Aula 9 Mistura Solo-cal Solo-brita

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal

A Cal é um aglomerante resultante da

calcinação de rochas calcárias (calcários ou dolomitos), a uma temperatura inferior à do início de fusão do material.

Dentre as várias opções de aplicação da cal pode-se citar: dar plasticidade às argamassas, construção de sub-bases e bases, fabricação de tijolos, blocos e painéis.


O esquema de produção da cal pode ser assim resumido:

CaCO3 (calcário) + calor CaO + CO2

CaCO3MgCO3 (dolomito) + calor CaOMgO + 2CO2

CaO óxido de cálcio não hidratado cal cálcica ou calcítica

CaOMgO cal dolomítica

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal O processo de hidratação da cal

acontece da seguinte maneira:

CaO + H2O Ca(OH)2 (cal cálcica hidratada) + calor

CaCO3MgCO3 + H2O Ca(OH)2MgO (cal dolomítica hidratada) + calor


A mistura solo-cal É uma técnica de estabilização

utilizada em vários países. Suas principais funções são:

- Melhoria permanente das características do solo;

- Aumenta a resistência à ação da água;

- Melhoria do poder de suporte; - Melhoria da trabalhabilidade de solos

argilosos.

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal Ao misturar a cal ao solo em condições

ótimas de umidade, ocorrem reações químicas que provocam alterações físicas nos mesmos, tais como:

- O índice de plasticidade (IP) cai;

- O limite de plasticidade (LP) aumenta e o limite de liquidez (LL) cai;

- A fração do solo passante na peneira n°80 (0,42mm) decresce;

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal A contração linear e expansão decrescem; - A água e a cal aceleram a desintegração

dos torrões de argila durante a pulverização, tornando os solos mais trabalháveis;

- A resistência à compressão aumenta; - Aumento da capacidade de carga; - Facilita a secagem do solo em áreas

alagadiças; -Nas bases e sub-bases estabilizadas com

cal, produz uma barreira resistente à penetração da água por gravidade e promove rápida evaporação da umidade existente.

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal Mecanismos de reação da mistura solo-cal

a) Troca catiônica: A adição de cal ao solo provoca substituição de cátions monovalentes por cátions bivalentes.

b) Floculação e aglomeração: As reações provocam diminuição da dupla camada resultando na floculação das partículas argilosas.

c) Reações pozolânicas: Reação da sílica e alumina do solo com a cal, formando os agentes cimentantes, que são os responsáveis pelo aumento de resistência na mistura solo-cal.

d) Carbonatação: A cal reage com dióxido de carbono da atmosfera formando carbonatos de cálcio e/ou magnésio, que são compostos cimentantes fracos.

Estabilização solo-calEstabilização solo-cal Fatores que influenciam no

processo de estabilização dos solos com cal

a) Tipo de cal empregado: Pode-se empregar tanto cal virgem

quanto cal hidratada. Cales calcíticas hidratadas produzem menores resistências que cales dolomíticas hidratadas.

Fatores que influenciam no processo de estabilização dos solos com cal

b) Tipo de solo: Solos finos correspondem melhor à estabilização

com cal que solos granulares porque uma maior superfície específica refletirá em reações mais intensas entre a cal e as partículas de solo. A mineralogia do solo também influencia nas reações.

c) Tempo de cura: Ganhos muito pequenos de resistência nas

idades iniciais e maiores desenvolvimentos para maiores períodos de tempo.

Fatores que influenciam no processo de estabilização dos solos com cal

d) Influência da temperatura: Quando a cura for a baixas temperaturas,

o aumento de resistência é lento, a temperaturas normais a velocidade é maior, e a altas temperaturas (60°C) as resistências evoluem rapidamente.

Tipos de estabilização com cal

a) Solo modificado com cal: visa reduzir a plasticidade do solo e aumentar a trabalhabilidade.

b) Solo cimentado com cal: visa obter um material com maior resistência e durabilidade.

Tipos de estabilização com cal

Não existe no Brasil metodologia para dosagem e dimensionamento de misturas solocal.

Para misturas que apresentam ganhos de resistência, o ensaio de compressão simples é utilizado para dosagem.

Para avaliação da capacidade de suporte

das misturas solo-cal é feita mediante o ensaio de ISC

(CBR). Normalmente são utilizados procedimentos de dosagem experimentais.

Estabilização solo-betume

É uma mistura de materiais betuminosos (emulsão, asfaltos líquidos, alcatrões) e solos argilo-siltosos ou argilo-arenosos para trabalharem como material estabilizado para base ou sub-base, impermeabilizando o solo e aumentando o seu suporte.


Tipos de misturas

- Areia-asfalto ou areia-betume: é a mais difundida, com facilidade de controle da qualidade economicamente mais competitiva.

- Solo-betume: seu controle é mais rigoroso, maior teor de betume e com funções de impermeabilização.


Principais funções do betume

a) Quando usado em solos granulares (areia-betume):

A função do ligante é gerar forças de natureza coesiva ao solo, aumentando de certa forma o seu valor de suporte.


b) Quando usada em solos argilosos (solo -betume):

A função do ligante é garantir a constância, na mistura, do teor de umidade de compactação, promovendo uma ação impermeabilizante. Esta ação é realizada tanto pelo obturamento dos canalículos do solo, por onde poderia ocorrer uma ação capilar da água, como pela criação de películas hidrorrepelentes envolvendo agregação de partículas finas que impedem que a água penetre na mistura.


Teor de betume

Varia em torno de 4 a 6% em peso de solo seco, sendo função da quantidade de argila, silte, areia, vazios e densidade do solo.

Quanto mais fino o solo, maior será a quantidade de betume requerida. Quando usado em excesso, diminui a estabilidade e passa a agir como lubrificante.


Métodos de dosagem Existem alguns métodos que podem ser

utilizados, sendo todos extraídos da literatura americana:

Método Califórnia modificado; Método Hubbard Field; Ensaio do penetrômetro de cone; Ensaio do valor do suporte Flórida; Ensaio do índice de suporte Texas.

estabilização betuminosaestabilização betuminosa

A A estabilização betuminosaestabilização betuminosa é uma é uma alternativa rodoviária já consagrada alternativa rodoviária já consagrada em muitos países, através da qual é em muitos países, através da qual é possível obter, em muitos casos, possível obter, em muitos casos, economia apreciável, economia apreciável, principalmente na estabilização de principalmente na estabilização de revestimentos primários para revestimentos primários para trânsito leve, uma técnica trânsito leve, uma técnica atualmente em desenvolvimento no atualmente em desenvolvimento no Brasil. Brasil.

estabilização betuminosaestabilização betuminosa

Outra contribuição importante da Outra contribuição importante da estabilização solo-betume é alcançada estabilização solo-betume é alcançada pelas propriedades do ligante em pelas propriedades do ligante em promover a coesão do solo, fixando o promover a coesão do solo, fixando o material na pista e evitando a material na pista e evitando a desagregação pela ação do tráfego e desagregação pela ação do tráfego e intempéries, o que garante a intempéries, o que garante a preservação ambiental, ameaçada preservação ambiental, ameaçada pela extração de cascalho e seu pela extração de cascalho e seu transporte por caminhões que transporte por caminhões que perturbam o tráfego e poluem a perturbam o tráfego e poluem a atmosfera. atmosfera.

Estabilização solo-betumeEstabilização solo-betume Condições de aplicação: Condições de aplicação:

a) quando há predominância de a) quando há predominância de materiais argilosos na região, que, materiais argilosos na região, que, mesmo submetidos a qualquer mesmo submetidos a qualquer possível correção com outros possível correção com outros materiais locais, não se enquadram materiais locais, não se enquadram nas especificações para estabilizações nas especificações para estabilizações puramente mecânicas; puramente mecânicas;

b) quando só se dispõe, praticamente, b) quando só se dispõe, praticamente, de materiais arenosos, sem qualquer de materiais arenosos, sem qualquer coesão; coesão;

c) quando só se dispõe, praticamente, c) quando só se dispõe, praticamente, de misturas de ambos os solos de misturas de ambos os solos

anteriores e/ou com presença de anteriores e/ou com presença de materiais expansivos. materiais expansivos.

Estabilização solo-betumeEstabilização solo-betume

Parâmetros necessários a serem Parâmetros necessários a serem considerados na definição do uso da considerados na definição do uso da estabilização betuminosa solo-betume estabilização betuminosa solo-betume como pavimento de baixo custo: como pavimento de baixo custo:

- - Rodovia com baixo volume de tráfego;Rodovia com baixo volume de tráfego; - - Região com baixo índice Região com baixo índice

pluviométrico;pluviométrico; - - Região com topografia pouco Região com topografia pouco

acidentada; acidentada; - Materiais locais de boa qualidade; - Materiais locais de boa qualidade; - Rodovia existente apresentar um bom - Rodovia existente apresentar um bom

traçado, obras de arte corrente traçado, obras de arte corrente suficientes, sistemas de drenagens suficientes, sistemas de drenagens eficientes, base ou revestimento eficientes, base ou revestimento primário de boa qualidade.primário de boa qualidade.


TIPOS DE LIGANTETIPOS DE LIGANTE

Podem ser utilizados, em Podem ser utilizados, em princípio, todos os tipos de princípio, todos os tipos de ligantes betuminosos existentes. ligantes betuminosos existentes. Para a escolha do ligante é Para a escolha do ligante é fundamental associar fatores que fundamental associar fatores que facilitem a condução do processo, facilitem a condução do processo, para se obter um resultado para se obter um resultado satisfatório da camada satisfatório da camada estabilizada.estabilizada.


MÉTODO DE DOSAGEM MÉTODO DE DOSAGEM

O objetivo é encontrar o teor O objetivo é encontrar o teor ótimo que defina a máxima ótimo que defina a máxima densidade, umidade ótima (total) densidade, umidade ótima (total) e máxima resistência.e máxima resistência.

Misturas solo-betumeMisturas solo-betume Os equipamentos básicos para a execução Os equipamentos básicos para a execução

dos serviços dependem do processo dos serviços dependem do processo executivo adotado:executivo adotado:

No localNo local Camadas sucessivas (Motoniveladora e Camadas sucessivas (Motoniveladora e

Grade de Disco)Grade de Disco) Monocamadas (Recicladores) Monocamadas (Recicladores)

Em Usina Em Usina Fixas Fixas

Móveis Móveis

- ISC - Compactação Controle - Taxa de Ligante Tecnológico - Massa Específica Aparente - Confecção de Corpos de Prova

Controle - Espessura Geométrico - Largura Acabamento da Superfície

Execução de solo-betumeExecução de solo-betume

Situação: Anterior / 1996 Execução: Set - Out / 96

Situação: Fevereiro / 2002

SOLO-BRITASOLO-BRITA

Solo-brita - Determinação de dosagem Solo-brita - Determinação de dosagem NBR12053 NBR12053

SOLO BRITA NATURALSOLO BRITA NATURAL

Material constituído Material constituído de solo (argila) e de solo (argila) e material britado, material britado, utilizado para sub-utilizado para sub-base e base base e base estabilizada estabilizada granulometricamentgranulometricamente para obras de e para obras de terraplenagem. terraplenagem.

BRITA GRADUADA SIMPLESBRITA GRADUADA SIMPLES

Largamente utilizado no Brasil como Largamente utilizado no Brasil como base e sub-base, consiste em um base e sub-base, consiste em um material com distribuição material com distribuição granulométrica bem graduada, com granulométrica bem graduada, com diâmetro máximo dos agregados não diâmetro máximo dos agregados não excedendo a 38mm e finos entre 3 e excedendo a 38mm e finos entre 3 e 9%(pasante na peneira 200), que 9%(pasante na peneira 200), que confere um bom intertravamento do confere um bom intertravamento do esqueleto sólido e uma boa esqueleto sólido e uma boa resistência, com ISC normalmente resistência, com ISC normalmente elevado, da ordem de 60 a maiores elevado, da ordem de 60 a maiores que 100%que 100%

BRITA GRADUADA SIMPLESBRITA GRADUADA SIMPLES

Os agregados devem apresentar Los Os agregados devem apresentar Los Angeles menor ou igual a 50%Angeles menor ou igual a 50%

Equivalente de areia maior que 40%Equivalente de areia maior que 40%(material passante na #4)(material passante na #4)

Lameralidade menor ou igual a 20%Lameralidade menor ou igual a 20% Sanidade dos agregados graúdos Sanidade dos agregados graúdos

menor ou igual a 15%menor ou igual a 15% Sanidade dos agregadosmiúdos Sanidade dos agregadosmiúdos

menor ou igual a 18%menor ou igual a 18%

Brita graduada com Brita graduada com cimentocimento

BGTCBGTC

USO : USO :

VIA DE ALTO VOLUME DE TRÁFEGOVIA DE ALTO VOLUME DE TRÁFEGO 3 A 4% DE CIMENTO EM PESO3 A 4% DE CIMENTO EM PESO COMPACTADA A PELO MENOS 95% DA COMPACTADA A PELO MENOS 95% DA

ENERGIA MODIFICADA PARA AUMENTO DE ENERGIA MODIFICADA PARA AUMENTO DE RESISTÊNCIA E DURABILIDADERESISTÊNCIA E DURABILIDADE

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