos os solos utilizados eram lateríticos, porém o solo Cipó não atendia os requisitos para utilização de forma natural. Dentre os outros dois solos, a amostra de Jóia não atendeu o quesito de Infiltrabilidade e a amostra de Tupã foi aprovada.

Palavras-chave: Pavimentação. Materiais Alternativos. Rodovias Vicinais.

ABSTRACT

FLORA, C. S. D. Comparative study of lateritic fine sandy soil from Rio Grande do Sul for

use in economic pavements. 2015. Final Paper. Civil Engineering Course, Universidade Regional

do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2015.

The use of conventional aggregates such as graded crushed stone of bed rock, in bases and sub-bases of roads has become virtually unviable to be used in feeder roads. The high cost of exploration of these materials, the lack of public resources, the distance of transportation and the concern for the environment are limiting factors for its use. On the other hand, the rapid economic growth requires the creation of feeder roads to facilitate the flow of cargo and communication between regions. Economically feasible solutions that differ from current practice and maintain traffic flow in these regions are necessary and should be increasingly used by responsible institutions. This final paper aims to compare, characterize and evaluate the use of lateritic fine sandy soil from Rio Grande do Sul for use in bases and sub-bases of economic pavements. However, traditional soil classifications define tropical soils mostly as inadequate materials for use in paving layers, a fact that led the researchers Douglas Fadul Villibor and Job Shuji Nogami to develop a more appropriate classification for these soils, focusing on paving, thus resulting in the MCT Methodology and Classification. Therefore, this study is be based predominantly on this methodology to assess feasibility of this work. For this research were tested soils from three different locations in the Rio Grande do Sul state, both by traditional methodology as well as the MCT methodology. From this it is concluded that all soils used were lateritic, but Cipó soil did not meet the requirements for use in a natural way. Among the other two soils, the Jóia sample did not meet the requisite of infiltration rate and the Tupã sample was approved.

Keywords: Paving. Alternative Materials. Feeder Roads.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Seção transversal típica de um pavimento rodoviário com base SAFL ............. 21

Figura 2: Sistema unificado de classificação de solos ....................................................... 24

Figura 3: Gráfico da plasticidade ...................................................................................... 24

Figura 4: Classificação dos solos HRB ............................................................................. 25

Figura 5: Ábaco para classificação MCT .......................................................................... 27

Figura 6: MCT - Método da pastilha ................................................................................. 29

Figura 7: Localização dos materiais alternativos do RS.................................................... 31

Figura 8: Faixa Granulométrica Recomendada para Bases de SAFL ............................... 33

Figura 9: Hierarquização dos SAFL com base na classificação MCT .............................. 34

Figura 10: Delineamento de pesquisa ................................................................................ 37

Figura 11: Cidades de coleta dos solos .............................................................................. 38

Figura 12: Coleta da amostra Cipó .................................................................................... 39

Figura 13: Coleta da amostra Jóia ..................................................................................... 40

Figura 14: Coleta da amostra Tupã ................................................................................... 41

Figura 15: Preparo de amostras ......................................................................................... 43

Figura 16: Ensaio de granulometria por sedimentação ..................................................... 43

Figura 17: Ensaio de compactação .................................................................................... 45

Figura 18: Ensaio de CBR ................................................................................................. 46

Figura 19: Ensaio de compactação mini-Proctor ............................................................... 48

Figura 20: Rompimento do mini-CBR .............................................................................. 50

Figura 21: Ensaio de contração ......................................................................................... 52

Figura 22: Ensaio de perda de massa por imersão............................................................. 54

Figura 23: Classificação expedita das amostras ................................................................ 55

Figura 24: Curva granulométrica por sedimentação e peneiramento das amostras .......... 56

Figura 25: Faixa Granulométrica Recomendada para Bases de SAFL ............................. 57

Figura 26: Curvas de compactação das amostras .............................................................. 60

Figura 27: Curva de compactação mini Proctor intermediária .......................................... 62

Figura 28: Curvas de variação dos Mini-CBR .................................................................. 63

Figura 29: Ensaio de contração das amostras .................................................................... 64

Figura 30: Exemplo de curvas de compactação ................................................................ 65

Figura 31: Exemplo de curva Mini-MCV ......................................................................... 66

Figura 32: Exemplo de curva Mini-MCV x Pi .................................................................. 67

Figura 33: Classificação MCT e hierarquização das amostras .......................................... 68

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Comparação de preços, por m², de diferentes tipos de bases ............................ 22

Tabela 2: Valores Recomendados para Bases de SAFL.................................................... 33

Tabela 3: Granulometria com defloculante em percentagem das amostras ...................... 57

Tabela 4: Limites de Atterberg das amostras .................................................................... 58

Tabela 5: Classificação SUCS e HRB das amostras ......................................................... 59

Tabela 6: Resultados do ensaio de Proctor ........................................................................ 60

Tabela 7: CBR das amostras .............................................................................................. 61

Tabela 8: Mini Proctor Intermediário das amostras .......................................................... 62

Tabela 9: Mini-CBR e expansão das amostras .................................................................. 63

Tabela 10: Valores de contração ....................................................................................... 64

Tabela 11: Coeficientes e Classificação MCT .................................................................. 67

Tabela 12: Compilação de critérios de aceitação .............................................................. 69

LISTA DE SIGLAS

AASHTO American Association of State Highway Transportation Officials

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

CBR California Bearing Ratio

DAER Departamento Autônomo de Estradas e Rodagem

DER Departamento de Estradas e Rodagens

DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

FURG Fundação Universidade Federal do Rio Grande

Ho Umidade ótima do ensaio de compactação na metodologia MCT

HRB Highway Research Board

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IP Índice de Plasticidade

ISC Índice de Suporte Califórnia

LA Areia laterítica

LA’ Solo arenoso laterítico

LEC Laboratório de Engenharia Civil

LG’ Solo argiloso laterítico

LL Limite de Liquidez

LP Limite de Plasticidade

MCT Miniatura, Compactado, Tropical

MCV Moisture Condition Value

MEAS Massa Específica Aparente Seca

NA Areia não laterítica

NA’ Solo arenoso não laterítico

NG’ Solo argiloso não laterítico

NS’ Solo siltoso não laterítico

PET Programa de Educação Tutorial

PSI Perda de Suporte de Imersão

RIS Índice ou relação RIS

RS Rio Grande do Sul

SAFL Solo Arenoso Fino Laterítico

SUCS Sistema Unificado de Classificação de Solos

SP São Paulo

TRB Transportation Research Board

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 16

1.1 CONTEXTO ..................................................................................................... 16

1.2 PROBLEMA ..................................................................................................... 17

1.2.1 Questões de Pesquisa ....................................................................................... 18

1.2.2 Objetivos de Pesquisa ..................................................................................... 18

1.2.3 Descrição do trabalho ..................................................................................... 18

2 REVISÃO DA LITERATURA ...................................................................... 20

2.1 PAVIMENTOS ECONÔMICOS ...................................................................... 20

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ..................................................................... 22

2.2.1 Sistema Unificado de Classificação de Solo (SUCS) .................................... 23

2.2.2 Sistema Rodoviário de Classificação - HRB/AASHTO ............................... 25

2.2.3 Classificação MCT .......................................................................................... 26

2.3 SOLOS ARENOSOS FINOS LATERÍTICOS (safl) ....................................... 30

2.3.1 Ocorrência dos SAFL no estado do Rio Grande do Sul .............................. 30

2.3.2 Bases e sub-bases de SAFL ............................................................................. 32

2.3.3 Especificações dos SAFL para Bases de Pavimentos ................................... 32

2.3.4 Peculiaridades sobre o comportamento de pavimentos com bases SAFL . 34

3 MÉTODO DE PESQUISA ............................................................................. 36

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ........................................................................ 36

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

3.3 ESCOLHA DAS JAZIDAS E MATERIAIS .................................................... 37

3.3.1 Solo Capão do Cipó ......................................................................................... 39

3.3.2 Solo Jóia ........................................................................................................... 40

3.3.3 Solo Tupã ......................................................................................................... 41

3.4 SEQUÊNCIA EXECUTIVA E ENSAIOS LABORATORIAIS ...................... 42

3.4.1 Ensaios tradicionais ........................................................................................ 42

3.4.1.1 Preparação das amostras ................................................................................. 42

3.4.1.2 Análise Granulométrica das Amostras ............................................................. 43

3.4.1.3 Consistência do solo – Limites de Atterberg ..................................................... 44

3.4.1.4 Compactação do solo ........................................................................................ 44

3.4.1.5 Índice de Suporte Califórnia (ISC) ................................................................... 45

3.4.2 Metodologia MCT ........................................................................................... 47

3.4.2.1 Ensaio de Compactação Mini-Proctor (M1) .................................................... 48

3.4.2.2 Ensaio Mini-CBR e Expansão (M2) .................................................................. 49

3.4.2.3 Ensaio de Contração (M3) ................................................................................ 51

3.4.2.4 Ensaios de Infiltrabilidade e Permeabilidade (M4) .......................................... 52

3.4.2.5 Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5) ........................................................ 53

3.4.2.6 Ensaio de Perda de Massa por Imersão (M8) .................................................. 53

3.4.2.7 Classificação Geotécnica MCT (M9) ................................................................ 54

4 RESULTADOS ................................................................................................ 55

4.1 MÉTODO DAS PASTILHAS .......................................................................... 55

4.2 CARACTERIZAÇÃO PELA GEOTÉCNICA TRADICIONAL .................... 56

4.2.1 Granulometria ................................................................................................. 56

4.2.2 Limites de Atterberg ....................................................................................... 58

4.2.3 Classificação Tradicional ................................................................................ 58

4.2.4 Compactação dos solos ................................................................................... 59

4.2.5 Índice de Suporte Califórnia (ISC) ................................................................ 61

4.3 CARACTERIZAÇÃO PELA METODOLOGIA MCT ................................... 61

4.3.1 Compactação Mini-Proctor (M1) .................................................................. 61

4.3.2 Mini-CBR e Expansão (M2) ........................................................................... 62

4.3.3 Contração (M3) ............................................................................................... 64

4.3.4 Compactação Mini-MCV (M5) ...................................................................... 65

4.3.5 Perda de massa por imersão (M8) ................................................................. 66

4.3.6 Classificação Geotécnica MCT (M9) ............................................................. 67

4.4 COMPILAÇÃO FINAL DOS CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO ...................... 68

5 CONCLUSÕES ............................................................................................... 70

REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 72

16

_____________________________________________________________________________________________Cristiano Schmidt Della Flora (cristiano.sc[email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí

DCEEng/UNIJUÍ, 2015

1 INTRODUÇÃO

Este projeto tem como tema a utilização de materiais alternativos locais para a confecção

de pavimentos econômicos. Nele foi realizado um comparativo entre três amostras de diferentes

locais de solos arenosos lateríticos finos do Estado do Rio Grande do Sul e uma análise de possíveis

utilizações suas em bases e sub-bases de pavimentos econômicos de acordo com os resultados dos

ensaios realizados.

1.1 CONTEXTO

Foi proposto em meados de 2012 o projeto de pesquisa denominado “Estudo de Solo

Argiloso Laterítico para Uso em Pavimentos Econômicos” vinculado ao Grupo de Pesquisa

institucional da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ:

“Pesquisa em Novos Materiais e Tecnologias para Construção”. Como bolsista PET na época, o

autor ingressou no projeto e desenvolveu grande interesse pela área de Geotecnia. Ainda como

parte desta pesquisa, em 2012, um artigo apresentado pelo autor no Salão de Iniciação Científica

da UNIJUÍ foi premiado como destaque da área das Engenharias. Devido a isto e por motivos

práticos, como estradas vicinais que precisam ser pavimentadas na região onde mora, o autor optou

por este tema, sendo o mesmo relacionado ao projeto de pesquisa acima citado.

A utilização de solos na engenharia é uma técnica já conhecida, e seus estudos tecnológicos

são frequentemente tema de muitas pesquisas. Por ser um material facilmente encontrado,

abundante em todas as regiões e com menor valor de aquisição, é de grande importância o

conhecimento de suas propriedades para o seu melhor aproveitamento.

Dados atualizados do Sistema Nacional de Viação indicam que 78,6 % do total da malha

rodoviária brasileira são compostos de rodovias não pavimentadas, sendo 91,26% de jurisdição

municipal. O Rio Grande do Sul tem apenas 7,25% de sua malha pavimentada, correspondendo a

11.377,1 km, e 97,76% da porção não pavimentada é de jurisdição municipal. (DNIT, 2014)

A razão para estes índices está diretamente relacionada aos altos custos de materiais

convencionalmente empregados na pavimentação e na escassez de recursos públicos. Sabe-se que

a maioria absoluta das vias não pavimentadas do estado são municipais muitas vezes nomeadas de

17

______________________________________________________________________________Estudo Comparativo entre Solos Arenosos Finos Lateríticos do Rio Grande do Sul para Emprego em Pavimentos

Econômicos

estradas vicinais. Segundo DER/SP (2012) “as vicinais, são em geral estradas municipais,

pavimentadas ou não, de uma só pista, locais, e de padrão técnico modesto, compatível com o

tráfego que as utiliza. Estabelece-se que as vicinais pavimentadas são denominadas rodovias

vicinais e as não pavimentadas estradas vicinais”.

As vicinais são mais tolerantes as especificações de seus materiais constituintes, por serem

destinadas ao tráfego leve. Portanto, aumenta-se o interesse e a necessidade da busca de materiais

alternativos, visando-se a viabilização da pavimentação econômica e o progresso, contribuindo

para o crescimento das economias locais e diminuindo os danos ao meio ambiente. A utilização de

materiais locais na pavimentação gera uma enorme redução nos custos das obras, tornando mais

viável a execução de pavimentos por prefeituras, mesmo com os baixos orçamentos.

Logo, uma das formas de viabilizar economicamente a construção de rodovias é a utilização

de materiais locais, alternativos aos materiais tradicionais. Oliveira (2001, apud WAYHS, 2004, p.

4) relata a utilização de materiais alternativos ou com potencialidade de uso no estado do Rio

Grande do Sul como plintossolo, saibros de granito/gnaisse, basaltos alterados, lateritas e solos

arenosos finos lateríticos (SAFL).

1.2 PROBLEMA

A ocorrência de solos arenosos finos lateríticos que podem ser empregados em bases de

pavimentos perfaz cerca de 57% da área do estado de São Paulo. Outras ocorrências significativas

são registradas nos estados do Paraná, Goiás, Mato Grosso, Bahia e Minas Gerais. Segundo dados

de Villibor et al. (2000), até o ano de 2000 mais de 8.000 km de estradas utilizando bases de SAFL

já haviam sido executadas, sendo 5.500 km no estado de São Paulo. Alguns destes pavimentos

apresentam-se em boas condições após mais de 25 anos de serviço. Em termos de vias urbanas já

foram construídos mais de 10 milhões de metros quadrados de bases em SAFL em todo o território

nacional.

Contudo, quando se trata do Rio Grande do Sul, dados e estudos referentes ao tema são

escassos. Porém, pesquisas em levantamentos geológicos e pedológicos têm revelado a

possibilidade de novas ocorrências de SAFL, até mesmo no Rio Grande do Sul. Passos, Davidson

Dias e Ceratti (1991 apud FELTEN, 2005, p. 31) estudaram a ocorrência de solos arenosos finos

18



no Rio Grande do Sul, com destaque à Latossolos Vermelho-Escuros, ocorrentes no Planalto Médio

e associados à presença da Formação Tupanciretã.

1.2.1 Questões de Pesquisa

� Quais solos são apropriadas para a utilização em bases e sub-bases de pavimentos?

� As amostras estudadas podem ser utilizadas com sucesso em base e sub-base de

pavimentos econômicos?

1.2.2 Objetivos de Pesquisa

Este projeto tem como objetivo geral comparar, caracterizar e avaliar o potencial de solos

arenosos finos lateríticos encontrados no Estado do Rio Grande do Sul para construção de bases e

sub-bases de pavimentos econômicos destinados a baixo volume de tráfego. Os objetivos

específicos são:

� Identificar jazidas de solos arenosos finos com presumível comportamento

laterítico;

� Realizar ensaios tradicionais de caracterização e compactação;

� Caracterizar os solos destas jazidas pela Metodologia MCT;

� Avaliar o solo SAFL de melhor desempenho para emprego em bases e sub-bases na

pavimentação aplicando critérios estabelecidos com base na Metodologia MCT para

seleção de solos arenosos finos lateríticos.

1.2.3 Descrição do trabalho

Este trabalho está dividido em cinco capítulos:

O capítulo 1, Introdução, faz considerações sobre a importância do trabalho, seus objetivos

e sua estrutura.

O capítulo 2, Revisão da Literatura, aborda os diversos assuntos envolvidos na utilização

de SAFL em vicinais. Os assuntos revisados são: pavimentos econômicos, classificação dos solos

e solos arenosos finos lateríticos.

19


Econômicos

O capítulo 3, Método de Pesquisa, descreve a estratégia de pesquisa, o seu delineamento, a

forma de escolha das jazidas e amostras e os ensaios a serem realizados, sendo estes divididos entre

a metodologia tradicional e a metodologia MCT.

O capítulo 4, Resultados, apresenta os resultados de todos os ensaios realizados, das

metodologias tradicional e MCT, contendo análises sobre os mesmos e classificação das amostras.

O capítulo 5, Conclusão, sintetiza os resultados, fazendo o fechamento de ideias, e faz

sugestões para trabalhos futuros.

20



2 REVISÃO DA LITERATURA

Neste capítulo será feita a revisão bibliográfica de temas pertinentes ao assunto, como

forma de introduzir os conceitos que já foram e serão posteriormente abordados. Os tópicos

abordados serão pavimentos econômicos, solos arenosos finos lateríticos e classificação dos solos.

A classificação foi avaliada comparando a tradicional e a metodologia MCT, que é assunto chave

deste projeto.

2.1 PAVIMENTOS ECONÔMICOS

Segundo Bernucci et al. (2006), pavimentos são um sistema de sobreposição de camada

sobre uma fundação chamada de subleito, em que seu comportamento estrutural depende da

espessura de cada uma das camadas.

De forma geral os pavimentos podem ser classificados em: rígidos e flexíveis. De acordo

com Senço (19--?), os rígidos são pouco deformáveis, constituído principalmente de concreto. Já

os pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações, até certo limite, não levam ao

rompimento.

O DAER/RS (apud JOHNSTON, 2010, p. 73) considera pavimento de baixo custo quando,

são utilizados materiais cujos custos de execução são substancialmente menores que os

convencionais por m3 depois de acabado.

De acordo com Villibor e Nogami (2001) pavimentos ditos de “baixo custo” são

caracterizados por:

� Utilizar bases compostas por solos, que tem custos de execução substancialmente

menores que as convencionais, como por exemplo: brita graduada, macadame

hidráulico, solo cimento, etc;

� Utilizar revestimento betuminoso tipo tratamento superficial, com espessura de não

mais que de 3 cm, geralmente, da ordem de 1,5 cm;

� Considerar o trânsito no máximo do tipo médio, com Nt<106 solicitações.

A Figura 1 ilustra uma seção transversal de um pavimento de baixo custo.

21


Econômicos

Figura 1: Seção transversal típica de um pavimento rodoviário com base SAFL

Fonte: Villibor e Nogami (2001, p. 857)

Senço (19--?) distingue as seguintes camadas em um pavimento rodoviário:

� Subleito: é o terreno de fundação do pavimento. Comumente, isto é a estrada já em

tráfego há algum tempo, e a qual se pretende pavimentar, apresenta-se como

superfície irregular, exigindo a regularização;

� Regularização: é a camada de espessura irregular, construída sobre o subleito e

destinada a conformá-lo, transversal e longitudinalmente, com o projeto;

� Reforço de subleito: é uma camada com espessura constante, constituída, se

necessário, acima da regularização, com características técnicas inferiores aos

usados na camada que lhe for superior, porém superiores ao material do subleito;

� Sub-base: é a camada complementar a base, quando, por circunstâncias tecno-

econômicas, não for mais aconselhável construir a base diretamente sobre a

regularização ou reforço do subleito;

� Base: é a camada destinada a receber ou distribuir esforços oriundos do tráfego,

sobre a qual se constrói o revestimento;

� Revestimento (capa de rolamento): é a camada, tanto quanto possível impermeável,

que recebe diretamente a ação do tráfego, e destinada a melhorar a superfície de

rolamento quanto as condições de conforto e segurança, além de resistir ao desgaste

(durabilidade).

22



Villibor e Nogami (2009) citam como tipos de bases de baixo custo utilizados para

pavimentos econômicos, os seguintes:

� Bases de SAFL (Solos Arenosos Finos Lateríticos), material de ocorrência natural;

� Bases de Solo Laterítico-Agregado: ALA (Argila Laterítica – Areia) e SLAD (Solo

Laterítico – Agregado Descontinuo).

Villibor e Nogami (2009) ainda apresentam uma comparação de custos entre a execução de

pavimentos econômicos e pavimentos que usam bases tradicionais. Na Tabela 1 apresentam-se

comparações de preços utilizando como referência o pavimento de SAFL, onde percebe-se que o

preço total da base de brita graduada representa um valor cerca de 90 % mais oneroso do que o

preço total da base de SAFL.

Tabela 1: Comparação de preços, por m², de diferentes tipos de bases


“O emprego de materiais regionais, mais econômicos, podem tornar possível a

pavimentação de muitas destas rodovias, proporcionando a evolução econômica e integração a

muitas áreas rurais hoje necessitadas de desenvolvimento” (OLIVEIRA, 2000?, p. 2).

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

Segundo Pinto (2000), a diversidade e a enorme diferença de comportamento apresentada

pelos diversos solos perante as solicitações de interesse da engenharia levaram ao seu natural

agrupamento em conjuntos distintos, aos quais podem ser atribuídas algumas propriedades. Os

sistemas de classificação surgiram desta tendência racional de organização da experiência

23


Econômicos

acumulada. Um dos principais motivos da classificação, sob o ponto de vista de engenharia, é o de

poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos o de orientar o programa de

investigação necessário para permitir a análise adequada de um problema.

Balbo (2007) caracteriza uma classificação ideal de solos como aquela que busca relacionar

o potencial de um solo quanto a uma dada aplicação em camada de pavimento. Isto depende não

somente de testes de suas propriedades físicas, mas também de correlações com o comportamento

observado em obras quando empregado.

Dentre as classificações tradicionais estão: Sistema Unificado de Classificação de Solos –

SUCS e o Sistema Rodoviário de Classificação - HRB/AASHTO. Além destas, será dado ênfase

para a Classificação MCT, que é a grande chave para a realização deste projeto.

2.2.1 Sistema Unificado de Classificação de Solo (SUCS)

De acordo com DNIT (2006) o SUCS é resultante de um trabalho conjunto do Bureau of

Reclamation e do Corps of Engineers, assistido pelo professor Arthur Casagrande, da Universidade

de Harvard, sendo publicado, em 1953, pelo Waterways Experiment Station como aperfeiçoamento

e ampliação do sistema elaborado por Casagrande para aeroportos em 1943. O SUCS baseia-se na

identificação dos solos de acordo com as suas qualidades de textura e plasticidade, agrupando-lhes

de acordo com seu comportamento quando usados em estradas, aeroportos, aterros e fundações.

Segundo DNIT (2006) as principais divisões são: solos de granulação grossa (mais de 50%

em peso retido na peneira nº 200), solos de granulação fina (mais de 50% em peso passando na

peneira nº 200) e solos altamente orgânicos. Neste sistema, consideram-se as seguintes

características dos solos:

• Percentagens de pedregulhos, areia e finos (fração passante na peneira nº 200: silte e argila);

• Forma da curva granulométrica;

• Plasticidade e Compressibilidade.

Na Figura 2 está representado o SUCS e como classifica-lo(DNIT, 2006). Já na Figura 3 abaixo,

é um diagrama cartesiano com limite de liquidez (LL) na abcissa e o índice de plasticidade (IP) na

ordenada.

24



Figura 2: Sistema unificado de classificação de solos

Fonte: DNIT (2006, p. 59)

Figura 3: Gráfico da plasticidade


25


Econômicos

2.2.2 Sistema Rodoviário de Classificação - HRB/AASHTO

De acordo com DNIT (2006), os solos, nesta classificação, são reunidos em grupos e

subgrupos, em função da granulometria, limites de consistência e do índice de grupo. Na Figura 4

mostra-se o quadro de classificação dos solos, segundo o Sistema Rodoviário. Determina-se o

grupo do solo, por processo de eliminação da esquerda para a direita, no quadro de classificação.

Será a classificação correta o primeiro grupo a partir da esquerda, com o qual os valores do solo

ensaiado coincidir.

Figura 4: Classificação dos solos HRB


DNIT (2006) descreve o Highway Reasearch Board (HRB) como um sistema de

classificação de solos bastante utilizado em pavimentação. Foi aprovado em 1945 e constitui um

26



aperfeiçoamento do antigo sistema da Public Roads Administration, proposto em 1929. Neste

sistema, denominado HRB, consideram-se a granulometria, o limite de liquidez, o índice de

liquidez e o índice de grupo. Este sistema de classificação liga-se intimamente ao método de

dimensionamento de pavimentos pelo índice de grupo. Atualmente denomina-se Transportation

Reasearch Board (TRB).

2.2.3 Classificação MCT

Com o desenvolvimento dos países de clima tropical e obras geotécnicas de porte, como

estradas, barragens, aterros etc., observou-se uma incongruência entre as propriedades esperadas

dos solos finos e as que realmente exibiam. A prática da engenharia mostrou que as técnicas

tradicionais de classificação e hierarquização aplicadas aos solos tropicais lateríticos e saprolíticos

eram ineficientes e inadequadas, pois não inferiam corretamente as propriedades mecânicas. Os

professores Nogami e Villibor, engenheiros do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado

de São Paulo e professores da Universidade de São Paulo, publicaram em 1981 uma classificação

de solos aplicável a solos tropicais para obras viárias. A classificação tem como finalidade principal

separar solos de comportamento laterítico (L) daqueles de comportamento não-laterítico (N), uma

vez que os lateríticos exibem propriedades peculiares como elevada resistência, baixa

expansibilidade apesar de serem plásticos, e baixa deformabilidade. A classificação é conhecida

por MCT (Miniatura Compactada Tropical) e foi concebida para solos que passam integralmente

ou em grande porcentagem na peneira nº 10 (2,00mm) (BERNUCCI et al., 2006).

De acordo com DNIT (2006), a execução da classificação MCT é baseada, em resumo, no

seguinte procedimento:

a) Compactação de cerca de 200 g de solo com diferentes umidades, em molde de diâmetro

cilíndrico de 50 mm, para determinação de curvas de compactação (gd x h) em diferentes

energias, ou número de golpes aplicados por soquete padronizado e curvas correlacionando

a redução de altura do corpo-de-prova (Δh) em função do número de golpes aplicados;

b) Perda de massa por imersão (Pi) dada pela relação percentual entre as massas seca e úmida

da parte primitivamente saliente de cerca de 1,0cm desprendida por imersão do molde de

compactação. Os resultados obtidos são associáveis ao valor mini-MCV definido pela

27


Econômicos

expressão: MINI - MCV = 10 log N, em que N é o número de golpes a partir do qual o solo

compactado não sofre redução sensível de altura (Δh ≤ 1 mm).

c) Conforme Figura 5, determinam-se os parâmetros classificatórios c', d', Pi e e', onde: c' é a

inclinação da reta que passa pelo ponto de mini-MCV = 10, interpolada entre os trechos

retos das curvas mais próximas; d' é a inclinação, multiplicada por 100, do ramo seco da

curva de compactação correspondente a 10 golpes; Pi é determinado para o mini-MCV =

10 e na curva que relaciona as perdas por imersão dos corpos-de-prova ensaiados e os mini-

MCVs correspondentes, para ΔH = 2 mm;

d) Com os valores de e' e c', o solo é classificado em subclasses (Figura 5);

Figura 5: Ábaco para classificação MCT

Fonte: Modificado de DNIT (2006)

28



A parte superior da Figura 5 mostra a classificação de solos tropicais MCT e seus 7 grupos,

sendo três de comportamento laterítico L e quatro de comportamento não-laterítico N, separados

por uma linha tracejada.

Nogami e Villibor (1995) classificam os grupos da seguinte forma:

� GRUPO NA - Composto por areias, siltes e misturas de siltes e areias, onde os grãos

são constituídos essencialmente de quartzo e/ou mica (sericita principalmente).

Praticamente não possuem finos argilosos coesivos e siltes caoliníticos;

� GRUPO NA’ - Granulometricamente, os solos desse grupo são misturas de areias

quartzosas (ou de minerais de propriedades similares) com finos passando na

peneira de 0,075 mm, de comportamento não laterítico;

� GRUPO NS’ - Compreende, principalmente, os solos saprolíticos silto-arenosos

peculiares, resultantes do intemperismo tropical nas rochas eruptivas e

metamórficas, de constituição predominantemente feldspática-micácea-quartzosa;

� GRUPO NG’ - Composto por saprolíticos argilosos, que derivam de rochas

sedimentares argilosas (folhelos, argilitos, siltitos) ou cristalinas, pobres em quartzo

e ricas em anfibólios, piroxênios e feldspatos cálcicos. São classificados neste grupo

os solos superficiais pedogenéticos não lateríticos, como os vertissolos, bem como,

muitos solos transportados;

� GRUPO LA – Se incluem neste grupo areias com poucos finos de comportamento

laterítico, típicas do horizonte B dos solos conhecidos pedologicamente como areias

quartzosas e regossolos;

� GRUPO LA’ - Os solos deste grupo são tipicamente arenosos e constituintes do

horizonte B dos solos conhecidos pedologicamente no Brasil por latossolos

arenosos e solos podzólicos ou podzoliados arenosos (textura média, de acordo com

terminologia adotada nos mapeamentos pedológicos);

� GRUPO LG’ - Os integrantes mais frequentes deste grupo têm sido as argilas e as

argilas arenosas, que compõem o horizonte B dos solos conhecidos

pedologicamente por latossolos, solos podzólicos e terras roxas estruturadas.

29


Econômicos

Segundo DER/SP (2012), outra forma de classificar os solos de comportamento laterítico é

por meio do método das pastilhas, que utiliza equipamento simples, e a determinação dos

parâmetros de forma expedita: contração do material e penetração da agulha na amostra a ser

ensaiada.

De acordo com Villibor e Nogami (2009), as pastilhas são inicialmente moldadas em estado

de pasta (solo passante na peneira 0,42 mm), em anéis de 5mm de altura e 20 mm de diâmetro

interno. Esses corpos de prova são submetidos à secagem à baixa temperatura, após a qual a

contração diametral é medida. Essa contração correlaciona-se, de forma rezoável, com o

coeficiente c’ (eixo x do gráfico classificatório). Em seguida, as pastilhas são submetidas à

embebição de água, por capilaridade. Após a embebição, é determinada a consistência das pastilhas

com o uso de um mini-penetrômetro padronizado. O valor da consistência obtida após embebição

se correlaciona, razoavelmente, com o coeficiente e’, possibilitando classificar a amostra ensaiada.

A classificação MCT expedita é obtida por meio da plotagem desses parâmetros no gráfico da

classificação apresentado na Figura 6.

Figura 6: MCT - Método da pastilha

Fonte: DER-SP (2012)

30



2.3 SOLOS ARENOSOS FINOS LATERÍTICOS (SAFL)

Os SAFL são solos caracterizados por possuir uma série de propriedades que os classificam

segundo a classificação MCT, como solo de “comportamento geotécnico laterítico” (OLIVEIRA,

2000?).

De forma geral, DNIT (2006, p. 24) conceitua:

Solo laterítico é um solo que ocorre comumente sob a forma de crostas contínuas, como concreções pisolíticas isoladas ou, ainda, na forma de solos de textura fina mas pouco ou nada ativos. Suas cores variam do amarelo ao vermelho mais ou menos escuro e mesmo ao negro. Diversas designações locais existem para os solos ou cascalhos lateríticos, tais como: piçarra, recife, tapiocanga e mocororó.

Bernucci et al. (2006) descrevem SAFL como sendo uma mistura de argila e areia

encontrada na natureza ou de formal artificial composta por mistura de areia de campo ou rio com

argila laterítica. Seu emprego começou a ser difundido a partir da década de 1970, chegando hoje,

somente no estado de São Paulo, a mais de 8.000km de rodovias de baixo volume de tráfego com

a utilização desse material como base. Como reforço do subleito ou como sub-base, pode ser usado

em pavimentos para tráfegos médios ou pesados. Villibor e Nogami (2009) conceituam,

tecnologicamente, como SAFL aquele que:

� Possui menos de 10 % de fração retida na peneira de 2,00 mm (nº 10);

� Possui mais de 50 % de fração retida na peneira de 0,075 mm (nº200);

� Essas frações devem ser constituídas, predominantemente, de grãos de quartzo;

� Pertence à classe de solos de comportamento laterítico e a um dos grupos LA, LA’

ou LG’, da Classificação Geotécnica MCT (conforme ensaio M9 da Metodologia).

De acordo com Bernucci (1995, apud BERNUCCI et al., 2006, p. 360) pesquisas têm

mostrado que esse material pode apresentar módulos de resiliência de cerca de 100MPa a 500MPa

(1.000 a 5.000kgf/cm2), ou mesmo superiores, dependendo do tipo de solo laterítico, sendo que os

mais argilosos tendem a mostrar módulos menores que os mais arenosos.

2.3.1 Ocorrência dos SAFL no estado do Rio Grande do Sul

“Os solos arenosos finos lateríticos tem uma considerável área de ocorrência no RS,

abrangendo unidades pedogenéticas como Latossolos e Podzólicos, sobretudo os vermelho

31


Econômicos

escuros, cuja ocorrência está localizada na Região do Planalto, sobre as formações Serra Geral e

Tupanciretã [...]” (OLIVEIRA, 2000?, p. 8).

Figura 7: Localização dos materiais alternativos do RS

Fonte: Oliveira (2001, apud JOHNSTON, 2010, p. 44)

Na Figura 7 está ilustrado um mapa do Rio Grande do Sul elaborado pelo DAER/RS,

contendoa localização de materiais alternativos. É possível identificar a área de ocorrência do

SAFL, estando contidos, inteira ou parcialmente, os municípios de Santiago, Jóia, Tupanciretã,

32



Capão do Cipó, Júlio de Castilhos, Cruz Alta, Panambi, Santa Bárbara do Sul, Palmeira das

Missões, etc.

2.3.2 Bases e sub-bases de SAFL

Segundo Senço (2001) trata-se de base ou sub-base executada com a utilização de material

que, de acordo com a metodologia MCT, recebeu o nome de Solo Arenoso Fino Laterítico, o que

já define suas características arenosas, de graduação fina e laterizado. Para seu enquadramento nas

normas que orientam a execução desse tipo de base e sub-base, é preciso que o solo atenda aos

requisitos da classificação, contendo mais de 50% de material retido na peneira nº 200 (0,074 mm),

sendo essa fração constituída de areia de grãos de quartzo. No estado de São Paulo, este tipo de

trabalho tem importância especial, pois mais de 5.000 km de estradas vicinais que já foram

pavimentadas no estado tiveram como base, em sua grande maioria, a base de SAFL, dada a

abundância de jazidas em toda a região de cobertura da Formação Arenito Bauru. Contudo, para

que sejam usados como base ou sub-base, especificações devem ser atendidas.

Oliveira (2000?) argumenta que é preciso usar e adaptar ao Rio Grande do Sul a experiência

bem sucedida de emprego dos Solos Arenosos Finos Lateríticos (SAFL) como base ou sub-base de

pavimentos de baixo volume de tráfego, desenvolvidas em outros estados brasileiros.

2.3.3 Especificações dos SAFL para Bases de Pavimentos

Villibor et al. (2009) enfatizam que as especificações do solo arenoso fino laterítico são

fundamentadas em determinações das propriedades mecânicas e hídricas dos mesmos. Essas

especificações impõem as seguintes condições para o emprego desses solos como base de

pavimento:

� Composição granulométrica do solo tal que, 100% seja constituído por grãos que

passem integralmente na peneira de abertura de 2,00 mm ou que possua uma

porcentagem de grãos de 5% retidos nessa peneira, no máximo.

� Os solos devem pertencer à classe de solos de comportamento laterítico de acordo

com a classificação MCT, ou seja, devem ser do tipo LA, LA´ ou LG´.

� Os solos devem apresentar propriedades mecânicas e hídricas dentro dos intervalos

indicados na Tabela 2, quando compactados na Energia Intermediária do Mini-

33


Econômicos

Proctor. A curva granulométrica destes solos é descontínua e eles devem apresentar

uma granulometria que se enquadre na faixa indicada na Figura 8, servindo,

portanto, esta faixa como orientação para o emprego desses solos como bases de

pavimento.

Figura 8: Faixa Granulométrica Recomendada para Bases de SAFL

Fonte: Villibor et al. (2009)

Tabela 2: Valores Recomendados para Bases de SAFL


34



2.3.4 Peculiaridades sobre o comportamento de pavimentos com bases SAFL

De acordo com Villibor e Nogami (2009) preliminarmente, a escolha dos tipos mais

recomendados pode ser feita através do uso simples da classificação MCT, ou por procedimentos

expeditos tátil-visuais. Na fase de projeto, entretanto, deve-se utilizar o procedimento baseado no

comportamento de amostras compactadas pela sistemática MCT como forma de obtenção dos tipos

de SAFL para base.

Quanto da construção de bases de SAFL, sabe-se que os solos apresentavam variados tipos

de problemas construtivos, de forma que os solos comumente utilizados foram separados em quatro

grupos, com localizações distintas do gráfico de classificação MCT, como apresentados em

Villibor et al. (2009) ilustrado na Figura 9.

Figura 9: Hierarquização dos SAFL com base na classificação MCT

Fonte: Villibor et al. (2009)

Segundo Nogami e Villibor (1995), esta hierarquização foi elaborada com base na

experiência acumulada com obras no interior de São Paulo e permite identificar as seguintes

peculiaridades aos diferentes tipos:

35


Econômicos

O SAFL dos tipos I e II, com prioridade àqueles próximos a interface entre os mesmos –

apresentam excelente compactabilidade, com alcance de 100% do grau de compactação na energia

do proctor intermediário, fácil acabamento da superfície, receptividade à imprimadura satisfatória

e superfície e bordas resistentes ao amolecimento por umedecimento, resultando em boa resistência

hídrica. O SAFL do tipo I pode apresentar excessiva contração por secagem e danos demasiados

na superfície da base pelo tráfego de serviço associados ao trincamento excessivo;

O SAFL dos tipos III e IV, com prioridade aos primeiros – apresentam menor grau de

compactabilidade que os tipos I e II, alcançando no campo um máximo de 90% de grau de

compactação na energia do Proctor intermediário, propensão a formação de lamelas, dificuldade

de acabamento superficial da base, desgaste intenso sob ação do tráfego de serviço e superfícies e

bordas muito susceptíveis ao amolecimento por absorção excessiva de umidade. Segundo os

autores, só é indicado o uso do tipo IV para base de pavimentos urbanos, com execução de solo-

cimento junto às bordas, em faixas de 1 m, próximas às sarjetas.

Villibor e Nogami (2009) recomendam que seja obedecida a ordem de preferência dos tipos,

para as condições prevalecentes no interior do Estado de São Paulo (ou similares), que é

apresentada a seguir:

• Tipo I, com prioridade da subárea próxima à interface com o tipo II;

• Tipo II, com prioridade da subárea próxima à interface com o tipo I;

• Tipo III, com prioridade da subárea próxima à interface com o tipo II;

• Tipo IV.

36



3 MÉTODO DE PESQUISA

Neste item será abordada a metodologia de pesquisa utilizada, através da apresentação das

estratégias para o desenvolvimento da pesquisa, da escolha das jazidas e materiais, dos métodos de

ensaios e finalmente, do cronograma de realização.

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

O tipo desta pesquisa pode ser definido como:

� APLICADA do ponto de vista de sua natureza;

� QUANTITATIVA do ponto de vista de abordagem do problema;

� EXPLORATÓRIA e EXPLICATIVA do ponto de vista de objetivos.

� BIBLIOGRÁFICA e EXPERIMENTAL do ponto de vista dos procedimentos

técnicos.

3.2 DELINEAMENTO

Finalizada a revisão bibliográfica e a fundamentação teórica, foram coletadas as amostras

de SAFL, sendo posteriormente preparadas e caracterizadas para a utilização nos ensaios de

laboratório visando avaliar propriedades físico-mecânicas relevantes à utilização do solo em

camadas de base e sub-base de pavimentos econômicos.

Os ensaios tradicionais de caracterização, compactação e suporte e ensaios da classificação

expedita MCT foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da UNIJUÍ –

Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul e os ensaios da metodologia

MCT no Laboratório de Engenharia Civil da FURG – Fundação Universidade Federal de Rio

Grande.

Posterior a conclusão dos ensaios realizou-se a compilação dos dados e a análise e

interpretação de resultados com o intuito de avaliar a viabilidade da aplicação dos solos em bases

e sub-bases, no uso em pavimentos econômicos, para identificar a melhor jazida.

A descrição das etapas da pesquisa encontram-se ilustradas na Figura 10:

37


Econômicos

Figura 10: Delineamento de pesquisa

Fonte: autoria própria

3.3 ESCOLHA DAS JAZIDAS E MATERIAIS

A escolha dos locais de retirada das amostras guiou-se pelo mapa da Figura 7 que indica a

localização de materiais alternativos no estado, mais especificamente, a localização dos SAFL.

Também se realizou uma análise tátil visual in loco para avaliar se o solo do local teria uma textura

argilo arenosa, característica dos SAFL. Foram coletadas amostras de três locais diferentes

compreendidos na área indicada como local de ocorrência deste tipo de solo. As três cidades

escolhidas para coleta foram Tupanciretã, Jóia e Capão do Cipó.

Todas as amostras foram retiradas e preparadas da mesma forma. A profundidade de

extração das amostras foi em torno de 2 metros da superfície, pertencente ao horizonte B do

latossolo. Elas foram devidamente secas, e posteriormente foram realizados os procedimentos para

prepará-la aos ensaios de caracterização. Os próximos itens apresentam fotos dos locais de retirada

das amostras de solo, bem como a localização em coordenadas das mesmas utilizando o software

online Google Mapas.

A Figura 11, foi modificada a partir do site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

(IBGE), destacando as cidades onde os solos foram coletados e contém dados referentes as mesmas.

38



Figura 11: Cidades de coleta dos solos

Fonte: Modificado de Brasil (2015)

39


Econômicos

3.3.1 Solo Capão do Cipó

A amostra de solo da cidade de Capão do Cipó, ou amostra Cipó, foi retirada nas margens

da BR-377, no local de coordenada aproximada 29º00’59’’S 54º29’08’’O. O município pertence à

Mesorregião Centro Ocidental Rio-grandense e à Microrregião Santiago. Na Figura 12 é possível

observar o local de retirada da amostra.

Figura 12: Coleta da amostra Cipó


40



3.3.2 Solo Jóia

A amostra de solo da cidade de Jóia, ou amostra Jóia, foi retirada nas margens de uma

estrada vicinal próximo ao acesso pela BR-377 para a localidade de São João Mirim, com

coordenada aproximada 28º42’48’’S 54º10’46’’O. O município pertence à Mesorregião Noroeste

Rio-grandense e à Microrregião Cruz Alta. Na Figura 13 é possível observar o local de retirada da

amostra.

Figura 13: Coleta da amostra Jóia


41


Econômicos

3.3.3 Solo Tupã

A amostra de solo da cidade de Tupanciretã, ou amostra Tupã, foi retirada de um talude em

uma localidade próxima a cidade, no local de coordenada aproximada 28º59’25’’S 53º49’55’’O.

O município pertence à Mesorregião Centro Ocidental Rio-grandense e à Microrregião Santiago.

Na Figura 14 é possível observar o local de retirada da amostra.

Figura 14: Coleta da amostra Tupã


42



3.4 SEQUÊNCIA EXECUTIVA E ENSAIOS LABORATORIAIS

A sequência de execução estipulada para a realização dos ensaios, com intuito de maior

rendimento e não execução de ensaios desnecessários, foi a seguinte:

I. Coleta, preparo e classificação expedita MCT de uma pequena amostra do solo para

verificação de comportamento laterítico, se positivo, a amostra é aceita segue para o

segundo passo;

II. Coleta definitiva da amostra aprovada a ser utilizada em todos os ensaios seguintes e

preparo da mesma;

III. Ensaios da metodologia tradicional;

IV. Checagem, através da granulometria, do enquadramento no conceito tecnológico de solo

arenoso fino laterítico apresentado no item 2.3 e enquadramento da granulometria na faixa

recomendável para uso em bases que está ilustrada na Figura 8;

V. Realização dos ensaios da metodologia MCT nas amostras aprovadas nos itens anteriores;

VI. Realização dos ensaios de classificação MCT de todas as amostras, com o intuito de

confirmar o comportamento laterítico demonstrado na classificação expedita;

Nesta seção serão descritos os ensaios necessários para a análise das amostras, tanto da

metodologia tradicional quando da metodologia MCT.

3.4.1 Ensaios tradicionais

Nesta seção serão descritos os ensaios relacionados a metodologia tradicional, indicando as

normas que regem os mesmos e serão utilizadas para a classificação de amostras para esta pesquisa.

3.4.1.1 Preparação das amostras

A ABNT-NBR 6457 (1986) prescreve os métodos para preparação de amostras de solos

para os ensaios de compactação e de caracterização (análise granulométrica, determinação dos

limites de liquidez e plasticidade, massa específica dos grãos que passam na peneira de 4,8 mm,

massa específica aparente e absorção de água dos grãos retidos na peneira 4,8 mm). A norma

contém um anexo apresentando um método para determinação do teor de umidade de solos, em

laboratório. Na Figura 15 pode-se observar parte da preparação.

43


Econômicos

Figura 15: Preparo de amostras


3.4.1.2 Análise Granulométrica das Amostras

A norma preconizando a análise granulométrica dos solos é a ABNT-NBR 7181 (1984

versão corrigida 1988) indicando que a análise pode ser realizada por peneiramento (para partículas

maiores que 0,075 mm de diâmetro) ou por combinação de sedimentação e peneiramento (para

partículas menores que 0,075 mm de diâmetro).

Na Figura 16 observa-se a realização de ensaio de sedimentação na foto da esquerda e na

foto da direita o que restou de solo, após lavar as amostras na peneira nº200, para a realização do

peneiramento fino.

Figura 16: Ensaio de granulometria por sedimentação


44



Com os resultados obtidos a partir da sedimentação, do peneiramento fino e do

peneiramento grosso é possível montar a curva de granulometria do material estudado.

3.4.1.3 Consistência do solo – Limites de Atterberg

“As classificações HRB-AASHTO e Unificada apoiam-se nos índices de consistência do

solo, que foram denominados como Limites de Atterberg, para o enquadramento do material”

(BALBO, 2007, p. 78)

Segundo Das (2007), quando minerais de argila estão presentes em um solo com granulação

fina, este pode ser moldado na presença de alguma umidade sem esfarelar. Essa propriedade

coesiva é causada pela absorção da água que circunda as partículas de argila. O cientista sueco

chamado Atterberg, desenvolveu um método para descrever a consistência de solos com grãos

finos e teor de umidade variável.

De acordo com o teor de umidade presente no solo, seu comportamento pode ser dividido

em quatro etapas: sólido, semissólido, plástico e líquido. O teor de umidade no ponto de transição

do estado semissólido para o estado plástico é o limite de plasticidade (LP), e o ponto de transição

do estado plástico para o estado líquido é o limite de liquidez (LL). (ABNT-NBR 6459, 1984)

O método para determinação de limite de liquidez é prescrito pela ABNT-NBR 6459 (1984

versão corrigida 1988), já a NBR 7180 (1984) prescreve como determinar ao limite de plasticidade

e o cálculo do índice de plasticidade dos solos. O índice de plasticidade dos solos (IP) é resultado

da diferença entre LL e LP.

3.4.1.4 Compactação do solo

Segundo Das (2007), a compactação é a densificação do solo por meio da remoção dos

vazios, o que requer a utilização de energia mecânica. O grau de compactação dos solos é medido

de acordo com seu peso específico aparente seco. A água ao ser adicionada no solo atua como um

agente de amolecimento das partículas do solo, que deslizam umas sobre as outras e se posicionam

em uma formação compacta e de alta densidade.

45


Econômicos

A ABNT-NBR 7182 (1986 versão corrigida 1988) preconiza o método para determinar a

relação entre o teor de umidade e a massa específica aparente seca dos solos quando compactados,

de acordo com as especificações descritas pela mesma.

A norma classifica as energias de compactação em normal, intermediária e modifica.

Independente da energia, o resultado final deve ser uma curva de compactação, de formato

parabólico, traçada em um plano cartesiano tendo nas abcissas o teor de umidade e nas ordenadas

as massas específicas aparentes secas respectivas. O pico da curva de compactação determina a

umidade ótima para a amostra. (ABNT-NBR 7182,1986)

A Figura 17 ilustra a realização do ensaio de compactação na energia Proctor Modificada

realizado no laboratório da UNIJUÍ.

Figura 17: Ensaio de compactação


3.4.1.5 Índice de Suporte Califórnia (ISC)

O Índice de Suporte Califórnia (ISC) representa a capacidade de suporte do solo se

comparado com a resistência à penetração de uma haste de cinco centímetros de diâmetro em uma

46



camada de pedra britada, considerada como padrão (ISC = 100%) (ABNT-NBR 9895, 1987). O

método foi desenvolvido na Califórnia e por isso recebe esse nome, que é tradução de California

Bearing Ratio (CBR).

De acordo com a ABNT-NBR 9895 (1987), para esse ensaio usa-se cilindro e soquete

grande, nas três energias: normal, intermediaria e modificada, respectivamente: 12, 26 e 55 golpes

por camada, num total de cinco camadas. Esta norma prescreve o método para determinar o valor

do ISC e da expansão dos solos em laboratório, utilizando amostras deformadas, não reusadas, de

material que passa na peneira de 19 mm, com um mínimo de 5 corpos-de-prova. As amostras

devem ser compactadas de acordo com os resultados do ensaio de compactação. Depois de

compactados os moldes são pesados e levados para a imersão em água por quatro dias, com um

extensômetro, para a medição da expansão. Após o termino da imersão, o corpo-de-prova é levado

para o ensaio de penetração em uma prensa. A partir deste ensaio é possível traçar a curva pressão

aplicada pelo pistão versus penetração do pistão.

Na Figura 18 pode-se observar os corpos de prova em imersão durante a realização do

ensaio de CBR com os extensômetro acoplados para as leituras de expansão.

Figura 18: Ensaio de CBR


47


Econômicos

3.4.2 Metodologia MCT

A Metodologia MCT depende de uma série de ensaios que se presta para a determinação

de parâmetros relacionados a propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos tropicais finos. Todos

os procedimentos de ensaio são realizados com amostras de solos compactados em moldes

cilíndricos de 50 mm de diâmetro. (VILLIBOR et al., 2009)

Esta Metodologia abrange dois grupos de ensaios a saber: Mini-CBR e associados e Mini-

MCV e associados. Villibor et al. (2009, p. 27) se refere a estes grupos da seguinte forma:

A partir dos ensaios de Mini-CBR e associados, pode-se obter as características dos solos apropriados para bases de pavimentos. Geralmente após a compactação dos corpos de prova, determina-se uma série de propriedades, tais como: capacidade de suporte (Mini-CBR), expansão, contração, infiltrabilidade, permeabilidade, etc.

Os ensaios Mini-MCV e associados fornecem parâmetros para a determinação dos coeficientes c’ e e’ que, por sua vez, permitem a classificação dos solos de acordo com a metodologia MCT, além de permitirem a determinação de todas as propriedades referidas nos ensaios Mini-CBR e associados.

De acordo com Villibor e Nogami (2009) a série da nova Sistemática, que engloba os

ensaios classificatórios da MCT (M5, M8 e M9), constitui o elenco de Ensaios da Sistemática

MCT, sendo eles:

� M1 – Ensaio de Compactação Mini-Proctor

� M2 – Ensaio Mini-CBR e Expansão;

� M3 – Ensaio de Contração;

� M4 – Ensaios de Infiltrabilidade e Permeabilidade;

� M5 – Ensaio de Compactação Mini-MCV;

� M6 – Ensaio de Penetração da Imprimadura Betuminosa;

� M7 – Ensaio Mini-CBR de Campo – Procedimento Dinâmico;

� M8 – Ensaio de Perda de Massa por Imersão;

� M9 – Classificação Geotécnica MCT.

Destes ensaios, para a realização da pesquisa, os principais ensaios são: M1, M2, M3, M4,

M5, M8 e M9, pois deles provem os resultados expostos na Tabela 2 de Villibor e Nogami (2009).

Todos estão preconizados e detalhadamente descritos no anexo 2 do livro Pavimentos Econômicos

escrito por Villibor e Nogami, publicado em 2009 e disponibilizado na versão digital gratuitamente

48



online no site Portal da Tecnologia, de um dos autores. A seguir, apresenta-se os ensaios

significativos para esta pesquisa, relacionados a metodologia MCT.

3.4.2.1 Ensaio de Compactação Mini-Proctor (M1)

Villibor e Nogami (2009) caracterizam este ensaio como obedecendo ao mesmo

procedimento no ensaio de compactação proposto por Proctor, para compactar os solos em

laboratório e fornecer a curva de compactação que corresponde a uma dada energia aplicada por

meio de um soquete. Essa curva permite determinar a massa específica aparente seca máxima

(MEASmáx) e a umidade ótima (Ho) para a energia utilizada.

A Figura 19 ilustra o equipamento usado e o preparo da amostra para o ensaio no laboratório

da FURG. Para a medição da altura durante o ensaio, era utilizado um extensômetro acoplado na

parede. No preparo das amostras, depois de adicionado o teor de água adequado, as mesmas

ficavam em homogeneização por 24 horas.

Figura 19: Ensaio de compactação mini-Proctor


O Mini-Proctor difere do tradicional “Proctor” ou “AASHTO”, nos seguintes aspectos:

49


Econômicos

a) Tipo de soquete, de seção plena: com pé de diâmetro praticamente igual ao da parte interna

do molde de compactação;

b) Diâmetro interno do molde medindo 50,0 mm (Mini);

c) Utiliza somente os solos que passam, integralmente ou aqueles que possuem porcentagem

muito baixa da fração retida (<10%), na peneira de 2,00 mm.

Dentre as principais vantagens deste procedimento em relação ao tradicional pode-se citar

a diminuição considerável de material e também do número de golpes necessários para a execução

do ensaio, a exatidão na medição da altura dos corpos de prova e a maior uniformidade entre eles

após a compactação. A maior limitação do ensaio é a limitação granulométrica na execução.

(VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

3.4.2.2 Ensaio Mini-CBR e Expansão (M2)

Este ensaio fornece a capacidade de suporte é usado para o dimensionamento de pavimentos

e na escolha de solos e solos-agregados para base, reforço e sub-base e, também, para pode ser

usado para caracterizar os solos do subleito. O procedimento de ensaio é similar ao adotado para o

ISC tradicional, no entanto, requer mais cuidado, pois dele serão apresentados os principais

resultados a serem considerados. Foi proposto para a energia intermediária. (VILLIBOR;

NOGAMI, 2009)

Foram ensaiados corpos-de-prova compactados na umidade ótima na energia intermediária,

sem e com prévia imersão de 24 horas. Os ensaios eram realizados em uma prensa Willie

Geotechnik UL60, com controle de velocidade digital. Os dados de carga e deformação sobre o

corpo de prova foram obtidos através de células de carga e defletômetro ligados a um sistema de

aquisição de dados HBM Spider 8. A calibração dos transdutores e aquisição dos dados foram

feitas com o Software Catman 4.5. A Figura 20 ilustra os equipamentos do laboratório.

Tendo como base as curvas Carga-Penetração geradas no ensaios, o índice de suporte mini-

CBR pode ser obtido por dois métodos de cálculo apresentados a seguir: método de correlações e

método de cargas padrão. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

50



• Método de correlações: é calculado utilizando as equações 1 e 2, onde C1 e C2 são,

respectivamente, as cargas em kgf correspondentes às penetrações 2,00 e 2,50 mm, obtidas

das curvas Carga-Penetração. Deve-se adotar o maior dos Mini-CBR obtidos.

�� − ��1� = −0,254 + 0,896 x ��1 (1)

�� − ��2� = −0,356 + 0,937 x ��2 (2)

• Método de cargas padrão: este método compara os valores de carga para penetrações

específicas D1 e D2, através das equações 3 e 4, com o valor correspondente de carga

padrão para a brita graduada, apresentando valores de penetração, respectivamente, de 0,84

e 1,7 mm. O procedimento das cargas padrão é, segundo Villibor e Nogami (2009), mais

correto, porém exige maior precisão das leituras de carga iniciais na penetração do pistão.

Portanto, para este trabalho, foi adotado o método anterior.

�� − ��1 =��

!,"# $ 100% (3)

�� − ��2 =�!

�#&,'#$ 100% (4)

Figura 20: Rompimento do mini-CBR


51


Econômicos

Um parâmetro muito importante associado ao ensaio mini-CBR, de acordo com Villibor e

Nogami (2009), sendo um dos critérios na avaliação tecnológica dos solos tropicais pela

Metodologia MCT, é o índice RIS. Este índice serve para quantificação indireta da diferença de

comportamento do mini-CBR, é dado pela equação 5. Algumas bibliografias não utilizam o índice

RIS, mas sim a percentagem de Perda de Suporte por Imersão (PSI). A PSI pode ser obtida como

resultado de 100% - RIS e também pela equação 6.

�() =*+,+-./0 +*1234

*+,+-./0 3/+*123ã4 $ 100% (5)

7)( =*+,+-./0 3/+*123ã4 - *+,+-./0 +*1234

*+,+-./0 3/+*123ã4 $ 100% (6)

Onde:

mini-CBR imerso – ensaio mini-CBR na condição imerso sem sobrecarga padrão de 490 g

na imersão e penetração;

mini-CBR s/imersão – ensaio mini-CBR na condição sem imersão com sobrecarga padrão

de 490 g na umidade ótima Ho.

Como o PSI é o oposto do RIS, e o RIS deve ser maior que 50%, logo, PSI deve ser menor

que 50%, isso significa que sua perda de suporte após a imersão não deve ser superior a metade de

seu suporte sem imersão. Portanto, quanto menor o valor de PSI, melhor é a amostra.

Sendo também um dos critérios na avaliação tecnológica dos solos tropicais pela

Metodologia MCT, a expansão é analisada durante o período de imersão dos mini-CBR imersos

durante as 24 horas, onde ∆h é a diferença da altura final com a inicial, h, e é representada pela

equação 7. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

8$9 =∆;

; $ 100% (7)

3.4.2.3 Ensaio de Contração (M3)

É um dos ensaios suplementares mais importantes para o melhor aproveitamento de solos

tropicais em pavimentação, utilizado como critérios na avaliação tecnológica dos solos tropicais

pela Metodologia MCT. O ensaio avalia a variação porcentual do comprimento axial de amostras

52



compactadas, geralmente, após cerca de 14 horas, os corpos de prova atingem uma variação

constante que é considerada como a leitura final do extensômetro. Como os extensômetro estavam

sendo utilizados nos ensaios de imersão, as medidas foram feitas com paquímetro digital. A Figura

21 ilustra os corpos de prova durante a realização do ensaio. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

Figura 21: Ensaio de contração


3.4.2.4 Ensaios de Infiltrabilidade e Permeabilidade (M4)

O ensaio de Infiltrabilidade determina a penetração de água em corpos de prova de solos

compactados afim de que se possa, de forma quantitativa, prever esse fenômeno nas camadas dos

pavimentos e suas adjacências, principalmente depois da compactação. Observe-se que em solos

tropicais, principalmente nos lateríticos, essa penetração pode se afastar bastante dos resultados

obtidos em corpos de prova compactados em laboratório, isso se deve à interferência de fissuras e

trincas que se desenvolvem, geralmente pelo uso de técnica construtiva não convencional, que

inclui a secagem nesta fase ou após vários anos de serviço. Villibor e Nogami (2009) especificam

que o uso prático dos resultados deste ensaio, por enquanto, se limitam à escolha de solos para

acostamentos e para bases revestidas de camadas betuminosas delgadas, sujeitas eventualmente a

considerável infiltração de água, com provável desenvolvimento de panelas.

53


Econômicos

Este ensaio não pode ser realizado por motivos técnicos, pois no laboratório da UNIJUÍ o

tudo de vidro, necessário para o ensaio, encontrava-se danificado e na FURG o recipiente basal,

também necessário para a execução, estava com vazamento. Felizmente, este é o menos relevante

dos critérios de avaliação tecnológica, pelos motivos apresentados no parágrafo anterior, não

interferindo significativamente na análise e avaliação das amostras.

3.4.2.5 Ensaio de Compactação Mini-MCV (M5)

A Compactação Mini-MCV consiste na miniaturização do método de compactação

apresentado por Parsons, do Road Research Laboratory da Grã- Bretanha, em 1976 e difere do

Proctor tradicional, pois varia simultaneamente a energia de compactação e o teor de umidade

durante a execução do ensaio. Obtendo-se como resultado uma família de curvas similares às do

Proctor. O ensaio apresentado por Parsons foi, originalmente, desenvolvido como um

procedimento para avaliar rapidamente o teor de umidade de compactação no campo. O Mini-MCV

tem como objetivo principal a classificação geotécnica dos solos tropicais. A sigla MCV,

abreviatura de “Moisture Condition Value”, é uma nova propriedade geotécnica de solos. Através

deste ensaio, obtém-se as de curvas de deformabilidade ou de mini-MCV e as curvas de

compactação. A inclinação do ramo seco da curva de compactação de 12 golpes gera o parâmetro

classificatório d’. Com a curva de deformabilidade correspondente ao mini-MCV igual a 10 obtém-

se o coeficiente c’. Ambos necessários para a classificação MCT, como apresentado no item 2.2.3

deste projeto. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

3.4.2.6 Ensaio de Perda de Massa por Imersão (M8)

Este ensaio fornece uma das propriedades dos solos tropicais compactados que é

considerada na Classificação Geotécnica, da Sistemática MCT. Para este ensaio são utilizados os

corpos de prova compactados no ensaio mini-MCV. Esses corpos de prova são parcialmente

extraídos de seus moldes de maneira que fiquem com 10 mm expostos. Em seguida são submetidos

à imersão em água na posição horizontal. Após 24 horas em imersão recolhe-se a parte

eventualmente desprendida e a leva para a estufa para determinar a massa seca. A perda de massa

por imersão (Pi) é expressa em porcentagem relativa à massa seca da parte exposta do corpo de

prova, que juntamente com o parâmetro d’, possibilita a determinação do coeficiente e’, utilizado

na classificação. A Figura 22 ilustra a realização do ensaio. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

54



Figura 22: Ensaio de perda de massa por imersão


3.4.2.7 Classificação Geotécnica MCT (M9)

A classificação MCT nada mais é do que a compilação de dados gerados pelos ensaios M5

e M8 para classificar os solos como lateríticos ou não, como já exposto no início deste projeto e

ilustrado na Figura 5. (VILLIBOR; NOGAMI, 2009)

55


Econômicos

4 RESULTADOS

Neste item serão apresentados os resultados de todos os ensaios realizados, comentários

referentes aos mesmos e classificação das amostras. Os resultados serão apresentados na ordem de

execução conforme estipulado na metodologia e englobam a metodologia tradicional e MCT.

4.1 MÉTODO DAS PASTILHAS

Este método de classificação expedito foi adotado para a investigação de comportamento

laterítico nas amostras escolhidas por ser de execução rápida e utilizar pouco material, tese

reforçada por Villibor e Nogami (2009) que recomendam o uso da expedita em situações

preliminares.

Na Figura 23 é possível observar que todos os solos apresentaram comportamento laterítico,

ficando as amostras de Jóia e Tupanciretã classificadas como LA’-LG’ bem próximos da área LA´

e a amostra Capão do Cipó, classificada como LG’.

As três primeiras amostras testadas foram aceitas por apresentarem caráter laterítico e,

portanto, atendendo ao inciso I do item 3.4. Passou-se, então, para as próximas etapas, conforme

estipulado no início do projeto, considerando três amostras como suficiente de forma a viabilizar

tempo e logística para a conclusão da pesquisa.

Figura 23: Classificação expedita das amostras


56



4.2 CARACTERIZAÇÃO PELA GEOTÉCNICA TRADICIONAL

Dando sequência ordem de execução estipulada, passou-se a etapa do inciso II do item 3.4

e coletou-se 200 kg de cada solo. Na sequência, passou-se para a etapa do inciso III do item 3.4

que seria a realização de todos os ensaios da geotécnica tradicional, caracterizando os três solos

através da granulometria, limites de consistência, compactação e suporte (ISC).

4.2.1 Granulometria

Na Figura 24 estão ilustradas as curvas do ensaio da granulometria por sedimentação e

peneiramento das três amostras com uso de defloculante. A Tabela 3 traduz os resultados das curvas

numericamente, classificando as amostras por percentagem de pedregulho, areias, silte e argila de

acordo com as peneiras ABNT. A porcentagem passante na peneira nº 200 foi de 62,33%, 40,57%

e 31,72 % respectivamente para os solos Cipó, Jóia e Tupã.

Figura 24: Curva granulométrica por sedimentação e peneiramento das amostras


57


Econômicos

Tabela 3: Granulometria com defloculante em percentagem das amostras


Analisando estes resultados, observa-se coerência com os resultados da classificação

expedita, que demonstra que o solo Cipó é consideravelmente o mais argiloso dentre as três

amostras e que o solo Jóia e Tupã são mais arenosos, sendo o solo Tupã o mais arenoso (cerca de

70 % na fração areia) fato reforçado pelo gráfico da classificação expedita da Figura 23, pois quanto

menor a contração diametral mais arenoso é o solo, caso do solo Tupã.

Figura 25: Faixa Granulométrica Recomendada para Bases de SAFL

Fonte: Modificado de Villibor et al. (2009)

58



A Figura 25, modificada da Figura 8 do item 2.3.3 de Villibor et al. (2009), sobrepondo a

faixa granulométrica recomendada para bases de SAFL com o resultado do processo de

peneiramento simples. Observa-se que a amostra Cipó não se enquadra totalmente na faixa

recomendada (apenas para a peneira nº 200 (0,074 mm), ao contrário das amostras Jóia e Tupã, que

se enquadram totalmente na faixa.

Quanto ao enquadramento no conceito tecnológico de solo arenoso fino laterítico do item

2.3, mesmo sendo classificado como solo laterítico, a amostra Cipó não se enquadra pois possui

menos de 50 % de fração retida na peneira de 0,075 mm (nº200). Portanto, para fins deste projeto,

a amostra Cipó foi descartada na realização dos ensaios da metodologia MCT, pois não se enquadra

como material natural para uso em bases e sub-bases de pavimentos econômicos.

4.2.2 Limites de Atterberg

Na Tabela 4 estão representados os valores dos limites de consistência ou de Atterberg

(limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade) de cada uma das três amostras.

Os resultados dos ensaios de limites das amostras se mostraram coerentes com os resultados

anteriores. Os limites de liquidez e de plasticidade, por exemplo, são maiores no solo Cipó e

consideravelmente menor nos solos Jóia e Tupã, sendo Tupã o menor deles, isso se deve ao fato

do solo Cipó ser mais fino e argiloso, portanto, normalmente mais plástico.

Tabela 4: Limites de Atterberg das amostras


4.2.3 Classificação Tradicional

Neste item serão apresentadas a classificação das amostras, através dos resultados dos

ensaios de granulometria e dos limites de consistência, pela SUCS e HRB, conforme revisado

respectivamente nos itens 2.2.1 e 2.2.2. A Tabela 5 apresenta os dados:

59


Econômicos

Tabela 5: Classificação SUCS e HRB das amostras


O solo Cipó, de acordo com a SUCS, é classificado como siltes inorgânicos ou areias muito

finas ou areias finas siltosas ou argilosas. Já na classificação HRB se enquadra como um solo

argiloso de IG=6, considerado erroneamente pela mesma como de comportamento sofrível a mau

como subleito de rodovias.

Curiosamente, os solos Tupã e Jóia são classificados da mesma forma pela SUCS e não

pela HRB. Ambos, de acordo com a SUCS, são areias argilosas. Já quando classificados pela HRB,

o solo Jóia é um solo siltoso, considerado também erroneamente, de comportamento sofrível a mau

como subleito e o solo Tupã uma areia siltosa ou argilosa, considerado acertadamente, de

comportamento como subleito excelente a bom.

De acordo com DNIT (2006), os materiais do subleito devem apresentar uma expansão,

medida no ensaio CBR, menor ou igual a 2% e um CBR maior ou igual a 2%. Sendo contraditório,

portanto, o resultado da classificação HRB do solo Jóia, que o classifica com presumível mau

comportamento como subleito, uma vez que o CBR do mesmo na energia intermediária foi de 28%

com expansão menor que 1%, demonstrando deficiências deste tipo de classificação para solos

tropicais.

4.2.4 Compactação dos solos

Os resultados deste ensaio seguiram um comportamento padrão esperado, aumentando a

massa específica aparente seca e diminuindo a umidade ótima conforme aumenta-se a energia de

compactação em cada amostra. Comparando as amostras umas com as outras, percebe-se que a

amostra Cipó apresenta umidades ótimas maiores que as outras devido a maior porção de finos e

que as amostras Jóia e Tupã tem valores próximos, demonstrando, mais uma vez, coerência com

os resultados anteriores.

60



A Tabela 6 apresenta os resultados do ensaio de compactação para as três amostras, nas três

energias de compactação.

Tabela 6: Resultados do ensaio de Proctor


A Figura 26 ilustra as curvas de compactação de todas as três amostras nas três energias de

compactação, delas foram retirados os dados apresentados na tabela anterior.

Figura 26: Curvas de compactação das amostras


61


Econômicos

4.2.5 Índice de Suporte Califórnia (ISC)

Os ensaios de CBR apresentam bastante variabilidade, por este motivo foram feitos mais

corpos de prova para uma mesma energia e solo, obtendo o resultado final através de média, com

o intuito de obter um número mais representativo. Devido à alta demanda o LEC da UNIJUÍ, ao

fato de existirem equipamentos para a realização de cinco ensaios por vez e ao tempo que o ensaio

de ISC demanda, optou-se por não executá-lo na energia normal e também pela não execução dele

para o solo Cipó, já que o mesmo não pode ser utilizado como amostra natural pela metodologia

MCT. Os resultados das expansões e mini-CBR encontram-se na Tabela 7:

Tabela 7: CBR das amostras


O solo Tupã apresentou resultados de ISC, em ambas as energias, superiores aos do solo

Jóia.

4.3 CARACTERIZAÇÃO PELA METODOLOGIA MCT

Conforme estipulado, após a realização dos ensaios da metodologia tradicional e de acordo

com o inciso IV, V e VI do item 3.4, os ensaios MCT foram realizados apenas para as amostras

Jóia e Tupã.

4.3.1 Compactação Mini-Proctor (M1)

O ensaio de mini Proctor foi realizado na energia intermediária, como preconizado nas

bibliografias, para a obtenção da umidade ótima que será utilizada para encontrar os valores

necessários nas curvas de mini-CBR e outros parâmetros. A Figura 27 ilustra as curvas e a Tabela

8 os resultados referentes as umidades ótimas.

62



Figura 27: Curva de compactação mini Proctor intermediária


Tabela 8: Mini Proctor Intermediário das amostras


4.3.2 Mini-CBR e Expansão (M2)

A Figura 28 ilustra as curvas de mini-CBR imerso e não imerso na energia intermediária

para os dois solos representados nos dois métodos de obtenção de valor do CBR.

Na Tabela 9 encontram-se o resultado da expansão dos dois solos na umidade ótima de

compactação obtida no ensaio de mini-Proctor e os valores de mini-CBR com seus respectivos

índices RIS e PSI para cada método.

63


Econômicos

Figura 28: Curvas de variação dos Mini-CBR


Tabela 9: Mini-CBR e expansão das amostras


Como já estipulado anteriormente, o método adotado para a análise final será o de

correlações. Com isso estaremos a favor da segurança, pois para ambos os solos neste método

apresentaram valores menores de CBR. Independentemente da variação entre os métodos, os dois

64



solos atendem à todos os quesitos relacionados à este ensaio, tanto no método de correlações quanto

no de cargas padrão.

4.3.3 Contração (M3)

Para este ensaio foram moldados 3 corpos de prova para cada solo, sendo um na umidade

ótima e os outros dois com umidade dos pontos anterior e posterior da curva de compactação do

Proctor Intermediário, com intuito de traçar a tendência. Com isso é gerado uma reta, onde o valor

da contração é obtido para o valor da mesma que intercepta com a umidade ótima do mini Proctor

da respectiva amostra.

Na Figura 29 estão ilustradas as retas obtidas no ensaio de contração e na

Tabela 10 o resultado da contração de cada amostra para sua respectiva umidade ótima.

Tabela 10: Valores de contração


Figura 29: Ensaio de contração das amostras


65


Econômicos

4.3.4 Compactação Mini-MCV (M5)

Para o ensaio foram moldados cinco corpos de provas para cada amostra em umidades

diferentes (umidades 2% acima e abaixo da umidade ótima na energia normal de cada amostra) e

aplicado um número crescente de golpes até não haver acréscimo sensível em sua densidade.

A Figura 30 apresenta como exemplo a curva de compactação da amostra do solo Tupã, de

onde é obtido o coeficiente d’, que é a inclinação da parte retilínea do ramo seco na curva de

compactação correspondente a 12 golpes.

Figura 30: Exemplo de curvas de compactação


O coeficiente é obtido dividindo o resultado da diferencia das massas específicas aparentes

secas da reta do ramo seco em kg/m3 pela variação de percentagem de umidade da mesma.

O coeficiente c’ é a inclinação da curva de afundamento correspondente ao valor de Mini-

MCV = 10 (hipotética). Para tal, através das inclinações das outras curvas, interpola-se uma curva

que passe pelo ponto de abscissa igual a 10 golpes e ordenada 2,0 mm. A Figura 31 apresenta como

exemplo a curva mini-MCV da amostra do solo Tupã.

66



Figura 31: Exemplo de curva Mini-MCV


4.3.5 Perda de massa por imersão (M8)

A partir dos valores calculados para cada teor de umidade, foi representada a curva Mini-

MCV x Pi, o Pi a ser adotado para fins de classificação do solo é obtido nesta curva, para valores

de Mini-MCV igual a 10 ou 15, dependendo se a massa específica aparente for considerada baixa

ou alta. Quando o corpo de prova de 200 gramas tiver uma altura final superior a 48 mm a MEAS

será considerada baixa (10) e alta (15) para uma altura final do corpo de prova inferior a 48 mm.

A Figura 32 apresenta a curva Mini-MCV x Pi para a amostra do solo Tupã. Neste caso o

valor de Mini-MCV foi considerado alto, igual a 15, e o valor de Pi encontrado, onde a reta 15

intercepta a curva, foi de 40%.

67


Econômicos

Figura 32: Exemplo de curva Mini-MCV x Pi


4.3.6 Classificação Geotécnica MCT (M9)

Na Tabela 11 estão presentes os coeficientes encontrados de cada amostra e utilizados na

classificação MCT. A Figura 33 ilustra a classificação das três amostras, bem como as áreas de

hierarquização.

Tabela 11: Coeficientes e Classificação MCT


68



Figura 33: Classificação MCT e hierarquização das amostras

Fonte: Modificado de Nogami e Villibor (1995)

Pode-se observar que no que diz respeito aos solos de Tupã e Jóia o resultado da

classificação MCT, se comparado com a expedita foi muito coerente. Já para amostra Cipó, ficou

um pouco mais acima que na expedita no fator e’. Logo, o método expedito foi representativo e

válido para classificação destas amostras e a classificação final MCT comprovou o comportamento

laterítico das mesmas.

Analisando a localização dos solos Jóia e Cipó em relação as áreas de hierarquização,

percebe-se que eles ficaram entre as duas melhores áreas de utilização, o que serve como indício

da qualidade dos mesmos.

4.4 COMPILAÇÃO FINAL DOS CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO

Na Tabela 12 encontram-se compilados os critérios de aceitação para o uso de base e sub-

base com seus valores mínimos e máximos, juntamente com os resultados obtidos para os solos de

Jóia e Tupã.

69


Econômicos

Tabela 12: Compilação de critérios de aceitação


Como pode ser observado, os resultados do solo Tupã foram aceitos em todos os quesitos

analisados. Já o solo Jóia excedeu a contração máxima em 0,38%. Os ensaios de Infiltrabilidade e

Penetrabilidade não puderam ser realizados pois o segundo depende do primeiro e a execução dos

mesmo não foi possível em nenhum dos laboratórios por problemas técnicos.

70



5 CONCLUSÕES

O presente trabalho buscou avaliar a possibilidade de utilização do solo arenoso fino

laterítico do Rio Grande do Sul em bases e sub-bases de pavimentos econômicos destinados a baixo

volume de tráfego. Nele foram analisadas amostras de solos das cidades de Capão do Cipó, Jóia e

Tupanciretã, tanto pela metodologia tradicional, quanto pela metodologia MCT. Esta análise foi

realizada através de ensaios, a partir dos quais foram obtidas as seguintes conclusões.

Em relação a granulometria, os solos Jóia e Tupã apresentam curvas parecidas e próximas,

sendo ambos arenosos contendo respectivamente 62% e 70% de areia em sua composição,

diferentemente do solo Cipó, com predominância de argila correspondendo a 45% de sua

composição. Em consequência da granulometria a amostra Cipó se mostrou mais plástica que as

outras com um índice de plasticidade igual a 11, contra um índice de 10 e 9 dos solos de Jóia e

Tupã, respectivamente. Por não atender aos quesitos básicos de granulometria para aplicação

natural, a amostra Cipó não foi ensaiada pela metodologia MCT, sendo apenas feita a Classificação

MCT da mesma, o que não descarta o seu emprego com misturas SLAD ou ALA em comprovado

seu caráter laterítico.

Os resultados dos ensaios de compactação também foram coerentes com o que foi

apresentado na granulometria, onde os solos Tupã e Jóia apresentaram curvas bem próximas

comparativamente em todas as energias e o solo Cipó apresentou valores maiores de umidade ótima

e menores de peso específico aparente seco, em virtude de ser mais plástico. Os solos Tupã, Jóia e

Cipó apresentaram na energia intermediária PEAS de 19, 18.9 e 16.2 kN/m3, respectivamente. O

solo Jóia apresentou um CBR de 28% nesta energia e o solo Tupã um CBR de 34%, sendo ambos

considerados como excelentes resultados de suportes para solos.

Quanto a Classificação MCT, os três solos foram classificados como lateríticos, sendo o

solo Tupã LA’, o solo Jóia um LA’/LG’ e o solo Cipó um LG’, tanto na classificação expedita

quanto na MCT referente ao ensaio M9, mostrando que a metodologia expedita foi realmente

representativa nas amostras estudadas.

No ensaio de Mini-Proctor, referente a Metodologia MCT, o solo Jóia obteve PEAS de 19.5

kN/m3 e o solo Tupã obteve PEAS de 19.7 kN/m3 na energia intermediária. Percebe-se o ensaio de

71


Econômicos

Mini-Proctor foi representativo em relação ao Proctor tradicional para estes solos finos e que pode

substituí-lo, nestas condições, utilizando uma quantidade consideravelmente menor de amostra

sem perder a precisão.

Em relação as exigências mecânico hídricas que precisam ser atendidas como critérios de

aceitação da Metodologia MCT:

• A amostra Tupã foi aprovada em todos os quesitos analisados, e posterior a execução e

comprovação de atendimento dos requisitos dos ensaios de Infiltrabilidade e

Permeabilidade, a mesma pode ser aprovada para utilização, de acordo com as normas e

resultados obtidos, em base e sub-bases de pavimentos econômicos de baixo volume de

tráfego;

• A amostra Jóia excedeu o valor limite de contração e, portanto, não pode ser utilizada na

forma natural para o fim estudado;

Portanto, conclui-se que o objetivo deste trabalho, de forma geral foi cumprido, apesar de

não ter sido possível realizar o ensaio de Infiltrabilidade.

Sugestões para trabalhos futuros:

• Realização dos ensaios de Infiltrabilidade, penetrabilidade e imprimadura betuminosa

no solo Tupã e posterior a isto a possível execução de um trecho experimental;

• Caracterizar pela metodologia MCT o solo Cipó e estudar a possibilidade de misturas

ALA e SLAD para o mesmo, bem como para o solo Jóia;

• Fazer a realização de ensaios de módulo de resiliência, pois estes valores permitem o

dimensionamento de pavimentos por métodos mecanísticos;

• Estudar amostras de outras cidades que se enquadrem na área de ocorrência de solos

arenosos finos lateríticos dentro do estado.

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REFERÊNCIAS

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______. NBR 7181: solo – análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1984. 13 p.

______. NBR 7182: solo – ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 1986. 10 p.

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Econômicos

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Date post:	13-Apr-2018
Category:	Documents
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