JOSÉ BORGES DE OLIVEIRA JUNIOR

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JOSÉ BORGES DE OLIVEIRA JUNIOR

ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DE SINOP – MT COM CAL E

SULFATO DE ALUMÍNIO

Sinop-MT

2019/2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JOSÉ BORGES DE OLIVEIRA JUNIOR

ESTABILIZAÇÃO DE UM SOLO DE SINOP – MT COM CAL E

SULFATO DE ALUMÍNIO

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof.ª Orientadora: MSc. Letícia Reis Batista Rosas.

Sinop-MT

2019/2

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracterização do solo do bairro Jardim das Nações...14

Tabela 2 - Caracterização do solo da jazida da Prefeitura Municipal...14

Tabela 3 – Caracterização de solos de Sinop – MT...15

Tabela 4 - Teores de umidade ótimos e peso específico aparente seco máximo do solo natural...20

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1...23 Equação 2...25

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ABREVIATURAS

RT- Resistência a tração F – Carga de ruptura

D – Diâmetro do corpo de prova l – Altura do corpo de prova

𝛾_{𝑑 𝑚𝑎𝑥} – Peso específico aparente máximo 𝑤𝑜𝑡 - Teor de umidade ótimo

DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura e transporte EUA – Estados Unidos da América

URSS – União das Republicas Socialistas Soviéticas CH – Cal hidratada

TRB – Transportation Research Board Ph – Potencial hidrogeniônico

RCNC – Resistência a compressão não confinada ISC – Índice de suporte California

q – Resistência à compressão P – Carga aplicada

A – Área da seção transversal do corpo de prova LG’ – Solo argiloso laterítico

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Estabilização de um solo de Sinop – MT com cal e sulfato de alumínio 2. Tema: Engenharia Civil

3. Delimitação do Tema: Geotecnia

4. Proponente(s): José Borges de Oliveira Junior 5. Orientador(a): Letícia Reis Batista Rosas

6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT - Universidade Estadual do Mato Grosso

7. Público Alvo: Profissionais, alunos e empresas de pavimentação

8. Localização: Avenida Francisco de Aquino Correia, 313, Aquarela das artes, 78555-474

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA... 10 4 OBJETIVOS ... 12 4.1 OBJETIVO GERAL ... 12 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 12 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 13 5.1 O SOLO ... 13 5.2 SOLO DE SINOP – MT ... 13 5.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ... 15

5.3.1 Estabilização de solos com cal ... 16

5.3.2 Estabilização de solos com sulfato de alumínio ... 17

5.4 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NÃO CONFINADA ... 18

5.5 RESISTÊNCIA A TRAÇÃO DO SOLO ... 19

6 METODOLOGIA ... 20

6.1 MATERIAIS E MÉTODOS ... 20

6.2 ENSAIOS ... 21

6.2.1 Preparação dos corpos de prova ... 21

6.2.2 Ensaio de resistência à compressão não confinada ... 22

6.2.3 Ensaio de resistência à tração por compressão diametral ... 23

6.2.4 Análise dos dados ... 25

7 CRONOGRAMA ... 26

1 INTRODUÇÃO

O norte do Mato Grosso tem demonstrado um grande potencial de desenvolvimento, e a grande maioria do tráfego populacional acontece por meio das rodovias. É importante ressaltar também que na região há grande produção principalmente de grãos, e a grande maioria desses produtos é transportada pelo sistema rodoviário. Com base nisso, a estruturação do sistema rodoviário na região mostra-se cada vez mais urgente.

O aumento da área urbana das cidades da região e consequentemente o aumento da malha viária são resultados do crescimento da produção agropecuária e consequentemente o aumento da geração de oportunidades de emprego. Considerando isso, cresce a necessidade de construção de novas vias e de manutenção nos pavimentos já existentes (DALLA ROZA, 2018).

Essa estruturação rodoviária passa tanto pela criação de novas vias quanto pela manutenção das vias já existentes. Nesse sentido, a realização de obras de pavimentação regularmente requer exploração de jazidas de materiais granulares, quando o solo local não atende aos parâmetros de resistência exigidos no processo de construção ou reparo do pavimento. O processo de extração e transporte desse material eleva o custo da obra além de gerar um grande impacto ambiental. Pensando nisso, o uso da técnica de substituição do solo local é muito comum na região pela baixa capacidade de suporte apresentada pelo solo, principalmente quando exposto a água.

A estabilização de solos abre uma possibilidade pensando nas questões econômicas e ambientais, o melhoramento do solo local pode ser uma opção mais barata além de gerar um menor impacto ambiental por não necessitar do processo de extração e transporte de solo.

É importante salientar que as condições a que o pavimento é exposto, como o nível de tráfego e as condições climáticas, influenciam diretamente no bom funcionamento do material estabilizado. As estações climáticas bem marcadas na região norte do Mato Grosso portanto, são de grande influência nos pavimentos, tanto o calor extremo no período de estiagem quanto a grande quantidade de água no período de chuvas podem causar severos danos ao pavimento, por isso é importante que os materiais utilizados sejam devidamente estudados, dosados e as técnicas utilizadas sejam bem aplicadas.

Nesse estudo, a cal e o sulfato de alumínio serão adicionados ao solo, visando o melhoramento de suas características mecânicas, mais especificamente as resistências à tração e compressão.

Portanto, esse trabalho visa analisar a viabilidade técnica da utilização da cal juntamente ao sulfato de alumínio na estabilização de solos para pavimentação. Serão analisados os melhoramentos através dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral e resistência à compressão simples.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

De acordo com Dalla Roza (2018) o norte do estado do Mato Grosso além de ser uma região de elevada extensão, também se destaca pela produção agrícola e pelo crescimento populacional recente. Segundo o IBGE (2010), dentre as 20 cidades mais populosas do Mato Grosso, oito localizam-se no norte do estado. Sinop ocupa a 4ª (quarta) posição dentre as vinte. Dalla Roza (2018) ainda diz que o fator que mais tem influência nesse crescimento é a presença da BR 163 que corta o país de norte a sul e auxilia no escoamento de grãos e transporte de gado da região.

Devido a grandes investimentos feitos, o desenvolvimento da região norte do Mato Grosso tem sido muito acelerado, causando também um grande aumento do número de estradas asfaltadas e reparadas na região, porém um dos grandes problemas encontrados é a baixa resistência do solo, principalmente na presença de água. É por essa característica que nas obras de pavimentação da região o solo local tende a ser substituído por outro de melhores parâmetros físico-mecânicos.

Para execução de bases e sub-bases na região costuma-se usar lateritas, popularmente conhecidas como cascalho. A utilização desse material se deve ao fato da existência de poucas pedreiras na região (DALLA ROZA, 2018).

A região tem como principal mercado a produção de grãos, levando isso em conta, a abertura de novas jazidas depende dos proprietários locais que visam mais o mercado agrícola, portanto mesmo que essas propriedades apresentem disponibilidade de material granular para utilização em pavimentação, o impacto ambiental gerado pode não ser do interesse do proprietário. Áreas de uso geral da população como parques, reservas florestais também são casos de propriedades que podem apresentar disponibilidade de material granular, mas que não são passíveis do impacto ambiental e social gerado.

Quando se pensa no consumo de matéria prima utilizada nas obras de engenharia em escala mundial, temos números exorbitantes, muito dessa matéria prima vem de extração e produção exploratória de forma que as reservas mundiais não suportarão tanto tempo. Não é à toa que o mercado de engenharia tem procurado cada vez mais alternativas de construções sustentáveis ou com menor impacto ambiental.

3 JUSTIFICATIVA

Uma das marcas da região norte do Mato Grosso, são suas estações bem definidas e totalmente opostas, uma época de grande estiagem e uma época de chuvas intensas. Esse fato e principalmente a variação entre esses extremos opostos tem forte influência nos pavimentos. Para minimizar essas influências é de extrema importância que os materiais utilizados e suas dosagens sejam bem estudados.

Simioni (2011) realizou a caracterização de um solo de Sinop – MT e concluiu que o solo em estado natural apresenta baixos níveis de resistência mecânica e ISC abaixo do limite permitido para aplicação em sub-bases de pavimentos, portanto a composição de solo natural não é de grande interesse na engenharia rodoviária.

Pensando numa possível escassez das jazidas da região num futuro próximo, com a grande possibilidade de crescimento das cidades faz-se cada vez mais urgente a necessidade de pesquisa de formas alternativas de pavimentação que não seja utilizando o método de substituição de solo. Por questões econômicas, o custo de extração e transporte encarece muito o valor final da obra, e por questões ambientais, o impacto ambiental gerado pela utilização do solo local é muito menor que o impacto gerado pela substituição do solo.

A análise também deve levar em conta que todo pavimento tem um tempo de vida útil e que para se manter com bom desempenho, intervenções são necessárias com periodicidade definida em projeto. Essas intervenções aumentam de acordo com o número de novas vias, nesses casos também podem ser utilizados melhoramentos do solo local para solução de defeitos e para a prevenção quanto ao ressurgimento.

Na estabilização de solos, a utilização de técnicas adaptadas de outras regiões nem sempre atende as necessidades locais, pela grande variação de parâmetros não só do solo, mas também de clima, tráfego da via, entre outros. Pensando nisso, torna-se de suma importância o detorna-senvolvimento de técnicas que torna-sejam específicas para cada região e suas condições climáticas. Nesse sentido, é clara a necessidade de estudos para analisar a viabilidade técnica da estabilização de solos, com uma variedade de compostos e de forma que sua utilização apresente desempenho adequado as condições específicas da região.

A utilização do sulfato de alumínio na estabilização de solos com fins de pavimentação apresenta baixa quantidade de estudos no Brasil. Os estudos encontrados foram feitos no sul do país, mais especificamente em Santa Catarina por

Corrêa (2015) e Souza (2015) . Na região não foram encontrados registros de estudos nesse viés utilizando o sulfato de alumínio, portanto o composto será utilizado juntamente à cal como adição no solo visando a possibilidade de melhoramento técnico do mesmo com compostos ainda não estudados. A escolha da utilização desses dois compostos em conjunto acontece, pois, produto das reações químicas geradas no encontro dos mesmos são semelhantes a compostos encontrados no cimento.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Avaliar a resistência à tração e compressão de um solo do município de Sinop – MT em três situações distintas, solo natural, com adição de cal e com adição de cal e sulfato de alumínio.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Analisar a resistência à tração e compressão do solo com adição de cal em conjunto com sulfato de alumínio nos teores de 2%;4%;6% e 1,0%;2,0%;3,0% respectivamente.

• Analisar a resistência à tração e compressão do solo natural (sem adições).

• Comparar os ganhos de resistência para os diferentes teores

• Determinar os teores de sulfato de alumínio e cal mais indicados para o solo estudado.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 O SOLO

A descrição do que é considerado solo pode ser variável, principalmente de acordo com o intuito da sua utilização. De acordo com o DNIT (2006), em relação a utilização na engenharia, solo é todo material orgânico ou inorgânico encontrado na superfície da terra que possa ser escavado de forma mecânica com pás, picaretas, escavadeira e etc., que não há necessidade da utilização de explosivos.

Senço (2007) define solo como resultado da transformação da rocha-matriz após sofrer diversas intempéries, através de processos físicos, físico-químicos e biológicos. O autor ainda define solo como formação natural e removível, de espessura variável

Segundo Pinto (2006) os solos são resultado da decomposição das rochas que compunham a crosta terrestre causada pelos agentes de intemperismo físico e químicos, o autor também afirma que os diâmetros diferentes são principal característica que diferencia os solos.

5.2 SOLO DE SINOP – MT

Os solos de Sinop têm características conhecidas pois já foi estudado e caracterizado por diversos autores, além disso, estudos de resistência mecânica de solos da cidade também foram realizados.

Os estudos realizados por Simioni (2011) obtiveram características de um solo de Sinop retirado do bairro Jardim das Nações, o solo foi definido como siltoso através da classificação AASHTO-TRB. Os resultados obtidos estão expostos na Tabela 1.

Tabela 1 - Caracterização do solo do bairro Jardim das Nações Características Médias LL (%) 32 IP (%) 6 IG 7 Pedregulho (%) 0,0 Areia grossa (%) 2,0 Areia fina (%) 28,0 Passante peneira #200 (0,074 mm) % 70,0 Classificação TRB A-4 ISC 12,62%

Fonte: adaptado de Simioni (2011)

Outro solo da cidade de Sinop – MT foi caracterizado por Uieno (2011) e teve sua extração feita na jazida de cascalho da Prefeitura Municipal. Os estudos definiram o solo estudado como um solo arenoso pelo método TRB. No estudo de Machado (2012) foi determinado o Índice de Suporte California (ISC) desse mesmo solo. e suas características podem ser visualizadas na Tabela 2.

Tabela 2 - Caracterização do solo da jazida da Prefeitura Municipal

Características Médias LL (%) NL IP (%) NP IG 0 Pedregulho (%) 0,0 Areia grossa (%) 1,0 Areia fina (%) 66,5 Passante peneira #200 (0,074 mm) % 29,8 Classificação TRB A-2-4 ISC 25%

Fonte: adaptado de Uieno (2011) e Machado (2012)

Tanto o solo caracterizado por Simioni (2011), quanto por Uieno (2011) foram utilizados para estudos de estabilização de solos. Um desses estudos foi realizado por Rosas (2014), que visou estabiliza-los quimicamente com cimento e cal para

analisar os melhoramentos de resistência à tração. A resistência à tração apresentada por esses solos em estado natural foi muito baixa, e a estabilização realizada foi capaz de suprir a deficiência apresentada. O cimento apresentou melhor resposta mecânica e a cal confere um melhoramento da resistência à tração por um custo menor (ROSAS, 2014).

Além deles, Dalla Roza (2018) também caracterizou alguns solos de Sinop e região, as características encontradas podem ser observadas na Tabela 3.

Tabela 3 – Caracterização de solos de Sinop – MT

SOLOS Pedregulho

(%)

Areia (%) Silte (%) Argila (%) 𝛾_{𝑑 𝑚á𝑥} (KN/m³)

Supermassa 0 97 3 0 25,84 Villa Verde 4 91 5 0 26,23 Terra Rica 0 99 1 0 21,54 Curitiba 1 97 2 0 25,67 Aquarela das artes 1 97 2 0 25,85 Panambi 1 98 1 0 25,71 Belverde 0 97 3 0 25,92

Fonte: Adaptado de Dalla Roza (2018)

De acordo com esses estudos, podemos analisar que os solos naturais encontrados em Sinop – MT, muitas vezes apresentam características que não correspondem as necessárias em obras de pavimentação. Portanto na região é comum a necessidade da substituição do solo local por outro de características mecânicas compatíveis com obras do âmbito rodoviário.

5.3 ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS

A estabilização de solos é a técnica que tem como objetivo alterar as propriedades do material visando o melhoramento do seu desempenho mecânico, tornando-o capaz de resistir a cargas externas e as intempéries geradas pelas variações climáticas.

Das (2011) define os principais objetivos da estabilização de solos como a diminuição da deformabilidade, permeabilidade, sensibilidade à umidade e o aumento da resistência mecânica.

A estabilização de solos pode ocorrer de três maneiras distintas: estabilização mecânica, física ou química. A estabilização mecânica é feita através da correção granulométrica ou aplicação de cargas no solo para que suas partículas sofram um rearranjo e se encaixem da melhor forma. A estabilização física se dá pela alteração da temperatura do solo ou descargas elétricas. Já a estabilização química, se dá pela adição de materiais que tenham reações químicas entre si e com o solo, que causem uma melhora nos parâmetros do solo. A escolha desses materiais varia de acordo com o tipo de solo.

Os principais fatores analisados para escolha do método de estabilização são os fatores econômicos, sua finalidade, as características dos materiais e às propriedades que serão melhoradas (GUIMARÃES, 2002)

5.3.1 Estabilização de solos com cal

Silva (2010) afirma que cal é o termo utilizado para identificar uma variedade de produtos derivados do calcário. Entre essa variedade de produtos, a utilizada na estabilização de solos é a cal aérea, que pode ser viva ou hidratada, em pó ou em forma de leite de cal. Existe ainda a cal hidráulica que tem pouca utilização na pavimentação por ser desprovida de propriedades hidráulicas.

A hidratação dos óxidos de cálcio e/ou cálcio-magnésio tem com resultado a cal hidratada na forma de pó seco, e seu teor de água varia entre 17% e 19% (GUIMARÃES, 2002). A cal hidratada (CH) pode ser dividida em três tipos, I, CH-II e CH-CH-III. As diferenças entre elas são os teores de cálcio e carbonatos. CH-I tem o maior teor de cálcio, que diminui nas subsequentes. Já a CH-III apresenta teores maiores de carbonatos, que diminui na CH-II e diminui mais na CH-I.

Ao adicionar cal ao solo, há a ocorrência de diversas reações químicas, muitas acontecem no mesmo instante, o que torna difícil a análise de cada uma separadamente. As reações consideradas de maior importância nessa adição são troca de cátions, floculação, cimentação e carbonatação (DNIT, 2006).

A estabilização através da adição de cal, de acordo com o DNIT (2006), consiste na mistura de solo, cal e água. Além disso, pode ocorrer a adição de cinza volante ou pozolana artificial. Os teores de cal utilizados com maior frequência são 5% a 6%. O processo de estabilização ocorre pelas modificações causadas no solo, como melhora da plasticidade, maior sensibilidade a água.

Entre as reações químicas que ocorrem com a adição de cal ao solo, entre as mais importantes pode-se citar: Troca catiônica, floculação e aglomeração, reações pozolânicas e carbonatação.

No estudo realizado por Simioni (2011), as adições de cal em baixas porcentagens conferiram ao solo ganhos consideráveis de resistência mecânica. A adição que apresentou melhor resultado foi a utilização de cal no teor de 2%, que aos 28 dias de cura mostrou um ganho de 103% em sua resistência à compressão não confinada (RCNC).

Machado (2012) também faz utilização da cal para melhoramento de características mecânicas do solo, o autor conclui que apesar da literatura não recomendar a adição de cal à solos arenosos, os resultados obtidos foram positivos quanto ao melhoramento da resistência mecânica do solo. O teor de cal que apresenta melhor resultado é o de 4%, que confere ao solo um ganho de 68% ao seu ISC.

5.3.2 Estabilização de solos com sulfato de alumínio

Poucos estudos tem uso sulfato de alumínio com o objetivo de estabilizar solos para pavimentação. O sulfato de alumínio é um produto de fácil acesso e baixo custo, é encontrado em lojas de produtos para piscina e na internet, pois sua principal utilização é na limpeza de piscinas.

O sulfato de alumínio é um composto de fácil acesso, pode ser adquirido em lojas de produtos para piscina e até mesmo na internet. É utilizado na limpeza de piscinas, tratamentos de água e efluentes, também pode ser utilizado para aumentar o Ph do solo, entre outros.

Nesse estudo o sulfato de alumínio será avaliado quanto a sua capacidade de melhoramento das características mecânicas do solo quando adicionado juntamente a cal no solo. Nessa adição a cal tem função de aditivo e o sulfato de alumínio age como reagente, as reações químicas geradas pelos dois compostos altera as características do solo.

O sulfato de alumínio quando em contato com a cal, sofre diversas reações químicas que geram sulfato de cálcio, composto conhecido na engenharia em duas formas anidrita e gipsita, ambos presentes no cimento.

A adição desses compostos tem base em estudos realizados por Souza (2015) e Corrêa (2015) que adicionaram ao solo sulfato de alumínio com função de reagente,

juntamente ao aditivo DYNACAL®, visando o melhoramento das características mecânicas do solo.

Corrêa (2015) afirma que o resultado da adição do aditivo DYNACAL® e do sulfato de alumínio atingiu o esperado. Ainda segundo o autor, a adição no teor que apresentou resultados mais satisfatórios mostrou um ganho de resistência à compressão simples de 167,06% e uma redução de expansão de 491,55%.

A literatura da utilização de sulfato de alumínio na estabilização de solos para pavimentação ainda é muito limitada, apesar da busca por estudos que utilizaram esse composto, poucos foram encontrados. Portanto, o estudo pretende avaliar a capacidade do sulfato de alumínio de reagir com a cal junto ao solo causando melhoramento de sua resistência à tração.

5.4 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NÃO CONFINADA

A resistência à compressão não confinada é uma das características mais avaliadas na adição de cal ao solo, isso acontece devido a tendência da resistência à compressão crescer até certo ponto juntamente aos teores de cal adicionados, e posteriormente decresce conforme a elevação desse teor.

Segundo Pinto (2002), o ensaio de resistência à compressão não confinada consiste na compressão axial de um corpo de prova com tensão confinante igual a zero. Em resumo, pode-se dizer que o ensaio consiste na aplicação de um esforço axial no corpo de prova que tende provocar sua ruptura.

Os resultados dos ensaios correspondem à resistência de solos coesivos em termos de tensões totais. Esse tipo de ensaio é aplicado à solos coesivos que não expulsam água na fase de carregamento do ensaio e que retém o alívio das pressões confinantes de campo.

A carga aplicada no ensaio se eleva de acordo com o tempo, esses valores de carga aplicada, tempo e deformação devem ser registrados em intervalos pra definir a forma da curva de tensão-deformação. O carregamento deve aumentar até que a carga aplicada diminua com a evolução dos deslocamentos (DIAS, 2012).

Este ensaio é utilizado para determinar a resistência não drenada, o valor da tensão axial aplicada que provoca o rompimento do corpo de prova é denominado resistência à compressão não confinada (RCNC).

5.5 RESISTÊNCIA A TRAÇÃO DO SOLO

Se compararmos os valores, a resistência à tração apresenta resultados muito abaixo dos resultados de resistência à compressão e cisalhamento (VILLAR et al, 2007). Contudo os estudos mostram que a resistência à tração tem envolvimento direto com o surgimento de alguns defeitos do pavimento. Esse melhor entendimento dos processos de abertura de fissuras no solo gera uma maior preocupação com esse tipo de estudo.

Uma utilização comum do ensaio de resistência à tração é para a caracterização de misturas asfálticas. Dentre os principais defeitos encontrados nos pavimentos destacam-se as trincas. Trincas são descontinuidades onde podem ser observadas larguras superiores a fissuras, em geral as trincas são resultado do fenômeno de fadiga (SILVA, 2008). A fadiga do pavimento está diretamente relacionada com o ciclo de cargas geradas pelos veículos que transitam na via. Um dos parâmetros empregados para minimizar esse dano é a resistência à tração no revestimento (FALCÃO e SOARES, 2002).

Há dois tipos de métodos para determinação da resistência à tração, os ensaios diretos e os indiretos. Os ensaios diretos consistem em realizar a tração durante o ensaio e tem um nível maior de complexidade na sua realização e nos equipamentos utilizados. Já os ensaios indiretos consistem na aplicação de outros esforços como compressão, o que torna os ensaios de menor complexidade. Nesse caso, os resultados da resistência à tração são obtidos através da aplicação de fórmulas.

O ensaio brasileiro de compressão diametral para obtenção indireta da resistência à tração (RT) foi desenvolvido pelo Professor Lobo Carneiro. Inicialmente o ensaio tinha como intuito analisar peças de concreto, posteriormente adaptou-se o uso para solos. Falcão e Soares (2002) afirmam que esse ensaio consiste na aplicação de duas forças concentradas diametralmente opostas de compressão em um corpo de prova cilíndrico, resultando em tensões de tração perpendiculares ao seu diâmetro. A realização do ensaio é simples e de execução rápida e os equipamentos utilizados são os mesmos utilizados no ensaio de resistência à compressão do concreto.

6 METODOLOGIA

6.1 MATERIAIS E MÉTODOS

a) Solo de Sinop – MT b) Cal hidratada tipo CH-III c) Sulfato de alumínio

d) Água tratada da rede pública de abastecimento

O solo utilizado será retirado do bairro Aquarela das artes do município de Sinop – MT, os dados de sua caracterização são de Dalla Roza (2018). A classificação feita pelo método MCT determinou que se trata de um solo argiloso laterítico (LG’). A curva de compactação e o teor de umidade ótimo do solo natural foi determinada pelo mesmo autor. Já as curvas de compactação e teor de umidade ótimo do solo com adição serão determinadas no estudo.

O teor de umidade ótimo e o peso específico seco do solo natural foram definidos a partir dos resultados apresentados na Tabela 4.

Tabela 4 - Teores de umidade ótimos e peso específico aparente seco máximo do solo natural

Amostras 𝑤𝑜𝑡 (%) 𝛾𝑑 𝑚á𝑥 (KN/m³)

Aquarela das artes 22,90 15,34 Fonte: adaptado de Dalla Roza (2018)

Nesse estudo serão utilizados cal e sulfato de alumínio que serão adquiridos no comércio local de Sinop – MT. A adição de um aditivo e um reagente altera as características do solo, nesse aspecto, a cal tem função de aditivo e o sulfato de alumínio tem função de reagente. Esses produtos juntos em meio aquoso geram diversas reações químicas e através dessas reações, alteram as características do solo.

Os teores de cal utilizados no estudo serão baseados nos estudos de Simioni (2011) e os teores serão testados de acordo com a proporção de cal, correspondendo a metade de cal adotada, como mostra a Tabela 5.

Tabela 5 – Teores cal e sulfato de alumínio

Designação _{Teor de cal (%)} Teor de sulfato de alumínio (%)

TEOR 1 _2,00 1,00

TEOR 2 _4,00 2,00

TEOR 3 _6,00 3,00

Fonte: Autor

As misturas de solo, sulfato de alumínio e cal não tem teor ótimo de compactação e peso específico aparente seco máximo determinados, portanto, serão determinados nesse estudo. Será utilizado o ensaio de compactação que será conduzido conforme a ABNT (1986) utilizando energia proctor normal para obtenção desses parâmetros.

6.2 ENSAIOS

6.2.1 Preparação dos corpos de prova

As amostras de cal e sulfato de alumínio serão estocadas em sacos plásticos e utilizadas em seu estado natural seco, a quantidade retirada será apenas a necessária em cada ensaio.

A preparação das amostras de solo seguirá as instruções da norma ABNT (1986) que prescreve o modo de preparação das amostras para aplicação dos ensaios. As amostras serão secas ao ar, destorroadas, homogeneizadas e passadas na peneira com malha quadrada de 4,8 mm, o armazenamento será feito em sacos plásticos, cada um pesando 4,5 quilos e identificados. Então, inicia-se o processo de pesagem e mistura à seco obedecendo as proporções da Tabelas 5.

Após esse processo, será adicionada água à mistura com intuito de atingir o teor de umidade ótimo e o peso específico seco máximo, com limites de aceitação de ±0,3. O material deverá ser compactado em um molde cilíndrico com altura de 20 cm e diâmetro de 10cm e com energia proctor normal conforme definida pela ABNT (1986). Além das misturas, o solo natural também passará pelos mesmos processos. Após a compactação dos corpos de prova, inicia-se o processo de cura, feito em câmara úmida. A cura será de 7 e 28 dias e após esse período os corpos de prova serão submetidos aos ensaios que serão realizados no laboratório de Engenharia Civil do campus universitário de Sinop da Universidade do Estado de Mato Grosso.

6.2.2 Ensaio de resistência à compressão não confinada

O ensaio seguirá a metodologia descrita na ABNT (1992) e os resultados serão determinados a partir da média do rompimento de 3 corpos de prova com cada teor de adição. O solo natural também passará pelo mesmo processo, será rompido em seu teor de umidade ótimo para servir de parâmetro para avaliação dos melhoramentos.

O rompimento dos corpos de prova com adição será dividido em duas etapas, a primeira será o rompimento de 3 corpos de prova de cada teor testado aos 7 dias de cura, a segunda etapa consiste no rompimento de mais 3 corpos de prova de cada teor aos 28 dias de cura. Como pode ser observado na Figura 1.

Figura 1. Esquema dos corpos de prova para ensaio de RCNC Fonte: Autor

O ensaio de resistência à compressão não confinada consiste na colocação do corpo de prova centrado no equipamento de compressão e aplicação de uma carga crescente. Como pode ser visualizado na Figura 2.

Solo Aquarela das

artes

𝑤

Solo + Cal + Sulfato de alumíno Cura 7 Dias TEOR 1 3 CP TEOR 2 3 CP TEOR 3 3CP Cura 28 dias TEOR 1 3 CP TEOR 2 3CP TEOR 3 3CP Solo Natural 3 CP

Figura 2 – Ensaio de compressão simples Fonte: Contech

Através de sua deformação axial e área da seção transversal é possível determinar resistência à compressão solo utilizando a Equação 1.

𝑞 =

𝐴 (Equação 1)

Sendo:

q – Tensão de compressão em kPa P – Carga aplicada em kN

A – Área da seção transversal do corpo de prova em m²

6.2.3 Ensaio de resistência à tração por compressão diametral

O ensaio seguirá a metodologia descrita pelo DNIT (1994). O resultado será dado pela média do ensaio de 3 corpos de prova de cada tipo. O solo natural também passará pelo processo de rompimento em teor de umidade ótimo para servir como parâmetro de determinação do ganho de resistência à tração gerado pelas adições.

Será feito o rompimento de 3 corpos de prova do solo natural em teor de umidade ótimo que será utilizado como linha de base para observar os melhoramentos gerados pelas adições. O rompimento dos corpos de prova com adição será feito em duas etapas, após 7 e 28 dias de cura. Serão rompidos após os

7 dias de cura três corpos de prova com teor de umidade ótimo para cada um dos teores de adição, assim como após 28 dias de cura serão rompidos três corpos de

Figura 3 - Esquema dos corpos de prova para ensaio de resistência à tração por compressão diametral Fonte: Autor

O ensaio de compressão diametral consiste na colocação do corpo de prova na prensa que sofre uma carga de compressão até se romper. Nesse rompimento é gerado o valor da carga de ruptura, utilizado para calcular a resistência do solo à tração. O posicionamento do corpo de prova e o rompimento são mostrados nas Figuras 4 e 5.

Figura 4: Posicionamento do corpo de prova no equipamento Fonte: Solução engenharia

Figura 5: Corpo de prova rompido por compressão diametral Fonte: Solução engenharia

Após o rompimento do corpo de prova é possível determinar a resistência do solo à tração, através da aplicação de uma formulação matemática, como pode ser observado na Equação 2.

𝑅𝑇 =

D – Diâmetro do corpo de prova l – Altura do corpo de prova

6.2.4 Análise dos dados

Após a realização dos ensaios os dados obtidos serão dispostos organizadamente em planilhas eletrônicas. A partir dessas planilhas serão feitas as análises para verificação do melhoramento causado nas caraterísticas mecânicas do solo com a adição de cal e sulfato de alumínio. Além disso, a partir desses dados será analisado quais são os teores mais vantajosos para esse solo.

7 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2020

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO

Coleta e organização

das amostras X X

Revisão de literatura X X X X X X

Moldagem dos corpos

de prova X Ensaio de RT X X X Análise e conclusões X X X Apresentação e correções X Entrega da versão final X

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

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