2.5.3 F ATORES COM INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES DAS MISTURAS DE SOLO E CIMENTO

 Poderão conter no máximo 2% de matéria orgânica e 0,2% de sulfatos expressos em SO3

 O diâmetro máximo das partículas não poderá exceder 75 mm  Percentagem que passa no peneiro de 4,75 mm (nº 4) ASTM ≥ 45%  Percentagem que passa no peneiro de 50 mm ASTM ≥ 80%

 Limite de Liquidez ≤ 45%

2.5.3 - FATORES COM INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES DAS MISTURAS DE SOLO E CIMENTO

Apesar das numerosas aplicações desta técnica, não existem metodologias de dosagem com base em critérios racionais, como no caso da tecnologia do betão, onde a proporção água/cimento desempenha um papel fundamental na avaliação da resistência desejada. Em trabalhos recentes a relação solo-cimento tem sido avaliada recorrendo a numerosos testes de laboratório que visam encontrar a quantidade mínima de cimento que conduz às propriedades pretendidas em termos de resistência e durabilidade. Esta abordagem provavelmente resulta do facto do solo-cimento apresentar um comportamento complexo motivado por vários fatores, como as propriedades físico-químicas do solo, a quantidade de cimento, e a porosidade e humidade no momento da compactação (Consoli et al., 2007).

2.5.3.1 - Propriedades físico-químicas do solo

As características do solo podem conduzir ao sucesso ou insucesso do processo de estabilização com cimento, ou pelo menos influenciam os aspetos económicos. Sendo assim, revela-se importante escolher este processo de estabilização somente quando os solos forem adequados. Segundo a especificação E243 (1971) do LNEC, a seleção do tipo de solo depende de duas propriedades físicas, a granulometria e os limites de consistência, e de

propriedades químicas, tais como, a presença de matéria orgânica e a presença de sulfatos, além das condições gerais que estes solos devem possuir (Cruz e Jalali, 2008).

Santos (1967) afirma que um solo próprio para a estabilização com cimento deve respeitar estas duas condições essenciais:

- A sua granulometria e plasticidade devem ser tais que permitam a estabilização com percentagens económicas de cimento e o manuseamento conveniente da mistura com o tipo de equipamento de mistura e compactação disponíveis.

- Deve estar suficientemente livre de substâncias químicas suscetíveis de prejudicar o endurecimento da mistura de solo, cimento e água, ou de provocar uma diminuição de durabilidade pela destruição das ligações devidas ao cimento.

2.5.3.2 - Teor em cimento

Consoli et al. (2007) concluíram que o teor em cimento exerce um grande efeito sobre a resistência do solo-cimento, pois pequenas adições de cimento são suficientes para melhorar a resistência do solo. Para tal demonstraram que, para teores em cimento (C) até 7% a resistência à compressão simples apresenta um crescimento aproximadamente linear, mantendo o teor em água constante como mostra a Figura 2.6.

Segundo os mesmos autores, é possível concluir que a taxa de aumento de resistência, representada pela inclinação da linha ajustada, é também influenciada pelo aumento da densidade seca do solo-cimento compactado, indicando que a eficácia do cimento é maior em misturas mais compactadas. Tendo em conta que o solo usado neste estudo foi uma areia argilosa.

Figura 2.6 - Variação da resistência à compressão simples com o teor em cimento (Consoli et al., 2007)

Também Porbaha et al. (2000), citado por Cristelo (2009), mostraram alguns resultados de resistência obtidos em diferentes tipos de solo no Japão, que revelam claramente que um aumento no teor de cimento aumenta a resistência final do material de estabilização.

2.5.3.3 - Porosidade da mistura

O estudo efetuado por Consoli et al. (2007), mostra como a porosidade (ƞ) da mistura afeta a resistência à compressão simples do solo-cimento, esta aumenta exponencialmente com a redução da porosidade da mistura compactada, mantendo o teor em água constante (Figura 2.7). Os mesmos autores afirmam que este efeito benéfico na redução da porosidade da mistura tem sido abordado por vários investigadores (Felt, 1955; Ingles and Metcalf, 1972; Clough et al., 1981; Ismail et al., 2002; Consoli et al., 2006).

O mecanismo pelo qual a redução da porosidade influencia a resistência do solo-cimento pode estar relacionado com a existência de um maior número de pontos de contacto na mistura (Consoli et al., 2007).

Figura 2.7 - Variação da resistência à compressão simples com a porosidade (Consoli et al., 2007)

2.5.3.4 - Teor em água da mistura compactada

A influência do teor em água na resistência ou rigidez de uma mistura solo-cimento pode ser condicionada pela distribuição do tamanho dos grãos de solo não cimentado e cimentado. É sabido que o teor de finos tem uma influência significativa sobre o comportamento de um solo e especialmente sobre o teor em água do mesmo. Sendo um material fino, o cimento pode aumentar o teor de finos do solo. Assim, se uma comparação é estabelecida entre um solo não cimentado e o mesmo solo cimentado, é possível afirmar que a distribuição do tamanho dos grãos dos dois solos não será a mesma, pois a mistura de solo-cimento tem maior teor de finos (Silva, 2011).

Outros autores (Consoli et al., 2007) mostram que a resistência à compressão simples em função do teor em água para amostras com a mesma baridade seca sofre um aumento, mas este acréscimo é verificado até um valor máximo para teores crescentes em água. Após este valor ser atingido verifica-se uma redução da resistência da mistura, como é possível verificar na Figura 2.8. Esta demonstra que é possível obter valores de resistência máxima para teores em água de 10% para o solo-cimento em estudo, tratando-se o solo natural de uma areia argilosa.

Este comportamento da mistura, no que diz respeito à resistência, provavelmente está relacionado com a estrutura criada no momento de moldagem, tendo a quantidade de água adicionada um papel fundamental na formação dessa mesma estrutura. O teor de humidade tem um efeito marcante, sobre a resistência à compressão simples, em misturas compactadas com a mesma baridade seca (Consoli et al., 2007).

Figura 2.8 - Efeito do teor de humidade na resistência à compressão simples (Consoli et al., 2007)

Segundo Santos (1967), o teor em água na altura da compactação, deve ser tal que permita atingir um grau adequado de compactação, com boa trabalhabilidade da mistura, densidade conveniente e massa homogénea. A água necessária à hidratação do cimento é automaticamente assegurada se estiverem satisfeitas as necessidades da compactação, desde que não haja perdas durante o período de cura.

2.5.3.5 - Condições de cura

Relativamente às condições de cura, em especial a temperatura, sabe-se que esta exerce grande influência sobre a velocidade com que se desenvolvem as reações entre o solo e o ligante. Maior temperatura corresponde a maior velocidade no desenvolvimento das reações solo-ligante (Correia, 2011).

A temperatura prevalecente durante a cura tem também influência apreciável. Duma maneira geral, temperaturas altas favorecem as qualidades do solo-cimento. Muito provavelmente, será esta uma das razões que explicam parcialmente o sucesso do uso do solo- cimento em climas quentes (Santos, 1967).

A cura das amostras em laboratório dever ser efetuada, preferencialmente, em câmaras de temperatura controlada, reproduzindo-se a temperatura de campo (Correia, 2011).

2.5.3.6 - Tempo de cura

A resistência à compressão de uma mistura de solo-cimento aumenta com o tempo, devido ao progressivo endurecimento do cimento. As amostras são normalmente ensaiadas, pelo menos, aos 7 dias de cura, quando cerca de 60% do cimento reagiu, e aos 28 dias após a mistura, altura em que a reação de estabilização estará quase concluída (EuroSoilStab, 2001). Tal como o betão, o solo-cimento precisa de algum tempo de cura antes que possa ser estruturalmente solicitado.

Correia (2011) refere o estudo de Kawasaki et al. (1981), o qual defende que com o aumento do tempo de cura ocorre uma melhoria no comportamento mecânico do solo estabilizado, fruto do desenvolvimento de reações pozolânicas. Este efeito está evidenciado na Figura 2.9, relativo à estabilização de 8 diferentes tipos de solos japoneses com cimento Portland. Nesta figura a quantidade de ligante aplicada encontra-se expressa pelo parâmetro teor em ligante, aw, definido como a razão entre as massas secas de ligante e de solo. É assim

possível concluir que, independentemente do solo, a resistência qu cresce com o tempo de

cura, crescendo este efeito com o teor em ligante (o que se deve ao facto de a uma maior quantidade de ligante corresponder uma maior quantidade de hidróxido de cálcio adicionado, que potencia as reações pozolânicas).

Figura 2.9 - Evolução da resistência à compressão não confinada com o tempo de cura (Correia, 2011; adaptado de Kitazume e Terashi, 2002)

2.6 - ENSAIOS UTILIZADOS PARA AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO