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Dissertação de Mestrado
ESTUDO DE ESTABILIZAÇÃO
GRANULOMÉTRICA DE SOLOS
UTILIZANDO REJEITO DE MINERAÇÃO
AUTOR: KLAUS HENRIQUE DE PAULA
RODRIGUES
ORIENTADOR: Prof. Dr. Gilberto Fernandes (UFOP)
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA DA UFOP
OURO PRETO - FEVEREIRO DE 2018
ii
iii
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, em primeiro lugar, por me conceder a mais incrível de todas as
experiências, a vida; por sempre me encantar com suas criações desde o imenso universo
até a menor partícula visível.
Ao meu querido Jesus, por ter se entregado em meu lugar.
À minha esposa, por me impulsionar nos momentos mais difíceis e por não ter me deixado
desistir.
Aos meus filhos, Beatriz e Kaleb, por encantar os meus dias aqui na Terra.
À minha mãe, Regiane, meu pai de coração, Daniel, e minha irmã, Karine, por sempre
estarem presentes e atentos às minhas necessidades.
Ao meu pai, Neiber, por me incentivar.
Aos meus avós, Sérgio, Terezinha e Lourdes por sempre estarem ao meu lado.
Ao meu orientador, Gilberto Fernandes, pelos conhecimentos transferidos e sua
disponibilidade em auxiliar em meu crescimento profissional.
À UFOP e ao NUGEO, por terem me proporcionado essa incrível experiência, e aos
colegas que a realizaram comigo.
Aos professores, Eleonardo e Heraldo, por disporem de seu tempo para compor a banca
do trabalho.
v
RESUMO
A execução de pavimentos necessita, cada vez mais, do aproveitamento dos materiais
existentes ao longo da rodovia. Como nem sempre estes materiais disponíveis na natureza
possuem propriedades técnicas que atendam às necessidades do pavimento, faz-se
necessária a busca de produtos ou mecanismos que melhorem essas características e que
tornem a utilização do solo ou material tratado viável técnica, ambiental e
economicamente, em relação a outros materiais de locais distantes, considerando também
seu transporte. Dentro desse contexto, se insere a estabilização dos solos, a qual pode ser
realizada por meio de estabilizantes químicos, por compactação ou por meio de
estabilização granulométrica. Essa última opção pode se tornar ainda mais atrativa caso
esteja associada à possibilidade de aproveitamento de resíduos como matéria–prima a ser
empregada no processo de correção física do solo original, visto que, neste caso, a
perspectiva de viabilidade técnica do material resultante (solo estabilizado) pode estar
atrelada à perspectiva de viabilidade ambiental (substituição parcial do solo por resíduos).
Assim, justifica-se um programa experimental de ensaios destinado a avaliar a viabilidade
técnico-ambiental relacionada ao aproveitamento de resíduos industriais, visando ao seu
emprego em misturas com solos destinados à aplicação em obras rodoviárias regionais.
Esse estudo apresenta uma alternativa para a utilização de rejeitos de espirais do processo
de beneficiamento de minério de ferro para substituir parcialmente um solo que não era
adequado para a utilização em rodovias, mas que em função dessa substituição esse solo
pode ser utilizado. Para a realização do proposto no projeto, foram realizadas misturas de
rejeito de espirais de mineração de uma grande mineradora do Quadrilátero Ferrífero,
resultante do processo de beneficiamento de minério de ferro, com dois tipos de solos
regionais. As misturas do tipo solo-rejeito investigadas no presente estudo foram
constituídas por percentagens de 0%, 10%, 20% e 30% de rejeito, em termos de massa
seca total da mistura. Foram realizados ensaios de caracterização e de resistência nos
materiais e suas misturas, além da classificação segundo os sistemas SUCS, AASHTO e
MCT. Os resultados mostraram um aumento da massa específica aparente seca máxima,
do RCS, do índice CBR, do Módulo de Resiliência e do índice Mini-CBR do material
com a gradual adição do rejeito, sobretudo para as adições de rejeito de 10% e 20%.
Palavras chave: Pavimentação; Estabilização Granulométrica; Solos; Rejeito de
mineração, Bases e sub-bases.
vi
ABSTRACT
The execution of pavements requires, more and more, the use of existing materials along
the highway. As these materials are not always available in nature, it is necessary to meet
pavement needs, to request products or mechanisms that improve the characteristics and
make the use of the soil or treated material technically, environmentally and economically
feasible, they Relate other materials from distant locations, also considering their
transportation. Within a context, soil stabilization is inserted, a quality can be achieved
by means of chemical stabilizers, by compaction or by means of granulometric
stabilization. This version has a long list of corrections, changes, and new developments
that significantly improve functioning. This version has a long list of corrections,
changes, and new developments that significantly improve functioning. stabilized) may
be linked to the prospect of environmental viability (partial replacement of soil by waste).
Thus, an experimental program of tests is justified, it is an evaluation of the technical-
environmental feasibility related to the use of industrial waste, aiming its use in mixtures
with soils for application in regional road works. This study presents an alternative for a
spiral waste tailing process to iron ore to partially replace a soil that was not suitable for
use on highways, but that because of that substitution this soil can be used. For an
unplanned realization, no project was made, mixtures of tailings from mining spirals of a
large mining company of the Iron Quadrangle, resulting from the process of iron ore
beneficiation, with two types of regional soils. As soil-reject mixtures investigated in the
present study were constituted by percentages of 0%, 10%, 20% and 30% of tailings in
terms of total dry mass of the mixture. Characterization and resistance tests were carried
out on the materials and their mixtures, besides the classification according to the SUCS,
AASHTO and MCT systems. The results showed an increase in the maximum dry
specific bulk mass of the RCS, the CBR index, the Resilience Module and the Mini-CBR
index of the material with a gradual addition of the tailings, especially for the 10% and
20%.
vii
Lista de Figuras
Figura 1.1: Extensão (em porcentagem) da malha rodoviária nacional (DNIT, 2013). ... 1
Figura 1.2: Extensão (em porcentagem) da malha rodoviária não pavimentada nacional
(DNIT, 2013). ................................................................................................................... 2
Figura 2.1: Tipos de pavimentos rodoviários: (a) estrutura de pavimento rígido; (b)
estrutura de pavimento flexível (Bernucci et al., 2008). ................................................... 8
Figura 2.2: Exemplo de distribuição de tensões em uma estrutura de pavimento flexível
(Haas e Hudson, 1978). ..................................................................................................... 8
Figura 2.3: Faixa do Limite de Liquidez e Índice de Plasticidade de solos nos grupos A-
2, A-4, A-5, A-6 e A-7 (Das, 2007). ............................................................................... 15
Figura 2.4: Gráfico de plasticidade de Casagrande (Pinto, 2006). ................................. 19
Figura 2.5: Ábaco de classificação MCT (Nogami e Villibor, 1995). ............................ 22
Figura 2.6: Exemplo de equipamento de ensaio triaxial de carga repetida (BERNUCCI et
al, 2008). ......................................................................................................................... 28
Figura 2.7: Tensões aplicadas e deslocamentos no ensaio de carga repetida (BERNUCCI
et al, 2008). ..................................................................................................................... 29
Figura 3.1: Secagem ao ar dos solos. .............................................................................. 30
Figura 3.2: Destorroamento dos solos. ........................................................................... 31
Figura 3.3: Sedimentação dos solos. ............................................................................... 31
Figura 3.4. Aplicação de vácuo no rejeito. ..................................................................... 32
Figura 3.5: Ensaio de resistência à compressão simples. ............................................... 33
Figura 3.6: Corpo de prova logo após a compactação sendo rasado. ............................. 34
Figura 4.1: Curvas granulométricas do solo vermelho. .................................................. 36
Figura 4.2: Curvas granulométricas do solo amarelo. .................................................... 37
Figura 4.3: Curvas granulométricas do rejeito. ............................................................... 38
Figura 4.4: Curva granulométrica AR 90/10. ................................................................. 39
Figura 4.5: Curva granulométrica AR 80/20. ................................................................. 39
Figura 4.6: Curva granulométrica AR 70/30. ................................................................. 40
Figura 4.7: Curva granulométrica VR 90/10. ................................................................. 41
Figura 4.8: Curva granulométrica VR 80/20 .................................................................. 41
Figura 4.9: Curva granulométrica VR 70/30. ................................................................. 42
Figura 4.10: Limite de liquidez solo amarelo. ................................................................ 44
Figura 4.11: Limite de liquidez solo vermelho. .............................................................. 45
viii
Figura 4.12: Ábaco do sistema MCT indicando a classificação dos solos e rejeito
empregados na pesquisa. ................................................................................................. 46
Figura 4.13: Curvas de compactação do solo amarelo, rejeito e suas misturas na energia
intermediária. .................................................................................................................. 47
Figura 4.14: Curvas de compactação do solo vermelho, rejeito e suas misturas na energia
Proctor intermediária. ..................................................................................................... 48
Figura 4.15: Curvas de compactação do solo amarelo, rejeito e suas misturas na energia
Proctor modificada. ......................................................................................................... 49
Figura 4.16: Curvas de compactação para o solo vermelho, rejeito e suas misturas na
energia Proctor modificada. ............................................................................................ 49
Figura 4.17: Massa específica aparente seca máxima do solo amarelo, rejeito e suas
misturas. .......................................................................................................................... 50
Figura 4.18: Teor de umidade ótimo do solo amarelo, rejeito e suas misturas. ............. 50
Figura 4.19: Massa específica aparente seca máxima do solo vermelho, rejeito e suas
misturas. .......................................................................................................................... 51
Figura 4.20: Teor de umidade ótimo do solo vermelho, rejeito e suas misturas. ........... 51
Figura 4.21: RCS do solo amarelo e suas misturas com rejeito. .................................... 52
Figura 4.22: RCS do solo vermelho e suas misturas com rejeito. .................................. 52
Figura 4.23: CBR do solo amarelo, rejeito e suas misturas. ........................................... 53
Figura 4.24: Expansão do solo amarelo, rejeito e suas misturas. ................................... 54
Figura 4.25: Teor de umidade ótimo do solo amarelo, rejeito e suas misturas. ............. 54
Figura 4.26: CBR do solo vermelho, rejeito e suas misturas. ......................................... 55
Figura 4.27: Expansão do solo vermelho, rejeito e suas misturas. ................................. 56
Figura 4.28: Teor de umidade ótimo do solo vermelho, rejeito e suas misturas. ........... 56
Figura 4.29: Correlação dos Módulos de Resiliência com os valores do índice de CBR.
........................................................................................................................................ 57
Figura 4.30: Curva de compactação Mini-Proctor do rejeito. ........................................ 58
Figura 4.31: Curva de compactação Mini-Proctor do solo amarelo. .............................. 59
Figura 4.32: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 90/10. ...................... 59
Figura 4.33: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 80/20. ...................... 60
Figura 4.34: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 70/30. ...................... 60
Figura 4.35: Curva de compactação Mini-Proctor do solo vermelho. ............................ 61
Figura 4.36: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 90/10. ...................... 61
ix
Figura 4.37: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 80/20. ...................... 62
Figura 4.38: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 70/30. ...................... 62
Figura 4.39: Massa específica aparente seca máxima do solo amarelo e de suas misturas
com rejeito. ..................................................................................................................... 63
Figura 4.40: Valores de Mini-CBR para o solo amarelo e suas misturas com rejeito. ... 63
Figura 4.41: Valores de expansão Mini-CBR para o solo amarelo e suas misturas com
rejeito. ............................................................................................................................. 64
Figura 4.42: Massa específica aparente seca máxima do solo vermelho e de suas misturas
com rejeito. ..................................................................................................................... 65
Figura 4.43: Valores de Mini-CBR para o solo vermelho e suas misturas com rejeito. . 65
Figura 4.44: Valores de expansão Mini-CBR para o solo vermelho e suas misturas com
rejeito. ............................................................................................................................. 66
x
Lista de Tabelas
Tabela 1.1: Malha rodoviária brasileira (DNIT, 2013). .................................................... 1
Tabela 1.2: Malha rodoviária não-pavimentada brasileira (DNIT, 2013). ....................... 2
Tabela 2.1: Classificação de solos AASHTO (Senço, 2001). ........................................ 13
Tabela 2.2: Terminologia do Sistema Unificado de Classificação dos Solos (Pinto, 2007).
........................................................................................................................................ 16
Tabela 2.3. Sistema Unificado de Classificação dos Solos (Das, 2007). ....................... 18
Tabela 4.1: Porcentagens de tamanhos de grãos do solo vermelho. ............................... 36
Tabela 4.2: Porcentagens de tamanhos de grãos do solo amarelo. ................................. 37
Tabela 4.3: Porcentagens de tamanhos de grãos do rejeito. ........................................... 38
Tabela 4.4: Parâmetros de granulometria das misturas do solo amarelo. ....................... 40
Tabela 4.5: Parâmetros de granulometria das misturas do solo vermelho. ..................... 42
Tabela 4.6: Composição química do rejeito. .................................................................. 43
Tabela 4.7: Massas específicas dos sólidos e unitária dos materiais individuais
pesquisados. .................................................................................................................... 43
Tabela 4.8: Limites de consistência dos materiais individuais pesquisados. .................. 45
Tabela 4.9: Classificação dos solos e rejeito. ................................................................. 46
xi
Lista de Abreviaturas
AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials
CBR – California Bearing Ratio
Cc – Coeficiente de curvatura
Cu – Coeficiente de uniformidade
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral
HRB – Highway Research Board
IBRAM – Instituto Brasileiro de Mineração
IP – Índice de Plasticidade
LL – Limite de Liquidez
LP – Limite de Plasticidade
LVDT – Linear Variable Differential Transducers
MCT – Miniatura, Compactado, Tropical
MR – Módulo de Resiliência
NUGEO – Núcleo de Geotecnia
SUCS – Sistema Unificado de Classificação dos Solos
UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto
UFSJ – Universidade Federal de Sâo João Del Rei
xii
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 1
1.1. IDENTIFICAÇÃO DO OBJETO DE PESQUISA ............................. 1
1.2. OBJETIVOS ........................................................................................ 4
1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO .................................................. 5
2. REVISÃO DA LITERATURA ................................................................. 6
2.1. BREVE HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO .................................. 6
2.2. PAVIMENTO ...................................................................................... 7
2.3. SOLOS ................................................................................................ 9
2.3.1. ORIGEM DOS SOLOS ............................................................. 9
2.3.2. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ............................................ 10
2.3.2.1. Sistema de Classificação da AASHTO ........................ 11
2.3.2.2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos ............ 15
2.3.2.3. Classificação de solos tropicais ................................... 19
2.4. REJEITOS DE MINERAÇÃO .......................................................... 22
2.5. ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS ........................................................ 23
2.5.1. ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA ................................................ 24
2.5.2. ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA OU COMPACTAÇÃO ..... 25
2.5.3. ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA ............................ 26
2.6. MÓDULO DE RESILIÊNCIA .......................................................... 27
3. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................... 30
3.1. MATERIAIS ..................................................................................... 30
3.2. MÉTODOS ........................................................................................ 30
3.2.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA .......................................... 31
3.2.2. MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS .................................. 31
3.2.3. MASSA ESPECÍFICA UNITÁRIA DO REJEITO ................. 32
3.2.4. LIMITES DE ATTERBERG ................................................... 32
3.2.5. ENSAIO QUÍMICO DO REJEITO ......................................... 32
3.2.6. COMPACTAÇÃO ................................................................... 32
3.2.7. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES ....................... 33
3.2.8. CBR .......................................................................................... 33
3.2.9. CORRELAÇÃO ENTRE MR E CBR ..................................... 34
3.2.10. MINI-CBR ............................................................................. 35
3.2.11. CLASSIFICAÇÃO MCT ....................................................... 35
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ......................... 36
xiii
4.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ................................................... 36
4.2. ENSAIO QUÍMICO DO REJEITO .................................................. 43
4.3. MASSA ESPECÍFICA DOS MATERIAIS ...................................... 43
4.4. LIMITES DE ATTERBERG ............................................................ 44
4.5. MCT .................................................................................................. 45
4.6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ..................................................... 46
4.7. COMPACTAÇÃO ............................................................................ 47
4.8. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES ................................. 52
4.9. CBR ................................................................................................... 53
4.10. CORRELAÇÕES ENTRE MÓDULO DE RESILIÊNCIA E CBR . 57
4.11. MINI-CBR ......................................................................................... 58
5. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ...... 67
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 70
ANEXOS ........................................................................................................... 76
1
1. INTRODUÇÃO
1.1. IDENTIFICAÇÃO DO OBJETO DE PESQUISA
Com uma rede rodoviária de aproximadamente 1,7 milhões de quilômetros, as estradas
são as principais transportadoras de carga e de passageiros no tráfego brasileiro. Na
Tabela 1-1 e na Figura 1-1, encontram-se, para o ano de 2013, os dados do Plano Nacional
de Viação (DNIT, 2013) referentes às respectivas extensões da rede pavimentada, não-
pavimentada e planejada no país. É possível constatar que, até o ano de 2013, apenas 12%
da malha rodoviária nacional (202.988,10 km) correspondiam a rodovias pavimentadas,
evidenciando a grande extensão da malha rodoviária não-pavimentada ainda existente e,
consequentemente, realçando a enorme demanda nacional por obras de pavimentação
destinadas ao revestimento superficial dessas vias.
Tabela 1.1: Malha rodoviária brasileira (DNIT, 2013).
Superfície Extensão (km) Porcentagem
Pavimentada 202.988,10 12,00%
Não Pavimentada 1.358.913,70 80,40%
Planejada 129.262,00 7,60%
Total 1.691.163,80 100,00%
Figura 1.1: Extensão (em porcentagem) da malha rodoviária nacional (DNIT, 2013).
Na Tabela 1-2 e na Figura 1-2 pode ser observada, mais detalhadamente em cada uma
das jurisdições (federal, estadual e municipal), a distribuição da malha rodoviária não-
pavimentada no Brasil.
2
Tabela 1.2: Malha rodoviária não-pavimentada brasileira (DNIT, 2013).
Jurisdição Rede não-pavimentada (km) Porcentagem
Rodovias federais 12.661,70 0,93%
Rodovias estaduais 111.333,70 8,19%
Rodovias municipais 1.234.918,30 90,88%
Total 1.358.913,70 100%
Figura 1.2: Extensão (em porcentagem) da malha rodoviária não pavimentada nacional (DNIT, 2013).
Considerando-se exclusivamente a rede rodoviária não-pavimentada, verifica-se que ela
responde por cerca de 80% de toda a malha rodoviária brasileira, sendo que 91% de sua
extensão estão concentradas nos municípios, o que demonstra a importância
socioeconômica da mesma no âmbito das municipalidades e, sobretudo, a necessidade de
implementação da pavimentação de baixo custo visando, em bases técnico-econômicas
aceitáveis, à garantia das boas condições de uso dessas rodovias por parte significativa da
população que depende das mesmas para o exercício de suas atividades cotidianas. Assim,
tornam-se necessários o desenvolvimento e a adoção de técnicas de baixo custo que
resultem em vias pavimentadas que sejam capazes de proporcionar escoamento às
atividades humanas, sem gerar prejuízos aos usuários e sem exigir custos significativos
de manutenção.
Os solos e lateritas são considerados pela engenharia como materiais de construção e de
sustentação das obras. Em rodovias, estes compõem as camadas estruturais do pavimento
(subleito, reforço do subleito, sub-base, base). Para tanto, devem apresentar certas
propriedades tecnológicas e geotécnicas, para que sejam capazes de conferir estabilidade
3
e resistência mecânica aos esforços e cargas a que serão submetidos durante a vida útil
da estrada. (Azevedo et al., 1998).
Quando os solos encontrados nas jazidas de empréstimos que podem ser usadas nas
camadas do pavimento não apresentam as características exigidas, duas opções devem ser
avaliadas:
A substituição do solo existente por outro, cujo comportamento seja satisfatório;
A estabilização química ou granulométrica deste solo.
No primeiro caso, a completa remoção e substituição do solo de origem, por materiais
com características geotécnicas satisfatórias pode significar, em muitas situações, o
transporte de grandes volumes a grandes distâncias. Isso onera a construção, pois há um
aumento do custo total da obra, além de uma dilatação do tempo de execução da mesma.
Há que se considerar que atualmente o custo do transporte de materiais é um fator decisivo
no custo final de uma obra geotécnica, podendo levar à inviabilidade do empreendimento.
A opção pela estabilização do solo, seja ela química ou granulométrica, possibilita, em
algumas situações, a utilização dos solos encontrados no local da obra, reduzindo custo e
tempo de execução da obra, pois há uma redução global no transporte da camada
estabilizada.
Segundo Rodrigues e Pitanga (2014), no âmbito da construção civil, em geral, e da
pavimentação asfáltica, em particular, o desenvolvimento de técnicas construtivas de
baixo custo está obrigatoriamente vinculado ao emprego de materiais que apresentem,
simultaneamente, desempenho técnico aceitável e menor custo comparativamente aos
materiais convencionais. Adicionalmente, a utilização constante de recursos naturais na
pavimentação asfáltica, demonstrada principalmente pela exploração de jazidas de
agregados e pelo emprego de derivados do petróleo, traz para este setor a necessidade
premente de combinação entre as soluções de engenharia e a preservação do meio
ambiente, uma vez que, na pavimentação, são empregados grandes volumes de materiais
oriundos destas fontes não-renováveis.
As atividades de mineração geram uma quantidade significativa de estéreis e rejeitos,
subprodutos inerentes ao processo de lavra e beneficiamento do minério,
respectivamente, sendo que a disposição destes materiais afeta de forma qualitativa e
4
quantitativa o meio ambiente. A quantidade de estéreis e rejeitos gerados em uma
mineração está relacionada ao método de lavra empregado, seja a céu aberto ou
subterrâneo, e ao teor do mineral de minério presente na rocha de interesse.
Segundo o IBRAM (2012), o Brasil é o segundo maior produtor de Minério de Ferro,
conforme o U.S. Geological Survey e a UNCTAD (Conferência das Nações Unidas para
o Comércio e o Desenvolvimento). De acordo com essas fontes, em 2011, os três maiores
produtores foram a China, com 1,33 bilhão de toneladas, a Austrália, com 480 milhões
de toneladas, e o Brasil, com 390 milhões de toneladas. No entanto, quando se leva em
conta o teor médio do Minério de Ferro chinês, a produção daquele país pode ser
considerada de 380 milhões de toneladas, comparativamente com o Minério de Ferro da
Austrália e do Brasil.
De acordo com Rodrigues e Pitanga (2014), é fundamental a proposição de soluções
técnicas que estejam vinculadas ao aproveitamento adequado de resíduos e subprodutos
gerados por diversos tipos de indústrias. O aproveitamento destes resíduos torna-se
vantajoso para as empresas que os geram, dada a possibilidade de agregar valor ao rejeito
e de diminuir os gastos com a estocagem, o tratamento e a destinação final dos mesmos
em aterros de contenção de resíduos. Para a construção civil, conforme previamente
mencionado, a principal vantagem estaria relacionada à queda do preço do material
granular, além da possibilidade de emprego de um material tecnicamente competitivo.
Neste presente trabalho foi utilizado um rejeito de mineração oriundo do processo de
beneficiamento do minério de ferro de uma empresa do setor de exploração mineral. Este
rejeito obtido do processo de espirais foi utilizado para estabilizar granulometricamente
dois solos encontrados em pequenas profundidades no entorno da mineradora.
1.2. OBJETIVOS
O presente programa de pesquisa se enquadra no âmbito da Engenharia Geotécnica e teve
como objetivo principal:
Avaliar o potencial de aproveitamento do rejeito de mineração em substituição
parcial a agregados minerais convencionalmente empregados em bases e/ou sub-
bases estabilizadas granulometricamente.
5
Como objetivos secundários do programa de pesquisa, citam-se:
1. Comparar o comportamento mecânico por meio do ISC (Índice de Suporte
Califórnia), ou índice CBR (California Bearing Ratio), das misturas solo-rejeito
propostas em relação aos solos sem adição de rejeito;
2. Verificar se os solos ou suas misturas com rejeito atendem às especificações de
base e/ou sub-base estabilizadas granulometricamente segundo as normas DNIT
141/10-ES e DNIT 139/10-ES, respectivamente;
3. Determinar, para as proporções em massa pré-definidas na pesquisa, os teores de
solo e rejeito que fornecem os melhores resultados em termos de resistência e
estabilidade dimensional, quando há aumento do teor de umidade;
4. Determinar as propriedades mecânicas de bases e/ou sub-bases estabilizadas
granulometricamente constituídas por solo e rejeito de mineração.
1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Para o desenvolvimento desta pesquisa, foi elaborado um plano de trabalho, dividindo
seu escopo em capítulos, conforme descrição a seguir:
Capítulo 1 – A presente introdução que contextualiza a pesquisa.
Capítulo 2 – Revisão bibliográfica que enfatiza os conceitos dos materiais e métodos
utilizados nesta pesquisa.
Capítulo 3 – Materiais utilizados nesta pesquisa, mostrando características específicas e
justificativas para a utilização dos materiais e os métodos empregados.
Capítulo 4 – Resultados dos ensaios realizados nesta pesquisa.
Capítulo 5 - Conclusões e sugestões para pesquisas futuras.
As referências podem ser visualizadas na parte final da presente pesquisa.
Os anexos relativos à pesquisa são apresentados posteriormente às referências.
6
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1. BREVE HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO
Segundo Senço (2007), o homem pré-histórico, na sua busca de alimentação e água,
procurava deixar os caminhos entre sua caverna e os campos de caça ou poços de água
em condições de permitir sua passagem com facilidade. Estava, assim, atendendo ao
princípio fundamental do transporte: melhorar o caminho por onde devia passar, quando
tinha a necessidade de se deslocar periodicamente entre pontos extremos ou
intermediários.
Segundo esse autor, quando montou um animal, o homem deu um passo adiante nessa
evolução, conseguindo maior rendimento das viagens à custa, obviamente de melhorias
que teve que introduzir nos caminhos. Posteriormente, atrelou um rústico veículo a esse
animal, melhorando ainda mais o rendimento das viagens, com a contrapartida de ter de
melhorar ainda mais os caminhos. Essa passagem foi conseguida graças a uma das
invenções mais importantes no ramo dos transportes: a roda, verdadeiro passo de gigante
na evolução.
De acordo com Senço (2007), o passo seguinte seria o ataque à natureza. Até então, o
homem era ainda inteiramente condicionado pelo meio ambiente, e pela topografia dos
terrenos por onde circulava, via-se na contingência de contorná-las; ao encontrar um
curso d’água, via-se na contingência de procurar lugares mais rasos, que permitissem
passagem. As maiores necessidades, criadas com os maiores volumes e as maiores cargas,
a serem transportadas com maior frequência a distâncias cada vez maiores, obrigou o
homem a procurar exercer controle sobre o meio, alterando os caminhos, cortando; e
construindo obras de passagem sobre cursos d’água.
Com a frequência de viagens se tornando cada vez maior e mais necessária para a
sobrevivência dos povos, outro problema deveria ser resolvido ou, pelo menos, ter seus
efeitos atenuados: os caminhos e as estradas deveriam ser transitáveis em qualquer época
do ano, pois, quando chegava a época de chuva os leitos carroçáveis se tornavam
intransitáveis. Foi necessário, portanto, revesti-los dando-lhes maior estabilidade. A regra
básica inicial era bastante simples: se os terrenos arenosos oferecem boas condições nas
chuvas e excessiva poeira nas secas e se os terrenos argilosos, ao contrário, oferecem boas
7
condições nas secas e lama nas chuvas, pode-se tentar conseguir uma estabilização,
misturando areias e argilas, em proporções tais que as argilas evitem o aparecimento de
poeira nos terrenos arenosos, nas secas, e as areias evitem o aparecimento de lama nos
terrenos argilosos, nas chuvas.
Segundo Balbo (2007), os romanos aperfeiçoaram as estradas, instalando pavimentos e
drenagem, com o intuito de torná-las duradouras. Durante a fase áurea de Roma, mais de
80 mil km de estradas foram construídos, permitindo aos dominadores o transporte de
legiões militares e o acesso a bens disponíveis nos longínquos territórios dominados. Os
romanos também procuravam estabelecer rotas por terras mais racionais, para galgar
montanhas e atingir os principais portos do Mediterrâneo, combinando meios de
transporte da maneira mais eficiente que seus estrategistas poderiam conceber.
A partir de então apareceram novos materiais e técnicas para melhorar as condições das
estradas e caminhos, como revestimento de pedras, misturas betuminosas, concreto de
cimento, estabilização dos solos, entre outros.
2.2. PAVIMENTO
Segundo Bernucci et al. (2008), no âmbito da Engenharia rodoviária, o pavimento
corresponde a uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre
a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos
esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, além da função de propiciar, aos
usuários, a melhoria nas condições de rolamento dos veículos, com conforto, economia e
segurança.
Segundo esse autor, o pavimento rodoviário classifica-se tradicionalmente em dois tipos
básicos: rígidos e flexíveis. Os pavimentos rígidos são aqueles em que o revestimento é
uma placa de concreto de cimento Portland (Figura 2.1a). Nesses pavimentos, a espessura
do revestimento é fixada em função da resistência à flexão das placas de concreto e das
resistências das camadas subjacentes (sub-base e subleito). Salienta-se que as placas de
concreto podem ser armadas ou não com barras de aço. Os pavimentos flexíveis, por sua
vez, são aqueles em que o revestimento é composto por uma mistura constituída
basicamente de agregados e ligante asfáltico (Figura 2.1b). A estrutura desse tipo de
pavimento apresenta quatro outras camadas, além do revestimento: base, sub-base,
8
reforço do subleito e subleito. O revestimento asfáltico pode ser composto pela camada
de rolamento, a qual está em contato direto com as rodas dos veículos, e por uma camada
de ligação, subjacente à camada de rolamento, denominada binder.
(a) (b) Figura 2.1: Tipos de pavimentos rodoviários: (a) estrutura de pavimento rígido; (b) estrutura de
pavimento flexível (Bernucci et al., 2008).
A Figura 2.2 (Haas e Hudson, 1978) ilustra a distribuição das tensões verticais e
horizontais, sob o centro de uma carga por roda, em uma estrutura de pavimento flexível.
Verifica-se que a camada de revestimento, por ser constituída por uma mistura de
agregados mais ligante asfáltico (mistura asfáltica compactada), oferece resistência tanto
à tração, quanto à compressão.
Figura 2.2: Exemplo de distribuição de tensões em uma estrutura de pavimento flexível (Haas e Hudson,
1978).
Segundo Rodrigues e Pitanga (2014), a função de resistir aos esforços de tração é
atribuída à presença do ligante, que atua aglutinando os agregados e conferindo à mistura
um ganho de resistência associado, principalmente, à parcela coesiva. As camadas
subjacentes de base, sub-base e subleito não oferecem resistência à tração, trabalhando
9
essencialmente à compressão, exceto quanto os materiais componentes dessas camadas
forem tratados quimicamente o que confere aos mesmos capacidade de resistir a esforços
de tração pela ação cimentante do aditivo químico.
2.3. SOLOS
A construção de um pavimento exige o conhecimento não só dos materiais constituintes
de suas camadas, mas também dos materiais constituintes do subleito e daqueles que
possam interferir na construção dos drenos, acostamentos, cortes e aterros (Senço, 2007).
Entre estes materiais destaca-se o solo, que interfere em todos os estudos de um
pavimento, pois mesmo não sendo eventualmente utilizado nas camadas previstas, será
sempre o suporte da estrutura.
A definição de solo é complexa, dependendo de qual ramo o estuda. Para o ramo
rodoviário pode-se dizer que solo é uma formação natural, de estrutura solta e removível
e de espessura variável, resultante da transformação de uma rocha-mãe, que é passível de
escavação por processos mecânicos simples, ou seja, sem utilização de explosivos.
Segundo Senço (2007), quando se pretende utilizar o solo como material componente,
por exemplo, de uma camada de pavimento, este eleva-se à condição de material de
construção e, assim, deve merecer estudos prévios de qualidade e controle rigorosos
durante a aplicação. Os estudos para a localização de jazidas e os complementares de
estabilização, quer utilizando aglutinantes, quer pela simples e conveniente correção da
distribuição dos diâmetros dos grãos, representam hoje, em nosso meio, umas das mais
importantes atividades dos engenheiros de pesquisas, dadas as inegáveis vantagens
econômicas do uso crescente de materiais locais.
2.3.1. ORIGEM DOS SOLOS
Segundo Pinto (2006), todos os solos se originam da decomposição das rochas que
constituem inicialmente a crosta terrestre. A decomposição é decorrente de agentes físicos
e químicos. Variações de temperatura provocam trincas, nas quais penetra a água,
atacando quimicamente os minerais. O congelamento da água nas trincas, entre outros
fatores, exerce elevadas tensões, do que decorre maior fragmentação dos blocos. A
presença da fauna e flora promove o ataque químico, através de hidratação, hidrólise,
10
oxidação, lixiviação, troca de cátions, carbonatação, etc. O conjunto destes processos, que
são muito mais atuantes em climas quentes do que em climas frios, leva à formação dos
solos que, em consequência, são misturas de partículas pequenas que se diferenciam pelo
tamanho e pela composição química. A maior ou menor concentração de cada tipo de
partícula num solo depende da composição química da rocha que lhe deu origem.
2.3.2. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Segundo Das (2007) solos diferentes com propriedades similares podem ser classificados
em grupos e subgrupos de acordo com seu comportamento do ponto de vista da
engenharia. Os sistemas de classificação fornecem uma linguagem comum para se
expressar concisamente, sem descrições detalhadas, as características gerais dos solos,
que são infinitamente variadas.
O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista da engenharia, é o de poder
estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, o de orientar o programa de
investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema (Pinto, 2006).
Ainda de acordo com Pinto (2006), é muito discutida a validade dos sistemas de
classificação. De um lado, qualquer sistema cria grupos definidos por limites numéricos
descontínuos, enquanto solos naturais apresentam características progressivamente
variáveis. Pode ocorrer que solos com índices próximos aos limites se classifiquem em
grupos distintos, embora possam ter comportamentos mais semelhantes do que solos de
um mesmo grupo de classificação. A esta objeção, pode-se acrescentar que a classificação
de um solo, baseada em parâmetros físicos por ele apresentados, jamais poderá ser uma
informação mais completa do que os próprios parâmetros que o levaram a ser classificado.
Entretanto, a classificação é necessária para a transmissão de conhecimento.
Segundo esse autor, mesmo aqueles que criticam os sistemas de classificação não têm
outra maneira sucinta de relatar sua experiência, senão afirmando que, tendo aplicado um
tipo de solução, obteve certo resultado, num determinado tipo de solo. Quando um tipo
de solo é citado, é necessário que a designação seja entendida por todos, ou seja, é
necessário que exista um sistema de classificação. Conforme apontado por Terzaghi, “um
sistema de classificação sem índices numéricos para identificar os grupos é totalmente
inútil”. Se, por exemplo, a expressão areia bem graduada compacta for empregada para
11
descrever um solo, é importante que o significado de cada termo desta expressão possa
ser entendido da mesma maneira por todos e, se possível, ter limites bem definidos.
Segundo Senço (2007), a maneira mais simples de classificar um solo, objetivando sua
aplicação em trabalhos de pavimentação, é levar em conta a granulometria desse solo.
Esse parâmetro, porém, não atende às finalidades decorrentes do uso do solo para
pavimentação, pois não leva em conta, por exemplo, a plasticidade, fator de importância
fundamental no estudo do uso dos solos, quer como material de fundação, quer como
material a compor as camadas do pavimento. Mesmo a forma geral das curvas
granulométricas nem sempre é levada em conta.
2.3.2.1. Sistema de Classificação da AASHTO
Segundo Das (2007), o sistema da AASHTO (American Association of State Highway
and Transportation Officials) de classificação do solo foi desenvolvido em 1929 como o
sistema da Administração de Estradas Públicas dos Estados Unidos da América (EUA).
Ele foi submetido a várias revisões, com a presente versão proposta pelo Committee on
Classification of Materials for Subgrades and Granular Type Roads do Highway
Research Board (HRB) em 1945, hoje (TRB) Transportation Researchs Board.
De acordo com Pinto (2006), neste sistema, a classificação se inicia pela constatação da
porcentagem de material que passa na peneira de abertura de malha de 0,075 mm (nº 200),
sendo considerados solos de granulação grosseira os que possuem menos de 35%
passando nesta peneira. Estes são os solos dos grupos A-1, A-2 e A-3. Os solos com mais
de 35% passando na peneira de 0,075 mm (nº 200) formam os grupos A-4, A-5, A-6 e A-
7.
Esta classificação também se baseia além do ensaio de granulometria, nos ensaios de
Limite de Liquidez e de Limite de Plasticidade.
Senço (2007) relata que de uma forma geral, o diâmetro das partículas componentes do
solo decresce de A-1 para A-7. Assim, os solos A-1 representam as areias e os solos A-
7, as argilas, passando os símbolos intermediários a representar solos de diâmetros entre
esses dois extremos.
12
Alguns grupos podem ainda ser subdivididos em subgrupos, e neste caso tem-se, o grupo
A-1 sendo subdividido entre A-1a e A-1b, o grupo A-2 em A-2-4, A-2-5, A-2-6 e A-2-7,
e finalmente o grupo A-7 sendo subdividido em A-7-5 e A-7-6.
A classificação dos solos segundo o sistema AASHTO pode ser visualizada na Tabela
2.1.
De acordo com Das (2007), para se classificar um solo de acordo com a Tabela 2.1,
devem-se aplicar os dados de ensaio da esquerda para a direita. Pelo processo de
eliminação, o primeiro grupo da esquerda no qual os dados de ensaio se encaixam
correspondem à classificação correta. A Figura 2.3 mostra um gráfico da faixa do limite
de liquidez e índice de plasticidade para solos que se enquadram nos grupos A-2, A-4, A-
5, A-6 e A-7.
Ainda segundo o autor para se avaliar a qualidade de um solo como material de subleito
de rodovia, deve-se também incorporar um número chamado de Índice de Grupo (IG)
com os grupos e subgrupos do solo. Esse índice é escrito entre parênteses após a
designação do grupo e do subgrupo. O índice de grupo é determinado pela equação 2.1.
13
Tabela 2.1: Classificação de solos AASHTO (Senço, 2001).
Classificação MATERIAIS GRANULARES
(35% ou menos) passando na peneira #200 MATERIAIS
SILTO-ARGILOSOS
Classificação
em grupos
A-1
A-3
A-2
A-4 A-5 A-6
A-7
A-7-5(a)
A-7-6(b) A-1-A A-1-B A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Granulometria - % passando na peneira
# 10 50 max
# 40 30 max 50 max 51 max
# 200 15 max 25 max 10 max 35 max 35 max 35 max 35 max 36 min 36 min 36 min 36 min
Características da fração passando na peneira # 40
LL 40 max 41 min 40 max 41 min 40 max 41 min 40 max 41 min
IP 6 max 6 max NP 10 max 10 max 11 min 11 min 10 max 10 max 11 min 11 min
IG 0 0 0 0 0 4 max 4 max 8 max 12 max 16 max 20 max
Materiais
constituintes
Fragmentos de pedra,
pedregulho fino e areia Pedregulhos ou areias siltosas ou argilosas Solos siltosos Solos argilosos
Comportamento
como subleito Excelente a bom Sofrível a mau
(a) Para A-7-5, IP ≤ LL - 30
(b) Para A-7-6, IP > LL - 30
14
𝐼𝐺 = (𝐹200 − 35)[0,2 + 0,005(𝐿𝐿 − 40)] + 0,01(𝐹200 − 15)(𝐼𝑃 − 10) 2.1
Sendo que F200 = é a porcentagem que passa na peneira Nº 200;
LL = Limite de Liquidez;
IP = Índice de Plasticidade.
O primeiro termo da equação é o índice parcial de grupo determinado a partir do Limite
de Liquidez (LL). O segundo termo é o índice de grupo parcial determinado a partir do
Índice de Plasticidade (IP).
O índice de grupo possui algumas regras, as quais são listadas na sequência:
Se a equação 2.1 fornecer um valor de IG negativo ele será considerado zero;
O IG é sempre arredondado para o número inteiro mais próximo;
O IG de solos que pertencem aos grupos A-1a, A-1b, A-2-4, A-2-5 e A-3 é sempre
zero;
Ao se calcular o IG para solos que pertencem aos grupos A-2-6 e A-2-7 deve-se
usar o índice de grupo parcial para IP, como pode ser observado pela equação 2.2.
𝐼𝐺 = 0,01(𝐹200 − 15)(𝐼𝑃 − 10) 2.2
Segundo Das (2007), a qualidade do desempenho de um solo como material de subleito
é inversamente proporcional ao índice de grupo.
15
Figura 2.3: Faixa do Limite de Liquidez e Índice de Plasticidade de solos nos grupos A-2, A-4, A-5, A-6
e A-7 (Das, 2007).
Pode-se perceber que, por esta classificação, os solos granulares são considerados como
tendo um comportamento como material de subleito de bom a excelente, enquanto que os
solos finos possuem comportamento ruim a sofrível como subleito. Esse comportamento
dos solos finos pode ser bem distinto caso o solo seja formado em um ambiente de clima
tropical, caso dos solos finos lateríticos que podem possuir um excelente comportamento
como subleito quando compactados.
2.3.2.2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos
De acordo com Das (2007), a forma original desse sistema foi proposta por Casagrande
em 1942 para uso nos trabalhos de construção de aeroportos sob responsabilidade do
Army Corps of Engineers durante a Segunda Guerra Mundial. Esse sistema foi revisto em
1952 e é um sistema de classificação dos solos amplamente utilizado pelos engenheiros.
Nesse sistema, todos os solos são identificados pelo conjunto de duas letras, como
apresentado na Tabela 2.2. A primeira identificando o tipo principal do solo e a segunda
seus dados complementares.
16
Tabela 2.2: Terminologia do Sistema Unificado de Classificação dos Solos (Pinto, 2007).
G Pedregulho
S Areia
M Silte
C Argila
O Solo orgânico
W Bem graduado
P Mal graduado
H Alta compressibilidade
L Baixa compressibilidade
Pt Turfas
Segundo Pinto (2006), para a classificação, por esse sistema, o primeiro aspecto a
considerar é a porcentagem em massa de finos presente no solo, considerando-se finos o
material que passa na peneira de 0,075 mm (Nº 200). Se essa porcentagem for inferior a
50%, o solo será considerado como solos de granulação grosseira, G ou S. Se for superior
a 50%, o solo será considerado de granulação fina, M, C ou O. O símbolo Pt é utilizado
para turfa, terra preta e outros solos altamente orgânicos (Das, 2007).
Para a classificação de acordo com esse sistema, deve-se ter conhecimento das seguintes
informações dos solos.
Porcentagem de pedregulho, ou seja, a fração que passa pela peneira de 76,2 mm
e é retida na peneira de 4,75 mm (Nº 4);
Porcentagem de areia, ou seja, a fração que passa na peneira de 4,75 mm (Nº 4) e
é retida na peneira de 0,075 mm (Nº 200);
Porcentagem de finos (silte e argila), ou seja, a fração mais fina que a peneira de
0,075 mm (Nº 200);
Coeficiente de Não Uniformidade (Cu) e Coeficiente de Curvatura (Cc);
Limite de Liquidez e Índice de Plasticidade da fração do solo que passa na peneira
Nº 40.
Os coeficientes Cu e Cc são definidos segundo as equações 2.3 e 2.4.
17
𝐶𝑢 =𝐷60
𝐷60 2.3
𝐶𝑐 =𝐷30
2
𝐷10 × 𝐷60 2.4
Sendo: D10 = diâmetro abaixo do qual situam-se 10%, em peso, das partículas;
D30 = diâmetro abaixo do qual situam-se 30%, em peso, das partículas;
D60 = diâmetro abaixo do qual situam-se 60%, em peso, das partículas.
O Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) é apresentado na Tabela 2.3.
18
Tabela 2.3. Sistema Unificado de Classificação dos Solos (Das, 2007).
Critérios para atribuição dos símbolos de grupo Símbolo de grupo
Solos grossos (mais de 50% de
material retidos na peneira 200)
Pedregulhos (mais de 50% da fração
grossa retidos na peneira 4)
Pedregulhos puros Cu>4, 1<Cc<3 (c) GW
Menos de 5% de grãos finos (a) Cu<4, Cc<1 ou Cc>3(c) GP
Pedregulhos com finos IP<4 ou abaixo da linha A GM
Mais de 12% de grãos finos (a,d) IP>7 ou acima da linha A GC
Areias (50% ou mais da fração grossa
passam na peneira 4)
Areias puras Cu>6, 1<Cc<3 (c) SW
Menos de 5% de grãos finos (b) Cu<6, Cc<1 ou Cc>3(c) SP
Areias com finos IP<4 ou abaixo da linha A SM
Mais de 12% de grãos finos (b,d) IP>7 ou acima da linha A SC
Critérios para atribuição dos símbolos de grupo Símbolo de grupo
Solos finos (mais de 50% de
material passam na peneira 200)
Siltes e argilas (limite de liquidez
inferior a 50)
Inorgânico IP>7 ou acima da linha A (e) CL
IP<4 ou abaixo da linha A (e) ML
Orgânico (LL seco em estufa/LL não seco )<0,75 (zona OL) OL
Siltes e argilas (limite de liquidez
superior ou igual a 50)
Inorgânico IP acima da linha A CH
IP abaixo da linha A MH
Orgânico (LL seco em estufa/LL não seco )<0,75 (zona OH) OH
Solos altamente orgânicos Matéria primariamente orgânica, de cor escura e odor orgânico Pt
(a): Pedregulhos com 5 a 12% de finos requerem os símbolos duplos: GW-GM, GW-GC, GP-GM, GP-GC
(b): Areias com 5 a 12% de finos requerem os símbolos duplos: SW-SM, SW-SC, SP-SM, SP-SC
(c): Cu=D60/D10; Cc=(D30)2/(D60*D10)
(d): se 4<IP<7 e encontra-se na área hachurada da carta de plasticidade, usar símbolo duplo GC-GM ou SC-SM
(e): se 4<IP<7 e encontra-se na área hachurada da carta de plasticidade, usar símbolo duplo CL-ML
19
Para os solos finos, as propriedades índices mais importantes são os limites de
consistência. Sendo assim, Casagrande criou o gráfico de plasticidade mostrado na Figura
2.4, montado a partir dos limites de consistência dos solos finos, usado para subdividir as
argilas dos siltes, tanto na classificação dos solos finos quanto da fração fina dos solos
grossos.
Figura 2.4: Gráfico de plasticidade de Casagrande (Pinto, 2006).
A linha vertical LL = 50% separa os solos de alta plasticidade (MH, CH) dos de baixa
plasticidade (ML, CL), baseando-se em uma observação empírica de que a
compressibilidade do solo cresce com o LL.
A linha A é uma fronteira arbitrária entre as argilas inorgânicas (CL e CH), que estão
acima desta linha, e os siltes inorgânicos e argilas orgânicas (ML, MH, OL e OH).
Segundo Pinto (2006), na região hachurada, com LL < 50% e 4% < IP < 7%, há
superposição nas propriedades dos solos argilosos e siltosos. Nessa região o solo deverá
ter um símbolo duplo, CL-ML.
2.3.2.3. Classificação de solos tropicais
A classificação dos solos com uso da Metodologia MCT (Miniatura, Compactado,
Tropical) foi desenvolvida especialmente para o estudo de solos tropicais e está baseada
em propriedades mecânicas e hídricas obtidas de corpos de prova (CP) compactados com
dimensões reduzidas de 50 mm de diâmetro.
20
Nesta classificação, Nogami e Villibor (1981) propuseram dois grupos de solos que
podem apresentar comportamento laterítico (L) ou comportamento não laterítico (N),
subdivididos em sete grupos, conforme relacionado em Nogami e Villibor (1995):
Areias lateríticas (LA): Neste grupo, estão inclusas as areias com poucos finos de
comportamento laterítico, típicas do horizonte B dos solos conhecidos
pedologicamente como areias quartzosas e regosolos;
Solos arenosos lateríticos (LA’): Solos tipicamente arenosos, e constituintes do
horizonte B dos solos conhecidos pedologicamente no Brasil por latossolos
arenosos e solos podzólicos ou podzolizados arenosos (textura média). Estes
solos, além da presença dos matizes vermelho e amarelo, dão cortes firmes (pouco
ou não erodíveis), nitidamente trincados, quando expostos às intempéries;
Solos argilosos lateríticos (LG’): Este grupo é formado por argilas e argilas
arenosas, que constituem o horizonte B dos solos conhecidos pedologicamente
por latossolos, solos podzólicos e terras roxas estruturadas. Quando apresentam
porcentagem de areia elevada, tem um comportamento semelhante aos solos do
grupo LA’;
Areias não lateríticas (NA): Os solos pertencentes a este grupo são as areias, siltes
e misturas de areias e siltes, nos quais os grãos são constituídos essencialmente de
quartzo e/ou mica. Praticamente, não possuem finos argilosos coesivos;
Solos arenosos não lateríticos (NA’): Compostos granulometricamente por
misturas de areias quartzosas (ou de minerais de propriedades similares) com
finos passando na peneira de 0,075 mm, de comportamento não laterítico.
Geneticamente, os tipos mais representativos são solos saprolíticos originados de
rochas ricas em quartzo, tais como os granitos, gnaisses, arenitos e quartzitos
impuros;
Solos siltosos não lateríticos (NS’): Este grupo compreende os solos saprolíticos
silto-arenosos peculiares, resultantes do intemperismo tropical das rochas
eruptivas e metamórficas, de constituição predominantemente feldspática-
micácea-quartzosa. As variedades mais ricas em areia quartzosa podem ter
características mecânicas e hidráulicas que se aproximam dos solos do grupo NA’;
21
Solos argilosos não lateríticos (NG’): Este grupo compreende os solos saprolíticos
argilosos, provenientes de rochas argilosas (folhelhos, argilitos, siltitos); ou
cristalinas pobres em quartzo e ricas em anfibólios, piroxênios e feldspatos
cálcicos. Classificam-se neste grupo os solos superficiais pedogenéticos não
lateríticos, como os vertissolos, bem como muitos solos transportados.
De acordo com Nogami e Villibor (1995), a conscientização das peculiaridades dos solos
tropicais, como material de construção rodoviária, ocorreu, no Brasil, no fim da década
de 30, quando foi criada a Seção de Solos de Fundação no IPT/SP, que introduziu a
Mecânica dos Solos como uma importante especialidade de Engenharia Civil. Ao longo
dos anos, a experiência demonstrou que o estudo tradicional de solos, baseado na
consideração de LL, IP e granulometria, não atribuía aos solos tropicais qualidades
correspondentes ao seu desempenho real.
Através do ábaco de classificação, apresentado na Figura 2.5, observa-se a distribuição
destes solos conforme os valores do coeficiente c’ e do índice e’.
O coeficiente c’, associado à argilosidade do solo, corresponde às abcissas do ábaco da
classificação MCT, e o índice e’, que reflete o caráter laterítico do solo, corresponde às
ordenadas.
Para a determinação do coeficiente c’ e do índice e’, são necessárias as execuções dos
ensaios de Mini-MCV, descrito na norma DNER-ME 258/94, e Perda de Massa por
Imersão, descrito na norma DNER-ME 256/94.
O coeficiente c’ é a inclinação das curvas de abatimento do corpo de prova versus o
número de golpes.
O índice e’ é calculado pela equação 2.5.
𝑒′ = √𝑃𝑖
100+
20
𝑑′
3
2.5
Onde:
Pi = Perda de massa por imersão;
22
d’ = inclinação da parte mais inclinada do ramo seco da compactação referente a 12
golpes.
Figura 2.5: Ábaco de classificação MCT (Nogami e Villibor, 1995).
2.4. REJEITOS DE MINERAÇÃO
Rejeitos gerados pelos mais diversos tipos de atividade industrial-mineral têm sido
estudados para serem utilizados como materiais de construção de sistemas estruturais
viários (Gomes, 2003). Além da mitigação dos efeitos causados ao meio ambiente, busca-
se nesses estudos a construção de pavimentos de baixo custo utilizando solos da faixa de
domínio da obra, com desempenho estrutural satisfatório.
Silva (1988, 1994), por exemplo, executou ensaios de laboratório com escória de aciaria
e misturas de solo argiloso do tipo A-7-6, visando seu uso em obras de pavimentação.
Verificou-se que o material atende às especificações granulométricas, possui elevado
valor de CBR, baixo índice Los Angeles e pode ser usado nas diversas camadas do
pavimento (reforço do subleito, sublastro, lastro, subbase, base e revestimento
betuminoso).
No Rio Grande do Sul tem-se estudado uso da cinza volante em misturas com solos
arenosos. Gonçalves et al. (1986) e Dias (1995) realizaram estudos em trechos
experimentais com base composta de solo arenoso, cinza volante e cal. Fogaça & Ceratti
(1995, 1996) executaram estudos considerando também a incorporação de cimento à
mistura de solo e cinza. Em todos os estudos têm-se obtidos bons resultados.
Rohde (2002) realizou estudos de laboratório em escória de aciaria elétrica, misturada
com cinza pesada e cal de carbureto. Os resultados do estudo credenciam o seu uso como
23
material de construção, seja por meio de estabilização granulométrica ou pela
modificação com cinza pesada e cal de carbureto.
Parreira & Oliveira (1995) realizaram estudo de desempenho em mistura de solo e
fosfogesso com comportamento estrutural satisfatório. Bodi et al. (1995) estudaram o uso
de entulho de construção civil na estabilização de solos.
Soares & Mendes (1999) analisaram a utilização de finos resultantes de britagem de
rocha. Rezende (1999) e Vale (1999) executaram um trecho experimental de rodovia no
Distrito Federal utilizando o expurgo de pedreira como material de construção.
Os resíduos de mineração são subprodutos gerados pela atividade mineradora,
compreendendo os estéreis e os rejeitos. O estéril é o material (solo ou rocha) não
mineralizado (material sem valor econômico direto) que ocorre associado ao minério
propriamente dito e que deve, então, ser separado do mesmo para o processo de lavra e
beneficiamento industrial.
Rejeitos são os resíduos remanescentes do processo de beneficiamento e concentração de
minérios em instalações industriais, cuja característica granulométrica principal é função
do tipo de minério bruto (ferro, bauxita, ouro, etc.) e do processo industrial de
beneficiamento, podendo abranger uma ampla faixa de materiais, desde arenosos não
plásticos até solos de granulometria muito fina (Gomes, 2002). Em face dos processos de
beneficiamento, estes rejeitos podem ser ativos (contaminados) ou inertes (não
contaminados).
2.5. ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS
A estabilização de um solo consiste em dotá-lo de condições de resistir a deformações e
ruptura durante o período em que estiver exercendo funções que exigem essas
características, num pavimento ou outra obra qualquer (SENÇO, 2001).
Segundo Vargas (1985), chama-se estabilização de solos o processo pelo qual se confere
ao solo uma maior resistência estável às cargas, ao desgaste ou à erosão, por meio de
compactação, correção da sua granulometria e da sua plasticidade ou de adição de
substâncias que lhe confiram uma coesão proveniente da cimentação ou aglutinação dos
seus grãos. O caso mais comum do emprego da estabilização é quando não se dispõe de
24
material com propriedades de engenharia adequadas para ser usado como base de
pavimentos.
Segundo Balbo (2007), as camadas com materiais que não empregam estabilização com
ligante hidráulico ou asfáltico são camadas que recebem estabilização puramente
mecânica por efeito de compressão e adensamento dos materiais constituintes; além disso,
quando bem graduadas, dizemos que são estabilizadas granulometricamente. Camadas
desse tipo, compostas por granulares (agregados), por solos ou, ainda, por mistura de
ambos, ocorrem em bases, sub-bases e, eventualmente, em reforços de subleitos de
pavimentos.
2.5.1. ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA
A estabilização química tem como objetivo melhorar as propriedades de engenharia do
solo mesmo em contato com a umidade melhorando as interações entre as partículas de
solo e as moléculas de água de maneira que seu comportamento não seja afetado
(BRAZETTI e DOMINGUES, 1998).
Caputo (1975) cita quatro tipos de estabilização: por adição de aglutinantes, como o solo-
cimento, a estabilização betuminosa, estabilização por adição de deliquescentes, tais
como CaCl2 e MgCl2, para evitar a formação de poeiras e manter a umidade e a
estabilização com outros produtos.
O autor cita o uso de certos tipos de resinas orgânicas como agente químico, cujo principal
objetivo é repelir a água quando misturados ao solo em pequenas porcentagens (0,5 a 2%
do peso do solo seco).
Para os solos argilosos, o aumento da umidade torna-os instáveis, já os granulares, por
outro lado, perdem sua estabilidade quando secos. Assim, torna-se viável estabilizar o
solo com o objetivo de manter a sua umidade.
Na estabilização química, materiais higroscópicos também podem ser utilizados com o
intuito de reter a umidade dos solos. Podem ser os cloretos de cálcio e sódio, melaços e
produtos da escória da indústria de papel. Porém, o cloreto de cálcio é o mais conhecido
e utilizado, principalmente nos Estados Unidos. Tais materiais podem ser utilizados na
25
forma sólida ou líquida, podendo ser adicionados à água utilizada para alcançar a umidade
ótima do material (TRRL, 1951).
Em estudo realizado por Eren e Filiz (2009), utilizaram-se métodos convencionais de
estabilização, empregando cal e cimento em comparativo com uma mistura de aditivos
químicos em um solo com aproximadamente 44% de silte e argila, e notou-se significante
aumento do índice de suporte Califórnia e diminuição do índice de plasticidade, o que os
caracteriza como material tanto para base ou sub-base de pavimento. Mas devido aos
custos comparativos, o uso da cal se mostrou mais viável economicamente.
Kolay et al (2011) utilizaram cimento, cal e a combinação desses com cinza volante em
um solo argiloso, obtendo significantes melhoras na resistência à compressão simples,
onde a combinação desses estabilizantes se mostrou mais eficiente do que utilizados de
forma isolada. O melhor resultado foi obtido com cimento, porém a mistura de cal e cinza
volante atingiu quase 80% dos resultados obtidos com uma porcentagem alta de cimento.
Na estabilização betuminosa do solo, uma série de produtos como, por exemplo, betumes
asfálticos e diluídos, óleos, alcatrão e emulsões são adicionados ao solo em pequenas
quantidades para agirem como elemento a fim de aglutinar as partículas umas às outras
(TRRL, 1951).
2.5.2. ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA OU COMPACTAÇÃO
De acordo com Senço (2007), entende-se por compactação de um solo a operação de
reduzir os vazios desse solo, comprimindo-o por meios mecânicos. A compactação, feita
de maneira empírica e sem uma base técnica a orientar os meios e os resultados, ainda
teve seu campo de aplicação no início de nosso século, quando as primeiras estradas para
automóvel começaram a ser construídas em substituição aos velhos caminhos das
diligências (carruagens).
Segundo Pinto (2006), um solo, quando transportado e depositado para a construção de
um aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco
resistente e muito deformável, apresenta comportamento diferente de local para local. A
compactação tem em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os
grãos e tornar o aterro mais homogêneo. O aumento da densidade ou redução do índice
26
de vazios é desejável não por si, mas porque diversas propriedades do solo melhoram
com isto.
A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como em aterros, muros
de arrimo, camadas de pavimentos, alteamento de barragens, enchimento de valas abertas
nas municipalidades, entre outras aplicações.
Ralph R. Proctor, em 1933, na Califórnia, observou que a densidade atingida na operação
de compactação dependia da umidade do solo (Senço, 2007). Quando se compacta com
umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa
redução dos vazios. Para umidades mais elevadas, a água provoca certo efeito de
lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais
compacto (Pinto, 2006). Esse arranjo proporciona uma melhora significativa das
propriedades de engenharia do solo, ou seja, maximização da resistência, massa
específica aparente seca máxima e contato entre os grãos, além disso, proporciona uma
minimização da permeabilidade, tornando o solo bastante compacto.
A partir de certo teor de umidade, o teor de umidade ótimo, o ar que antes se encontrava
na forma de canalículos interconectados agora se encontra ocluso, envolvido por água.
Essa forma em que se encontra o ar dificulta a compactação e a expulsão do mesmo,
condicionando o solo em um aspecto comumente denominado “borrachudo”.
A energia de compactação é um parâmetro importante para o procedimento de
compactação, pois variando a energia, o teor de umidade ótimo e a massa específica
aparente seca máxima também são alterados. Quanto maior a energia de compactação,
maior será a massa específica aparente seca máxima e menor será o teor de umidade ótimo
do solo.
2.5.3. ESTABILIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA
A estabilização granulométrica ou mecânica consiste na combinação e manipulação de
solos, em proporção adequada, de forma a obter um produto final de estabilidade maior
que os solos de origem, e adequado para a aplicação em cada caso particular (VILLIBOR,
1982).
27
De acordo com Senço (2001), nessa modalidade de estabilização, em linhas gerais, a
distribuição das porções de tamanhos diferentes deve ser tal que os vazios dos grãos
maiores sejam preenchidos pelos grãos de tamanhos intermediários, e os vazios desses,
sejam preenchidos pelos grãos de pequeno tamanho. O conjunto resultante, de estrutura
densa, deve representar um produto de massa específica aparente superior àquela que
seria apresentada pelo material original não estabilizado, o que lhe confere maiores
resistência e rigidez e menor permeabilidade, além de exigir, em caso do uso de algum
aglomerante, como cimento, asfalto, cal e outros, o mínimo consumo desse aglomerante.
Ainda segundo Senço (2001), entre as características que um solo estabilizado deve
apresentar, ressaltam-se a resistência ao cisalhamento e a resistência à deformação. A
condição de resistência ao cisalhamento deve fazer com que o solo, quando sujeito às
tensões oriundas da passagem dos veículos, resista, sem se romper, a deformações além
de certos limites considerados ainda compatíveis com as necessidades do tráfego.
Quando se iniciou o estudo de estabilização de solos para estradas, considerava-se que o
conhecimento dos critérios de granulometria e índices plásticos seriam suficientes devido
a uma relação direta entre granulometria e estabilidade, e entre índices plásticos (LL e IP)
e a permanência relativa desta estabilidade em função da perda e absorção de água.
Portanto, nas especificações correntes, os valores máximos de LL e IP são fixados para
uma determinada finalidade (VILLIBOR,1982).
A fixação de valores rígidos para LL e IP parece realmente pouco defensável, pois a
influência desses valores sobre o comportamento dos solos depende da quantidade de
material que passa na peneira 40 (0,42 mm) e também das condições climáticas que vão
prevalecer, não compreendendo que sejam os mesmos valores de LL e IP a adotar tanto
em uma região chuvosa como seca (VILLIBOR,1982).
2.6. MÓDULO DE RESILIÊNCIA
A deformação elástica ou recuperável das camadas de pavimentos submetidos a
carregamentos repetidos é chamada de deformação resiliente. Segundo Medina (1997),
este termo foi proposto por Francis Hveem na década de 50, quando estudou
sistematicamente a ocorrência de defeitos nos pavimentos asfálticos construídos no
estado da Califórnia (EUA). Hveem concluiu que muitos desses defeitos tinham origem
28
no processo de fadiga que sofriam os materiais, causado pela repetição excessiva de
pequenas deformações elásticas.
Para a determinação do módulo de resiliência de materiais de pavimentação, têm-se
utilizado equipamentos de carga repetida em laboratório. A Figura 2-14 mostra um
exemplo de equipamento triaxial de cargas repetidas (BERNUCCI et al, 2008).
Figura 2.6: Exemplo de equipamento de ensaio triaxial de carga repetida (BERNUCCI et al, 2008).
A aplicação de carga é semi-senoidal por se aproximar da forma de carregamento
correspondente à passagem de roda. O tempo de duração de aplicação total de carga é de
0,1 segundo e o repouso de 0,9 segundo. São utilizadas diferentes tensões de
confinamento σ3, dada por pressão de ar dentro da célula, e tensões solicitantes σ1,
aplicadas por célula de carga. A Figura 2-15(a) mostra de forma esquemática as tensões
aplicadas ao corpo-de-prova no carregamento; no repouso, restam apenas as tensões de
confinamento, sendo retirada a tensão desvio σd, que é a diferença entre as tensões
principais maior e menor, respectivamente representadas por σ1 e σ3.
A Figura 2-15(b) representa os deslocamentos do corpo de prova durante ciclos de
repetição de carga. Uma parcela é deslocamento recuperável e a outra é acumulada ou
permanente. É desejável que os deslocamentos permanentes sejam de pequena
magnitude. Os deslocamentos são medidos por transdutores mecânicos eletromagnéticos
(linear variable differential transducers, LVDT), ao longo de uma determinada altura ou
espessura (L) do corpo-de-prova.
29
Figura 2.7: Tensões aplicadas e deslocamentos no ensaio de carga repetida (BERNUCCI et al, 2008).
Módulo de resiliência (MR) em MPa é o módulo elástico obtido em ensaio triaxial de
carga repetida cuja definição é dada pela equação 2-5:
𝑀𝑅 = 𝜎𝑑
𝜀𝑟 2.6
Onde:
MR: módulo de resiliência;
σd: Tensão desvio axial repetida;
εr: Deformação axial resiliente correspondente a um certo número de aplicações de σd.
Pesquisas que contemplam o estudo do comportamento dos solos sob condições de
carregamento dinâmico indicam que o módulo de resiliência depende da condição de
carregamento, do estado de tensão, da natureza e do estado físico do solo.
Segundo Neto (2004), o MR é usado como entrada de dados para o cálculo de tensões e
deformações nos diferentes pontos do pavimento. Ressalta-se que os materiais de
pavimentação não são elásticos, sendo o uso da teoria da elasticidade uma aproximação.
Apesar de dependente do tempo e da história de tensões, o comportamento de alguns
materiais de pavimentação pode ser aproximado como elástico não-linear.
30
3. MATERIAIS E MÉTODOS
O desenvolvimento de toda a parte experimental deste trabalho foi realizado no
laboratório de Pavimentos do Núcleo de Geotecnia (NUGEO) da Universidade Federal
de Ouro Preto (UFOP) e no laboratório de Geotecnia e Estradas da UFSJ (Campus Alto
Paraopeba).
3.1. MATERIAIS
Este programa de pesquisa contemplou o emprego de dois solos provenientes da região
de Rio Piracicaba, aqui designados de “solo amarelo” e de “solo vermelho”. Como
material alternativo, foi empregado um rejeito seco de mineração, o qual foi fornecido
por uma empresa do setor mineral de Minas Gerais. A escolha de solos nessa região visou
o emprego dos mesmos com o menor custo de transporte do rejeito. Esses materiais foram
misturados em proporções adequadas para proporcionar o melhor comportamento
geotécnico possível referente à metodologia do CBR, além de um menor custo, pois foi
utilizada a menor quantidade de rejeito possível.
3.2. MÉTODOS
Os solos foram devidamente preparados conforme a norma ABNT NBR 6457/86. A
secagem ao ar foi realizada no laboratório de Triagem de solos do NUGEO como mostra
a Figura 3.3. O destorroamento foi realizado com o auxílio de um almofariz e uma mão
de gral como determinado pela norma anteriormente citada (Figura 3.4).
Figura 3.1: Secagem ao ar dos solos.
31
Figura 3.2: Destorroamento dos solos.
Após o processo de destorroamento do solo, o mesmo foi repartido para formar as
amostras a serem utilizadas nos ensaios de caracterização de acordo com a norma ABNT
NBR 6457/86.
3.2.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Para a realização do ensaio de granulometria foi utilizada a norma ABNT NBR 7181/84.
O solo preparado de acordo com a norma ABNT NBR 6457/86.
A Figura 3.6 a seguir mostra o procedimento de sedimentação dos solos vermelho e
amarelo em execução.
Figura 3.3: Sedimentação dos solos.
3.2.2. MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS
Os ensaios para determinação da massa específica dos grãos do solo foram realizados de
acordo com a norma ABNT NBR 6508/84 (Figura 3.7).
32
Figura 3.4. Aplicação de vácuo no rejeito.
3.2.3. MASSA ESPECÍFICA UNITÁRIA DO REJEITO
O ensaio de massa específica unitária do rejeito foi realizado segundo os processos
descritos na norma ABNT NBR 45/06-NM.
3.2.4. LIMITES DE ATTERBERG
Os limites de Atterberg avaliados nesse estudo foram o limite de liquidez e o limite de
plasticidade, os quais foram realizados respectivamente segundo as normas ABNT NBR
6459/84 e ABNT NBR 7180/84.
O limite de liquidez marca a transição do estado plástico ao estado líquido, enquanto que
o limite de plasticidade marca a transição entre o estado semi-sólido e o estado plástico
de um solo.
3.2.5. ENSAIO QUÍMICO DO REJEITO
O ensaio químico foi realizado para o rejeito pela companhia fornecedora do mesmo,
sendo realizado o procedimento de separação magnética com a finalidade de obter a
composição química do material. Ao todo, 6 amostras de diferentes locais da disposição
em forma de empilhamento drenado foram coletadas e ensaiadas para esse fim.
3.2.6. COMPACTAÇÃO
Neste presente estudo foram realizados dois procedimentos distintos de compactação, a
compactação Proctor nas energias intermediária e modificada e a compactação em
33
equipamento miniatura na energia normal. A norma utilizada para a realização do ensaio
de compactação Proctor foi a ABNT NBR 7182/86, enquanto que a norma utilizada para
realização da compactação em equipamento miniatura foi a DNER 228/94-ME.
3.2.7. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES
O ensaio de resistência à compressão simples foi realizado com todos os corpos de prova
do ensaio de compactação Proctor nas energias intermediária e modificada, ou seja, foi
possível obter curvas de resistência à compressão simples versus o teor de umidade, o
qual também foi utilizado para formar as curvas de compactação, além disso como
pressupõe a norma para esse ensaio foram obtidos os valores correspondentes ao teor de
umidade ótimo de cada solo e de cada mistura de solo e rejeito, sendo estas últimas
constituídas por 10%, 20% e 30% de rejeito em substituição ao solo, em relação à massa
seca, como já fora mencionado anteriormente.
O ensaio de resistência à compressão simples seguiu a norma DNER 201/94-ME. A
Figura 3.16 mostra o processo de ruptura de um corpo de prova submetido ao ensaio de
compressão simples.
Figura 3.5: Ensaio de resistência à compressão simples.
3.2.8. CBR
O ensaio para a determinação do parâmetro CBR foi realizado segundo a norma DNIT
172/16-ME. Foram utilizados os resultados do teor de umidade ótimo das curvas de
34
compactação na energia modificada para a confecção dos corpos de prova do ensaio de
CBR. Foram feitos dois corpos de prova de cada solo, rejeito e suas misturas para a
realização do ensaio no teor de umidade ótimo.
A Figura 3.18 apresenta um corpo de prova logo após a compactação sendo submetido à
retirada do excesso de solo, esse corpo de prova foi posteriormente encaminhado à
imersão.
Figura 3.6: Corpo de prova logo após a compactação sendo rasado.
3.2.9. CORRELAÇÃO ENTRE MR E CBR
A equação 3.1 apresentada na sequência foi desenvolvida por Preussler (2007),
destacando-se que o CBR é obtido em condições padronizadas de ensaio, diferentemente
do módulo resiliente, para cuja determinação aplicam-se pressões confinantes e de desvio
que se escolhem previamente.
𝑀𝑅(𝑀𝑃𝑎) = 32,6 + 6,7(𝐶𝐵𝑅) 3.1
Onde:
MR: Módulo de resiliência do solo argiloso compactado na umidade ótima e determinado
à tensão-desvio de 0,2 MPa (2 kgf/cm2);
CB: Índice de Suporte Califórnia de amostras embebidas na água durante 4 dias (%).
O guia da AASHTO (1993) para dimensionamentos de pavimentos adotou a equação 3.2
proposta por Heukelom e Klomp em 1962 (NAZAAL, 2003):
35
𝑀𝑅(𝑝𝑠𝑖) = 1500(𝐶𝐵𝑅)
𝑜𝑢
𝑀𝑅(𝑀𝑃𝑎) = 10,34(𝐶𝐵𝑅)
3.2
Powell et al. (1984) sugeriram outra correlação entre o módulo de resiliência do subleito
e CBR (Nazaal, 2003), mostrada pela equação 3.3:
𝑀𝑅(𝑝𝑠𝑖) = 2550(𝐶𝐵𝑅0,64)
𝑜𝑢
𝑀𝑅(𝑀𝑃𝑎) = 17,58(𝐶𝐵𝑅0,64)
3.3
3.2.10. MINI-CBR
O ensaio de Mini-CBR foi realizado com todos os corpos de prova confeccionados para
o ensaio de compactação em equipamento miniatura fornecendo o teor de umidade ótimo
em função do Mini-CBR. O ensaio foi realizado seguindo as diretrizes da norma DNER
254/97-ME.
3.2.11. CLASSIFICAÇÃO MCT
Para a realização da classificação dos solos por meio so sistema MCT, foram utilizadas
três normas, sendo uma norma referente à classificação DNER 259/96-CLA e duas
normas referentes a métodos de ensaios, a norma DNER 256/94-ME sobre a perda de
massa por imersão e a DNER 258/94-ME sobre o Mini-MCV.
36
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Os solos e o rejeito ensaiados apresentaram curvas granulométricas como as mostradas a
seguir nas Figuras 4.1 a 4.3.
A Figura 4.1 mostra as curvas granulométricas de duas amostras do solo vermelho.
Figura 4.1: Curvas granulométricas do solo vermelho.
Por meio das curvas granulométricas do solo vermelho pode-se extrair as porcentagens
de argila, silte, areia e pedregulho como mostrado na Tabela 4.1.
Tabela 4.1: Porcentagens de tamanhos de grãos do solo vermelho.
ABNT AASHTO
% argila %<0,002 9,8 %<0,005 9,8
% silte 0,002<%<0,06 4,1 0,005<%<0,075 41,4
% areia 0,06<%<2,00 85,7 0,075<%<2,00 48,4
% pedregulho 2,00<%<60 0,4 2,00<%<60 0,4
A partir desses dados vê-se que os dois modelos de classificação de tamanhos de grãos
apresentam resultados bastante distintos, apesar de os dois apontarem que o solo é
arenoso. Essa diferença se dá pela queda brusca da porcentagem de partículas entre 0,075
mm e 0,060 mm, limites que diferenciam as classificações AASHTO e a ABNT,
respectivamente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.01 0.1 1 10
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)Amostra 1 Amostra 2
37
A Figura 4.2 mostra as curvas granulométricas do solo amarelo, das quais se extraem os
dados apresentados na Tabela 4.2, a qual mostra que o solo tem um caráter fortemente
arenoso.
Figura 4.2: Curvas granulométricas do solo amarelo.
Tabela 4.2: Porcentagens de tamanhos de grãos do solo amarelo.
ABNT AASHTO
% argila %<0,002 10 %<0,005 10
% silte 0,002<%<0,06 8 0,005<%<0,075 9,2
% areia 0,06<%<2,00 81,6 0,075<%<2,00 84,6
% pedregulho 2,00<%<60 0,4 2,00<%<60 0,4
Ainda por meio da Tabela 4.2, percebe-se que no caso desse solo, as classificações por
tamanho segundo a ABNT e a AASHTO foram muito semelhantes.
Na Figura 4.3, podem ser visualizadas as duas curvas do ensaio de granulometria do
rejeito.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.01 0.1 1 10
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)Amostra 1 Amostra 2
38
Figura 4.3: Curvas granulométricas do rejeito.
A Tabela 4.3 mostra as porcentagens dos tamanhos de grãos do rejeito. Por meio dessa
Tabela pode-se perceber que o material é uma areia praticamente pura.
Tabela 4.3: Porcentagens de tamanhos de grãos do rejeito.
ABNT AASHTO
% argila %<0,002 4,6 %<0,005 4,6
% silte 0,002<%<0,06 0,4 0,005<%<0,075 8,2
% areia 0,06<%<2,00 95 0,075<%<2,00 87,2
% pedregulho 2,00<%<60 0 2,00<%<60 0
A seguir, nas Figuras 4.4, 4.5 e 4.6, são apresentadas as curvas granulométricas das
misturas referentes ao solo amarelo; e de seus materiais originais.
Pode-se perceber que a curva granulométrica do solo amarelo e do rejeito são semelhantes
principalmente na parte granular. A curva da mistura com 10% de rejeito (AR 90/10) é
muito próxima da curva do solo amarelo originalmente, e a medida que se adiciona mais
rejeito (AR 80/20 e AR 70/30), a curva da mistura se distancia da curva do solo original
e se aproxima do rejeito.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.01 0.1 1 10
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Amostra 1 Amostra 2
39
Figura 4.4: Curva granulométrica AR 90/10.
Figura 4.5: Curva granulométrica AR 80/20.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura AR 90/10 SA Rejeito
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura AR 80/20 SA Rejeito
40
Figura 4.6: Curva granulométrica AR 70/30.
Através das curvas granulométricas das misturas pode-se calcular o Cc e o Cu de cada
uma delas. Esses dados podem ser visualizados na Tabela 4.4.
Tabela 4.4: Parâmetros de granulometria das misturas do solo amarelo. AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
D10(mm) 0,003 0,004 0,005
D30(mm) 0,096 0,100 0,100
D60(mm) 0,195 0,200 0,200
Cc 15,754 12,500 10,000
Cu 65,000 50,000 40,000
Pode-se perceber através dos valores de Cc e Cu, que à medida que a porcentagem de
rejeito aumenta na mistura os valores tanto do coeficiente de curvatura como o de
uniformidade diminuem. Segundo Pinto (2006) diminuição do valor do Cu significa que
o solo está se tornando mais uniforme, ou seja, que a amplitude de tamanhos de grãos está
diminuindo, enquanto que a diminuição de Cc mostra que as curvas do solo estão se
tornando mais bem graduadas. O valor de Cu acima de 4, para areias ou solos arenosos,
significa que as misturas são bem graduadas.
As Figuras 4.7, 4.8 e 4.9 mostram as curvas granulométricas das misturas de solo
vermelho com rejeito; e de seus materiais originais.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura AR 70/30 SA Rejeito
41
Figura 4.7: Curva granulométrica VR 90/10.
Figura 4.8: Curva granulométrica VR 80/20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura VR 90/10 SV Rejeito
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura VR 80/20 SV Rejeito
42
Figura 4.9: Curva granulométrica VR 70/30.
As curvas das misturas de rejeito com o solo vermelho mostram também uma transição
entre a curva do solo vermelho original e a curva do rejeito.
Também para as misturas do solo vermelho pode-se calcular os parâmetros Cc e Cu por
meio das curvas granulométricas. Esses dados são apresentados na Tabela 4.5 a seguir.
Tabela 4.5: Parâmetros de granulometria das misturas do solo vermelho. VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
D10(mm) 0,015 0,020 0,035
D30(mm) 0,068 0,070 0,070
D60(mm) 0,120 0,130 0,150
Cc 2,569 1,885 0,933
Cu 8,000 6,500 4,286
Percebe-se que à medida que ocorre o aumento no teor de rejeito, o Cc e o Cu diminuem.
A diminuição do Cc mostra uma transição entre uma uniformidade na parte central da
curva e uma descontinuidade, mas ainda assim pode-se dizer que o solo é bem graduado
segundo Pinto (2006), pois o valor do Cc se encontra no intervalo entre 1 e 3, exceto para
a mistura com 30% de rejeito (VR 70/30). A diminuição do Cu significa que o solo está
se tornando mais uniforme.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
% P
AS
SA
ND
O
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Mistura VR 70/30 SV Rejeito
43
4.2. ENSAIO QUÍMICO DO REJEITO
A Tabela 4-24 sumariza a composição química das seis amostras escolhidas para os testes
de separação magnética. Cada amostra possuía aproximadamente massa de 200 g.
Pode-se, seguramente, considerar as amostras A1 a A6 como representativas em termos
de percentuais de Fe (ferro), SiO2 (sílica) e Al2O3 (alumina). Contudo, os teores de fósforo
variaram em até 50%, apresentando desvio em relação à média de até 40%.
Tabela 4.6: Composição química do rejeito.
Amostra %
Fe Desvio SiO2 Desvio Al2O3 Desvio P Desvio
A1 21,04 1,95 68,69 1,13 0,32 6,67 0,02 20,00
A2 19,71 4,49 70,41 1,35 0,29 3,33 0,01 40,00
A3 20,39 1,20 69,97 0,71 0,31 3,33 0,02 20,00
A4 21,23 2,88 68,52 1,37 0,31 3,33 0,02 20,00
A5 20,72 0,40 69,50 0,04 0,29 3,33 0,02 20,00
A6 20,73 0,45 69,76 0,41 0,28 6,67 0,01 40,00
Média 20,64 - 69,48 - 0,30 - 0,02 -
Percebe-se o alto teor de sílica e de ferro presente no material, em torno de 70% de sílica
e 20 % de ferro, ou seja, 90% do material possui esses dois compostos químicos. Esses
dados corroboram com a ausência quase total da expansão nos ensaios CBR e Mini-CBR,
já que a sílica praticamente não altera suas dimensões quando em presença de água em
sua constituição.
4.3. MASSA ESPECÍFICA DOS MATERIAIS
Os resultados da massa específica dos sólidos dos solos e do rejeito (ρs) são apresentados
na Tabela 4.6, bem como a massa específica unitária (ρun) do rejeito.
Tabela 4.7: Massas específicas dos sólidos e unitária dos materiais individuais pesquisados.
Material ρs (g/cm³) ρun (g/cm³)
Rejeito 3,04 1,46
Solo Amarelo 2,64 -
Solo Vermelho 2,81 -
O rejeito obteve a maior massa específica dos grãos devido ao seu alto teor de ferro (20%)
verificado pelo ensaio de separação magnética fornecido pela empresa. O solo vermelho
44
obteve uma massa específica dos grãos maior que o solo amarelo provavelmente por
possuir um teor de ferro mais elevado que este último, pois o solo vermelho é um solo
laterítico.
4.4. LIMITES DE ATTERBERG
A Figura 4.10 e a Figura 4.11 mostram os gráficos para a determinação do valor do limite
de liquidez para cada solo. Com o rejeito não foi possível realizar as determinações de
Limite de liquidez (LL) ou Limite de Plasticidade (LP).
Figura 4.10: Limite de liquidez solo amarelo.
Por meio da Figura 4.10 vê-se que o LL do solo amarelo é de 51%.
10
20
30
40
50
40 42 44 46 48 50 52 54 56 58
Núm
ero
de
go
lpes
Umidade (%)
45
Figura 4.11: Limite de liquidez solo vermelho.
Por meio da Figura 4.11 vê-se que o LL do solo vermelho é de 59%.
Os limites de consistência (LL e LP) e o Índice de Plasticidade (IP) dos materiais
individuais pesquisados podem ser visualizados por meio da Tabela 4.7.
Tabela 4.8: Limites de consistência dos materiais individuais pesquisados.
Material LL (%) LP (%) IP (%)
Rejeito NL NP -
Solo Amarelo 51 31 20
Solo Vermelho 59 31 28
Pode-se observar que apesar de a Tabela 4.7 mostrar que o LP dos solos amarelo e
vermelho são iguais, o LL do solo vermelho é 8% maior do que o LL do solo amarelo,
diferença essa que é traduzida no IP dos solos, o que significa que o solo vermelho possui
um intervalo maior de umidade para o seu comportamento plástico.
4.5. MCT
A Figura 4.12 mostra a classificação MCT dos solos e do rejeito usados na presente
pesquisa, sendo que a letra R representa o rejeito, a letra A representa o solo amarelo e a
letra V representa o solo vermelho.
10
20
30
40
50
50 52 54 56 58 60 62 64 66
Núm
ero
de
go
lpes
Umidade (%)
46
Figura 4.12: Ábaco do sistema MCT indicando a classificação dos solos e rejeito empregados na
pesquisa.
Através da Figura 4.12, pode-se perceber que o solo amarelo (A) corresponde a um solo
arenoso não laterítico e o solo vermelho (V) corresponde a um solo argiloso laterítico. O
rejeito foi classificado como NA, areia não laterítica.
4.6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Através de todos os dados de granulometria, LL, LP, IP, Cc e Cu, os solos e rejeito podem
ser classificados nos sistemas de classificação dos solos SUCS, AASHTO e MCT, como
pode ser visto na Tabela 4.9.
Tabela 4.9: Classificação dos solos e rejeito.
Rejeito Amarelo Vermelho
%P #200 12,80 19,20 51,20
%P #40 84,00 86,00 92,00
%P #10 100,00 99,60 99,60
%P #4 100,00 100,00 100,00
LL (%) NL 51,00 59,00
LP (%) NP 31,00 31,00
IP (%) - 20,00 28,00
Cu 3,29 100,00 8,33
Cc 1,05 25,00 3,85
AASHTO A-2-4 (0) A-2-7 (0) A-7-5 (9)
SUCS SW SC CH
MCT NA NA’ LG’
47
Pode-se concluir que o rejeito corresponde a uma areia bem graduada, o solo amarelo a
uma areia argilosa e o solo vermelho a uma argila de alta plasticidade, nomenclaturas
estas que são referentes ao SUCS.
Percebe-se também que no sistema de classificação MCT, não houve comportamento
lateríticos no solo amarelo e no rejeito, enquanto que o solo vermelho apresentou esse
comportamento.
4.7. COMPACTAÇÃO
A compactação dos solos, rejeito e misturas solo-rejeito foi realizada nas energias Proctor
intermediária e Proctor modificada. A seguir, são apresentadas as respectivas curvas de
compactação, para essas energias, dos solos, rejeito e misturas solo-rejeito. Na Figura
4.13 são apresentadas as curvas de compactação, na energia Proctor intermediária, para o
solo amarelo, para o rejeito e para suas misturas com 10% (AR 90/10), 20% (AR 80/20)
e 30% (AR 70/30) em massa de rejeito.
Figura 4.13: Curvas de compactação do solo amarelo, rejeito e suas misturas na energia intermediária.
Pode-se observar, que à medida que a quantidade de substituição do rejeito aumenta a
massa específica aparente seca também aumenta, chegando próximo do valor para o
rejeito puro, enquanto que o teor de umidade ótimo diminui.
1.4
1.45
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
5% 7% 9% 11% 13% 15% 17% 19% 21% 23% 25%
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
(g/c
m³)
Teor de umidade
Amarelo Rejeito AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
48
A Figura 4.14 mostra as curvas de compactação, na energia Proctor intermediária para o
solo vermelho, para o rejeito e suas misturas de 10% (VR 90/10), 20% (VR 80/20) e 30%
(VR 70/30) em massa de rejeito.
Figura 4.14: Curvas de compactação do solo vermelho, rejeito e suas misturas na energia Proctor
intermediária.
Observa-se que, assim como no solo amarelo, a massa específica aparente seca aumenta
com o acréscimo do teor de rejeito, e o teor de umidade ótimo diminui. Pode-se também
observar, que a aproximação das curvas das misturas do solo vermelho em relação à curva
do rejeito, à medida que houve um acréscimo no teor de rejeito, não foi tão grande quanto
nas misturas solo amarelo-rejeito, o que pode ser atribuído à fração argilosa do solo.
Na Figura 4.15, são apresentadas as curvas de compactação do solo amarelo na energia
Proctor modificada bem como do rejeito e suas misturas.
1.25
1.35
1.45
1.55
1.65
1.75
1.85
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
(g/c
m³)
Teor de umidade
Vermelho Rejeito VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
49
Figura 4.15: Curvas de compactação do solo amarelo, rejeito e suas misturas na energia Proctor
modificada.
Pode-se observar, por meio da Figura 4.13, que houve o mesmo processo de aumento de
massa específica aparente seca máxima e diminuição do teor de umidade ótimo quando o
teor de rejeito é aumentado.
São apresentadas na Figura 4.16 as curvas de compactação do solo vermelho, rejeito e
suas misturas na energia Proctor modificada.
Figura 4.16: Curvas de compactação para o solo vermelho, rejeito e suas misturas na energia Proctor
modificada.
Pode-se perceber que, para esse solo, o acréscimo de 10% de rejeito não gerou incremento
na massa específica aparente seca máxima, contrariamente às curvas das misturas de 20%
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
5% 10% 15% 20% 25% 30%
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
(g/c
m³)
Teor de umidade
Amarelo Rejeito AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
(g/c
m³)
Teor de umidade
Vermelho Rejeito VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
50
e 30% de rejeito, as quais mostraram um aumento para a massa específica aparente seca
máxima juntamente com uma diminuição do teor de umidade, assim como previamente
constatado na energia de compactação Proctor intermediária.
Na Figura 4.17 e na Figura 4.18, são mostrados os respectivos parâmetros de ótimo dos
materiais pesquisados de todas as misturas solo amarelo-rejeito em relação ao solo puro.
Figura 4.17: Massa específica aparente seca máxima do solo amarelo, rejeito e suas misturas.
Figura 4.18: Teor de umidade ótimo do solo amarelo, rejeito e suas misturas.
Vê-se que o ganho de massa específica aparente seca máxima foi maior quanto maior o
teor de rejeito na mistura, tanto na energia intermediária quanto na energia modificada.
1.81
1.63
1.711.74
1.78
1.92
1.72
1.771.80
1.87
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
1.85
1.90
1.95
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
ρd
max
(g
/cm
³)
Compactação proctor intermediário solo amarelo
Compactação proctor modificado solo amarelo
14.00
21.00
19.0017.50 17.00
13.00
19.0018.00
15.50 15.50
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
Wo
t (%
)
Compactação proctor intermediário solo amarelo
Compactação proctor modificado solo amarelo
51
Outra tendência é a do teor de umidade ótimo diminuir com o aumento do teor de rejeito
na mistura.
A Figura 4.19 e a Figura 4.20 mostram os resultados da compactação das misturas solo
vermelho-rejeito em relação ao solo puro nas energias Proctor intermediária e Proctor
modificada.
Figura 4.19: Massa específica aparente seca máxima do solo vermelho, rejeito e suas misturas.
Figura 4.20: Teor de umidade ótimo do solo vermelho, rejeito e suas misturas.
A tendência, de aumento da massa específica aparente seca máxima aumentar quando se
aumenta o teor de rejeito, também foi observada nas misturas solo vermelho-rejeito, mas
o crescimento se deu de uma forma menos acentuada que nas misturas solo amarelo-
1.81
1.54 1.561.66 1.71
1.92
1.63 1.631.75 1.78
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
ρd
max
(g
/cm
³)
Compactação proctor intermediário solo vermelho
Compactação proctor modificado solo vermelho
14.00
27.0026.00
21.00 21.00
13.00
23.00 23.0021.00
19.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
Wo
t (%
)
Compactação proctor intermediário solo vermelho
Compactação proctor modificado solo vermelho
52
rejeito. Houve também a tendência de diminuição do teor de umidade ótimo, já que há
aumento de porcentagem de um material com teor de umidade mais baixo que o solo.
4.8. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES
A Figura 4.21 mostra os resultados da resistência à compressão simples (RCS) nas
energias Proctor intermediária e Proctor modificada para o solo amarelo e suas misturas
com rejeito, enquanto que a Figura 4.22 mostra os mesmos resultados para o solo
vermelho e suas misturas.
Figura 4.21: RCS do solo amarelo e suas misturas com rejeito.
Figura 4.22: RCS do solo vermelho e suas misturas com rejeito.
2.372.09 2.16 2.12
3.653.46
4.30 4.31
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
RC
S (
MP
a)
RCS no wot - Energia Intermediária RCS no wot - Energia Modificada
2.62
2.20
3.00
2.31
5.204.93
4.033.74
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
RC
S (
MP
a)
RCS no wot - Energia Intermediária RCS no wot - Energia Modificada
53
Percebe-se que a tendência geral é a diminuição do valor de RCS para ambos os solos
quando o teor de rejeito é aumentado, mas houve exceções como nos casos das misturas
com 20% e 30% de rejeito no solo amarelo na energia modificada e no caso da mistura
com 30% de rejeito no solo vermelho para a energia intermediária.
Em relação ao solo vermelho, observa-se que houve ganho de RCS no caso da mistura
com 20% de rejeito. O RCS referente ao teor de umidade ótimo nessa mistura teve um
ganho de 14,50%, mostrando que para essa dosagem de mistura houve melhora do
parâmetro de resistência analisado.
4.9. CBR
Os corpos de prova confeccionados para realização do ensaio de CBR foram produzidos
no teor de umidade ótimo da energia Proctor modificada de compactação. Os gráficos de
pressão versus penetração do ensaio CBR para os materiais utilizados e suas misturas
podem ser visualizados no Anexo A1.
Através dos dados de CBR, foi possível construir a Figura 4.23, a Figura 4.24 e a Figura
4.25 que mostram os valores do índice de resistência CBR e; da expansão CBR, para os
corpos de prova confeccionados nas umidades de compactação próximas aos respectivos
teores de umidade ótimo dos materiais pesquisados.
Figura 4.23: CBR do solo amarelo, rejeito e suas misturas.
50.50
6.00
33.50
44.50
18.00
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
CB
R (
%)
54
Figura 4.24: Expansão do solo amarelo, rejeito e suas misturas.
Figura 4.25: Teor de umidade ótimo do solo amarelo, rejeito e suas misturas.
Analisando os dados da Figura 4.23, percebe-se que o solo amarelo na condição pura
possui um valor de CBR abaixo do recomendado para ser utilizado em uma sub-base
(CBR>20%), mesmo que a expansão esteja adequada.
Pode-se ainda afirmar que as substituições de 10%, 20% e 30% de rejeito são benéficas
para a resistência do solo segundo o ensaio CBR, pois os resultados mostram acréscimos
de 458,33%, 641,67% e 200%, respectivamente, resultados estes que confirmam o
potencial de resistência que o rejeito de espirais de mineração possui em conjunto com o
solo natural em estudo. Esse acréscimo não pode ser explicado por uma estabilização
0.00
-0.05
0.25
0.13
0.09
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
Exp
ansã
o (
%)
15.03
21.57
17.0315.79
15.05
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
Wo
t (%
)
55
granulométrica já que as curvas das misturas de solo amarelo com rejeito são
aproximadamente iguais. Esse ganho de resistência pode ser atribuído a substituição dos
grãos do solo, que são de baixa resistência, por grãos de rejeito que possuem alta
resistência.
Os valores de CBR e de expansão das misturas com 10% e 20% de rejeito são tais que,
pelo Manual de Pavimentação do DNIT (DNIT, 2006), essas podem ser utilizadas como
sub-base de rodovias, fornecendo valores muito superiores aos mínimos exigidos para
essa camada que são de 20% de CBR e de até 1% de expansão, considerando apenas os
parâmetros de CBR.
O solo vermelho e suas misturas podem ser analisadas por meio da Figura 4.26, da Figura
4.27e da Figura 4.28.
Figura 4.26: CBR do solo vermelho, rejeito e suas misturas.
50.50
31.00
40.00
55.00
12.50
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
CB
R (
%)
56
Figura 4.27: Expansão do solo vermelho, rejeito e suas misturas.
Figura 4.28: Teor de umidade ótimo do solo vermelho, rejeito e suas misturas.
Por meio da Figura 4.26, percebe-se que o solo original na condição pura já apresenta
valores de CBR e expansão, adequados tecnicamente para compor uma camada de sub-
base (CBR > 20% e expansão < 1%).
Isso se deve principalmente ao comportamento laterítico do solo. Por meio desse
resultado, pode-se perceber que a classificação dos solos da AASHTO não caracteriza
todos os solos perfeitamente, principalmente os provenientes de locais de clima tropical,
nos quais há intenso processo de laterização, como é o caso do solo em questão. Pode-se
perceber que esse solo se encontra na exceção referente a IG igual a zero da norma DNIT
139/10-ES, pois sendo um solo laterítico, o IG pode ser maior do que zero.
0.00
0.51
0.200.18
0.02
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
Exp
ansã
o (
%)
15.03
23.7723.05
21.17 21.03
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
Wo
t (%
)
57
A Figura 4.26 também mostra que houve um acréscimo na resistência das misturas com
10% e 20% de substituição de rejeito, sendo 29,03% o acréscimo do índice CBR da
mistura com 10% de rejeito e de 77,42% o acréscimo do índice CBR da mistura com 20%
de rejeito, sendo esta última a melhor das opções de mistura nesse quesito, chegando
quase a 60%, valor este que seria o mínimo para a aceitação como material para confecção
de camadas de base para tráfego leve.
Já a mistura com 30% de rejeito mostrou-se inadequada, pois o resultado do CBR foi
59,68% menor que o do solo original sem mistura, o que vai de encontro ao previsto, pois
a tendência era de aumento no valor do índice de CBR, pois a quantidade de rejeito
também aumentou.
Por meio da Figura 4.27 e da Figura 4.28 pode-se perceber que tanto a expansão quanto
o teor de umidade diminuíram com o acréscimo de rejeito se aproximando do valor deste
material. O rejeito foi benéfico para o solo vermelho reduzindo a expansão do solo.
4.10. CORRELAÇÕES ENTRE MÓDULO DE RESILIÊNCIA E CBR
Os dados colhidos do ensaio de CBR para os solos, o rejeito e suas misturas podem ser
utilizados para o cálculo do módulo de resiliência conforme as equações 3.1, 3.2 e 3.3, o
resultado dos cálculos realizados pode ser visualizado na Figura 4.29.
Figura 4.29: Correlação dos Módulos de Resiliência com os valores do índice de CBR.
Pode-se observar que os cálculos referentes às equações de Preussler (2007) e AASHTO
(1993) mostram um crescimento, de certa forma, semelhantes, enquanto que os cálculos
0
100
200
300
400
500
600
Mó
du
lo d
e R
esili
ênci
a(M
Pa)
Preussler
AASHTO
Powell et al.
58
pela correlação de Powell et al. (1984) destoaram bastante dos dois primeiros. Apesar
disso, observa-se que o padrão de variação entre os solos e suas respectivas misturas
permaneceram como no CBR, e isso já era esperado já que utilizamos o valor de CBR
para realizar o cálculo do MR.
Apesar de não se ter uma correlação efetiva para CBR e MR, pois não há uma relação
consistente entre esses parâmetros, uma vez que o CBR considera a ruptura do material
por deformação permanente excessiva, enquanto que o MR considera baixas deformações
elásticas, os cálculos realizados por meio de correlações podem ser um ponto de partida
para um dimensionamento estrutural através de métodos mecanísticos-empíricos.
4.11. MINI-CBR
O ensaio de Mini-CBR fornece resultados do valor do Mini-CBR, da expansão e a curva
de compactação Mini-Proctor. Esses dados serão apresentados adiante para os solos
amarelo e vermelho, o rejeito e suas misturas. As curvas carga versus penetração do
ensaio Mini-CBR são apresentadas nos anexos A2 a A10. As curvas Mini-CBR versus
teor de umidade e as curvas expansão versus teor de umidade são apresentadas nos anexos
A11 a A19.
A seguir, serão apresentadas as curvas de compactação e de saturação de cada solo,
rejeitos e suas misturas, com o objetivo de analisar a variação da massa específica
aparente seca máxima entre eles.
A Figura 4.30 mostra a curva de compactação e a curva de saturação do rejeito.
Figura 4.30: Curva de compactação Mini-Proctor do rejeito.
1.741.78 1.78 1.80 1.79
2.34
2.24
2.15
2.07
1.98
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
2.20
2.30
2.40
0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.19
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
59
Observa-se que, a curva de compactação ficou distante da curva de saturação, mostrando
a dificuldade de se compactar o material com o método empregado.
A Figura 4.31, a Figura 4.32, a Figura 4.33 e a Figura 4.34, mostram as curvas de
compactação Mini-Proctor e as curvas de saturação referentes ao solo amarelo e suas
misturas com rejeito.
Figura 4.31: Curva de compactação Mini-Proctor do solo amarelo.
Figura 4.32: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 90/10.
1.57
1.66
1.61
1.56
1.77
1.70
1.65
1.59
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
1.48
1.59
1.69
1.671.63
1.91
1.85
1.79
1.711.68
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
60
Figura 4.33: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 80/20.
Figura 4.34: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura AR 70/30.
Pode-se perceber que, assim como nos ensaios de compactação Proctor intermediário e
modificado, os teores de umidade ótimos foram diminuindo à medida que se aumentou o
teor de rejeito no solo amarelo. O valor da massa específica aparente seca máxima
também apresentou a mesma característica da compactação convencional, sendo
incrementada quanto o teor de rejeito foi aumentado em relação ao solo original. É
interessante observar que, no caso da mistura com 30% de rejeito, a massa específica
aparente seca máxima resultou em um valor maior do que o mesmo parâmetro do rejeito.
1.53
1.62
1.73
1.75
1.70
2.01
1.93
1.87
1.79
1.73
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
1.52
1.66
1.771.81
1.77
2.04
1.98
1.91
1.84
1.79
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
61
A Figura 4.35, a Figura 4.36, a Figura 4.37 e a Figura 4.38, apresentam as curvas de
compactação e de saturação referentes ao solo vermelho e suas misturas com substituição
parcial de rejeito.
Figura 4.35: Curva de compactação Mini-Proctor do solo vermelho.
Figura 4.36: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 90/10.
1.42
1.48
1.54
1.50
1.47
1.67
1.63
1.55
1.51
1.47
1.40
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
1.45
1.51
1.56
1.561.54
1.76
1.70
1.64
1.59
1.54
1.40
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
0.21 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
62
Figura 4.37: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 80/20.
Figura 4.38: Curva de compactação Mini-Proctor da mistura VR 70/30.
Pode-se analisar que a massa específica aparente seca máxima foi incrementada e o teor
de umidade ótimo minimizado com o acréscimo do teor rejeito em relação ao solo na sua
condição original.
O ensaio de Mini-CBR fornece os resultados de resistência e expansão dos corpos de
prova.
A Figura 4.39, a Figura 4.40 e a Figura 4.41, mostram os resultados do ensaio de Mini-
CBR para o solo amarelo e suas misturas com rejeito.
1.45
1.54
1.60
1.64 1.63
1.91 1.83
1.76
1.71
1.66
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
1.55
1.67
1.72
1.70
1.66
1.91
1.87
1.80
1.73
1.66
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
1.85
1.90
1.95
2.00
0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27
Mas
sa e
sp. ap
aren
te s
eca
Teor de umidade
Curva de
compactação
Curva de
saturação
63
Figura 4.39: Massa específica aparente seca máxima do solo amarelo e de suas misturas com rejeito.
Figura 4.40: Valores de Mini-CBR para o solo amarelo e suas misturas com rejeito.
1.80
1.67
1.70
1.76
1.81
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
1.85
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
ρd
max
(g
/cm
³)
9.33
6.61
8.328.58
6.68
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
Min
i-C
BR
(%
)
64
Figura 4.41: Valores de expansão Mini-CBR para o solo amarelo e suas misturas com rejeito.
Pode-se ver que as variações do Mini-CBR foram de 25,87%, 29,80% e 1,06% para as
misturas de 10%, 20% e 30% de rejeito, respectivamente. Essas variações concordam
com o ensaio CBR no sentido de que a mistura que obteve o maior acréscimo de Mini-
CBR foi a com 20% de rejeito em substituição ao solo, ainda que o incremento do
parâmetro tenha sido muito inferior ao incremento obtido no ensaio de CBR, o que pode
ser explicado devido a diferença de energia de compactação aplicada em cada tipo de
ensaio.
Em relação à expansão pode-se observar que houve uma variação de -40,54%, 8,11% e
21,62% para as misturas de 10%, 20% e 30% respectivamente. Percebe-se também que
apesar das variações todas as misturas possuem o valor de expansão baixo.
A Figura 4.42, a Figura 4.43 e a Figura 4.44, mostram os resultados do ensaio de Mini-
CBR para o solo vermelho e suas misturas com rejeito.
-0.18
0.37
0.22
0.40
0.45
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
R A AR 90/10 AR 80/20 AR 70/30
Ex
pan
são (
%)
65
Figura 4.42: Massa específica aparente seca máxima do solo vermelho e de suas misturas com rejeito.
Figura 4.43: Valores de Mini-CBR para o solo vermelho e suas misturas com rejeito.
1.80
1.54
1.57
1.64
1.72
1.40
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
1.85
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
ρd
max
(g
/cm
³)
9.33
8.328.99
10.00 9.97
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30
Min
i-C
BR
(%
)
66
Figura 4.44: Valores de expansão Mini-CBR para o solo vermelho e suas misturas com rejeito.
Percebe-se que o aumento no teor de rejeito, acarretou em incrementos nos valores de
Mini-CBR em relação ao solo vermelho, na sua condição pura. As variações de Mini-
CBR foram de 8,05%, 20,19% e 19,83% para as misturas de 10%, 20% e 30% de rejeito,
respectivamente, em relação ao solo na condição original.
Percebe-se que apesar de as variações de Mini-CBR não se aproximarem das variações
do CBR, o padrão foi semelhante, sendo que as adições de 20% de rejeito obtiveram o
maior ganho de resistência. Além disso, nos dois tipos de ensaio, o solo amarelo foi mais
beneficiado pela adição do rejeito.
-0.18
0.220.24
0.30
0.12
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
R V VR 90/10 VR 80/20 VR 70/30Ex
pan
são (
%)
67
5. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
A mistura de solos naturais com rejeito de mineração a fim de estabilizar o solo foi o
objetivo principal deste presente trabalho. A avaliação da estabilização foi realizada por
meio de ensaios mecânicos e de estabilidade dimensional, esses ensaios foram: CBR com
imersão do corpo de prova por 96 horas, RCS e Mini-CBR com imersão de no mínimo
20 horas.
A adição do rejeito nos solos provou-se ser válida do ponto de vista técnico e ambiental,
considerando que o rejeito seria utilizado como material de construção e não como um
material a ser depositado no meio físico.
Em relação à massa específica aparente seca máxima, houve maiores ganhos quanto
maiores os teores de rejeito na mistura para os dois solos estudados.
Os valores de resistência à compressão simples, no geral, apresentaram queda para os
dois solos, quando o rejeito foi adicionado. Essa tendência, não foi observada para as
misturas de solo amarelo com rejeito nas porcentagens de 20% e 30%, na energia
modificada; e para o solo vermelho com porcentagens de rejeito de 20% na energia
intermediária.
Os ensaios de CBR obtiveram incrementos de valores quando da adição de rejeito para
os dois solos, exceto a misturas com 30% de rejeito para o solo vermelho. Pode-se
perceber que o solo amarelo teve um ganho de 641,67% na mistura com 20% de rejeito,
mas por meio da granulometria da mistura em relação ao solo, não houve estabilização
granulométrica, já que a curva da mistura é praticamente coincidente com a curva
granulométrica do solo original.
Uma mudança de granulometria mais acentuada foi observada no solo vermelho, que por
meio de das curvas granulométricas das misturas com rejeito, percebe-se que houve
variações nos tamanhos dos grãos, tornando as curvas mais bem graduadas e menos
uniformes. Além disso percebe-se o alto valor de CBR atingido pela mistura de solo
vermelho com 20% de rejeito que foi de 55%, apenas 5% a menos que o recomendado
para compor camadas de base.
68
Em relação à expansão, no ensaio CBR, observa-se que no caso do solo amarelo houve
aumento de expansão em relação ao solo na condição original com o aumento do teor de
rejeito; já no caso do solo vermelho, houve diminuição da expansão também em relação
ao solo na condição original.
Portanto, a partir do ensaio CBR com a expansão pode-se afirmar que o solo amarelo
originalmente não poderia ser utilizado como base ou sub-base de pavimentos, mas com
a substituição parcial de rejeito nas porcentagens de 10% e 20%, que forneceram 33,50%
e 44,50% de CBR e 0,25% e 0,13% de expansão, passou a ser possível ser utilizado como
sub-base, cujos valores mínimos são de 20% de CBR e 1% de expansão, em se tratando
do ensaio CBR, segundo a norma DNIT 139/10-ES.
No caso do solo vermelho, por meio dos ensaios de CBR e expansão, o mesmo, já poderia
ser utilizado como sub-base com valores de 31% de CBR e de 0,51% de expansão.
Outro tópico importante a ser considerado é a relação da classificação dos solos com o
CBR, em que o solo vermelho sem porcentagem de rejeito apresentou CBR de 31% e
expansão de 0,51%, apesar de sua classificação no sistema AASHTO resultar em um solo
A-7-5 com índice de grupo de 9. Essa contradição se deve ao fato de que a classificação
da AASHTO foi produzida para solos de clima temperado, não sendo efetiva para os solos
de clima tropical. A explicação da grande capacidade de suporte por meio do CBR do
solo vermelho se dá por meio da classificação MCT, em que o solo é classificado como
uma argila laterítica. O oposto ocorreu com o solo amarelo, sendo classificado como A-
2-7 com IG igual a 0, o que seria de bom comportamento como material para subleito
segundo a classificação da AASHTO, o que não foi confirmado pelo valor de CBR de
6%.
O MR foi calculado a partir do CBR por meio de correlações para fornecer dados a fim
de se realizar um pré-dimensionamento de um pavimento contendo o rejeito, os solos ou
suas misturas por métodos mecanísticos-empíricos.
Entrando no campo dos ensaios de equipamento miniatura, mais precisamente na
compactação mini-Proctor, os solos amarelo e vermelho apresentaram ganhos em todas
as misturas, mostrando a mesma tendência do método tradicional de compactação
Proctor, quanto maior o teor de rejeito na mistura, maior foi a massa específica aparente
seca máxima obtida.
69
Ainda em relação aos ensaios em miniatura, para o Mini-CBR os solos também obtiveram
ganhos com a adição do rejeito, mas menos expressivos do que o ensaio de CBR padrão.
Todos esses dados de ensaios de resistência e estabilidade dimensional mostram o
potencial técnico do rejeito em misturas com solos da região de Rio Piracicaba ou mesmo
sendo utilizado na sua forma pura devido ao elevado CBR e baixa expansibilidade. O
rejeito de espirais, portanto, pode ser utilizado estabilizando esses dois solos estudados,
mostrando o aumento na resistência dos solos.
Conclui-se, portanto, que os objetivos do presente trabalho foram atendidos, sendo
possível verificar as propriedades mecânicas dos dois solos em estudo bem como do
rejeito e suas misturas. Também foi possível verificar se os mesmos estariam aptos a
comporem as camadas de base ou sub-base de pavimentos.
O autor sugere como pesquisas futuras outras utilizações do rejeito em outras áreas da
engenharia civil, como em argamassa e concretos entrando como substituição total ou
parcial da areia nesses casos.
70
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RODRIGUES, K. H. P.; PITANGA, H. N. Estudo do comportamento mecânico de
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ROHDE, L. (2002). Escória de Aciaria Elétrica em Camadas Granulares de Pavimento -
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SENÇO, Wlastermiler de. Manual de Técnicas de Pavimentação. vol. 1. 2. ed. São Paulo:
Pini, 2007.
75
SENÇO, Wlastermiler de. Manual de Técnicas de Pavimentação. vol. 2. 2. ed. São Paulo:
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SILVA, E.A. (1988). Estudo de bases estabilizadas granulometricamente com ou sem
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VARGAS, Milton. Introdução à Mecânica dos Solos, Ed. McGraw Hill, SP, 1985.
VILLIBOR, Douglas Fadul. Estabilização Granulométrica ou Mecânica. São Carlos,
1982.
76
ANEXOS
Anexo A1: Curvas carga versus penetração CBR dos materiais estudados.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR REJEITO
CP 1
CP 2
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR AMARELO
CP 1
CP 2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR AR 90/10
CP 1
CP 2
77
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR AR 80/20
CP 1
CP 2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR AR 70/30
CP 1
CP 2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR VERMELHO
CP 1
CP 2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR VR 90/10
CP 1
CP 2
78
Anexo A2: Curvas carga versus penetração Mini-CBR do rejeito em diferentes umidades.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR VR 80/20
CP 1
CP 2
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550
Pre
ssão
no
so
lo (
kgf/
cm²)
Penetração (pol)
CBR VR 70/30
CP 1
CP 2
0 2 4 6 8 10 1216
20 22 24 25 26 28
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetreção - w = 9,75%
0 3 59 11 14 16
2024 26 28 30 32 32
0
10
20
30
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
aga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetreção - w = 11,69%
79
Anexo A3: Curvas carga versus penetração Mini-CBR do solo amarelo em diferentes
umidades.
0 2 4 69
12 1417 19
22 24 24 26 27
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetreção - w = 13,68%
03
69 11
1417
2226 28 30 30 30 30
0
10
20
30
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetreção - w = 15,45%
0 14 5 6
9 1114
17 1821 22 24 26
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetreção - w = 17,68%
04 6 8 10 12 10 11 12 13 14 15 16 17
05
101520
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 18,64%
80
Anexo A4: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura AR 90/10 em diferentes
umidades.
03 5
8 10 11 13 1518 20 21 23 25 26
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 20,80%
0
23 3 3 3
4 4 4 45 5
6 6
0
2
4
6
8
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 24,90%
0 1 13 4 4 5
79 10 11
13 1416
0
5
10
15
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 22,87%
0 1 3 4 6 7 8 8 8 8 8 10 12 14
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w =14,95%
81
Anexo A5: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura AR 80/20 em diferentes
umidades.
0 4 6 8 10 12 13 16 17 17 18 19 20 22
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 16,73%
06 10 12 14 16 17 20 23 25 27 29 30 32
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 18,57%
0 3 4 6 7 8 10 11 14 15 16 17 19 21
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 20,86%
0 1 1 2 3 4 5 7 8 10 11 12 13 15
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 22,22%
0 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 6
0
5
10
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 12,77%
82
Anexo A6: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura AR 70/30 em diferentes
umidades.
0 3 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 14,84%
07 10 13 15 16 18 21 23 25 28 29 31 33
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 16,53%
0 3 5 7 8 10 12 14 17 20 22 24 25 28
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 18,93
0 1 1 2 3 4 5 6 7 9 10 12 13 14
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 20,62%
0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 6
0
5
10
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 12,34%
83
Anexo A7: Curvas carga versus penetração Mini-CBR do solo vermelho em diferentes
umidades.
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 13,93%
07 10 13 14 15 16 16 17 20 23 25 28 30
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 15,84%
0 3 4 6 8 9 11 14 17 20 23 24 26 29
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 17,76%
0 1 3 4 5 6 7 9 10 12 13 14 15 16
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 19,30%
0 1 3 4 6 7 8 8 8 8 8 10 12 14
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 24,34%
84
Anexo A8: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura VR 90/10 em diferentes
umidades.
0 4 6 8 10 12 13 16 17 17 18 19 20 22
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 25,77%
06 10 12 14 16 17 20 23 25 27 29 30 32
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 28,76%
0 3 4 6 7 8 10 11 14 15 16 17 19 21
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 30,77%
0 1 1 2 3 4 5 7 8 10 11 12 13 15
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 32,46%
04 5 7 8 9 10 12 14 12
9 9 10 12
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 21,43%
85
Anexo A9: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura VR 80/20 em diferentes
umidades.
06 9 11 13 15 16 20 22 24 25 27 29 31
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 23,60%
0 5 10 12 15 16 19 21 22 24 25 28 30 32
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
( kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 25,49%
06 10 12 15 17 19 22 25 27 30 31 33 34
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 27,36%
07 12 14 17 19 21 21
15 18 19 24 25 27
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 29,45%
86
0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12
0
5
10
15
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 17,32%
0
5 68
1012 13
1618
10 1013
1517
0
5
10
15
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 19,59%
09 11 14
19 22 23 25 28 30 34 35 37 39
0
20
40
60
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 21,57%
06
1115 17 19 21 24 25 24 25 27 30 31
0
10
20
30
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 23,25%
87
Anexo A10: Curvas carga versus penetração Mini-CBR da mistura VR 70/30 em
diferentes umidades.
04 6 8 10 13 14
18 21 24 26 28 30 31
0
10
20
30
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 25,30%
07
13 16 18 21 23 25 26 27 28 30 33 35
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 20,70%
05 8 10
14 16 1721 24 27 30 32 35 36
0
20
40
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 23,24%
0 1 2 35 5 6
9 1012
14 15 16 17
0
10
20
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 25,37%
88
Anexo A11: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade do
rejeito.
0 1 3 5 6 7 9 1114 16 18 20 21 23
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 17,72%
07
12 1417 19 21 21
1518 20
24 25 27
0
10
20
30
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
Car
ga
(kgf)
Penetração (mm)
Carga x Penetração - w = 18,76%
7.30
8.65
7.05
9.33
6.27
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade do rejeito
89
Anexo A12: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade do
solo amarelo.
Anexo A13: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura AR 90/10..
0.10
0.38
0.16
-0.18
0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade do rejeito
4.78
6.61
3.45
1.93
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade do solo amarelo
0.83
0.37 0.35 0.35
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade do solo amarelo
90
Anexo A14: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura AR 80/20.
3.59
6.68
8.32
5.22
3.19
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade da mistura AR 90/10
-1.47
0.430.22
-1.70
0.18
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade da mistura AR 90/10
1.49
4.52
8.53
6.27
2.77
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade da mistura AR 80/20
91
Anexo A15: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura AR 70/30.
1.66
0.82
0.400.24
-0.86
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade da mistura AR 80/20
1.93
3.59
6.686.27
3.99
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade AR 70/30
1.93
0.74
0.450.28
0.10
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade AR 70/30
92
Anexo A16: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade do
solo vermelho.
Anexo A17: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura VR 90/10.
3.59
6.68
8.32
5.22
3.19
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade do solo vermelho
-1.44
0.440.22
-1.75
0.18
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade do solo vermelho
93
Anexo A18: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura VR 80/20.
5.22
8.168.53
8.998.53
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade da mistura VR 90/10
0.67
0.42
0.16
0.240.18
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade da mistura VR 90/10
94
Anexo A19: Curvas Mini-CBR versus teor de umidade e expansão vs teor de umidade da
mistura VR 70/30.
3.19
6.68
10.009.61
7.64
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
11.00
0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade da mistura 80/20
1.00
0.53
0.300.20
0.64
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade da mistura 80/20
95
5.22
8.53
9.97
8.65
3.99
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
11.00
0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Min
i-C
BR
Teor de umidade
Mini-CBR vs teor de umidade da mistura VR 70/30
0.53
0.18
0.12
0.28
0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26
Exp
ansã
o
Teor de umidade
Expansão vs teor de umidade VR 70/30
