TCC - UNIVATES - EstevãoCorteleti

CENTRO UNIVERSITRIO UNIVATES
CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MELHORAMENTO DO SOLO RESIDUAL

DE LAJEADO COM A ADIO DE CAL
Estevo Jos Baraldi Corteleti
Lajeado, novembro de 2013
BDU Biblioteca Digital da UNIVATES (http://www.univates.br/bdu)

Trabalho apresentado na disciplina de TCC - Etapa II,

na linha de formao especfica em Engenharia Civil,
do Centro Universitrio UNIVATES, como parte da
exigncia para a obteno do grau de Bacharel em
Engenharia Civil.
rea de concentrao: Geotecnia.
ORIENTADORA: Emanuele Amanda Gauer

A Banca examinadora abaixo aprova o Trabalho apresentado na disciplina de Trabalho de

Concluso de Curso - Etapa II, na linha de formao especfica em Engenharia Civil, do
Centro Universitrio UNIVATES, como parte da exigncia para a obteno do grau de
Bacharel em Engenharia Civil.
Profa. Ma. Emanuele Amanda Gauer - orientadora

Centro Universitrio UNIVATES
Prof. Me. Joo Rodrigo Guerreiro Mattos

Prof. Me. Joo Batista Gravina

Dedico este trabalho aos meus pais, Miguel e Cemilda e

a minha irm Jaqueline.
AGRADECIMENTOS
Agradeo a toda minha famlia, que sempre esteve presente, me incentivando e me apoiando
com muito amor e carinho.
A minha namorada Janane pela companhia nas horas de estudo, pela compreenso nos finais
de semana e pelo apoio em momentos difceis.
A Profa. Emanuele Amanda Gauer pela dedicao na orientao deste trabalho, pelo incentivo
e ensinamentos transmitidos.
A todos os meus colegas e laboratoristas, que de alguma forma contriburam para a realizao
deste trabalho.
RESUMO
O solo, devido sua abundncia, tem grande emprego na construo civil e na engenharia
rodoviria. Este solo deve apresentar certas propriedades fsicas e qumicas para conferir
estabilidade e suportar aos esforos e cargas a que ser submetido e, nem sempre, estas
condies so atendidas na sua condio de campo. A tcnica de estabilizao de solos tem
sido amplamente utilizada na rea da Engenharia Civil para proporcionar a melhoria de suas
propriedades mecnicas. Neste contexto, fica evidente a importncia do estudo das tcnicas de
melhoramento do solo para obras de engenharia, proporcionando maior segurana,
confiabilidade e menores custos. O presente trabalho prope uma soluo para a estabilizao
de solos usando cal. Como experimentao, realizou-se ensaios de caracterizao e
compresso simples com amostras de solo coletadas no municpio de Lajeado, RS, com
adio de cal nas porcentagens de 5, 7, 9 e 11%. Obteve-se um aumento da resistncia de
forma linear com o aumento do teor de cal para o tipo solo utilizado. A densidade de
compactao provou ser um parmetro fundamental para estimar a resistncia de amostras
solo-cal.
Palavras-chave: Melhoramento de solos. Estabilizao qumica. Solo-cal. Vale do Taquari.
ABSTRACT
The soil, due to its abundance, takes great use in construction and road engineering. This soil
must have certain physical and chemical properties to provide stability and support efforts and
loads to which it will be submitted and, not always, these conditions can be satisfied in its
field condition. The technique of soil stabilization has been widely used in the field of Civil
Engineering to provide the improvement of soils mechanical properties. In this context, it is
evident the importance of studying the techniques of soil improvement for engineering
projects, providing greater security, reliability and lower costs. This paper proposes a solution
for soil stabilization using lime. Experimentally, were performed tests of characterization and
uncontained compression with soil samples collected in the city of Lajeado, RS, with the
addition of 5, 7, 9 and 11% percentages. The results showed a linear increase in resistance
with the increase of lime content. The compaction density proved to be a fundamental
parameter in estimating the strength of lime-soil samples.
Keywords: Soil improvement. Chemical stabilization. Soil-lime. Vale do Taquari.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Fatores que influenciam as reaes solo-cal ........................................................... 22
Figura 2 Mecanismo de troca de ctions ............................................................................... 26
Figura 3 Mecanismo de estabilizao solo-cal ...................................................................... 27
Figura 4 Variao da resistncia compresso simples ........................................................ 29
Figura 5 Efeito da porcentagem de cal em amostras com sete dias de cura .......................... 31
Figura 6 Amostra de solo....................................................................................................... 33
Figura 7 Local da coleta da amostra de solo ......................................................................... 34
Figura 8 Instrumento de difrao a laser ............................................................................... 35
Figura 9 Aparelho de Casagrande ......................................................................................... 36
Figura 10 Corpo de prova moldado para a realizao de ensaios de compresso ................. 40
Figura 11 Corpos de prova ensacados para evitar perda de umidade .................................... 40
Figura 12 Prensa para ensaio de compresso simples ........................................................... 42
Figura 13 Grfico de distribuio granulomtrica ................................................................. 43
Figura 14 Grfico do ensaio para determinao do limite de liquidez .................................. 44
Figura 15 Grfico da relao teor de umidade x peso especfico aparente seco ................... 46
Figura 16 Grfico da relao teor de cal x pH ....................................................................... 47
Figura 17 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso simples ....................... 50
Figura 18 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso em amostras com o
mesmo teor de umidade ............................................................................................................ 51
Figura 19 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso simples em amostras
com o mesmo peso especfico aparente seco............................................................................ 52
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Mtodos de estabilizao ........................................................................................ 19
Tabela 2 Valores obtidos no ensaio para determinao do Limite de Plasticidade ............... 44
Tabela 3 Determinao do peso de solo e de gua nas amostras com diferentes teores de
umidade .................................................................................................................................... 45
Tabela 4 Relao teor de umidade x peso especfico seco das amostras .............................. 45
Tabela 5 Determinao do pH das amostras com adio de cal ............................................ 46
Tabela 6 Especificaes dos corpos de prova moldados com d = 1,2424 e W = 30%, aps
28 dias de cura .......................................................................................................................... 48
Tabela 7 Especificaes dos corpos de prova moldados com d = 1,30 e W = 30%, aps 28
dias de cura ............................................................................................................................... 48
28 dias de cura .......................................................................................................................... 49
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

AASHTO:
American Association of State Highway Transportation Officials
ABNT:
Associao Brasileira de Normas Tcnicas
BNH:
Banco Nacional de Habitao
CP:
Corpo de Prova
DNER:
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
LL:
Limite de Liquidez
LP:
Limite de plasticidade
NBR:
Norma Brasileira Regulamentadora
SUCS:
Sistema Unificado de Classificao dos Solos
LISTA DE SMBOLOS
:
Massa especfica real dos gros
Peso especfico natural
d :
Peso especfico aparente seco
w:
Teor de umidade
wt:
Teor de umidade timo (%)
SUMRIO
1
INTRODUO .............................................................................................................. 14
1.1
Objetivos do trabalho ................................................................................................. 14
1.1.1
Objetivo principal ....................................................................................................... 15
1.1.2
Objetivos secundrios................................................................................................. 15
1.2
Hiptese ....................................................................................................................... 15
1.3
Delimitao .................................................................................................................. 15
1.4
Organizao do trabalho............................................................................................ 15
REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................................... 16
2.1
Resistncia do solo ...................................................................................................... 16
2.1.1
Cisalhamento ............................................................................................................... 17
2.1.2
Atrito ............................................................................................................................ 17
2.1.3
Coeso .......................................................................................................................... 17
2.2
Estabilizao de solos ................................................................................................. 18
2.2.1
Estabilizao qumica ................................................................................................. 19
2.3
Tcnica Solo-Cal ......................................................................................................... 20
2.3.1
Materiais utilizados .................................................................................................... 22
2.3.2
Dosagem....................................................................................................................... 24
2.4
Comportamento da mistura Solo-Cal ....................................................................... 25
2.4.1
Variveis ...................................................................................................................... 27
2.4.2
Comportamento .......................................................................................................... 30
MATERIAIS E MTODOS .......................................................................................... 32
3.1
Materiais ...................................................................................................................... 32
3.1.1
Solo ............................................................................................................................... 32
3.1.2
Cal ................................................................................................................................ 33
3.1.3
gua ............................................................................................................................. 33
3.2
Mtodos........................................................................................................................ 33
3.2.1
Coleta do solo a ser estudado ..................................................................................... 34
3.2.2
Estudo granulomtrico ............................................................................................... 34
3.2.3
Limites de consistncia ............................................................................................... 35
3.2.4
Compactao ............................................................................................................... 37
3.2.5
Determinao do teor de cal ...................................................................................... 38
3.2.6
Moldagem dos corpos de prova (CP) ........................................................................ 39
3.2.7
Tempo de cura ............................................................................................................ 41
3.2.8
Ensaio de resistncia compresso simples ............................................................. 41
RESULTADOS E ANLISE ......................................................................................... 43
4.1
Caracterizao Geotcnica Bsica ............................................................................ 43
4.2
Teor de umidade e compactao ............................................................................... 45
4.3
Teor de cal ................................................................................................................... 46
4.4
Ensaios de resistncia compresso simples ........................................................... 47
CONSIDERAES FINAIS ......................................................................................... 53
REFERNCIAS...................................................................................................................... 55
14
INTRODUO
O solo, devido sua abundncia, tem grande emprego na construo civil e na
engenharia rodoviria (CORRA, 2008). Este deve apresentar certas propriedades fsicas e
qumicas para conferir estabilidade e suportar aos esforos e cargas a que ser submetido e,
nem sempre, estas condies so atendidas na sua condio de campo (INGLES &
METCALF, 1972). Assim, torna-se de fundamental importncia o conhecimento de tcnicas e
processos que levem melhoria de suas propriedades.
O melhoramento e a estabilizao do solo so empregados em diversas obras de
engenharia, como: bases e sub-bases para pavimentos, aterros, taludes e fundaes
(GUIMARES, 2002). O conhecimento da estrutura a ser implantada e o estudo do solo
disponvel so imprescindveis para a determinao do processo de estabilizao a ser
empregado, assim como, a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasio e o grau de
compactao a ser atingido, tendo como objetivos reduzir futuros recalques, aumentar a
rigidez e a resistncia do solo (INGLES & METCALF, 1972).
A adio de agentes cimentantes utilizada em base de rodovias ou em fundaes de
edificaes. Resultados de ensaios de laboratrio e de campo mostram que a insero de
determinados teores de cal em solos altera a rigidez, a resistncia e o seu comportamento
(GUIMARES, 2002). Dessa forma fica evidente a importncia do estudo das tcnicas de
melhoramento do solo para obras de engenharia, proporcionando maior segurana,
confiabilidade e menores custos.
Segundo Guimares (2002), a tcnica de reforo de solos atravs da estabilizao com
a utilizao de cal vem sendo objeto de pesquisas em vrios pases ao longo dos ltimos anos.
No entanto, ainda no foram realizados estudos com amostras de solo do municpio de
Lajeado/RS.
1.1 Objetivos do trabalho

Os objetivos so divididos em objetivo principal e objetivos secundrios.
15
1.1.1 Objetivo principal
Aprofundar os conhecimentos sobre o mtodo de estabilizao de solos com a adio
de cal.
1.1.2 Objetivos secundrios

a) Avaliar os efeitos da utilizao de diferentes dosagens de cal nas propriedades
mecnicas de uma amostra de solo coletada na cidade de Lajeado/RS;
b) Verificar a influncia da variao do peso especfico aparente seco e da umidade
na resistncia mecnica das misturas de solo-cal.
1.2 Hiptese
Com a adio de cal e alterao no teor de umidade o solo analisado ter suas
caractersticas mecnicas modificadas, obtendo maior resistncia.
1.3 Delimitao
Foram realizadas anlises com amostras de solo coletadas no Campus do Centro
Universitrio Univates em Lajeado/RS. Foram utilizados teores de cal e teores umidade para a
avaliao do melhoramento das caractersticas mecnicas do solo quanto sua resistncia,
atravs de ensaios de compresso simples.
1.4 Organizao do trabalho

A presente pesquisa estruturada em cinco captulos. No Captulo 2, intitulado
reviso bibliogrfica, so abordados pressupostos sobre solos, como as tcnicas solo-cal
utilizadas atualmente, mtodos de caracterizao dos materiais utilizados e comportamento da
mistura solo-cal.
O Captulo 3 aborda os materiais utilizados e os mtodos adotados para a realizao da
pesquisa, so especificadas as variveis de interesse, os mtodos e materiais. No Captulo 4
so apresentados os resultados obtidos, uma discusso destes e a anlise do efeito de cada
varivel estudada.
No Captulo 5 so apresentadas as consideraes finais e as sugestes para futuras
pesquisas.
16
REVISO BIBLIOGRFICA
Neste captulo direciona-se obteno de informaes sobre a mistura solo-cal,
materiais que a compe e mtodo de dosagem existentes na literatura. Busca-se tambm

verificar o comportamento dos solos cimentados e quais propriedades sofrem alteraes neste
processo.
2.1 Resistncia do solo

Segundo Caputo (2000), a propriedade dos solos em suportar cargas e conservar sua
estabilidade depende da resistncia ao cisalhamento do solo; toda massa de solo se rompe
quando esta resistncia excedida. Este cisalhamento est diretamente ligado ao
integrada de dois fatores denominados atrito e coeso.
Modifica-se o ngulo de atrito ou a coeso, ou ambos, quando se pretende aumentar a
resistncia do solo. Os valores desses parmetros dependem, principalmente, de trs fatores:
granulometria1, compacidade2 e umidade (SOUZA PINTO, 2006).
Segundo Souza Pinto (2006) a frao grossa (pedregulho e areia) do material entra
como elemento inerte, contribuindo para o atrito interno e, a fina, como elemento aglutinante
influindo na coeso. As propriedades esperadas podem ser obtidas pela compactao, no s
quanto resistncia, mas tambm quanto a sua permeabilidade e compressibilidade. A
alterao da umidade influencia predominantemente na coeso dos solos, evidenciando a
importncia da frao fina do solo sobre o seu comportamento (MACHADO, 1997).
Para Caputo (2000), quando h a necessidade do melhoramento do solo pode-se
utilizar a estabilizao por adio de aglutinantes. Neste processo, aplica-se ao solo uma
substncia que aumente a sua coeso ou que o impermeabilize, impedindo a diminuio da
sua resistncia pela ao da gua, como o cimento ou a cal.
Granulometria: dimenses das partculas de uma determinada amostra do solo (CAPUTO, 2000).
Compacidade: ndice utilizado para determinar o grau de compactao de um material granular
(CAPUTO,2000).
2
17
2.1.1 Cisalhamento
Craig (2011) destaca que, se em um ponto de qualquer plano dentro de uma massa
de solo a tenso cisalhante se tornar igual resistncia ao cisalhamento do solo, ento

ocorrer ruptura nesse ponto. O cisalhamento ocorre devido ao deslizamento entre corpos
slidos ou entre partculas do solo, sendo que, os principais fenmenos que permitem menor
ou maior deslizamento so o atrito e a coeso (SOUZA PINTO, 2006).
2.1.2 Atrito
Segundo Machado (1997) o ngulo de atrito do solo est associado ao efeito de
entrosamento entre as suas partculas que o compe. Coulomb, autor das leis de atrito, obteve
suas equaes a partir de observaes empricas e, posteriormente, Terzaghi elaborou uma
teoria que fornece embasamento terico para as constataes empricas destas leis.
Terzaghi constatou que a superfcie de contato real entre dois corpos constitui apenas
uma parcela da superfcie aparente de contato, dado que em um nvel microscpico, as
superfcies dos materiais so efetivamente rugosas. O contato entre as partculas se d ento
apenas nas protuberncias mais salientes. Sendo assim, as tenses transmitidas nos contatos
entre as partculas de solo so de valor muito elevado, sendo razovel admitir que haja
plastificao do material na rea dos contatos entre as partculas (MACHADO, 1997).
A resistncia por atrito entre as partculas depende do coeficiente de atrito, este, pode
ser definido como a fora tangencial necessria para ocorrer o deslizamento de um plano em
outro paralelamente a este. O ngulo de atrito o ngulo formado entre a fora normal e a
resultante das foras tangencial e normal, sendo, o mximo ngulo que a fora cisalhante pode
ter com a fora normal ao plano, sem que haja deslizamento (SOUZA PINTO, 2006).
2.1.3 Coeso
A coeso consiste na parcela de resistncia de um solo que existe independentemente
de quaisquer tenses aplicadas e se mantm, ainda que no necessariamente em longo prazo,
se todas as tenses aplicadas ao solo forem removidas (MACHADO, 1997). Vrias fontes
podem originar coeso em um solo. A cimentao, por exemplo, proporcionada por
carbonatos, slica, xidos de ferro, dentre outras substncias, pode resultar em altos valores de
coeso.
18
2.2 Estabilizao de solos
A estabilizao de solos consiste na utilizao de processos de natureza fsica,
qumica, fsico-qumica ou mecnica (natural ou artificial), com a finalidade de alterar as

caractersticas dos solos. Este processo visa melhorar o seu comportamento quanto
utilizao como material em obras de engenharia, tornando-os capazes de responder de forma
satisfatria s solicitaes previstas.
Ingles & Metcalf (1972) afirmam que o solo natural um material complexo e
varivel, porm, devido a sua grande disponibilidade e seu baixo custo de obteno, torna-se
vivel a sua utilizao. Defendem ainda que trs alternativas podem ser adotadas neste
processo:
a) Aceitar o material do local como ele , e projetar considerando e conhecendo as
restries impostas por sua qualidade;
b) Remover o material do local e substituir por um material com propriedades
melhores;
c) Alterar as propriedades do solo para criar um novo material capaz de atender as
exigncias.
Segundo Corra (2008), a escolha de um mtodo de estabilizao normalmente
condicionada pelo nmero e variedade de solos sobre os quais esta provou ter uma ao
efetiva. Deve-se tambm verificar que a estabilizao no necessariamente um processo
infalvel, atravs do qual, toda e qualquer caracterstica do solo alterada. Uma aplicao
correta exige assim a identificao clara de quais propriedades do solo se pretende melhorar,
dentre as quais destacam-se, o controle da expansibilidade, a resistncia, a durabilidade dessa
resistncia e a permeabilidade (CRISTELO, 2001).
As alternativas de estabilizao disponveis para o controle da expansibilidade podem
ser resumidas em transformar o solo em uma massa rgida, cujas partculas, por estarem
cimentadas, resistem s presses de expanso das argilas ou mesmo, restringir a percolao da
gua dentro do solo, atravs da obstruo dos poros (CORRA, 2008). Para a primeira
alternativa, Ingles & Metcalf (1972) sugerem os tratamentos trmicos e qumicos, como o
emprego da cal.
Outros solos, no seu modo natural, apresentam baixa resistncia ou acentuada
deformabilidade, o que pode dificultar a sua utilizao. A compactao e a correo
granulomtrica, com a utilizao da cal, por exemplo, so as formas mais comuns de
estabilizao utilizadas neste caso. O processo qumico tem se mostrado eficiente em estudos
19
realizados sobre a sua aplicao para o enrijecimento de solos argilosos muito midos
(INGLES & METCALF, 1972).
Os problemas de permeabilidade do solo podem ser geralmente corrigidos atravs da

drenagem, compactao e estabilizao qumica. Em alguns casos em que necessrio o
aumento da permeabilidade, a mistura do solo com floculantes (como a cal) ou areia a nica
alternativa (CORRA, 2008).
Na Tabela 1 so apresentados mtodos de estabilizao para os principais grupos de
solos, juntamente com as razes para a preferncia de determinado estabilizante.
Tabela 1 Mtodos de estabilizao
Principal Componente do
Solo
Matria Orgnica
Areias
Alofanas
Caulinitas
Estabilizante
Recomendados
Mecnica
Argila
Cimento
Betume
Cal
Areia
Cimento
Cal
Cimento
Illitas
Cal
Motivo
Outros mtodos ineficientes
Maior estabilidade mecnica
Maior densidade e coeso
Maior coeso
Reaes pozolnicas e densificao
Maior estabilidade mecnica
Ganho rpido de resistncia
Ganho rpido de trabalhabilidade e resistncia
a longo prazo
Ganho rpido de resistncia
Ganho rpido de trabalhabilidade e resistncia
a longo prazo
Fonte: Adaptado de Ingles & Metcalf (1972, p. 34)
Cada aditivo interage com o solo de uma forma particular, seja atravs de cimentao,
modificao da mineralogia, troca de ons, precipitao, polimerizao, etc. O conhecimento
do princpio de atuao da substncia adicionada, bem como das caractersticas do material a
ser tratado, so fundamentais para o sucesso da estabilizao.
2.2.1 Estabilizao qumica

A mistura de solos com alguns componentes qumicos como, por exemplo, a cal, para
o seu melhoramento, caracterizada como estabilizao qumica. Casanova (2004) comenta
que, no Brasil, estabilizao qumica comeou a ser empregado em obras civis a partir de
1948 para a confeco de bases e sub-bases de pavimentos. No entanto, sua utilizao em
20
moradias somente iniciou-se por volta de 1978, quando o BNH 3 aprovou a tcnica para
construes de habitaes populares, tendo uma reduo de custos de 20 a 40%, comparando
com o modo tradicional.

Segundo Guimares (2002) a opo pelo mtodo de estabilizao com a utilizao de
aditivos qumicos influenciada por um serie de fatores, dentre eles, os econmicos, a
finalidade da obra, as caractersticas dos materiais e as propriedades do solo que devem ser
corrigidas. Alm disso, o autor descreve que h solos de algumas das regies tropicais midas
que recebem tratamento deficiente devido s significativas diferenas entre suas propriedades
e comportamento, exigindo um nmero maior de estudos e pesquisas para se chegar aos
procedimentos mais apropriados.
A estabilizao qumica, quando utilizada para solos granulares, visa principalmente
melhorar sua resistncia ao cisalhamento, causado pelo atrito produzido pelo contato entre as
partculas, por meio da adio de pequenas quantidades de ligantes nos pontos de contato dos
gros. Os ligantes mais utilizados so o cimento Portland, a cal, materiais betuminosos e
resinas (MARQUES, 2004).
Jos Filho (2002) analisou o comportamento dos solos utilizados na construo de
trechos de pavimentos experimentais com a adio de cal. Essa anlise restringiu-se aos
ensaios de limites de consistncia e resistncia compresso simples para teores de cal de 3,
5, 7% e com tempos de cura de 7, 28, 63 dias para as trs energias, normal, intermediria e
modificada. Com a anlise dos resultados, concluiu que os valores da resistncia da mistura
solo-cal foram maiores com a influncia da energia de compactao do que com o aumento do
teor de cal, porm, para os limites de consistncia, com a adio da cal, os ndices de
plasticidade diminuram, melhorando a sua trabalhabilidade.
Wesseling (2002) estudou a influncia do tempo de cura na resistncia compresso
simples de misturas de solo-cal, usando um teor de 11% de aditivo. Os resultados encontrados
foram de 1167 kPa para 7 dias, aumentando para 2232 kPa para 90 dias. Observou tambm,
que todas as misturas ganharam maior resistncia nos perodos de 7 a 28 dias.
2.3 Tcnica Solo-Cal

Azevdo (2010) define solo-cal como sendo uma mistura ntima de solo, cal e gua em
propores determinadas atravs de ensaios em laboratrio. Segundo ele a aplicao dessa
BNH: Banco Nacional de Habitao - Banco pblico, brasileiro, voltado ao financiamento e produo de
empreendimentos imobilirios.
21
tcnica fundamentada em reaes qumicas e fsico-qumicas que ocorrem entre a cal e os
constituintes do solo, principalmente com a argila.
Guimares (2002) apresenta os seguintes relatos com a utilizao de sol-cal em pistas

experimentais no Brasil:
a) Aeropotro de Congonhas (So Paulo) na rea de hangares da Varig (10.000 m)
foi construda uma base de solo-cal-agregado, com 6% de cal hidratada, e um solo
classificado pelo sistema de classificao da AASHTO 4 como A-7-5, IP5 igual a
12. O material apresentou resistncia compresso simples de 1,5 MPa aos 28
dias;
b) Rodovia Curitiba/ Porto Alegre prximo ao km 10, no Estado do Paran, com
1000 metros de extenso. Foi utilizado um solo siltoso, com 3% e 7% de cal;
c) Rodovia Braslia/ Fortaleza nas proximidades de Sobradinho/DF foram
executados dois trechos de 150 m cada, base com 1% e 3% de cal, e sub-base em
solo latertico (LL6 = 41% e IP = 11%);
d) Avenida Sernambetiba (Rio de Janeiro, Guanabara) trecho de 18km com base
de solo-cal. Utilizou-se um solo com 25% a 33% retido na #200 e os teores de 3%
e 4% de cal;
e) Rodovia Cruz-Alta/ Carazinho (BR-377/RS) 2 trechos experimentais em solo
argiloarenoso e 4% de cal clcica.
Ingles & Metcalf (1972) destacam que a adio de agentes cimentantes, como a cal,
uma tcnica de estabilizao de solos que visa melhorar suas propriedades mecnicas. Utilizase solo-cal quando no se disponibiliza de um material com as caractersticas adequadas ao
projeto. Esta tcnica muito utilizada em pavimentao, controle de eroso, estabilizao de
encostas e reforo de camadas superficiais de solo.
O solo-cal possui muitas vantagens quando aplicado como base de pavimentos semirgidos: resistente e econmico, minimiza presses no subleito, pouco deformvel, quando
submetido a carregamento e no perde resistncia na presena de gua. Entretanto,
necessrio que se leve em considerao o aspecto da reflexo de trincas no revestimento
betuminoso (KUHLMAN, 1994 apud BONAF, 2004).
A tcnica solo-cal tambm pode ser utilizada nas fundaes de edificaes de pequeno
porte, em solos com baixa capacidade de suporte ou que apresentam baixa estabilidade. Tais
AASHTO: American Association of State Highway Transportation Officials.

IP: ndice de Plasticidade.
6
LL: Limite de Liquidez.
5
22
condies so problemticas na medida em que podem causar patologias nas edificaes
(INGLS E METCALF, 1972).
Segundo Guimares (2002) a tcnica solo-cal baseia-se na inter-relao entre os

elementos constituintes do solo, a cal e os componentes presentes no meio ambiente. Esta
interdependncia se traduz em reaes qumicas fsico-qumicas que ocorrem entre o solo e a
cal. A Figura 1 esquematiza esta interdependncia.
Figura 1 Fatores que influenciam as reaes solo-cal
Fonte: Guimares (2002, p. 180)
2.3.1 Materiais utilizados

Uma descrio dos materiais e as caractersticas que estes devem possuir para a sua
utilizao em misturas de solo-cal encontram-se a seguir.
2.3.1.1 Solo
Segundo Guimares (2002), solo pode ser definido como sendo um corpo natural,
tridimensional, formado de horizontes (camadas aproximadamente paralelas superfcie) e
constitudo de elementos orgnicos e minerais. Possui trs fases, slida (minerais e
23
orgnicos), lquida (gua que preenche os espaos entre as partculas) e gasosa (que ocupa os
espaos no preenchidos por gua).
Os solos so materiais que resultam do intemperismo ou meteorizao das rochas por

desintegrao mecnica ou decomposio qumica. Por desintegrao mecnica, atravs de
agentes como gua, temperatura, vegetao e vento, formam-se pedregulhos e areias (solos de
partculas grossas), siltes (partculas intermedirias) e, somente em condies especiais, as
argilas (partculas finas) (CAPUTO, 2000).
Ingles & Metcalf (1972) descrevem que a cal tem pouco efeito em solos compostos
basicamente por material orgnico e com pouca ou nenhuma quantidade de argila. Esta mais
eficiente em solos argilosos, podendo ser mais efetiva que o cimento em pedregulhos
argilosos.
Deve-se levar em considerao a granulometria e a plasticidade do solo para a
determinao de qual aditivo mais indicado para o processo de estabilizao qumica. Solos
que apresentam mdia ou alta plasticidade so mais reativos a cal, a qual aumenta a
trabalhabilidade, diminui a expanso volumtrica e aumenta a resistncia (USACE, 1994
apud DALLA ROSA, 2009).
2.3.1.2 Cal
Segundo Guimares (2002) a cal um aglomerante resultante da calcinao7, em
temperaturas prximas de 1000 C, das rochas carbonatadas constitudas predominantemente
por carbonato de clcio e/ou carbonato de clcio e magnsio. Este processo de calcinao do
carbonato de clcio e do clcio-magnsio resulta, respectivamente, na formao da cal virgem
e da cal viva.
A cal hidratada obtida atravs da hidratao adequada da cal virgem e a mais
utilizada no processo de estabilizao do solo. Esta cal classificada de acordo com a NBR
7175/20038, em funo de sua composio qumica, como: CHI, CHII e CHIII. A principal
diferena entre esses tipos de cales encontra-se nos teores de clcio (maiores na CHI) e nos
teores de carbonato (menores na CHI) (GUIMARES, 2002).
Calcinao: Reao qumica de decomposio trmica que resulta na formao da cal e do dixido de carbono
(GUIMARES, 2002).
8
ABNT NBR 7175/03: Cal hidratada para argamassas Requisitos.
24
2.3.1.3 gua
A presena de umidade, na forma de uma camada de gua envolvendo as partculas de
solo, necessria para que ocorram reaes entre o solo-cal. Como a gua apenas o meio
onde ocorrem estas reaes, torna-se evidente que um excesso de gua ir atrapalhar estas
reaes, pois afastar as partculas umas das outras, prejudicando as foras de atrao inicas
existentes (AZEVDO, 2010).
Azevdo (2010) tambm destaca a importncia da presena do teor de gua neste
processo para obter-se uma densidade adequada na compactao da mistura, pois todos solo,
ao ser compactado, necessita desta umidade para atingir uma densidade mxima, quando
ocorre a resistncia dita mais estvel do solo.
Segundo Ingles & Metcalf (1972) os resultados obtidos na estabilizao qumica com
o uso de gua potvel nas misturas solo-cal satisfatrio. A vantagem da utilizao de gua
do abastecimento pblico, nos ensaios em laboratrio, que representa melhor as condies
encontradas em campo.
2.3.2 Dosagem
Segundo Oliveira (2010) vrios tipos de dosagens para misturas solo-cal foram
testados por muitos pesquisadores. As concluses, positivas ou negativas, a respeitos desses
mtodos podem estar relacionadas ao tipo de solo e cal utilizada, bem como maneira de
execuo de cada ensaio.
Lovato (2004) testou dois tipos de cal (clcica e dolomtica) em um solo latertico por
dois mtodos de dosagem: o mtodo do pH de Eades e Grim e o mtodo de Thompson.
Obteve melhores resultados com a cal clcica e o mesmo percentual de cal atravs dos dois
mtodos.
Proposto por Eades e Grim (1966) apud Corra (2008), o mtodo do pH fundamentase no pH da mistura solo-cal. O princpio bsico deste procedimento adicionar suficiente
quantidade de cal de modo a assegurar um pH de 12,4 para a ocorrncia das reaes
pozolnicas (efeito cimentante que gera maior capacidade de suporte).
O procedimento consiste basicamente das seguintes etapas:
a) Colocam-se no interior de recipientes plsticos com tampas de rosca, amostras de solo
seco ao ar, passando na peneira 40. A quantidade de solo deve ser tal a garantir um
peso de solo seco de 20 gf;
25
b) Usar pelo menos cinco recipientes, adicionando ao solo seco, teores de cal de 2%, 3%,
4%, 5% e 6%. Misturar solo seco e cal;
c) Acrescentar 100 ml de gua destilada s misturas de solo-cal;

d) Agitar as misturas, pelo menos durante 30 segundos, at completa homogeneizao;
e) Agitar as garrafas por um perodo de 30 segundos, a cada 10 minutos;
f) Aps uma hora transferir a lama a um recipiente de plstico aberto e determinar o
pH. O potencimetro (medidor de pH) deve ser calibrado com uma soluo de pH
igual a 12;
g) Registrar o pH de cada mistura solo-cal. O menor teor que conduz a um pH de 12,4 o
teor necessrio para estabilizar o solo, ou seja, na mistura h cal suficiente para toda a
fase rpida e para dar incio s reaes pozolnicas, as quais consomem mais cal.
A dosagem visa quantificar a porcentagem de cal a ser adicionada ao solo que
fornecer a resistncia e a durabilidade adequadas ao uso que a mistura solo-cal se destina.
Este procedimento realizado atravs de baterias de testes em laboratrio (INGLES &
METCALF, 1972).
2.4 Comportamento da mistura Solo-Cal

Segundo Dalla Rosa (2009) as reaes que ocorrem em sistemas constitudos de
materiais como solo, cal e gua so relativamente complexas. Uma ideia geral do fenmeno
fsico-qumico envolvido que quando a cal misturada ao solo, parte desta cal combina-se
com as partculas de solo e uma segunda parte, com o dixido de carbono presente nas fases
ar e gua do solo (MATEOS, 1961 apud DALLA ROSA, 2009).
Algumas das principais propriedades e caractersticas dos solos que influenciam as
reaes solo-cal so: pH do solo, teor de matria orgnica, drenagem natural, presena
excessiva de sdio permutvel, mineralogia da frao argila, grau de intemperismo, presena
de carbonos e/ou sulfato, ferro extravel, relao slica/alumina e relao slica/sesquixidos
(LOVATO, 2004).
A estabilizao qumica com a utilizao de cal caracterizada por duas fases: a fase
inicial rpida (que dura de horas a dias) e a fase lenta (que pode levar meses ou anos). Na fase
rpida esto as reaes da troca catinica e floculao. A fase lenta caracterizada pelas
reaes cimentantes pozolnicas que proporcionam aumento da resistncia, e pela
carbonatao (CORRA, 2008).
26
Hooper (1961) apud Azevdo (2010) destaca que, quimicamente, ocorre uma troca de
base e os ctions derivados da cal, de carga mais forte, substituem os ons de carga mais fraca,
como os do sdio, magnsio e hidrognio, existentes na superfcie da argila (Figura 2). As

partculas do solo tambm so dotadas de cargas eltricas em suas superfcies e a ligao entre
essas partculas depende da carga e do tamanho dos ons presentes neste contato. Quando
substitudos pelo on Ca + ou Mg +, estas partculas assumem uma condio favorvel
floculao, devido uma atrao de maior magnitude. Pode-se ento considerar que o efeito
fsico desta floculao entre partculas de argila e cal seja semelhante a um aumento de
dimetro das partculas, com o consequente acrscimo de resistncia por atrito entre elas
(AZEVDO, 2010).
Figura 2 Mecanismo de troca de ctions
Fonte: Prusinski e Bhattacharja (1999) apud Lovato (2004, p. 12)
A cimentao pozolnica do solo deve-se reao qumica entre cal, a gua e os

elementos pozolnicos do solo (encontrados na maioria dos solos com teor de argila),
originando compostos de silicatos e alumnios hidratados, semelhantes ao produto obtido pela
hidratao do cimento Portland. Este efeito cimentante gera um aumento da capacidade de
suporte do solo, pois conforme mostrado na Figura 3, as partculas de solo floculadas aps o
contato com a cal tm a tendncia de formar os compostos citados (AZEVDO, 2010).
27
Figura 3 Mecanismo de estabilizao solo-cal
Fonte: Adaptado de Ingles & Metcalf (1972, p. 138)
Segunda Azevdo (2010), a carbonatao, conhecida como o ciclo da cal, o retorno

da cal hidratada condio de carbonato de clcio, o qual ocorre com a presena de CO2.
Este agente cimentante formado relativamente fraco, razo pela qual o efeito da
carbonatao no desejvel no processo.
2.4.1 Variveis
Quando se adiciona cal a um solo argiloso suas propriedades fsicas so alteradas.
Essas alteraes dependem de diversos fatores, entre eles: tipo de solo, tipo e teor de cal,
energia de compactao, perodo e condies de cura.
Nos prximos itens sero detalhados os efeitos de alguns dos fatores considerados de
grande importncia na determinao da resistncia do solo-cal e que tem relao com as
variveis de estudo escolhidas nesta pesquisa.
2.4.1.1 Efeito da Cal

A adio de pequenas quantidades de cal modificar as propriedades do solo, enquanto
que maiores quantidades iro alterar suas propriedades. A primeira resposta da mistura solo-
28
cal ser a reduo do ndice de plasticidade e melhoria da trabalhabilidade e a segunda ser o
ganho de resistncia atravs da cimentao das partculas (INGLES & METCALF, 1972).
Guimares (2002) afirma que, de modo geral, a cal sempre afeta positivamente certas
propriedades do solo, como as seguintes caractersticas fsicas: granulometria, plasticidade,
contrao e retrao, umidade de campo, densidade, trabalhabilidade, desintegrao e
compactao, resistncia e permeabilidade.
A compactao de uma mistura solo-cal geralmente produz uma resultante de massa
especfica aparente menor, at 5%, do que o correspondente do solo original, devido a ao da
cal nas alteraes texturais da mistura. O aumento de reteno da gua, da granulometria e do
teor timo de umidade facilitam a secagem dos solos, o que agiliza os trabalhos de construo
de pavimentos com aplicaes iniciais de cal (GUIMARES, 2002).
Segundo Dalla Rosa (2009) a resistncia compresso simples de uma mistura solocal aumenta linearmente como o aumento da quantidade de cal. Defende ainda que pequenas
adies de cal so suficientes para gerar ganhos de resistncia e, se aumentada a quantidade
de cal de 3% para 9%, a resistncia compresso simples cresce em mdia 55%.
A Figura 4 apresenta a variao da resistncia compresso simples em funo da
quantidade de cal e tempo de cura de noventa dias.
29
Figura 4 Variao da resistncia compresso simples
Fonte: Dalla Rosa (2009, p. 80)
2.4.1.2 Efeito da densidade e compactao

A densidade na qual a mistura compactada de similar importncia quantidade de
cal. Com o aumento da densidade, a resistncia aumenta, a permeabilidade diminui at um
valor mnimo, prximo da umidade tima, depois comea a aumentar novamente (INGLES &
METCALF, 1972).
Segundo Lovato (2004) diversos autores observam que misturas solo-cal apresentam
menor peso especfico aparente mximo que o solo natural, para uma mesma energia de
compactao. medida que o teor de cal aumenta o peso especfico aparente mximo (d)
continua diminuindo.
As partculas do solo se tornam mais floculadas quando adicionada a cal devido a
substituio dos ons de sdio monovalentes da argila por ons clcio divalentes. Devido
esta floculao, a quantidade e o tamanho dos vazios no solo aumentam. Esta estrutura
floculada forte o suficiente para resistir aos esforos de compactao com um ndice de
vazios mais alto, reduzindo assim o d do solo. Quanto mais vazios houver, mais gua ser
30
necessria para preench-los, o que resultar em uma umidade tima maior, e uma curva de
compactao mais achatada (SIVAPULLAIAH et al., 1998 apud BUENO, 2011).
2.4.1.3 Efeito do teor de umidade

Guimares (2002) descreve que o tipo de cal utilizada no processo de estabilizao
influencia no teor de umidade timo. Descreve que, para um solo com 38% de argila e 32%
de silte, estabilizado com cales clcica e dolomtica, houve uma variao 1,3% maior para as
misturas com a cal clcica.
Solos estabilizados com cal normalmente so compactados em campo na umidade
tima para obteno de uma massa especfica aparente seca mxima, conforme determinado
nos ensaios em laboratrio. Porm, estudos com solo-cal determinam que em alguns casos o
teor de umidade que apresenta mxima resistncia e durabilidade no igual ao teor de
umidade que gera maior d, e sim um valor um pouco inferior ao teor timo (CARRARO,
1997 apud BUENO, 2011).
Osinubi (1998) apud Bueno (2011, p. 51) estudou a influncia do retardamento na
compactao em misturas solo-cal, observando uma reduo na umidade tima da
mistura com a espera na compactao, o que pode ser atribudo s trocas catinicas e
floculao das partculas de argila, que ocorrem simultaneamente, deste modo
diminuindo a gua disponvel no sistema. Segundo o autor, em materiais compactos
imediatamente aps a mistura, a mudana nas caractersticas de compactao
principalmente devida alterao na granulometria do solo: quando ocorre uma
demora na compactao, os produtos de hidratao se unem s partculas tornando
necessria a ruptura dessas agregaes para que o solo seja compactado
satisfatoriamente, o que no pode recuperar sua total resistncia.
Em misturas solo-cal, Ingles e Metcalf (1972) afirmam que a gua somente

necessria para as trocas catinicas onde ocorrem as reaes qumicas, e que o teor de
umidade timo obtido em laboratrio suficiente para efetivar esse processo.
2.4.2 Comportamento
Segundo Dalla Rosa (2009) solos estabilizados quimicamente, mediante a adio de
cal, do origem a um novo material geotcnico artificialmente cimentado. Sendo o processo
de estabilizao executado corretamente, o comportamento mecnico deste novo material,
entre outras caractersticas, pode ser significativamente diferente daquele que caracteriza o
solo natural utilizado, no cimentado.
31
Jos Filho (2002) analisou o comportamento dos solos utilizados na construo de
trechos experimentais com a adio de cal, sendo essa anlise somente aos ensaios de limites
de consistncia e resistncia compresso simples para teores de cal de 3, 5, 7% e com

tempos de cura de 7, 28, 63 dias para as trs energias, normal, intermediria e modificada.
Com a anlise dos resultados, concluiu que os valores da resistncia da mistura solo-cal
cresceram mais com a influncia da energia de compactao do que com o aumento do teor de
cal, para os limites de consistncia, com a adio da cal, o ndice de plasticidade diminui,
melhorando a trabalhabilidade.
2.4.2.1 Resistncia compresso simples

Segundo Ingles & Metcalf (1972), geralmente, a resistncia compresso simples
aumenta linearmente com a quantidade de cal at certa proporo. A partir deste ponto a o
acrscimo de resistncia diminui com a quantidade de cal, devido cimentao lenta
caracterstica da mistura solo-cal.
Figura 5 Efeito da porcentagem de cal em amostras com sete dias de cura
Fonte: Adaptado de Ingles & Metcalf (1972, p.130)
Conforme mostrado na Figura 5, o efeito da quantidade de cal depender do tipo de

solo tratado.
32
MATERIAIS E MTODOS
O programa experimental para verificao do comportamento do solo com adio de
cal foi dividido e executado em quatro etapas. Em um primeiro momento foram coletadas as
amostras de solo e realizados ensaios de caracterizao deste solo natural e da cal com o
objetivo de classificar os materiais e conhecer suas propriedades necessrias para as etapas
posteriores.
Na segunda etapa foram definidos os teores de cal, teor de umidade e pesos
especficos para a posterior moldagem dos corpos de prova.
Na terceira etapa foi realizada a moldagem dos corpos de prova de acordo com a NBR
6457/19869 e seguindo os procedimentos de pesagem, mistura, compactao, desmoldagem,
acondicionamento, armazenagem e cura.
Aps concludo o tempo de cura pr-determinado, foi executada a quarta etapa que
consiste na realizao de ensaios de compresso simples. Esta etapa objetiva avaliar a
influncia isolada de cada uma das variveis estudadas sobre a resistncia mecnica da
mistura solo-cal.
3.1 Materiais
Os materiais utilizados para a realizao da pesquisa so descritos a seguir.
3.1.1 Solo
O solo utilizado, conforme mostrado na Figura 6, um solo residual de basalto
pertencente Formao Serra Geral, em uma provvel rea de contato com o arenito da
Formao Botucatu. Possui cor avermelhada e estrutura argilosa, provenientes de alteraes
do basalto e dos solos caractersticos da regio.
Este tipo de solo foi escolhido, pois o solo predominante na regio de realizao da
pesquisa e abrange extensa rea do territrio do Rio Grande do Sul. Tambm foi considerada
a uniformidade de suas caractersticas fsicas e boa trabalhabilidade em laboratrio.
ABNT NBR 6457/86: Amostras de solo Preparao para ensaios de compactao e ensaios de caracterizao.
33
Figura 6 Amostra de solo
3.1.2 Cal
A cal utilizada foi do tipo Hidratada CH-II, da marca Dagoberto Barcellos,
comercialmente chamada de Primor Extra. De acordo com o fabricante esta cal produzida
conforme a ABNT (2003) e atende a todas as exigncias estabelecidas pela norma.
Foi adquirida em sacos de 20 kg e armazenada em sacos plsticos vedados, a fim de
evitar sua hidratao prematura em funo da umidade do ar.
3.1.3 gua
Foi utilizada gua destilada para a realizao dos ensaios, conforme especificado pelas
normas.
3.2 Mtodos
Os ensaios de caracterizao fsica dos materiais foram realizados atravs de ensaios
de granulometria, limites de liquidez e plasticidade e compactao.
Os mtodos utilizados na pesquisa so detalhados a seguir.
34
3.2.1 Coleta do solo a ser estudado
O solo analisado foi coletado no dia 25 de abril de 2013. A jazida, de onde foram
coletadas as amostras, localiza-se nos fundos do Prdio 17 do Centro Universitrio

UNIVATES, Bairro Universitrio, municpio de Lajeado/RS, coordenadas 2926'54.21"S e
5156'40.35"O. A Figura 7 apresenta o local de coleta do material analisado.
Figura 7 Local da coleta da amostra de solo
O material foi retirado no estado deformado, mediante escavao com ferramentas

manuais, e acondicionado em embalagens plsticas, em quantidade suficiente para a
realizao de todos os ensaios previstos. Durante a coleta e execuo dos estudos, todos os
cuidados foram tomados para se evitar a contaminao da amostra, principalmente por
matria orgnica.
3.2.2 Estudo granulomtrico

A anlise granulomtrica dos solos a determinao do tamanho das partculas
presentes em um solo, expressa como uma porcentagem do peso seco total. um ensaio de
caracterizao rotineiro realizado por peneiramento, por sedimentao e difrao a laser
(CORRA, 2008).
Foi utilizado o mtodo de difrao a laser para anlise granulomtrica do solo e cal
utilizada no estudo. Este consiste em dispersar as partculas num fludo em movimento
35
causando descontinuidades no fluxo do fludo, que so detectadas por uma luz incidente, e
correlacionadas com o tamanho de partcula. O princpio do mtodo que o ngulo de
difrao inversamente proporcional ao tamanho da partcula. Ao atingir uma quantidade de

partculas, a luz incidente sofre uma interao segundo quatro diferentes fenmenos (difrao,
refrao, reflexo e absoro) formando um invlucro tridimensional de luz.
O formato e o tamanho deste invlucro so afetados pelo ndice de refrao relativo da
partcula no meio dispersante, pelo comprimento de onda da luz, e pelo tamanho e formato da
partcula. Detectores estrategicamente posicionados medem a intensidade e o ngulo da luz
espalhada. O sinal dos detectores ento convertido para a distribuio de tamanho de
partcula atravs softwares matemticos (ALVES, 2011).
A Figura 8 mostra o princpio de funcionamento de um instrumento de difrao a
laser.
Figura 8 Instrumento de difrao a laser
Fonte: Alves (2011, p. 22)
3.2.3 Limites de consistncia

O limite de liquidez corresponde ao teor de umidade de um solo quando so
necessrios 25 golpes no aparelho Casagrande (Figura 9) para fechar a ranhura-padro, aberta
na superfcie da amostra.
36
Segundo Guimares (2002) os limites de liquidez de mesma frao argilosa podem
variar entre largas fronteiras, como por exemplo, no caso de solos com caolinita, onde
ocorrem variaes de at 100%. Afirma ainda, que a adio de cal ao solo eleva o limite de
liquidez.
O ensaio para determinao do limite de liquidez do solo foi executado conforme a
NBR 6459/198410.
Figura 9 Aparelho de Casagrande
Fonte: Fiori (2009, p. 48)
O limite de plasticidade determinado pela porcentagem de umidade para a qual o

solo comea a se fraturar ao se tentar modelar um cilindro de 3 mm de dimetro e com cerca
de 10 cm de comprimento (FIORI, 2009). A adio de cal em argilas com ou sem ctions
trocveis aumenta o ndice de plasticidade, tornando o solo portador de minerais com esse
predicado mais facilmente adaptado a trabalhos e construes, pelo efeito aglomerante da
troca inica (GUIMARES, 2002).
O procedimento foi executado manualmente e atendeu s normas descritas na NBR
7180/198411.
10
11
ABNT NBR 6459/84: Solo - Determinao do limite de liquidez.

ABNT NBR 7180/84: Solo - Determinao do milite de plasticidade.
37
3.2.4 Compactao
A ausncia de vazios no solo aumenta a resistncia do mesmo, pois quando estes so
removidos do solo, ocorre maior contato entre os gros. Quando do o material encontra-se
desta forma, denominado solo compactado, e a tcnica de compactao pode ser realizada
no canteiro de obras por meio de equipamentos como rolo compactador, ou mesmo
manualmente, dependendo da rea de trabalho e do grau de compactao desejado. Este
procedimento aumenta a densidade do solo, pois elimina os espaos ocupados pelo ar
(CAPUTO, 2000).
O ensaio de compactao visa a densificao do solo e a obteno do peso especfico
aparente seco (dmx) e da umidade tima (wt) de um solo. Este procedimento foi adotado
para determinar estas caractersticas nas amostras de solo natural e posterior comparao com
o solo melhorado com cal.
Para a realizao deste ensaio foram seguidas as normas descritas na NBR
7182/198612 e utilizada a energia de compactao normal.
Pesou-se uma amostra de 3000,10 g de solo seco ao ar e destorroado, ao qual foi
adicionado 570g de gua, correspondendo a 19% de umidade. O solo foi homogeneizado e o
material foi despejado em um cilindro, com 10 cm de dimetro e 12,73 cm de altura, at
ocupar a tera parte de seu volume. O material foi compactado com um soquete metlico de
massa 2,5 kg, efetuando-se 26 golpes. Em seguida, foi adicionado mais material para ocupar o
segundo tero do recipiente e golpeou-se 26 vezes novamente. O restante do cilindro foi
coberto com amostra at ser atingida uma altura superior a do anel complementar e
procederam-se mais 26 golpes com o soquete metlico. O anel complementar do cilindro foi
removido, retirando-se o excesso de solo com a utilizao de uma esptula metlica. Este
corpo de prova foi pesado e calculou-se o peso especfico mido da amostra utilizando-se a
relao com o volume total do cilindro.
Este procedimento foi realizado com teores de umidade diferentes, partindo-se de
19%, de forma a obter-se a curva de compactao do material utilizado que expressa a
umidade tima e o grau de compactao ideal.
O teor de umidade pode ser definido como a relao entre a massa de gua presente
em certo volume de solo e a massa das partculas slidas, no mesmo volume, expressa em
12
ABNT NBR 7182/86: Solo - Ensaio de compactao.
38
porcentagem. A determinao do teor de umidade foi realizada de acordo com a norma NBR
6457/198613.
Durante os processos de caracterizao do solo e moldagem dos primeiros corpos de

prova foram retiradas amostras, as quais foram pesadas e levadas estufa a 110 C por 18
horas. O conjunto foi pesado imediatamente aps a retirada da estufa, de forma a evitar a
absoro de umidade pela amostra. A amostra foi novamente levada por mais 2 horas estufa,
pesando-se novamente aps esse perodo para certificao de que o peso no foi alterado,
garantindo, assim, a evaporao de toda umidade contida na amostra.
Para a determinao do teor de umidade, foi utilizada a Equao 1:
(1)
Onde:
h teor de umidade, %;
mbu massa bruta mida, correspondente massa do recipiente mais a massa
do material mido, g;
mbs - massa bruta seca, correspondente massa do recipiente mais a massa do
material seco, g;
m massa do recipiente, g.
Os teores de umidade utilizados nos ensaios tiveram como base os resultados obtidos
no ensaio de compactao. Aps a anlise das primeiras amostras utilizadas na moldagem dos
corpos de prova, concluiu-se que o processo de pesagem e mistura dos materiais estava sendo
executado de maneira correta, no sendo realizada a determinao do teor de umidade para os
demais CP's.
3.2.5 Determinao do teor de cal

A quantidade de cal a ser utilizada na mistura solo-cal foi determinada atravs da
medida de pH das amostras, pelo mtodo de Eades e Grim.
O procedimento foi realizado nas seguintes etapas:
a) Foi colocado no interior de recipientes plsticos com tampas de rosca, amostras
de solo seco ao ar, passadas na peneira 40. As amostras de solo foram pesadas
em pores de solo seco com aproximado 20 g;
13
ABNT NBR 6457/86: Amostras de solo Preparao para ensaios de compactao e ensaios de
caracterizao.
39
b) Usou-se pelo menos cinco recipientes, adicionando ao solo seco teores de cal
de 1%, 2%, 3%, 4% , 5%, 6%, 7%, 8% e 9%. Misturou-se solo seco e cal;
c) Foi acrescentado 100 ml de gua destilada s misturas de solo-cal;

d) As misturas foram agitadas por 30 segundos, at completa homogeneizao;
e) Agitou-se as garrafas por um perodo de 30 segundos, a cada 10 minutos;
f) Aps uma hora transferiu-se a lama a um recipiente de plstico aberto e
determinou-se o pH com potencimetro (medidor de pH), que foi calibrado
com uma soluo de pH igual a 12;
g) Registrou-se o pH de cada mistura solo-cal.
Devido as caractersticas do solo utilizado no chegou-se ao pH limite descrito pelo
mtodo, ento foram consideradas as porcentagens de cal onde o solo apresentou pH superior
a 10.
3.2.6 Moldagem dos corpos de prova (CP)

Foram moldados corpos de prova cilndricos de 5 cm de dimetro e 10 cm de altura,
em triplicata para cada teor de cal, devido disperso caracterstica dos ensaios de
compresso simples, obtendo-se assim uma maior confiabilidade. O processo de moldagem
de cada CP se deu atravs das etapas de pesagem, mistura, compactao, desmoldagem,
acondicionamento, armazenagem e cura.
A quantidade do agente estabilizante necessria para cada mistura foi calculada em
relao massa do solo seco utilizada. O teor de umidade foi definido pela curva de
compactao do material, onde se encontra a umidade tima.
Os materiais (solo, cal e gua) foram pesados com tolerncia de 0,5 gramas e
misturados at sua completa homogeneizao. Na sequncia a mistura solo-cal-gua foi
pesada novamente a fim de separar a quantidade necessria para moldagem dos CPs. As trs
camadas utilizadas na compactao foram pesadas e colocadas em sacos plsticos fechados
para evitar a perda de umidade.
O molde foi lubrificado com leo a fim de facilitar a desmoldagem e a mistura foi
compactada estaticamente com uma prensa em trs camadas, de maneira que cada camada
atingisse o peso especfico aparente seco definido. Aps a execuo da primeira e da segunda
camada forma feitas ranhuras para proporcionar uma melhor adeso entre as mesmas.
40
Aps o processo de compactao, os CPs foram extrados do molde, pesados com uma
tolerncia de 0,5 gramas e tiveram sua altura e dimetro medidos com um paqumetro (Figura
10).
Figura 10 Corpo de prova moldado para a realizao de ensaios de compresso
Os corpos de prova foram, ento, acondicionados em sacos plsticos devidamente

fechados e identificados, como indicado na Figura 11.
Figura 11 Corpos de prova ensacados para evitar perda de umidade
Foram considerados os corpos de prova que atenderam as seguintes condies:
41
a) Grau de compactao de 99 a 101% de especificado;
b) Teor de umidade de 0,5% do teor de umidade especificado;
c) Dimetro especificado 0,5 mm;

d) Altura especificada 1 mm.
3.2.7 Tempo de cura

A cura dos corpos-de-prova foi realizada temperatura ambiente no Laboratrio de
Solos e Betumes do Centro Universitrio Univates e teve durao de 28 dias, tempo este
necessrio para que ocorram todas as reaes fsico-qumicas envolvidas no processo. No
vigsimo stimo dia os CPs foram imersos em gua com objetivo de aproximar condio de
saturao e consequentemente reduzir os valores de suco matricial, a qual influncia nos
resultados dos testes de compresso simples.
3.2.8 Ensaio de resistncia compresso simples

Segundo Bueno (2011) ensaios de compresso simples tm sido utilizados na maioria
dos programas experimentais relatados na literatura quando se deseja verificar a efetividade
da estabilizao com cal.
O ensaio de compresso simples constitui a principal etapa deste trabalho e objetiva
avaliar as influncias das variveis aplicadas sobre a resistncia da amostra de solo estudada.
Os procedimentos foram executados segundo a norma DNER 180/199014.
Os corpos de prova, aps cura por 28 dias a temperatura ambiente, foram submersos
em um recipiente com gua por um perodo de 24 horas, visando aproximar a condio de
saturao. Imediatamente antes do ensaio de compresso simples, os CPs eram retirados do
tanque e superficialmente secos com o auxlio de papel absorvente. Procedeu-se ento a
execuo do ensaio e anotando-se a carga mxima atingida.
Foi utilizada uma prensa automtica com capacidade mxima de 5 Toneladas-Fora
(Tf) (Figura 12), os CPs foram comprimidos at ocorrer o seu rompimento. A relao entre a
carga de ruptura e a rea mdia do cilindro chamada de resistncia compresso simples.
A velocidade de deformao aplicada foi de 1,14 mm por minuto.
14
DNER-ME 180/90: Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada Determinao da resistncia
compresso simples.
42
Figura 12 Prensa para ensaio de compresso simples
Conforme descrito na NBR 12253/199215, para critrio de aceitao do ensaio de

resistncia a compresso simples foi definido que a resistncia dos corpos de prova moldados
com as mesmas caractersticas (d, w e teor de cal), no deveria desviar mais de 10% da
mdia do conjunto de CPs. Os ensaios que no atenderam este critrio foram desconsiderados.
15
ABNT NBR 12253/92: Solo-cimento - Dosagem para emprego como camada de pavimento.
43
RESULTADOS E ANLISE
Os resultados obtidos nesta pesquisa so apresentados a seguir.
4.1 Caracterizao Geotcnica Bsica

A Figura 13 apresenta a curva granulomtrica da cal e do solo utilizados nos ensaios.
O solo composto por 27,53% de argila, 72,01% de silte e 0,46% de areia fina.
Figura 13 Grfico de distribuio granulomtrica
A Figura 14 mostra o grfico do ensaio para a determinao do limite de liquidez do

solo. Pode-se observar que o teor de umidade do solo necessrio para fechar a ranhura-padro
com 25 golpes equivale a 54,5%.
44
Figura 14 Grfico do ensaio para determinao do limite de liquidez
Na Tabela 2 apresentam-se os valores obtidos no ensaio para determinao do limite

de plasticidade. Observa-se que o solo utilizado apresentou um limite de plasticidade igual a
40,02%.
Tabela 2 Valores obtidos no ensaio para determinao do Limite de Plasticidade
A partir da anlise da curva granulomtrica (Figura 13) e dos limites de consistncia

obtidos (Figura 14 e Tabela 2) percebe-se que 100% do material passa na peneira 200, e que
este apresenta uma frao maior de silte na sua composio. O limite de liquidez (40,02%)
baixo, considerando a mdia apresentada pelas argilas.
O ndice de plasticidade, que a diferena entre o LL e LP, equivalente a 14,48%,
indica um solo medianamente plstico (7<ndice de Plasticidade<15). Portanto, o solo
utilizado na pesquisa, de acordo com o SUCS16, classificado como solo siltoso - silte
elstico.
16
SUCS: Sistema Unificado de Classificao dos Solos
45
4.2 Teor de umidade e compactao
Os resultados do ensaio de compactao esto apresentados na Tabela 3. Observa-se que
os valores do peso de solo da amostra cresceram at uma umidade de 29%. A amostra com 34%
de umidade apresentou diminuio do peso de solo, o que significa que a compactao mxima se
encontra no intervalo entre 29% e 34%.
Tabela 3 Determinao do peso de solo e de gua nas amostras com diferentes teores
de umidade
Foi obtido o peso especfico aparente seco das amostras para a determinao da
umidade tima. A Tabela 4 apresenta a relao entre a umidade e o peso especfico aparente
seco das amostras.
Tabela 4 Relao teor de umidade x peso especfico seco das amostras
Obteve-se, assim, a curva de compactao atravs da relao entre o teor de umidade e

o peso especfico aparente seco das amostras, conforme apresentado na Figura 15.
46
Figura 15 Grfico da relao teor de umidade x peso especfico aparente seco
A partir da curva de compactao gerada, determinou-se a umidade tima, que

aquela que apresenta a maior densificao da amostra analisada. Na Figura 15 possvel
observar que o teor de umidade tima foi de 30% e o peso especfico aparente seco de 1,2424
g/cm.
4.3 Teor de cal

A Tabela 5 apresenta os valores obtidos atravs do mtodo Eades e Grim.
Tabela 5 Determinao do pH das amostras com adio de cal
Na Figura 16, possvel verificar que a medida do pH do solo natural foi levemente
cido, com pH igual a 5,54. Com a adio de 1% de cal, a amostra passou para um pH levemente
alcalino. Entre as porcentagens de 2% a 4%, houve um incremento no pH medido. As amostras
com 5% e 6% apresentaram pH em torno de 10. A partir de 7% de cal na mistura, houve uma
estabilizao na medio, ficando o pH em torno de 11,3 a 11,5.
47
Figura 16 Grfico da relao teor de cal x pH
Devido as caractersticas do solo utilizado no chegou-se ao pH limite descrito pelo

mtodo, ento foram consideradas as porcentagens de cal onde o solo apresentou pH superior
a 10. A partir dos resultados obtidos foram determinas as porcentagens de 5%, 7%, 9%, 11%
a serem utilizadas como parmetros.
4.4 Ensaios de resistncia compresso simples

Os resultados dos corpos de prova ensaiados compresso simples so expressos nas
tabelas a seguir. Pode-se observar que os dados esto agrupados a cada trs linhas, pois
correspondem s trs repeties para um mesmo ponto de moldagem.
48
Tabela 6 Especificaes dos corpos de prova moldados com d = 1,2424 e W = 30%,

aps 28 dias de cura
28 dias de cura
49
Tabela 8 Especificaes dos corpos de prova moldados com d = 1,2424 e W = 35%,

aps 28 dias de cura
A variao da resistncia compresso simples de todas as amostras com a adio de

cal, considerando dois diferentes pesos especficos aparentes secos (d = 1,2424 e d =
1,3045), dois teores de umidade (w = 30% e w = 35%) e tempo de cura de 28 dias,
apresentada na Figura 17.
50
Figura 17 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso simples
Na Figura 17 verifica-se que a resistncia compresso simples aumenta linearmente

com o aumento da quantidade de cal na mistura. Comprova-se, assim, que os produtos das
reaes entre solo, cal e gua so os responsveis pelo aumento da resistncia das amostras
estudadas.
H um considervel aumento de resistncia nas amostras moldadas com o d 5%
maior que o encontrado no ensaio de compactao. As amostras com 35% de umidade
tambm obtiveram ganho de resistncia com o aumento da porcentagem de cal, porm foram
as que apresentaram menores nmeros.
51
Figura 18 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso em amostras com o

mesmo teor de umidade
A Figura 18 apresenta a relao entre o teor de cal e a resistncia compresso

simples em amostras com o mesmo teor de umidade, porm com peso especfico seco
diferente. Nota-se que h um aumento superior 150% na resistncia apresentada pelas
amostras moldadas com um d 5% maior. A variao da resistncia com o aumento do teor
de cal tambm foi superior nestas amostras (d = 1,3045).
Dalla Rosa (2009), estudando a relao entre o teor de agente cimentante e a
resistncia compresso simples, tambm relata que a taxa de aumento desta resistncia,
representada pela inclinao das retas de ajuste, aumenta com o aumento da massa especfica
aparente seca da mistura compactada. Destaca ainda, que esse fato indica que a efetividade da
cimentao maior nas misturas mais compactadas devido ao maior nmero de contatos entre
as partculas.
52
Figura 19 Grfico da relao teor de cal x resistncia compresso simples em

amostras com o mesmo peso especfico aparente seco
Na Figura 19 observa-se a relao entre o teor de cal e a resistncia compresso

simples em amostras com o mesmo peso especfico aparente seco, porm com umidade
diferente. Tm-se um decrscimo na resistncia, que varia entre 40% e 50%, com o aumento
da umidade. Ocorre tambm nestas amostras (w=35%) uma menor variao do aumento da
resistncia com a adio de cal.
Foppa (2005) apud Rosa (2010) demonstrou que a resistncia cresce at um
determinado teor de umidade a partir do qual tende a decrescer. O decrscimo apresentado
nesta pesquisa pode ser derivado do aumento do teor de umidade utilizado, englobando o w na
faixa onde a resistncia tende a ser menor. Ou ainda, pode ser derivado do tipo de solo
estudado, visto que autor obteve seus resultados utilizando arenito.
53
CONSIDERAES FINAIS
A partir do programa experimental e da anlise dos resultados foram estabelecidas as
concluses a seguir.
O principal objetivo desta pesquisa, ou seja, aprofundar os conhecimentos sobre o
mtodo de estabilizao de solos com a adio de cal e verificar a sua influncia nas
caractersticas mecnicas da amostra foi alcanado.
A resistncia compresso simples aumenta de forma linear com o aumento do teor de
cal para o tipo solo utilizado. Amostras moldadas com um peso especfico aparente seco
maior do que o encontrado no ensaio de compactao apresentaram um aumento de 150% na
resistncia. Amostras moldadas com 35% de umidade foram as que apresentaram menores
valores de resistncia.
Nota-se tambm, que a variao do crescimento da resistncia est diretamente ligada
com a massa especfica aparente seca e a umidade da mistura. Para d maiores, esta variao
maior com o aumento do teor de cal, j para w maiores est variao menor.
A possibilidade da moldagem de corpos de prova com d maior do que o encontrado
no ensaio de compactao demonstra que o peso especfico aparente seco e a umidade tima
do solo podem variar com a adio de cal. Ou ainda, pode-se questionar as tcnicas descritas
pela NBR 7182/1986 para a realizao deste ensaio, considerando-se o tipo de solo utilizado
nesta pesquisa.
Com base nos resultados obtidos nos ensaios de compresso simples, para a mistura
solo-cal utilizada, existem vrias maneiras de se atingir as propriedades mecnicas desejadas
para um determinado projeto. H a possibilidade de serem feitas diferentes combinaes entre
teor de cal, densidade de compactao e teor de umidade, dependendo da disponibilidade de
equipamentos e gua e do custo da cal.
Visando dar continuidade a este trabalho, o autor sugere os seguintes tpicos de
pesquisa:
a) A verificao da alterao das propriedades mecnicas de misturas solo-cal em
tempos de cura mais longos;
54
b) A execuo de ensaios de resistncia trao, os quais j foram realizados com
as amostras utilizadas nesta pesquisa, mas sem sucesso, devido fragilidade
dos CPs;
c) A utilizao de outros agentes cimentantes para o mesmo tipo de solo;
d) Avaliao do grau de saturao das amostras ensaiadas, para anlise do efeito
da suco na sua resistncia;
e) Avaliao do efeito da cal na curva de compactao.
55
REFERNCIAS
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MELHORAMENTO DO SOLO RESIDUAL

Estevo Jos Baraldi Corteleti

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Estevo Jos Baraldi Corteleti

MELHORAMENTO DO SOLO RESIDUAL

Trabalho apresentado na disciplina de TCC - Etapa II,

ORIENTADORA: Emanuele Amanda Gauer

Lajeado, novembro de 2013

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MELHORAMENTO DO SOLO RESIDUAL

A Banca examinadora abaixo aprova o Trabalho apresentado na disciplina de Trabalho de

Profa. Ma. Emanuele Amanda Gauer - orientadora

Prof. Me. Joo Rodrigo Guerreiro Mattos

Prof. Me. Joo Batista Gravina

Lajeado, novembro de 2013

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Dedico este trabalho aos meus pais, Miguel e Cemilda e

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

American Association of State Highway Transportation Officials

Associao Brasileira de Normas Tcnicas

Banco Nacional de Habitao

Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

Norma Brasileira Regulamentadora

Sistema Unificado de Classificao dos Solos

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Massa especfica real dos gros

Peso especfico natural

Peso especfico aparente seco

Teor de umidade timo (%)

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Objetivos do trabalho ................................................................................................. 14

Objetivo principal ....................................................................................................... 15

REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................................... 16

Resistncia do solo ...................................................................................................... 16

Estabilizao de solos ................................................................................................. 18

Estabilizao qumica ................................................................................................. 19

Tcnica Solo-Cal ......................................................................................................... 20

Materiais utilizados .................................................................................................... 22

Comportamento da mistura Solo-Cal ....................................................................... 25

MATERIAIS E MTODOS .......................................................................................... 32

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Coleta do solo a ser estudado ..................................................................................... 34

Estudo granulomtrico ............................................................................................... 34

Limites de consistncia ............................................................................................... 35

Determinao do teor de cal ...................................................................................... 38

Moldagem dos corpos de prova (CP) ........................................................................ 39

Tempo de cura ............................................................................................................ 41

Ensaio de resistncia compresso simples ............................................................. 41

RESULTADOS E ANLISE ......................................................................................... 43