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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
USO DE BIOTECNOLOGIA NA MELHORIA DE SOLOS PARA FINS DE PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA.
CLAUDIA MARICELA GÓMEZ MUÑETÓN
ORIENTADOR: JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, Ph.D. CO-ORIENTADOR: FERNANDO ARARIPE G. TORRES, Ph.D.
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA
BRASÍLIA / DF: MARÇO/2009
ii
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
USO DE BIOTECNOLOGIA NA MELHORIA DE SOLOS PARA FINS DE PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA.
CLAUDIA MARICELA GÓMEZ MUÑETÓN
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E
AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.
APROVADA POR:
_________________________________________
JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, Ph.D. (UnB)
(ORIENTADOR)
_________________________________________
NEWTON MOREIRA DE SOUZA, Ph.D (UnB)
(EXAMINADOR INTERNO)
_________________________________________
MARCOS MASSAO FUTAI, Ph.D (USP)
(EXAMINADOR EXTERNO)
DATA: BRASÍLIA/DF, 17 de Março de 2009.
iii
FICHA CATALOGRÁFICA
GÓMEZ MUÑETÓN, CLAUDIA MARICELA. Uso de biotecnologia na melhoria de solos para fins de pavimentação rodoviária
[Distrito Federal] 2009 xii, 98 p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia, 2009) Dissertação de mestrado – Universidade de Brasília. Faculdade de tecnologia.
Departamento de Engenharia Civil 1. Pavimentação 3. Solos tropicais I. ENC/FT/UnB
2. Biotecnologia 4. Biomineralização II. Título (série)
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
GÓMEZ MUÑETÓN, C.M. (2009) Uso de biotecnologia na melhoria de solos para fins de
pavimentação rodoviária. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-174/09,
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 98 p.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Claudia Maricela Gómez Muñetón
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Uso de biotecnologia na melhoria de solos
para fins de pavimentação rodoviária.
GRAU / ANO: Mestre / 2009
É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta monografia
de Projeto Final e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta monografia
de Projeto Final pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
_____________________________
Claudia Maricela Gómez Muñetón
CLN 407 Bloco C Apto 211
70855-530 – Brasília/DF – Brasil
iv
“Sé firme en tus actitudes y perseverante en tu
ideal, pero sé paciente, no pretendiendo que todo te llegue de inmediato.
Haz tiempo para todo, y todo lo que es tuyo, vendrá a tus manos en el momento oportuno. Aprende a esperar el momento exacto para
recibir los beneficios que reclamas. Espera con paciencia a que maduren los frutos para poder apreciar debidamente su dulzura. El éxito en la vida no se mide por lo que has
logrado, sino por los obstáculos que has tenido que enfrentar en el camino.”
Anônimo
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DEDICATÓRIA
A Deus, por ter me dado o privilegio de
ter esta experiência que, além de me
aportar conhecimentos profissionais,
me deu crescimento pessoal e fortaleza
para continuar.
A minha família pelo grande apoio e a
companhia que me ofereceram para
conseguir esta conquista.
As todas as pessoas que estiveram do
meu lado me apoiando.
vi
AGRADECIMENTOS
A Deus por me manter firme para não desistir na procura dos meus objetivos.
A meus pais Marina e Eduardo, e a minhas irmãs que sempre me deram um grande apoio,
compreensão e confiança para não renunciar durante os momentos difíceis neste mestrado.
Também porque sempre estiveram torcendo por meu sucesso.
A meus tios e tias, primos e primas, a Paola minha grande amiga, pelo apoio e preocupação
para terminar com sucesso esta etapa.
Ao professor José Camapum de Carvalho por sua vontade de me orientar e pelo grande
interesse de me ajudar a crescer como profissional e como pessoa.
A todos os professores da pós-graduação em Geotecnia da Universidade de Brasília, pelos
conhecimentos transmitidos durante o transcurso do meu mestrado.
Aos técnicos do laboratório de Geotecnia da UnB, pela sua ajuda durante a etapa
experimental desta pesquisa. Igualmente, agradeço a Nararubia do laboratório de
microbiologia dos alimentos da FAV, UnB, por sua paciência e ajuda, e aos técnicos dos
laboratórios de DRX e FTIR por a rápida ajuda na realização dos ensaios.
Um especial agradecimento a Yamile Valencia pela presença e grande ajuda durante todo o
transcurso do meu mestrado, especialmente durante o desenvolvimento da minha pesquisa.
Igualmente, um grande agradecimento para meus grandes amigos e amigas Sandra, Jimmy,
Jorge, Diana Alejandra, Sonia, Diego, Nelson, Carolina Sánchez, Augusto, Carlos, Juan
Fernando, Sergio, Sebastian, Juliana, Victoria, Edcelio e Janier. Especialmente, a Diana
Paola, Liudy, Laura, Carolina e Wladimir, que estiveram sempre me acompanhando e me
dando carinho, alegria e apoio nos momentos mais difíceis durante estes dois anos em
Brasília.
Ao programa de pós-graduação em Geotecnia da UnB pela oportunidade de estudar e obter
conhecimentos inesquecíveis que me fizeram crescer tanto como pessoa quanto como
profissional.
vii
A minha família geotécnica por me receber de braços abertos, também por me dar a alegria
e companhia necessárias para superar todos os obstáculos durante meu mestrado.
Ao CNPq pelo apoio econômico
A Wisley, à professora Inês do programa de química, aos professores Ângela Patrícia e
Fernando Araripe pelos grandes aportes que fizeram para melhorar meu trabalho.
A meus grandes amigos da Colômbia que sempre me apóiam para alcançar minhas metas.
Especialmente a César que confiou em mim e me deu o apoio para conseguir estudar em
Brasil.
E a todos aqueles que não sendo citados contribuíram de alguma forma para a finalização
desta etapa, MUITO OBRIGADA! – MUCHAS GRACIAS!
viii
RESUMO
USO DE BIOTECNOLOGIA NA MELHORIA DE SOLOS
PARA FINS DE PAVIMENTAÇÃO RODOVIÁRIA
Esta dissertação apresenta o estudo da variação de algumas propriedades físicas e
mecânicas de um solo laterítico proveniente da cidade satélite de Santa Maria na região do
Planalto Central, Distrito Federal, por meio do uso de processos biotecnológicos, que
consistiram na indução da precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) mediante adição de
um meio nutriente ao solo e do processo de hidrólise de uréia usando a enzima uréase
proveniente do feijão de porco (Canavalia Ensiformis).
Para o desenvolvimento da pesquisa utilizou-se o solo natural e tratado compactado nas
condições ótimas das energias Proctor normal e Proctor intermediário. Em seguida, para
avaliação da influência das condições de cura quanto à umidade, uma parte dos corpos de
prova foi mantida na condição de compactação, outra parte foi conduzida ao ramo seco (wótimo
-3%) e uma ultima parte foi conduzida ao ramo úmido (wótimo +3%).
Os ensaios foram realizados sob condições de trabalho similares, para assim determinar as
variações das propriedades do solo devidas ao tratamento. Apenas quanto à resistência à
tração foram marcantes as melhorias no comportamento mecânico do solo com a adição do
meio nutritivo. No caso dos ensaios de compressão simples e CBR não houve qualquer ganho.
A viabilidade de uso do meio nutritivo como indutor de precipitação de carbonato de cálcio, e,
portanto, como agente estabilizador do solo, deve ser analisado para outros solos regionais
antes de se formar uma opinião mais concreta sobre o assunto.
ix
ABSTRACT
USE OF BIOTECHNOLOGY IN THE SOIL FOR IMPROVEMENT OF ROAD PAVIMENTAÇÃO
This thesis presents the study of variation of some physical and mechanical properties of
soil laterítica from the satellite city of Santa Maria in the Central Plateau, Distrito Federal, by
the use of biotechnological processes, which consisted in the induction of precipitation of
calcium carbonate (CaCO3) by adding a nutrient medium to soil and the process of hydrolysis
of urea by the enzyme uréase from jack bean (Canavalia Ensiformis).
For the development of the research it was used the natural and treated soil compacted
under optimal conditions of normal proctor energy and intermediary Proctor energy. Then, to
evaluate the influence of cure conditions on the humidity, some of the test bodies were kept in
the condition of compactation, another part was carried to the humidity less than the optimal
(woptimal -3%) and a last part was conducted to wet humidity (woptimal +3%).
The tests were performed under similar working conditions in order to determine changes
in soil properties due to treatment. Mechanical performance had significant improvements
only on the tensile strength with the addition of nutrient medium. In the case of simple
compression tests and CBR there was no gain. The feasibility of using the nutrient medium as
inducer of calcium carbonate precipitation and, therefore, as a soil stabilizer, should be
analised for other regional soil before forming an opinion on the matter more concrete.
x
RESUMEN
USO DE BIOTECNOLOGIA EM LA MEJORIA DE SUELOS
COM FIENES DE PAVIMENTACIÓN VIAL
Esta disertación presenta El estúdio de la variación de algunas propiedades físicas y
mecánicas de un suelo laterítico proveniente de la ciudad satélite de Santa María en la región
del Planalto Central, Distrito Federal, por medio del uso de procesos biotecnológicos, que
consistieron en la inducción de la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3) mediante la
adición de un medio nutriente en el suelo y del proceso de hidrólisis de urea usando la enzima
urease proveniente del FEIJÃO DE PORCO (Canavalia Ensiformis).
Para el desarrollo de la investigación se utilizó el suelo natural y tratado compactado en las
condiciones óptimas de las energias Próctor normal y Próctor intermediario. Para la
evaluación de la influencia de las condiciones de cura refiriéndose a la humedad, una parte de
los cuerpos de prueba fue mantenida en la condición de compactación, otra parte fue
conducida al ramo seco (wótimo -3%) e una última parte fue conducida al ramo húmedo (wótimo
+3%).
Los ensayos fueron realizados sobre condiciones de trabajo similares para así determinar
las variaciones de las propiedades del suelo debidas al tratamiento. Las mejorías más
marcadas en el comportamiento mecánico con adición de medio nutritivo fueron presentadas
por los ensayos de tracción indirecta. En el caso de los ensayos de compresión simple y CBR
no hubo ninguna ganancia mecánica. La viabilidad del uso del medio nutritivo como inductor
de precipitación de carbonato de calcio, por tanto, como agente estabilizador del suelo, debe
ser analizado su uso para otros suelos regionales antes de formar una opinión más concreta
sobre el asunto.
xi
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1
1.1 JUSTIFICAÇÃO DA PESQUISA ....................................................................... 2
1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................... 3
1.2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 3
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 3
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ......................................................................... 3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 5
2.1 SOLO LATERÍTICO ........................................................................................... 5
2.2 BIOTECNOLOGIA .............................................................................................. 7
2.3 BIOMINERALIZAÇÃO ...................................................................................... 8
2.3.1 BIO-ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS MEDIANTE PRECIPITAÇÃO
DE CARBONATO DE CÁLCIO (CaCO3) ....................................................... 13
2.3.2 BIO-ESTABILIZAÇÃO EM RODOVIAS ....................................................... 18
3. MATERIAIS E MÊTODOS ............................................................................... 21
3.1 MATERIAIS ........................................................................................................ 21
3.1.1 SOLO .................................................................................................................... 21
3.1.2 AGENTES PRECIPITADORES ....................................................................... 22
3.2 METODOLOGIA ............................................................................................... 23
3.2.1 AMOSTRAGEM E ARMAZENAMENTO DO SOLO NATURAL .............. 23
3.2.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO SOLO SEM TRATAMENTO ............... 23
3.2.2.1 LIMITES DE CONSISTÊNCIA ........................................................................ 23
3.2.2.2 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS ................................................................ 24
3.2.2.3 CARACTERIZAÇÃO MCT EXPEDITA ........................................................ 25
3.2.2.4 MINI-COMPACTAÇÃO ................................................................................... 26
3.2.2.5 COMPACTAÇÃO MINI-MCV ......................................................................... 27
xii
3.2.3 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DO SOLO NATURAL .................... 27
3.2.4 CARACTERIZAÇÃO M INERALÓGICA E QUÍMICA DO SOLO
NATURAL ........................................................................................................... 27
3.2.5 CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO
SOLO NATURAL ............................................................................................... 28
3.2.5.1 ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES ......................................................... 29
3.2.5.2 ENSAIO DE MINI-CBR ..................................................................................... 30
3.2.5.3 CURVA CARACTERISTICA DE RETENÇÃO DE ÁGUA.......................... 30
3.2.5.4 ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL .................................................. 32
3.2.6 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO COM TRATAMENTO ............................ 33
3.2.6.1 FASE PREPARATÓRIA PARA A AÇÃO BIOLÓGICA .............................. 33
3.2.6.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA, MINERALÓGICA E MECÂNICA DO
SOLO COM ADIÇÃO DO MEIO NUTRITIVO B4 ....................................... 35
3.2.6.3 DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE UREASICA DO EXTRATO DE
FEIJÃO DE PORCO .......................................................................................... 35
3.2.6.4 ENSAIOS DE COMPRESSÃO SIMPLES DO SOLO COM ADIÇÃO
DE FEIJÃO DE PORCO .................................................................................... 36
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................. 38
4.1 MEIO NUTRIENTE B4 ..................................................................................... 38
4.1.1 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA .......................................................................... 38
4.1.1.1 LIMITES DE ATTERBERG ............................................................................. 38
4.1.1.2 COMPACTAÇÃO ............................................................................................... 42
4.1.1.3 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS ................................................................ 44
4.1.2 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL ............................................................ 47
4.1.3 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA ...................................................... 52
4.1.4 CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO .................. 54
4.1.4.1 CURVA CARACTERÍSTICA DE RETENÇÃO DE AGUA.......................... 54
xiii
4.1.4.2 COMPRESÃO SIMPLES .................................................................................. 58
4.1.4.3 COMPRESÃO DIAMETRAL ........................................................................... 66
4.1.4.4 MINI-CBR ........................................................................................................... 73
4.2 FEIJÃO DE PORCO (Canavalia Ensiformis) ................................................... 74
4.2.1 VERIFICAÇÃO DE ATIVIDADE UREASICA .............................................. 75
4.2.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES ......................................................... 75
5. CONCLUSÕES ................................................................................................... 79
6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................. 82
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÃFICAS ................................................................................. 83
A. APÊNDICE A ...................................................................................................... 88
B. APÊNDICE B ...................................................................................................... 95
C. APÊNDICE C ...................................................................................................... 98
D. APÊNDICE D .................................................................................................... 101
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Curva de crescimento típica para uma população bacteriana (Gómez, 2006) ........ 10
Figura 1.2 Esquematização do principio de formação de Biograout e Biosealing (Meurs et al., 2006) ............................................................................................................ 19
Figura 3.1 Voçoroca de Santa Maria ........................................................................................ 22
Figura 3.2 Feijão de porco (Canavalia ensiformes) ................................................................. 23
Figura 3.3 Ensaio de granulometria por sedimentação ............................................................ 24
Figura 3.4 Granulômetro laser existente no Laboratorio de Geotecnia - UnB ........................ 24
Figura 3.5 Carta de classificação da metodologia MCT expedita ............................................ 26
Figura 3.6 Montagem do ensaio de sucção matricial ............................................................... 31
Figura 3.7 Ensaio de Compressão diametral ............................................................................ 33
Figura 3.8 Processo de preparação do extrato de feijão de porco ............................................ 34
Figura 4.1 Limite de liquidez (a) Ramo úmido (b) Ramo Seco (c) Umidade ótima ................ 39
Figura 4.2 Correlações do wL (a) com Sr (%) (b) com w (%) (c) com “e” .............................. 40
Figura 4.3 Correlações do wP (a) com Sr (%) (b) com w (%) (c) com “e” ............................. 41
Figura 4.4 Carta de plasticidade ............................................................................................... 42
Figura 4.5 Curvas de compactação miniatura .......................................................................... 43
Figura 4.6 Familia de curvas Mini-MCV (a) Energia Intermediaria (b) Energia Normal ....... 44
Figura 4.7 Estrutura do solo para umidade ótima .................................................................... 49
Figura 4.8 Estrutura do solo para umidade no ramo seco ....................................................... 50
Figura 4.9 Estrutura do solo para umidade no ramo úmido ..................................................... 51
Figura 4.10 Difratograma de raios X para amostra SN ............................................................ 52
Figura 4.11 Espectro de FTIR para a amostra SN .................................................................... 53
Figura 4.12Influência do pH na plasticidade do solo. .............................................................. 54
Figura 4.13 Curvas características na umidade ótima (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr .................................................................................................................. 56
Figura 4.14 Curvas características no ramo úmido (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr ........................................................................................................................... 57
Figura 4.15 Curvas características no ramo seco (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr .... 58
Figura 4.16 Resistência à compressão simples (a) SNO. (b) B4O ........................................... 59
xv
Figura 4.17 Relação σr – w% ................................................................................................... 60
Figura 4.18 Relação σr – w% (a) B4. (b) SN. .......................................................................... 60
Figura 4.19 Relação σr – w% (a) energia normal. (b) energia intermediaria. ......................... 61
Figura 4.20 Relação w% - e (SN – B4) .................................................................................... 62
Figura 4.21 Relação σr – e (SN-B4) ........................................................................................ 62
Figura 4.22 Relação σr – Sr % (SN – B4) ............................................................................... 63
Figura 4.23 Relação σr – Sr % (a) energia normal (b) energia intermediaria ......................... 63
Figura 4.24 Relação Sucção - σr (SN – B4) ............................................................................ 64
Figura 4.25. Relação sucção normalizada - σr (SN – B4) ....................................................... 65
Figura 4.26 Falhas dos corpos de prova em compressão simples (a) SNIO (b) B4IO............. 66
Figura 4.27 Relação w % - σt (SN – B4) ................................................................................. 67
Figura 4.28 Variação σt – w % (a) energia normal (b) energia intermediária ......................... 67
Figura 4.29 Relação w % - σt (a) B4 (b) SN ............................................................................ 68
Figura 4.30 Relação e – σt (SN - B4) ...................................................................................... 68
Figura 4.31 Relação w% - e (SN-B4) ...................................................................................... 69
Figura 4.32 Variação σt – Sr % (SN – B4) .............................................................................. 69
Figura 4.33 Variação σt – Sr % (a) energia normal (b) energia intermediaria ........................ 70
Figura 4.34 Relação sucção matricial – σt (SN – B4) ............................................................. 70
Figura 4.35 Relação sucção matricial - σt (a) Enegia normal (b) Energia intermediaria ........ 71
Figura 4.36 Relação sucção - σt (a) B4 (b) SN ........................................................................ 71
Figura 4.37 Relação pF/e - σt (SN-B4) .................................................................................... 72
Figura 4.38 Relação pF/e - σt (a) energia normal (b) energia intermediaria ........................... 72
Figura 4.39 Relação pF/e - σt (a) B4 (b) SN ............................................................................ 73
Figura 4.40 Corpo de prova após o rompimento ...................................................................... 73
Figura 4.41 Mini – CBR com w% (a) umidade ótima (b) ramo seco (c) ramo úmido ........... 74
Figura 4.42 Ensaio de atividade ureasica do extrato de feijão de porco .................................. 75
Figura 4.43 Corpo de prova com adição de extrato de feijão de porco .................................... 76
Figura 4.44 Imagens da precipitação de CaCO3 para o solo com extrato de feijão de porco (a) F5I-400x (b) F5I-200x (c) F5I-100x (d) F5N-400x (e) F5N-200x (f) F5N-100x ................................................................................................. 76
Figura 4.45 Comparação entre as resistências dos tratamentos (a) Sucção matricial – σr
(b) pF/e - σr ........................................................................................................... 78
xvi
Figura A.1 Curvas Granulométricas para umidade ótima (a) Energias unificadas (b) Energia intermediaria (c) Energia normal ............................................................. 89
Figura A.2 Curvas Granulométricas para umidade ótima (a) Energias unificadas (b) Energia intermediaria (c) Energia normal ............................................................. 90
Figura A.3 Curvas Granulométricas para o Ramo Úmido (a) Energias unificadas (b) Energia intermediaria (c) Energia normal ............................................................. 91
Figura B.1Teores granulométricos para a fração areia ............................................................ 93
Figura B.2 Teores granulométricos para a fração silte ............................................................. 93
Figura B.3 Teores granulométricos para a fração argila .......................................................... 94
Figura C.1 Difratograma de raios X para amostra B4IO ......................................................... 96
Figura C.2 Difratograma de DRX para o B4IS ........................................................................ 96
Figura C.3 Difratograma de raios X para amostra B4IU ......................................................... 96
Figura C.4 Difratograma de raios X para amostra B4NO ........................................................ 97
Figura C.5 Difratograma de raios X para amostra B4NS ........................................................ 97
Figura C.6 Difratograma de raios X para amostra B4NU ........................................................ 97
Figura D.1 Espectro de FTIR para a amostra B4NU ............................................................... 99
Figura D.2 Espectro de FTIR para a amostra B4NS ................................................................ 99
Figura D.3 Espectro de FTIR para a amostra B4NO ............................................................... 99
Figura D.4 Espectro de FTIR para a amostra B4IU ............................................................... 100
Figura D.5 Espectro de FTIR para a amostra B4IS ................................................................ 100
Figura D.6 Espectro de FTIR para a amostra B4IO ............................................................... 100
Figura E.1 Resistência à compressão simples (a) SNS. (b) B4S ............................................ 102
Figura E.2 Resistência à compressão simples (a) SNS. (b) B4S ............................................ 102
xvii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 4.1 Resumo resultados de ensaios de limites de Atterberg .......................................... 42
Tabela 4.2 Teores das frações granulométricas ....................................................................... 45
Tabela 4.3 Resumo de ensaios de caracterização física para todas as amostras ...................... 47
Tabela 4.4 Teor de agregação das amostras ............................................................................. 48
Tabela 4.5 Valores de pH para todos os solos .......................................................................... 53
Tabela 4.6 Resistência para todos os solos .............................................................................. 77
xviii
LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAÇÕES
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASSHO American Society of State Highway Officials
ATG Análise termo gravimétrica
B4 Solo tratado com o meio nutritivo denominado de B4
B4IO Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade ótima
B4IS Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima
B4IU Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima
B4NO Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade ótima
B4NS Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade inferior à ótima
B4NU Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade superior à ótima
CBR California beaing ratio
DRX Difractometria de raios X
e Índice de vazios
F2I Solo com adição de feijão de porco em concentração 2/5 compactado com a energia intermediaria
F2N Solo com adição de feijão de porco em concentração 2/5 compactado com a energia normal
F3I Solo com adição de feijão de porco em concentração 3/1 compactado com a energia intermediaria
F3N Solo com adição de feijão de porco em concentração 3/1 compactado com a energia normal
xix
F4I Solo com adição de feijão de porco em concentração 4/5 compactado com a energia intermediaria
F4N Solo com adição de feijão de porco em concentração 4/5 compactado com a energia normal
F5I Solo com adição de feijão de porco em concentração 1/1 compactado com a energia intermediaria
F5N Solo com adição de feijão de porco em concentração 1/1 compactado com a energia normal
FTIR Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier
g/cm² Grama por centímetro quadrado
g/cm³ Grama por centímetro cúbico
Gs Peso específico dos grãos
IP Índice de plasticidade do solo
km² Quilometro quadrado
LA’ Solo arenoso lateritico
LG’ Solo argiloso lateritico
MCT Miniatura compactado tropical
ML Silte de baixa compressibilidade
ml Mililitro
mm/min Milímetro por minuto
pF Logaritmo da sucção em centímetros de coluna de água
pH Potencial hidrogeniônico
SN Solo sem tratamento
SNIO Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade ótima
SNIS Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima
SNIU Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima
xx
SNNO Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade ótima
SNNS Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade inferior à ótima
SNNU Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade superior à ótima
Sr % Grau de saturação
USCS Sistema unificado de classificação de solos
T.A. Teor de agregação
UnB Universidade de Brasília
w Umidade do solo
wL Limite liquido do solo
wP Limite plástico do solo
γd Pesso específico aparente
σr Resistência a compressão na ruptura
σt Resistência a tração na ruptura
1
1. INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇÃO
Atualmente, os problemas ambientais em engenharia geotécnica representam uma grande
preocupação devido à escassez de materiais com boas qualidades para construção de obras
civis.
Na indústria rodoviária, a procura por materiais que atendam às características físicas e
mecânicas exigidas pelas normas técnicas vem sendo um problema maior, pois o
desenvolvimento da legislação ambiental e o acréscimo das cargas produzidas pelo tráfego,
entre outros fatores, geram limitações na utilização desses materiais.
Tanto no Brasil quanto no resto do mundo, os inconvenientes produzidos pela deficiência
de materiais e a dificuldade para transportar os materiais aptos para uso rodoviário são
refletidos em acréscimo de custos e tempo. Dessa forma, é necessário se focar no estudo de
novas técnicas para adaptar os materiais a fim de que sejam usados sem dificuldades nas obras
nos quais são requeridos.
Além da deficiência de materiais, existem outras preocupações referentes ao tipo de solo
usados na fundação das estruturas sendo, no caso da engenharia rodoviária, o solo de subleito.
Este comumente origina as falhas apresentadas nos pavimentos, refletindo em perdas
econômicas e, em alguns casos, de vidas humanas.
Desde a antiguidade têm-se procurado adequar os materiais para que melhorem seu
desempenho em obra. Uma das possibilidades é a estabilização de solos, que apresenta bons
resultados na melhoria das qualidades dos solos.
Atualmente, a busca de alternativas inovadoras que apresentem vantagens técnicas,
econômicas e ambientais conduzem ao desenvolvimento de pesquisas com o objetivo de
produzir materiais com essas características.
Os solos no Distrito Federal, devido às suas características lateríticas, podem ser
colapsíveis, portanto, não são completamente aptos para o uso rodoviário. Deste modo,
apresenta-se a necessidade de desenvolver trabalhos que permitam o melhor aproveitamento
dos mesmos, visando melhorar a resistência e as propriedades mecânicas nas obras de
2
pavimentação.
Os procedimentos de estabilização de solos mais usados no Distrito Federal são realizados
mediante a estabilização granulométrica. No entanto, é preciso considerar a possibilidade de
encontrar alternativas que permitam maior eficiência e economia na realização de obras de
infra-estrutura rodoviária, com o intuito de obter estradas com maior vida útil e menor risco
de deterioração durante tal período.
A biomineralização induzida tem despertado grande interesse nos últimos anos, porque
produz um mineral mediante a estimulação da população bacteriana, para que seja produzido
um precipitado que pode ser utilizado para vários fins. Na engenharia geotécnica, essa prática
tem mostrado grandes benefícios, mas estes devem ser estudados mais profundamente para
determinar os benefícios específicos que são obtidos.
Mundialmente estão sendo avaliadas metodologias de biomineralização, entre elas a
bioestabilização, que apresenta uma boa possibilidade para processos de estabilização de
solos. Esta tecnologia gera grandes benefícios ambientais e econômicos, devido à utilização
eficiente dos recursos. Por causa desses benefícios, surgiu o interesse em avaliar o
desempenho da bioestabilização de solos em obras de pavimentação, a qual poderia ser muito
vantajosa para ser desenvolvida em grande escala no Distrito Federal.
1.1 JUSTIFICAÇÃO DA PESQUISA
Em locais cujos solos não são aptos para fazer parte da estrutura de um pavimento, é
indispensável aumentar a espessura das camadas ou realizar uma melhoria dos materiais
constitutivos dessas. Essas modificações podem implicar em um acréscimo considerável nos
custos, inviabilizando a obra, além de gerar atrasos e danos ambientais.
Dessa forma, é de fundamental importância melhorar as características mecânicas dos
materiais, mediante um tratamento de baixo custo e ambientalmente adequado, a fim de
viabilizar projetos de pavimento em regiões inadequadas.
Dentre as técnicas de melhoria de solos utilizadas para reforço de pavimento, a
biomineralização oferece benefícios econômicos e ambientais quando comparada às outras
técnicas, uma vez que, além de não inserir nenhum componente novo ao solo, é uma técnica
de fácil aplicabilidade.
3
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho teve como objetivo geral estudar a influência da variação da umidade e do
índice de vazios na precipitação induzida de carbonato de cálcio (CaCO3), e desta no
comportamento mecânico do solo para fins de pavimentação rodoviária.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos para o trabalho são:
• Determinar a viabilidade do uso da enzima uréase proveniente do feijão de porco,
como agente indutor da hidrolise de uréia para a precipitação de carbonato de
cálcio.
• Determinar as propriedades mecânicas mais afetadas quando adicionado um meio
nutriente, denominado B4, para gerar a precipitação de carbonato de cálcio.
• Determinar para qual parte da estrutura de pavimento pudesse ser apto o solo
quando tratado biotecnologicamente.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho encontra-se dividido em capítulos conforme descrito a seguir:
Capitulo 1 – Introdução
Apresenta o problema e justifica a realização da pesquisa. Além de descrever o objetivo
geral e os objetivos específicos do trabalho.
Capitulo 2 – Revisão bibliográfica
Neste capitulo é apresentado o marco teórico, com a finalidade de familiarizar ao leitor
com o tema, mediante conceitos básicos referentes o tema.
Apresenta uma definição de biomineralização e dos processos pelos quais é gerada e usos
que são dados para ela. Igualmente, descreve-se como é produzida a precipitação de carbonato
de cálcio e as reações que durante essa acontecem.
4
Capitulo 3 – Materiais
Este capítulo refere-se à descrição dos materiais usados na execução da pesquisa e a
maneira como eles eram utilizados.
Capitulo 4 – Metodologia
Apresenta os procedimentos e metodologias que foram utilizadas para a execução de cada
uma das etapas desenvolvidas durante o trabalho experimental da pesquisa.
Capitulo 5 – Apresentação e análise de resultados
Neste capitulo são apresentados os resultados obtidos durante a etapa experimental no
laboratório. Também são realizadas as discussões relativas à modificação do comportamento
mecânico do solo quando tratados e a eficácia deste tratamento.
Capitulo 6 – Conclusões
Refere-se às conclusões obtidas a partir dos dados e discussões apresentadas no capitulo 5,
além de apresentar sugestões para pesquisas futuras.
5
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SOLO LATERÍTICO
Solos lateríticos são aqueles que ocorrem predominantemente entre os trópicos e
apresentam propriedades de engenharia particulares, diferentes daquelas características dos
solos de regiões temperadas (Camapum de Carvalho, 2007). Algumas das características
típicas dos solos lateríticos são:
� Grau de alteração (elevado);
� Sua gênese (pouco dependente);
� Propriedades químicas e mineralógicas (fruto de grande alteração);
� Características estruturais (presença de cimentações e de micro e macroporos);
� Umidade / Grau de saturação (geralmente não saturado);
Os solos lateríticos são resultantes do intemperismo e suas características típicas são
influenciadas pelo modo de formação da rocha mãe, características morfológicas e grau de
intemperização, sendo a composição química e mineralógica influenciada pelas condições
topográficas e de drenagem (Gidigasu, 1976). Com o avanço do processo de intemperização
as propriedades e comportamentos dos solos tropicais vão se tornando independentes de sua
origem. Cardoso (1995) abordou esse tema ao estudar a colapsibilidade de solos do Distrito
Federal.
Ribeiro (1999), afirma que um solo laterítico se caracteriza por ser ou não residual,
intemperizado e rico em minerais de argila e sesquióxidos que formam uma camada
superficial.
Schellmann (1982) apud Delgado (2002) define a laterita como sendo acumulações
superficiais ou subsuperficiais de produtos provenientes do intenso intemperismo de rochas,
desenvolvidos sob condições favoráveis a uma maior mobilidade dos elementos alcalinos,
alcalino-terrosos e sílica, além de imobilização de ferro e alumínio.
As lateritas são caracterizadas pelo alto teor de sesquióxidos de alumínio, ferro, titânio e
6
manganês em relação aos outros constituintes. Nogami & Villibor (1995), afirmam que
também são características típicas dos solos lateríticos a coloração vermelha, amarela ou
marrom, camadas de grande espessura, elevada porosidade aparente e permeabilidade, além
de apresentarem uma granulometria que varia desde uma argila até areia argilosa.
É necessário lembrar que as lateritas constituem um estágio mais avançado do processo de
laterização, não necessariamente com maior tempo de alteração, mas quase sempre em
condições mais favoráveis de alteração e acumulação que os solos lateríticos. Não é raro os
solos lateríticos serem resultantes de um processo de lixiviação acoplado às alterações
químico-mineralógicas, enquanto a formação das lateritas encontra-se quase sempre associada
ao processo de acumulação de sesquióxidos de alumínio, ferro, titânio e manganês. Tem-se
então, que no primeiro caso a acumulação desses compostos é na maioria das vezes relativa,
por perda de sílica e bases solúveis, enquanto no segundo é absoluta, ou seja, pelo aporte de
sesquióxidos.
Nogami & Villibor (1995) ainda afirmam que os solos lateríticos sofrem pequena
diminuição do índice de suporte pela imersão em água nas condições ótimas de compactação,
onde é possível observar que o valor da expansão é relativamente pequeno. Entretanto, nas
amostras compactadas no ramo seco poderá ser apreciável a expansão e quando o solo é
compactado no ramo úmido pode apresentar expansão de até 1% ou mais.
Vargas (1994) apud Ribeiro (1999) afirma que a importância dos solos lateríticos como
material de construção rodoviária no Brasil foi reconhecida no fim da década 30, e desde
então foram realizadas muitas pesquisas visando à obtenção de metodologias que permitam a
melhor utilização desses solos.
Os valores de CBR (California Bearing Ratio) dos solos lateríticos dependem de fatores de
composição, especialmente das características e tamanho de partículas, grau de intemperismo
e plasticidade de finos. Assim, é possível constatar que o CBR é muito sensível às condições
de moldagem, ou seja, ao índice de vazios e teor de umidade (Gidigasu, 1976). Quando se
trabalha com solos lateríticos, dada a grande variação de densidade que eles podem apresentar
dentro de um mesmo depósito, é sempre recomendável analisar o seu comportamento em
termos de índice de vazios e não de peso específico como geralmente é feito na prática da
engenharia.
Gidigasu (1976) afirma ainda que muitos estudos realizados para determinar as
7
características de compactação dos solos lateríticos, levaram à conclusão que para esses são
determinantes o conteúdo de finos, sua gradação e as características de plasticidade, assim,
como o conteúdo de argila.
Segundo Camapum de Carvalho (2007), um solo laterítico natural com um grau de
saturação superior a 60% pode apresentar deformabilidade considerável com baixo valor de
CBR sendo ainda pouco susceptível de colapso por inundação. Mas fatores como o grau de
cimentação podem fazer com que isto seja modificado. Essa peculiaridade de comportamento
está ligada à presença de macroporos e à sua quantidade, sendo que na maioria dos solos do
Distrito Federal a entrada de ar neles, só se completa ao atingir graus de saturação dessa
ordem.
Para Gidigasu (1976), os solos lateríticos são apropriados para compor sub-base, mas não
para base, pois esses têm mostrado que sob condições adversas de trafego e umidade não
apresentam uma boa resposta mecânica. No entanto, de forma geral, os solos lateríticos têm
um bom comportamento em trechos com um nível de trafego leve até médio mesmo em
camadas de base como mostram vários estudos realizados por Nogami e Villibor (1995).
Outra utilização dos solos lateríticos que vem sendo estudada, é a mistura desses com
outros materiais para fins rodoviários, tais como: cal, cimento, betume, brita descontínua,
material fresado e fibras sintéticas e orgânicas, apresentando bons resultados na melhoria das
propriedades mecânicas (Ribeiro, 1999).
Aproximadamente 75% do território brasileiro apresenta-se recoberto por um manto de
solo laterítico com composição rica em Fe, Mn, Al, Ni, Nb e fosfatos (Teixeira et al., 2000).
Devido a este fato e ao desenvolvimento de procedimentos de caracterização apropriados para
estes tipos de solos, tem sido possível a utilização dos solos tropicais como fonte de matéria
prima para a construção rodoviária, pois se observou que esses são de baixo custo e
apresentam bom comportamento estrutural na constituição de reforço do subleito, sub-base e
base (Delgado, 2002).
2.2 BIOTECNOLOGIA
Várias são as definições dadas para o termo biotecnologia, algumas apresentadas a seguir:
� É o estudo da aplicação da biologia em diferentes áreas de trabalho, exemplos disso é a
utilização na agricultura, na medicina e atualmente na engenharia;
8
� Uma definição mais específica de biotecnologia consiste na aplicação dos princípios
científicos e da engenharia para o processamento de materiais, por meio de agentes
biológicos, para prover bens e assegurar serviços;
� Segundo o Convênio sobre Diversidade Biológica de 1992, a biotecnologia pode ser
definida como "toda aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos e organismos
vivos ou derivados para a criação ou modificação de produtos e processos para usos
específicos" (CSDB, 2009).
Os estudos com microorganismos começaram aproximadamente no século XVII com
Leeuwenheek, mas estes ganharam impulso com os estudos de Pasteur em 1857 (Zilli et al.,
2003).
O crescente interesse pelo estudo da função das bactérias no ecossistema e a preocupação
por obter processos tecnológicos mais eficientes, motivaram a realização de pesquisas sobre a
aplicação de microorganismos no desenvolvimento de novos materiais e metodologias de
produção.
Atualmente o uso da biotecnologia está sendo estudado pelas indústrias para melhorar os
processos produtivos desenvolvidos nelas. Na engenharia o estudo visa a aperfeiçoar a
exploração petroleira, disposição de rejeitos orgânicos e otimização de processos químicos,
entre outros.
As dificuldades que se apresentam para o desenvolvimento da biotecnologia na engenharia
são fundamentalmente devido ao pouco ou quase nenhum conhecimento dos engenheiros
civis sobre os processos biológicos que são gerados durante o desenvolvimento de técnicas
biotecnológicas.
2.3 BIOMINERALIZAÇÃO
Embora sejam relativamente poucos os trabalhos de pesquisa sobre o assunto, os avanços
no entendimento dos processos de vida dos microorganismos têm mostrado grande
importância para o desenvolvimento do uso da biotecnologia com fins de melhorar os
processos tecnológicos, tanto para a indústria como para a engenharia civil, mas esses ainda
estão longe de serem cientificamente explicados.
Na natureza a biomineralização é muito comum e consiste na precipitação de um mineral
proveniente da atividade celular de um ser vivo. Na engenharia, a biomineralização pode ser
9
utilizada em diversas aplicações, como por exemplo, na proteção de superfícies pétreas e de
concreto.
A biomineralização está relacionada com as funções fisiológicas dos microorganismos,
dando como resultado minerais benéficos para os mesmos e para o meio onde eles vivem. A
habilidade das bactérias de alterar seu meio natural é função de determinadas condições
ambientais que favorecem a precipitação de minerais. Em outros termos, a principal função
das bactérias nos processos de biomineralização é criar um ambiente alcalino (Fitolito, 2009).
Outra definição para biomineralização consiste no processo onde os organismos vivos têm
a capacidade de produzir sólidos inorgânicos mediante duas maneiras: induzida de forma
biológica e mediada por uma matriz extracelular que ordena os cristais mineralizados. Assim,
sustâncias geradas nos processos de biomineralização podem ser liberadas durante a atividade
do organismo produtor em vida ou após a morte. (RedBi, 2001)
Em resumo, biomineralização é um processo mediante o qual os organismos são capazes
de produzir sólidos inorgânicos ou ainda minerais.
Muitas bactérias obtêm nutrientes e energia por degradação de minerais e outros
compostos, estas atividades são facilitadas quando as bactérias aderem-se a sedimentos e
superfícies de rochas.
Um problema para o estudo da precipitação de CaCO3 é o reconhecimento dos organismos
e dos processos envolvidos, além da escala dos ensaios para descrever os micro-processos
gerados durante a precipitação, o que têm gerado dificuldades para interpretação dos
resultados devido ao fato que as microfábricas são heterogêneas (Riding, 2000).
Whiffin et al. (2007), revelam que uma das possíveis aplicações do uso de bactérias seria
para melhorar as propriedades de permeabilidade do solo, mediante uma camada orgânica
composta por microorganismos, embebidos em uma matriz polimérica produzida pelas
próprias bactérias.
No entanto, para poder aproveitar favoravelmente os processos de biomineralização, é
preciso fazer um estudo exaustivo de fatores de grande relevância tais como a microbiota,
visando ter um bom entendimento do desenvolvimento dos microorganismos e suas
comunidades dentro do ambiente em que estão presentes. Isso representa uma grande
dificuldade devido ao fato que ela, a microbiota, é muito complexa, dinâmica e heterogênea.
10
Segundo Cardoso (1992) apud Valencia (2007), existem cinco grupos principais de
microorganismos no solo, são eles: fungos, bactérias, actinominocetos, algas e protozoários.
Desses, as bactérias representam a maior população e diversidade, aproximadamente 108 a 109
organismos por grama. Peña (1980) apud Valencia (2007) afirma que as bactérias do solo
podem-se dividir em dois grupos: nativas ou autóctones que são os residentes verdadeiros e os
alóctones ou invasores.
Gómez (2006) descreve que a vida das bactérias por sua vez, está dividida em etapas:
latência, exponencial, estacionaria e morte. Essas etapas são definidas a seguir:
� A latência é aquela fase na qual as bactérias se adaptam ao meio em que se encontram.
Para isso, devem sintetizar enzimas para metabolizar os compostos presentes no meio;
� A etapa exponencial corresponde àquela onde se apresenta o crescimento da população;
� Na fase estacionária o aumento de bactérias estabiliza-se;
� A morte é a etapa na qual há escassez de alimento e as bactérias morem numa maior
velocidade que a multiplicação.
Na Figura 1.1 é possível observar um gráfico onde são apresentadas as etapas de
crescimento típicas da população bacteriana.
Figura 1.1 Curva de crescimento típica para uma população bacteriana (Gómez, 2006)
Zilli et al. (2003), assegura que os microorganismos por estarem intimamente associados
aos processos ecológicos, apresentam grande potencial como indicadores da qualidade do
solo, e por este motivo é necessário realizar uma identificação das espécies microbianas nele
presentes.
Os autores ainda afirmam que as variáveis que ajudam a determinar a utilização da
Tempo
Morte Estacionária Exponencial Latência
Log
10 Organismos
11
biodiversidade são a composição mineralógica, radiação solar, transformação de massa, a
temperatura e a matéria orgânica.
Peña et al.(1980) apud Valencia (2007) afirma que as principais variáveis que influem
sobre as bactérias do solo são a umidade, aeração, temperatura, matéria orgânica, acidez e
fornecimento de nutrientes inorgânicos, além dos plantios, a estação sazonal e a profundidade.
Cardoso et al. (1992) apud Valencia (2007), afirma que o pH tem grande influência sobre a
forma de atuação das bactérias nos processos de biomineralização. Assim, a biomineralização
ocorre por reações químicas entre íons específicos ou compostos, como resultado das
atividades metabólicas de um organismo em certas condições ambientais.
A atividade das bactérias depende do tipo de solo, especialmente da estrutura. Assim,
frações de argila presentes no solo podem se ligarem às bactérias formando pontes de união
entre elas, pois tanto as bactérias como as partículas argilosas são de tamanho similar. A
natureza dessa ligação é principalmente química e mediada por sustâncias cimentantes. O
diâmetro das partículas e o tipo de mineral argiloso também afeta a adesão, pois quanto
menor, maior será a possibilidade de se apresentar uma ligação (Valencia, 2007).
Zilli et al. (2003) afirmam que os solos tropicais apresentam duas dificuldades para serem
tratados biologicamente, uma é a degradação que eles têm sofrido, e o outro é a carência de
nutrientes para serem aproveitados pelas bactérias.
Um exemplo de biomineralização é o da precipitação de carbonato de cálcio. Esse processo
consiste na aspersão de bactérias, desenvolvidas em suspensão dentro de um meio de cultura
apropriado, sobre a superfície porosa, seguido de alimentação das mesmas em intervalos
determinados para a precipitação de calcita in situ (Lee, 2003).
A carbonatogenesis, nome também dado ao processo de precipitação de carbonato de
cálcio, ocorre durante a etapa exponencial do crescimento bacteriano e termina depois do
inicio do estado estacionário (Valencia, 2007). Os cristais formados como resultado da
precipitação não tem a mesma estrutura, pois esta depende do tipo de microorganismo e das
condições do meio onde é produzido o processo de biomineralização.
Gómez (2006), afirma que a biomineralização no ramo da engenharia civil pode ser
dividida em várias metodologias, são elas:
� Bio-induração: tem sido a mais estudada e consiste na selagem dos poros do solo mediante
12
a adição de microorganismos, para que estes produzam um biofilme (película constituída
por uma matriz de polímeros extracelulares produzida por organismos que estão
embebidos dentro da mesma), para produzir uma redução da permeabilidade;
� Bio-remediação: consiste em usar a precipitação de carbonato de cálcio para restauração de
concretos e de monumentos de pedra;
� Bioestabilização: visa à melhoria das propriedades geotécnicas dos solos por meio da
secreção ou precipitação de substâncias cimentantes como o carbonato de cálcio.
Atualmente, são relativamente poucos os estudos realizados neste âmbito, sendo necessária
a realização de trabalhos interdisciplinares que permitam difundir o conhecimento dos
processos microbiológicos e das metodologias que se devam desenvolver.
Outras aplicações estão sendo avaliadas na engenharia geotécnica. Atualmente, está sendo
desenvolvida uma pesquisa na Universidade de Brasília (UnB), cujo objetivo é a avaliação da
mitigação de processos erosivos mediante a melhoria das propriedades físicas e mecânicas do
solo proporcionadas pela aplicação na microflora nativa de nutrientes precipitadores de
carbonato de cálcio (Valencia, 2007).
Hammes & Vestraete (2002) afirmam que a bactéria tem um papel muito importante
durante o processo de biomineralização, o qual está associado a sua habilidade de criar
ambientes alcalinos (alto pH e incremento da concentração da dissolução do carbono
inorgânico (DIC)) por meio de várias atividades fisiológicas. Montoya et al. (2005) afirmam
que o papel dos microorganismos nos processos de precipitação ainda não está claro.
A precipitação pode ser o resultado de um processo metabólico microbiano como a
fotossíntese, hidrólise de uréia e redução de sulfatos, entre outros. Segundo Donald Gray
(2001) apud Martínez et al. (2003), existe uma ampla variedade de microorganismos aptos a
realizar processos utilizando as características próprias para secretar substâncias derivadas de
seus metabolismos, as quais possuem propriedades cimentantes.
Montoya et al., (2005), afirmam que esses processos afetam a alcalinidade do solo
dissolvendo o carbono inorgânico do meio ambiente, o que favorece a precipitação.
Donald Gray (2001) apud Gómez (2006) assinala que existem muitas vantagens ao usar
microorganismos em processos de melhoria de solos, pois, com eles se consegue uma maior
tolerância destes frente à mudança de umidade e ambientes tóxicos, mesmo frente a condições
13
anaeróbicas e temperaturas extremas. Além disso, eles conseguem se desenvolver em
ambientes com porosidade muito pequena.
Apesar das pesquisas relatadas na literatura, a biomineralização requer um estudo
detalhado das condições que governam o sistema biológico de interesse, assim como a
composição e a estrutura dos biominerais produzidos.
2.3.1 BIO-ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS MEDIANTE PRECIPITAÇÃO DE
CARBONATO DE CÁLCIO (CaCO3)
Como mencionado anteriormente, a bio-estabilização consiste na melhoria das
propriedades geotécnicas dos solos mediante precipitação de carbonato de cálcio. Este
processo é simples e é governado por quatro principais fatores (Valencia, 2007):
� A concentração de cálcio (Ca2+);
� A concentração da dissolução do carbono inorgânico (DIC);
� O pH ;
� A disponibilidade de nucleação do local.
Pesquisas na Colômbia revelam que o uso da bactéria Bacillus pasteurii para obter
carbonato de cálcio por meio desse processo é eficiente para melhorar algumas propriedades
físicas e mecânicas dos solos. Esses estudos revelaram que o uso de bactérias ureásicas pode
gerar certo grau de cimentação no solo.
Existem vários grupos de pesquisa reconhecidos mundialmente os quais estão focados no
estudo dos processos de bio-estabilização. Esses grupos estão realizando pesquisas visando
determinar métodos que beneficiam as propriedades mecânicas do solo, tais como
permeabilidade, rigidez e resistência. Na maioria dos casos, os resultados mais satisfatórios
foram obtidos realizando a estimulação dos microorganismos naturais presentes no solo
(López, 2008).
As plantas e os animais podem sintetizar carbonatos como produtos secundários do seu
metabolismo. Nesse processo químico, os cátions de cálcio se unem aos íons de carbonato
para formar carbonato de cálcio, como pode ser observado na seguinte equação de equilíbrio
químico.
Ca2+ + CO32- ↔ CaCO3 ↓ (1)
14
Segundo Stocks-Ficher et al. (1999) a solubilidade do CaCO3 é afetada pela concentração
iônica em meio aquoso. A produção do íon Carbonato (CO3-) é governada pelo equilíbrio
mostrado nas seguintes reações:
HCO3- ↔ CO3
2- + H+ (2)
HCO3- + OH− ↔ CO3
2- + H2O (3)
Nas equações anteriores, os íons de bicarbonato (HCO3-) se equilibram liberando íons de
carbonato (CO32-) e hidrogênio.
Segundo Gómez (2006), o processo de nucleação ou formação dos cristais começa em
condições ácidas.
Muitos são os processos biológicos que conduzem à precipitação de carbonato de cálcio,
dentre eles a fotossíntese, a degradação de uréia, redução de sulfato, entre outros. No entanto,
esta pesquisa dará ênfase maior aos dois primeiros.
Uma das formas de precipitação de carbonato de cálcio mais comum é a fotossíntese. Esse
processo é baseado na metabolização de dióxido de carbono (CO2) dissolvido, que se
equilibra com o HCO e CO no entorno da bactéria, como apresentado na equação 4. Quando
ocorre essa reação, é induzida uma mudança no equilíbrio do bicarbonato, que gera um
acréscimo de pH na maior parte do meio (Equações 5 e 6). A precipitação de CaCO3 seja dada
íons de cálcio solúvel estão presentes (Valencia, 2007).
2HCO3- ↔ CO2 + CO3
2- + H2O (4)
CO2 + H2O → CH2O + O2 (5)
CO32- + H2O → HCO + OH− (6)
Outra forma de gerar precipitação de carbonato de cálcio é a hidrólise ou degradação de
uréia por meio da ação da enzima uréase. Para que o processo seja completo devem ocorrer
duas reações: a primeira envolve a hidrólise da uréia e, a segunda, a geração do carbonato
(equações 7 e 8).
A uréia é um catalisador para produzir CO2 e amoníaco, o que provoca um aumento de pH
onde há precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) (Martínez et al., 2003).
A hidrólise de uréia, CO(OH2), via enzima uréase é um modelo simples e é comumente
usado para induzir precipitação de CaCO3. A reação ocorre de acordo com as equações 7 e 8.
15
A uréia em presença de água (H2O) reage produzindo dióxido de carbono (CO2) metabólico e
amoníaco (NH3). Como essa reação apresenta-se em meio aquoso acontece uma geração de
amônia (NH4) e carbonato (CO3). O aumento do pH é propiciado por causa do NH3, como se
segue:
CO(NH2)2 + H2O → CO2 + 2NH3 (7)
2NH3 + CO2 + H2O → 2NH4+ + CO3
2- (8)
Bang et al. (2001), relatam que no momento em que as bactérias metabolizam a uréia são
formados cristais de carbonato de cálcio ao redor das células, que se interligam com cada um
dos grãos de solo, aumentando a resistência ao cisalhamento.
A enzima uréase decompõe a uréia gerando um aumento do pH. A precipitação de CaCO3
depende da concentração da enzima. Quando é gerada a precipitação, inicialmente são
formados precipitados amorfos que posteriormente se cristaliza em calcita (Sondi &
Matijevic, 2001).
Para que a precipitação de carbonato de cálcio seja efetiva, é preciso que o meio seja
preferivelmente básico (López, 2008). Isso explica porque os microorganismos utilizados para
avaliar a produção de calcita sejam geralmente alcalófilos, ou seja, crescem em pH maior que
8.0, já que em pH inferiores o crescimento é muito lento ou nulo.
É importante que, no uso da biotecnologia com fins de estabilização de solos, os
engenheiros tenham um bom conhecimento da bioquímica e da microbiologia dos
microorganismos, além da química do solo, pois estes fatores são os mais importantes durante
a realização dos processos de melhoria das propriedades mecânicas do solo. O conjunto
desses fatores é o principio básico para determinar como seria a interação solo-bactéria.
Durante a carbonatogênese existem variáveis que controlam o processo, como: i)
concentração de íons de cálcio (Ca2+), ii) pH do meio, e iii) agentes externos, como
quantidade de dióxido de carbono (CO2) e concentração de bactérias.
É preciso salientar que uma boa disponibilidade de íons de Ca e CO3 num ambiente calcino
gênico é o fator mais importante para favorecer a precipitação de CaCO3 (Lee, 2003). No
entanto, também se deve levar em conta a população bacteriana.
Stock – Fischer et. al., (1999) afirmam que num ambiente com uma grande quantidade de
16
bactérias se restringe a precipitação de CaCO3, pois elas limitaram a disponibilidade de uréia
dentro do solo, e como conseqüência, a produção de amônia.
Whiffin (2007), afirma que do ponto de vista geotécnico, o potencial da precipitação de
CaCO3 por meios biológicos tem sido identificado como uma importante maneira de adaptar
as propriedades do solo para os fins que se desejam.
Bang & Ramakrishnan (2001), trabalharam com bactérias uréase como Escherica coli e
Bacillus pasteurii, para remediação de trincas em concretos obtendo como resultado um
aumento importante na resistência a compressão simples.
Matínez et al. (2003), trabalharam com Bacillus subtilis adicionados a um meio nutritivo
em três concentrações diferentes, e logo esse meio foi colocado no solo. Durante a pesquisa
verificaram que esses microorganismos induzem a precipitação de CaCO3, e que essa melhora
as propriedades físicas e o comportamento mecânico do solo.
Gómez (2006) verificou a variação do módulo de rigidez de um solo grosso mediante a
adição de Bacillus pasteurii e Bacillus subtilis, onde cada espécie foi colocada separadamente
em um meio nutritivo B4 e para evitar a interferência de bactérias nativas, o solo foi seco em
estufa. Nos resultados obtidos concluiram que os Bacillus pasteurii são mais adequados para
melhorar propriedades como a resistência ao cisalhamento.
Ismail et al. (2002), utilizaram um sistema de precipitação in-situ, que consiste na injeção
ou molhagem com uma solução baseada em água com baixa viscosidade, com pH neutro e
não tóxica. O resultado obtido foi uma precipitação de CaCO3 que envolvem os grãos e
formam pontes de união entre eles, cimentando a matriz de solo e melhorando sua resistência.
Flórez (2007) adicionou separadamente um meio nutriente e uma mistura do meio com
bacillus a um solo arenoso. Ao comparar os resultados inferiu que houve uma melhora com
qualquer um dos procedimentos, especialmente com a adição das bactérias junto com o meio
nutritivo.
Schimittner & Girese (1999) realizaram um estudo adicionando diferentes concentrações
de cálcio (Ca2+) e de fosfato (PO43-) em solução a um solo arenoso com três tamanhos de grão
e avaliaram o tempo de precipitação de calcita e de hidroxy apatita. Concluíram que material
fino com grande área superficial é um excelente meio para envolver as bactérias. Também
observaram que a temperatura não é tão importante para a precipitação, quanto o pH.
17
Sondi & Matijevic (2001), realizaram um trabalho com enzima uréase e observaram que a
precipitação foi mais rápida em temperatura ambiente quando o pH está entre 7 e 9. Nesse
trabalho formaram-se cristais de vaterita e posteriormente de calcita. Observaram que a taxa
de mudança nos cristais depende da concentração de enzima.
Stocks-Ficher et al. (1999), realizaram experimentos para precipitar CaCO3. Na pesquisa
eles adicionaram um meio nutritivo composto de 20 g de uréia, 3 g de Ágar nutriente, 5,6 g de
Cloreto de cálcio (CaCl2), 10 g de Cloreto de amônio (NH4Cl), 2,12 g de Bicarbonato de
sódio (NaHCO3), e 12g de Agar para 1 litro de água destilada com cultivos de Bacillus
pasteurii a um solo arenoso. Os resultados obtidos revelaram que a precipitação de CaCO3 foi
gerada em um intervalo de pH entre 8 e 9.
Trabalhos como os desenvolvidos por Whiffin et al. (2007) mostram que é possível gerar
uma precipitação de carbonato de cálcio com uma conseqüente cimentação entre os grãos de
areia. Para conseguir tal cimentação foi aplicada uma solução de uréia e cloreto de cálcio a
velocidade constante numa coluna de solo com a finalidade de iniciar a cimentação.
Durante este trabalho também foi determinado que a capacidade das bactérias para
degradar uréia decresce durante o tempo de reação. Algumas causas para isso podem ser:
redução de volume de poros, aumento da quantidade de CaCO3 precipitado, diminuição na
concentração de uréia ou degeneração da viabilidade das bactérias nas condições de
cimentação. O resultado geral foi uma redução da permeabilidade do solo.
Como o Brasil possui solos muito intemperizados, cujas propriedades mecânicas são
limitadas para serem utilizados em estruturas de pavimento, faz-se necessário a realização de
estudos com intuito de melhorá-lo por meio de métodos inovadores que permitam um
comportamento aceitável.
Como pode ser observado dessa revisão sobre a bio-estabilização do solo, geralmente as
condições de pH ideais se situam entre 7 e 9. Nos solos tropicais profundamente
intemperizados, se o pH natural encontrar-se acima do correspondente ao ponto iso-elétrico.
Tal elevação não geraria, em princípio, danos aos agregados já formados, no entanto,
encontrando-se abaixo, os agregados já existentes tenderiam a serem destruídos com reflexos
no comportamento, reflexos estes que poderiam ser negativos ou positivos. Assim, por
exemplo, se o objetivo for reduzir a permeabilidade o aspecto será positivo, porém se for
melhorar a resistência e diminuir a deformabilidade ele poderá ser negativo. No âmbito dessa
18
pesquisa não se chegou a analisar esse aspecto relativo ao ponto iso-elétrico do solo.
2.3.2 BIO-ESTABILIZAÇÃO EM RODOVIAS
Atualmente, poucos são os trabalhos de pesquisa focados unicamente na melhoria das
propriedades mecânicas dos solos com fins de pavimentação rodoviária, mediante o uso de
biotecnologia. No entanto, algumas empresas lançam no mercado produtos enzimáticos
naturais, os quais geram uma melhoria nas características dos solos, levando a uma
minimização de custos pela diminuição da espessura das camadas do pavimento.
Algumas das melhorias oferecidas pelas empresas são o aumento do CBR, o acréscimo na
resistência à compressão simples, entre outros. Esses produtos agem como catalisadores,
gerando uma melhoria no subleito e produzindo um material mais denso, coesivo e estável,
além de apresentarem facilidade de aplicação no solo (Terrazyme, 2009)
Produtos como o permazyme, são utilizados para materiais presentes na própria rodovia,
permitindo uma diminuição dos custos de transporte e obtenção de materiais de empréstimo a
princípio inapropriados. Entretanto, os materiais aptos para serem estabilizados com
permazyme têm limitações na granulometria e no índice de plasticidade. (SECSASA, 2008)
Na Colômbia têm sido realizadas várias pesquisas pelo grupo de pesquisa BACEST,
focadas na avaliação da resposta mecânica de solos de subleito tratados com precipitação de
carbonato de cálcio. Segundo Álvarez et al. (2004) não é possível identificar melhorias nas
propriedades devido ao tratamento. No entanto, revelam que algumas amostras apresentaram
uma melhora no CBR após a precipitação de carbonato de cálcio.
Gómez (2006) afirma que todas as pesquisas não apresentam resultados satisfatórios, mas
para as amostras do solo caracterizado como areia-siltosa os resultados apresentaram uma
melhora bastante significativa.
López (2008) verificou que a quantidade de ar dentro dos vazios do solo afeta
consideravelmente a precipitação de carbonato de cálcio, pois quanto menor a percentagem de
ar, maior o incremento de precipitação de carbonato de cálcio.
Echeverri & Santander (2003) apud Flores (2007), realizaram ensaios para facilitar o
crescimento das bactérias calcificantes nativas do solo, onde observaram um aumento do CBR
após o tratamento.
Fonseca et al. (2004), empregaram bactérias calcificantes, o meio nutritivo B4 e a mistura
19
desses em solo siltoso e caulim. Os resultados obtidos foram aproximadamente a duplicação
do CBR, além de não apresentarem diferenças representativas de expansão. Os maiores
acréscimos no CBR foram apresentados quando foi adicionado unicamente o meio B4.
Segundo Whiffin (2005), nos Países Baixos, GeoDelft apóia trabalhos com dois processos
para modificar as propriedades do solo in-situ. Tais processos são denominados Biosealing e
Biogrout (Figura 1.2). O primeiro se refere à selagem da filtração e fluxo da água retida nas
estruturas, sejam estas naturais ou feitas pelo homem. A técnica consiste na aplicação de um
nutriente ao solo para estimular as bactérias endógenas para que produzam uma barreira para
evitar a filtração e o fluxo que é duradouro sob condições saturadas.
O procedimento Biograout é definido como uma técnica para melhorar a resistência e a
rigidez do solo sem fechar os espaços entre poros mediante a indução da precipitação de
CaCO3. Essa técnica pode ser aplicada in-situ em materiais permeáveis tais como areia, e
algumas aplicações podem ser em fundações para ferrovias, reforço de solo de fundação para
edifícios e infra-estrutura, melhoria de aterros, entre outros.
Meurs et al.(2006) afirmam que o BioGrout visa à melhoria da resistência e da rigidez do
solo e que pode ser aplicado em distancias de 10 metros ou até mais. Uma das principais
aplicações é a melhoria da resistência à erosão, reforço em dunas, entre outros.
Figura 1.2 Esquematização do principio de formação de Biograout e Biosealing (Meurs et al.,
2006)
Lo Bianco & Madonia (2007) estudaram uma técnica para melhorar a capacidade de suporte
de camadas de pavimento mediante tratamento biológico denominada Bacteria Method for
Unbound Layers (B.U.L.M.). Eles trabalharam com três tipos de material de origem diferente:
basalto, calcário e sílica. Compararam os resultados de CBR de uma mistura de projeto usada
para a construção de camadas de pavimento, com os obtidos para o material tratado
Areia original
Biogrout
Biosealing
Estrutura Final
20
biologicamente, e concluíram que com o tratamento foi possível aumentar o CBR em até 42%
em só 10 dias.
21
3. MATERIAIS E MÊTODOS
3. MATERIAIS E MÊTODOS
3.1 MATERIAIS
3.1.1 SOLO
O Distrito Federal está situado no Planalto Central, na região Centro-Oeste do Brasil,
cobrindo 5814 km², localizado entre os Rios Descoberto e Rio Preto. Faria (1993), citado por
Lima (2003), afirma que o Distrito Federal apresenta uma cobertura detrito-laterítica que
possui uma espessura maior que 10 m em algumas regiões, com um comportamento bastante
variável e características muito peculiares.
Tal cobertura é constituída basicamente por solos detrito-lateríticos sobre as rochas Pré-
Câmbricas, predominantemente ardósias, quartzitos, meta-arenitos e metarritmitos do Grupo
Paranoá. Esse grupo é o mais importante e cobre quase toda a área do Distrito Federal,
constituídos de Latossolo Vermelho-Escuro (LE), Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) e
Cambisolo, os quais recobrem aproximadamente 86% do território no Distrito Federal (Lima,
2003).
O solo estudado forma parte de uma voçoroca localizada na Cidade de Santa Maria, no
Distrito Federal (Figura 3.1). Valencia (2007) vem estudando aspectos biotecnológicos dessa
voçoroca. Para tal, ela retirou amostras a 20m da parede da voçoroca em um perfil de solo
dividido em cinco camadas. Para esta pesquisa, optou-se por trabalhar com a camada de solo
correspondente à profundidade entre 3,5 m e 4,5 m que tem apresentado, segundo essa autora,
bons resultados de melhoria de comportamento ao se adicionar o nutriente precipitador B4.
Durante sua pesquisa, Valencia (2007) encontrou a presença de muitas bactérias na camada
em menção e, entre elas, a Bacillus sp., que favorece a precipitação de carbonato de cálcio
mediante a adição de nutrientes ricos em uréase.
Valencia (2007) observou também que a utilização de um meio que induz a precipitação de
carbonato de cálcio em bactérias cujo nome é B4 gera melhorias no comportamento mecânico
do solo e na sua resistência a fatores erosivos.
Figura
As amostras usadas na pesquisa
amostras deformadas, que foram compactadas em forma de corpos de prova cilíndricos, com
alturas que variaram segundo o tipo de ensaio.
3.1.2 AGENTES PRECIPITADORES
Duas metodologias foram
conseqüente precipitação de carbonato
B4, composto de 15g de acetato de cálcio, 4g de extrato de levedura e 5g de glicose, para
1000 ml de água destilada (Lee, 2003
atividade microbiana nativa.
favorece a precipitação de CaCO
Laboratório de Microbiologia da Faculdade de Alimentos e Medicina Veter
UnB.
A segunda metodologia consistiu na adição direta de enzima
oriunda do extrato de feijão de porco (
desta enzima. Esse meio era composto por uma solução de 1 mol de acetato de cálcio e 1 mol
de uréia pura sendo esta misturada com o extrato de feijão de porco.
A preparação do agente precipitador
Faculdade de Alimentos e Medicina Veterinária (FAV) na UnB.
Figura 3.1 Voçoroca de Santa Maria
a pesquisa foram coletadas com um trado manual.
amostras deformadas, que foram compactadas em forma de corpos de prova cilíndricos, com
alturas que variaram segundo o tipo de ensaio.
AGENTES PRECIPITADORES
empregadas para favorecer a elevação do pH do solo com a
onseqüente precipitação de carbonato de cálcio. Na primeira, um meio nutritivo, denominado
B4, composto de 15g de acetato de cálcio, 4g de extrato de levedura e 5g de glicose, para
1000 ml de água destilada (Lee, 2003), foi adicionado ao solo de estudo par
A atividade microbiana leva a um aumento de pH, o que
favorece a precipitação de CaCO3. A preparação do agente precipitador B4
Laboratório de Microbiologia da Faculdade de Alimentos e Medicina Veter
A segunda metodologia consistiu na adição direta de enzima uréase ao solo. A uréase era
oriunda do extrato de feijão de porco (Canavalia ensiformes (Figura 3.2), que é uma fonte rica
Esse meio era composto por uma solução de 1 mol de acetato de cálcio e 1 mol
de uréia pura sendo esta misturada com o extrato de feijão de porco.
agente precipitador B4 foi realizada no Laboratório de Micirobiologia da
os e Medicina Veterinária (FAV) na UnB.
22
foram coletadas com um trado manual. Foram coletadas
amostras deformadas, que foram compactadas em forma de corpos de prova cilíndricos, com
empregadas para favorecer a elevação do pH do solo com a
Na primeira, um meio nutritivo, denominado
B4, composto de 15g de acetato de cálcio, 4g de extrato de levedura e 5g de glicose, para
, foi adicionado ao solo de estudo para induzir a
A atividade microbiana leva a um aumento de pH, o que
B4 foi realizada no
Laboratório de Microbiologia da Faculdade de Alimentos e Medicina Veterinária (FAV) na
ao solo. A uréase era
, que é uma fonte rica
Esse meio era composto por uma solução de 1 mol de acetato de cálcio e 1 mol
foi realizada no Laboratório de Micirobiologia da
23
A elaboração do meio com enzima uréase foi dividida em duas etapas, uma executada no
laboratório da FAV na UnB, e a outra no laboratório de Geotecnia da UnB.
A descrição dos processos de preparação e adição dos agentes precipitadores será
apresentada no item 3.2.6.1.
Figura 3.2 Feijão de porco (Canavalia ensiformes)
3.2 METODOLOGIA
Com a finalidade de otimizar a metodologia de trabalho desenvolvida durante a pesquisa,
os ensaios de laboratório foram divididos em duas etapas, as quais serão descritas a seguir.
3.2.1 AMOSTRAGEM E ARMAZENAMENTO DO SOLO NATURAL
O solo objeto de estudo foi coletado com trado manual e colocado em sacos plásticos.
Posteriormente foi levado ao laboratório de Geotecnia da UnB e armazenado em um local
apropriado para evitar a contaminação do mesmo com outros solos.
3.2.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO SOLO SEM TRATAMENTO
A caracterização do solo sem tratamento permitiu a obtenção de todos os dados necessários
para estabelecer um padrão de comparação entre as propriedades do solo natural e do solo
modificado devido à precipitação de carbonato de cálcio, permitindo a avaliação da eficiência
do tratamento.
3.2.2.1 LIMITES DE CONSISTÊNCIA
O limite de liquidez (wL) foi obtido pela norma ABNT NBR 6459/84 e o limite de
plasticidade (wP) pela norma ABNT NBR 7180/84.
24
3.2.2.2 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS
Os solos lateríticos finos são constituídos por micro-agregações que se ligam mediante
pontes de argila ou cimentos de óxidos e/ou hidróxidos de ferro e/ou alumínio (Lima, 2003).
Para determinar a distribuição granulométrica dessas micro-concreções realizaram-se ensaios
de granulometria mediante vários métodos.
No primeiro ensaio utilizou-se a metodologia ABNT NBR 7181/84, que se baseia no
ensaio de dispersão das partículas, com e sem uso de defloculante (Figura 3.3).
Figura 3.3 Ensaio de granulometria por sedimentação
Paralelamente aos ensaios de granulometria por sedimentação realizou-se o ensaio para
determinar o peso específico dos grãos (Gs) regido pela norma ABNT NBR 6508/84.
O segundo método adotado na análise granulométrica consistiu no uso do granulômetro a
laser do Laboratório de Geotecnia da UnB, modelo MASTERIZER S STANDARD BENCH
produzido pela Malvern Instruments Ltda da Inglaterra (Figura 3.4).
Figura 3.4 Granulômetro laser existente no Laboratorio de Geotecnia - UnB
25
A amostra utilizada para realizar os ensaios no granulômetro a laser é preparada da mesma
forma que a amostra para os ensaios de limites de consistência. Existem varias formas de
realizar o ensaio, mas no presente estudo adotou-se as formas com e sem ultra-som sem
defloculante, e com e sem ultra-som com defloculante. O ensaio realizado com ultra-som
objetiva, como no caso do uso de defloculante, a desagregação do solo. Já o ensaio realizado
sem ultra-som tem por objetivo a preservação da textura do solo como no caso do ensaio de
sedimentação feito sem o uso de defloculante. A grande diferença entre o ultra-som e o
defloculante é que enquanto no primeiro a ação desagregadora é física, no segundo ela é
química. Portanto, o solo pode responder de modo parcialmente ou totalmente distinto aos
dois agentes.
3.2.2.3 CARACTERIZAÇÃO MCT EXPEDITA
O método de classificação MCT foi apresentado por Nogami & Villibor (1980, 1985) com
a finalidade de obter uma identificação mais apropriada dos solos tropicais, pois nenhuma das
propostas tradicionais teve o desejável desempenho para estes solos. Desde então, varias
modificações ao método têm sido desenvolvidas para realizar a caracterização dos solos
tropicais. Em 1991 foi observado que classificação MCT expedita ou método dos anéis,
devido a sua simplicidade, permitia uma determinar adequadamente a classe MCT dos solos
(Nogami & Villibor, 1995).
A classificação MCT do solo foi obtida segundo a metodologia que regula o procedimento.
O método consiste na moldagem de três pastilhas de solo espatulado, dentro de anéis de 20
mm de diâmetro e 5 mm de altura. Previamente à moldagem dos corpos de prova deve ser
ajustada e determinada a umidade de moldagem. O ajuste é atingido quando um penetrômetro
de 10 g com diâmetro de 1,3 mm colocado na superfície do solo penetra 1 mm na amostra.
Também são moldadas bolinhas com a finalidade de determinar a resistência seca e de
desagregação em água. A secagem das pastilhas e das bolinhas é feita ao ar ou em estufa a
60°C, durante um tempo mínimo de 6 horas. Salienta-se que as bolinhas são pesadas antes da
secagem para possibilitar a determinação de suas umidades iniciais.
Após a secagem das pastilhas, essas são medidas e depositadas sobre um papel filtro
colocado em cima de uma pedra porosa saturada. O tempo mínimo de repouso das pastilhas é
de duas horas para a absorção capilar da água das pastilhas. Terminado esse período avalia-se
a expansão das pastilhas e a resistência à penetração das mesmas com o supracitado
26
penetrômetro. Com respeito às bolinhas, essas são pesadas e logo após determinada a
resistência seca e a desagregação em água.
A classificação de solos lateríticos pelo procedimento MCT expedito utiliza-se a Figura
3.5. Segundo essa metodologia, os solos podem ser classificados como solos lateríticos ou não
lateríticos, com a nomenclatura LA’ (arenoso laterítico), LG’ (argiloso laterítico), NA (areia
não laterítica), NA’ (arenoso não laterítico), NG’ (argiloso não laterítico) e NS’ (siltoso não
laterítico). Para poder dar uso da figura, é necessário locar os dados da penetração e da
contração diametral do solo dentro dos anéis, os quais são determinados como descrito
anteriormente. Devem-se localizar estes dois dados na figura e verificar sobre qual intervalo
de classificação cortam-se para definir a classificação do solo.
Figura 3.5 Carta de classificação da metodologia MCT expedita
3.2.2.4 MINI-COMPACTAÇÃO
Os ensaios de mini-compactação foram realizados conforme a norma DNER-ME 228/94,
para a energia normal (5 golpes com soquete leve) e a energia intermediaria (6 golpes com o
soquete pesado) de cada lado.
A finalidade dos ensaios foi obter a curva de compactação do solo para as duas energias, e
assim, poder determinar as umidades ótimas e o peso específico aparente seco máximo do
solo natural. Obtidos estes valores, realizou-se o cálculo da quantidade de solo seco
necessário para obter o peso especifico seco máximo para os corpos de prova na condição
ótima.
27
3.2.2.5 COMPACTAÇÃO MINI-MCV
Optou-se por executar ensaios tipo mini MCV devido às características físicas do solo, pois
estas permitem trabalhar com corpos de prova de menores dimensões, apresentando bons
resultados.
Esses ensaios foram realizados para complementar os resultados obtidos nos ensaios de
mini-compactação e foram executados seguindo a norma DENER-ME 258/94.
3.2.3 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DO SOLO NATURAL
O solo é formado por micro-concreções que influenciam a estrutura interna e a
granulometria, o qual se reflete no comportamento mecânico e nas características físicas.
Portanto, é de grande importância observar a estrutura do solo para entender melhor às
variações que possam ser geradas.
A caracterização estrutural do solo foi realizada usando uma lupa eletrônica “ProScope de
alta resolução HR” da Avantgarde. Foram obtidas, para fins de comparação, imagens do solo
tratado e imagens do solo natural.
3.2.4 CARACTERIZAÇÃO M INERALÓGICA E QUÍMICA DO SOLO NATURAL
O conhecimento da composição mineralógica do solo é muito importante para o melhor
entendimento das propriedades físicas e do comportamento que ele apresenta. Os métodos
mais empregados nesse estudo são: difração de raios–x, análise termodiferencial e
gravitacional, microscopia eletrônica e os métodos químicos (Lima, 2003).
A difração de raios-x é amplamente usada para determinar a mineralogia do solo devido à
facilidade do ensaio, ao seu pequeno custo e a precisão que apresenta. Foram realizados
ensaios de Difração de Raios – X (DRX), no Laboratório de DRX do instituto de Geociências
– UnB, com a finalidade de determinar a composição mineralógica do solo antes de adicionar
algum agente precipitador.
As amostras foram pulverizadas e compactadas a seco em lâmina com cavidade. A análise
foi procedida em equipamento RIGAKU D/MAX – 2/C operando com tubo de cobre e filtro
de Ni, sob voltagem de 40 kv e 20 mA, velocidade de varredura de 2º/minuto, no intervalo de
2 a 70º - ângulo 2 teta de difração. Para a identificação e interpretação dos difratogramas foi
utilizado o software JADE 3.0, com banco de dados ICCD, 1996.
28
Para complementar os resultados obtidos a partir da técnica de DRX, realizaram-se ensaios
de espectroscópica de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Também foram
realizadas medidas de pH para as amostras de solo, visando determinar a variação do pH
quando realizada a adição do agente precipitador de carbonato de cálcio ao solo.
3.2.5 CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO SOLO
NATURAL
Como a finalidade da pesquisa foi estudar a melhoraria do comportamento mecânico do
solo para fins rodoviários, o solo analisado foi submetido a uma bateria de ensaios que
permitiu avaliar este aspecto.
Os corpos de prova utilizados para a caracterização do comportamento mecânico foram
compactados em laboratório nas condições de umidade ótima e peso específico aparente seco
máximo. Adotou-se o processo de compactação semi-estático tendo sido usada uma prensa
hidráulica do Laboratorio de Geotecnia da UnB. Quando do uso de tratamento, o aditivo era
misturado ao solo antes da compactação como a quantidade de água necessária para atingir a
umidade ótima de compactação correspondente a cada energia.
É preciso salientar que, embora os corpos de prova tenham sido compactados nas
condições ótimas correspondentes ao Proctor Normal e Intermediário, para evitar mudanças
na estrutura interna do solo, durante a pesquisa foi provocada a variação na umidade de parte
das amostras compactadas para o ramo seco, parte para o ramo úmido e parte foi mantida na
umidade de compactação. As modificações dos teores de umidade foram realizadas para gerar
condições acima e abaixo da ótima, com a finalidade de verificar a mudança no nível de
precipitação de carbonato de cálcio, e conseqüentemente, no comportamento do solo quando
se alterada a umidade e o volume de vazios referente à fase gasosa.
As variações de umidade nos corpos de prova quando compactados foram provocadas a
partir do umedecimento até atingir a umidade ótima mais 3%, e a partir da secagem ao ar até
atingir a umidade ótima menos 3%. A verificação da umidade foi realizada mediante pesagem
continua dos corpos até eles chegarem ao peso e umidade desejados.
Uma vez alcançada à umidade desejada, os corpos foram recobertos com filme de PVC e
de alumínio e, posteriormente, levados à câmara úmida em caixas de isopor, a fim de manter
29
constante a umidade das amostras durante o tempo de armazenamento e de execução dos
ensaios.
O tempo de armazenamento de todas as amostras foi de duas semanas, a fim de manter a
umidade constante e obter as mesmas condições de cura necessárias para que fosse gerada a
precipitação de carbonato nos corpos com tratamento. Segundo Valencia (2007), o tempo
mínimo para que se apresente a maior precipitação é de 15 dias.
Terminado o período de duas semanas foram retirados os corpos para os ensaios de Mini-
CBR e compressão simples. Aqueles destinados aos ensaios de compressão diametral e curva
característica foram colocados durante mais duas semanas com os papeis filtro, a fim de
atingir o tempo requerido para determinar a sucção do solo.
3.2.5.1 ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES
A preparação do solo foi realizada destorroando-o e em seguida peneirando-o na peneira
#10. Logo se determinou a umidade higroscópica para calcular o peso do solo seco.
Posteriormente, adicionou-se a água necessária para atingir a umidade ótima de compactação
e procedeu-se a realização da compactação dos corpos na prensa hidráulica. Após a
compactação foram retirados os corpos dos moldes para gerar a variação de umidade
correspondente ao ramo seco e ao ramo úmido. Salienta-se que essa variação de umidade dos
corpos era muito mais homogênea quando retirados os corpos dos cilindros do que quando
eles ficavam dentre deles.
Cada corpo de prova foi compactado estaticamente em três camadas iguais. Quando
terminada a compactação de cada camada a superfície era escarificada visando melhorar a
aderência com a camada seguinte. Para determinar a quantidade de solo necessária para cada
camada foi calculado o peso de solo seco correspondente à energia de compactação (normal
ou intermediaria conforme o caso).
A velocidade de aplicação da carga durante o ensaio foi de 0,305 mm/min e as medidas da
deformação foram realizadas mediante o uso de extensometros.
Todos os ensaios de compressão simples foram realizados seguindo estritamente o
procedimento descrito pela norma ABNT NBR 8949/85.
30
3.2.5.2 ENSAIO DE MINI-CBR
Os ensaios de Mini-CBR foram desenvolvidos para serem realizados em corpos de prova
com medidas reduzidas. Esse ensaio permite uma grande flexibilidade nas variáveis que
influenciam o valor de suporte, podendo-se realizar com diferentes tipos de sobrecarga,
umidades e energias de compactação, gerando assim a possibilidade de entender melhor as
peculiaridades dos solos tropicais.
Uma das vantagens do ensaio são as dimensões dos corpos de prova que são compactados
seguindo o procedimento Mini-MCV. Eles medem 5cm de diâmetro e 5cm de altura.
Após o período de cura, as amostras foram colocadas em cilindros de PVC bi-partidos,
unidos com duas abraçadeiras metálicas e apertadas a uma mesma tensão, com uma
parafusadeira elétrica para evitar variações na pressão de confinamento dos corpos de prova.
Delgado (2002), afirma que este confinamento esta longe de ser semelhante ao obtido quando
o ensaio é realizado no molde de compactação do corpo. Essa condição pode influir nos
resultados obtidos, mas o efeito foi desconsiderado, por ter sido adotada a mesma condição
para todos os corpos de prova.
3.2.5.3 CURVA CARACTERISTICA DE RETENÇÃO DE ÁGUA
Antes de tudo, cabe destacar a divergência de nomenclatura existente na literatura. Alguns
autores a chamam simplesmente de curva característica, por entender que ela é característica
de cada tipo de solo. Outros a chamam de curva de retenção, pois ela expressa o potencial de
retenção de água do solo. Outros ainda, como é o presente caso, usam a junção de ambos
pelos dois motivos expostos. Tudo parece, no entanto, ser apenas uma questão de semântica
sem grande importância prática. Mas ainda no tocante à nomenclatura, vale ressaltar que
alguns autores referem-se à componente matricial de sucção como capilaridade, outros como
simplesmente sucção. No entanto, talvez o mais apropriado, fosse usar a nomenclatura
segundo o entendimento e predominância de cada fenômeno. Assim por exemplo, em uma
areia quartzosa o termo apropriado seria capilaridade, pois inexistem as forças de adsorção ou
elas são mínimas. Já em uma argila, o fenômeno que predomina é o das forças de adsorção e o
termo sucção seria mais apropriado. Porém, nos solos em geral, há que se convir que neles
atuam sempre os dois fenômenos, mas eles são como água e óleo, não se misturam, ou melhor
ainda, como a face côncava e a convexa de uma esfera vazada, estão juntas, mas são distintas.
31
Na engenharia, o estudo dos solos não saturados tem assumido grande importância na
atualidade. Em geotecnia, a curva característica é fundamental, pois o desempenho mecânico
dos solos depende de fatores como a variação da umidade, que afeta diretamente a sucção. A
sucção é dependente do índice de vazios e de sua distribuição, da estrutura interna do solo, de
sua mineralogia e da umidade. Portanto, a determinação da curva característica de um solo
não saturado permite uma melhor compreensão do comportamento do mesmo frente a
mudanças de umidade, sendo este, um ponto critico para o projeto de obras geotécnicas tais
como estradas, fundações, etc.
Nesta pesquisa a sucção do solo foi determinada pela técnica do papel filtro para medir a
sucção matricial. Para realizar cada determinação foram usados três papeis filtro, sendo um
deles de diâmetro menor e situado entre os outros dois. O conjunto é colocado em contato
direto com o solo, conforme mostrado na Figura 3.6.
Figura 3.6 Montagem do ensaio de sucção matricial
O procedimento para a execução dos ensaios para a determinação da curva característica
foi o seguinte: após o umedecimento do solo com água ou com água e nutriente, conforme o
caso, foram compactados estaticamente 11 corpos de prova de 5 cm de diâmetro por 2 cm de
altura, na umidade ótima. Posteriormente, foram modificados os teores de umidade para cima
e para baixo da ótima com a finalidade de eles atingirem as umidades de trabalho definidas
durante a pesquisa (ramo seco -3% e ramo úmido +3% da umidade ótima de compactação).
Em seguida, para que se desse a cura, as amostras foram armazenadas em caixas de isopor na
câmara úmida, como descrito anteriormente, durante o tempo necessário para a precipitação
(mínimo 15 dias).
Terminado o período de cura, os teores de umidade dos corpos de prova eram modificados
para a determinação da curva característica. O papel filtro inferior era colocado em contato
com a amostra, a qual era envolvida em filme de PVC e alumínio, fazendo-se a identificação
correspondente. Posteriormente, eles eram armazenados durante outras duas semanas, sendo
este tempo definido como o necessário ao equilíbrio do fluxo capilar entre o papel e o solo. O
Solo
Papel filtro
32
armazenamento foi realizado em condições similares às descritas para os corpos de prova
após a compactação.
Quanto ao tempo de equilíbrio cabe também um parêntese, para descrever o fenômeno.
Quando migra água do solo para o papel filtro, gera-se um aumento de sucção no solo que faz
com que ele apresente certa fluência reduzindo os seus vazios. Essa redução de vazios
aumenta o grau de saturação e para um novo equilíbrio novamente migra água do solo para o
papel, e assim sucessivamente até que não se consegue mais determinar a variação de peso na
balança utilizada, pois a linearidade dessa função se dá em escala logarítmica. Esse fenômeno
foi colocado em evidência por Camapum de Carvalho et al. (2000) ao estudar uma mistura
betuminosa que por essência flui. Portanto, assim como no adensamento poderiam ser
definidas curvas características para diferentes idades.
3.2.5.4 ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL
Na engenharia este ensaio é muito usado para concretos, misturas asfálticas, rochas, entre
outros sendo, no entanto, pouco usual no estudo de solos. O ensaio consiste na aplicação de
uma carga de compressão uniformemente distribuída ao longo da geratriz da amostra com a
geração de um estado de tensões formado por tensões de tração e tensão de compressão no
plano que contém a carga aplicada (Bento, 2006).
A metodologia utilizada para este ensaio é a estabelecida pela norma DNER-ME 138/94.
Após o ensaio de compressão diametral a amostra era retirada para determinar a umidade e o
peso específico, utilizando-se o método da balança hidrostática (ABNT NBR-10838/88).
Na Figura 3.7 é apresentada a montagem necessária para realizar o ensaio. Salienta-se que
a carga foi aplicada por meio de uma prensa hidráulica, com velocidade constante de 0,305
mm/min.
33
Figura 3.7 Ensaio de Compressão diametral
3.2.6 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO COM TRATAMENTO
Nesta fase foram preparados e adicionados os agentes precipitadores de carbonato de
cálcio (CaCO3) ao solo. A preparação desses agentes foi realizada no Laboratório de
Microbiologia da Faculdade de Alimentos e Medicina Veterinária (FAV) na UnB.
Os ensaios necessários para a caracterização do solo com tratamento foram similares aos
realizados para o solo sem adição de agentes precipitadores, visando à comparação completa
de todas as propriedades do solo em amostras com e sem modificação.
A caracterização do solo com tratamento dividiu-se em duas etapas de trabalho, que
envolveram a realização de diferentes tipos de ensaio. A seguir, será realizada a descrição de
cada uma destas etapas:
3.2.6.1 FASE PREPARATÓRIA PARA A AÇÃO BIOLÓGICA
Durante esta fase foram preparados e incluídos no solo os agentes precipitadores. A
descrição desta etapa será sub-dividida em duas fases:
A primeira fase consiste na preparação e adição do meio nutritivo B4 ao solo para que as
próprias bactérias endógenas possam elevar o pH, o que favorece a precipitação de carbonato
de cálcio.
Na segunda fase foi feita a preparação e colocação da enzima de uréase, gerada pelo feijão
de porco, no solo. Os grãos de feijão de porco foram triturados em um homogeneizador,
visando obter um extrato.
34
• PREPARAÇÃO DO MEIO NUTRIENTE B4
Como descrito no item 3.1.2, o meio B4 proposto por Lee (2003) é constituído por 15 g de
acetato de cálcio, 4 g de extrato de levedura e 5 g de glicose, acrescido a 1000 ml de água
destilada. A preparação do B4 foi realizada no Laboratório de Microbiologia da Faculdade de
Alimentos e Medicina Veterinária (FAV) na UnB.
O processo de preparação do meio nutriente consistiu na esterilização de todos os
componentes visando evitar a ação de outros agentes que afetassem o processo de
precipitação de carbonato de cálcio. O acetato de cálcio e o extrato de levedura foram
dissolvidos em água destilada e, posteriormente, levados à autoclave durante 30 minutos. A
glicose foi filtrada em água auto-clavada. Terminada a esterilização, procedeu-se à mistura de
todos os componentes do meio para sua posterior embalagem em recipientes de plástico,
previamente lavados e esterilizados. Desta forma o meio B4 estava pronto para ser adicionado
ao solo.
• PREPARAÇÃO DA ENZIMA URÉASE
A preparação da enzima foi realizada em duas etapas. A primeira consistiu na preparação
de uma solução contendo um molar de acetato de cálcio e um molar de uréia pura em água
destilada. Essa solução foi preparada no Laboratório da FAV na UnB.
A segunda etapa consistiu na obtenção do extrato de feijão de porco, o qual foi colocado de
molho em água destilada durante um período de 1 hora, em uma proporção de 1:2.
Posteriormente, a mistura foi triturada em um liquidificador e filtrada em um filtro de café
(Figura 3.8). Foi determinado o pH do líquido filtrado. Esta fase foi realizada no Laboratório
de Geotecnia da UnB.
Figura 3.8 Processo de preparação do extrato de feijão de porco
35
Terminadas as duas etapas anteriores foi realizada a mistura do extrato de feijão de porco
com a solução, para sua posterior adição no solo.
Os dois meios foram aplicados ao solo como sendo a água necessária para conseguir a
umidade ótima de compactação. Aclara-se que antes da aplicação dos meios no solo, o pH de
cada um foi levado até um valor de 9 mediante a adição de NaOH.
3.2.6.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA, MINERALÓGICA E MECÂNICA DO SOLO
COM ADIÇÃO DO MEIO NUTRITIVO B4
Os ensaios de caracterização física do solo com tratamento foram realizados após os de
compressão simples, com a finalidade de avaliar a estabilidade e as características do solo
depois de induzida a precipitação.
Valencia (2007) trabalhou com indução da precipitação de CaCO3 no solo natural da
voçoroca originária do solo de estudo desta pesquisa, e encontrou que o meio B4 funcionava
muito bem como agente indutor na precipitação de carbonato de cálcio em amostras
indeformadas. Embora os corpos de prova desta pesquisa sejam compactados, os resultados
de Valencia (2007) indicaram que o tipo de solo objeto do estudo era apto para gerar uma
indução de CaCO3 mediante a adição do meio nutritivo B4.
Partindo do entendimento anterior, decidiu-se fazer uma bateria de ensaios similar à
executada com o solo natural para o solo com adição do meio B4, sob as mesmas condições
de trabalho do solo natural, visando obter parâmetros de comparação consistentes e sem
divergências metodológicas.
Os corpos de prova foram preparados adicionando o meio B4 como a água necessária para
atingir o teor ótimo de umidade para cada energia de compactação, no caso da energia
intermediária foram adicionados 230 ml por cada 1000 gr de solo, para a energia normal
foram adicionados 260 ml de meio B4 para o mesmo peso descrito.
3.2.6.3 DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE UREASICA DO EXTRATO DE FEIJÃO
DE PORCO
Decidiu-se realizar um teste de atividade ureasica no extrato de feijão de porco para
verificar a possibilidade de uso desse no processo de hidrólise de uréia, para posteriormente,
gerar uma precipitação de CaCO3 no solo.
36
Para executar este ensaio se pesaram 20 gr de feijão de porco, o qual foi colocado em 40
ml de água destilada, durante uma hora, para amolecer os grãos. Terminado esse período de
tempo, triturou-se o feijão no liquidificador. Após a trituração, esse foi filtrado para obter o
extrato e posteriormente gerou-se um pH do extrato neutro mediante a adição de hidróxido de
sódio (NaOH).
Paralelamente ao extrato, tubos de ensaio foram cheios com uma solução de agar uréia
previamente filtrada para não dar interferência a alguma bactéria durante o ensaio. Além de
filtrada, a solução devia estar com pH neutro. A solução foi colocada dentro dos tubos em
uma quantidade de 2,5 ml. A cada tubo com a solução de Agar uréia foi adicionada uma
quantidade de 1 ml, 2 ml, 3 ml e 5 ml de extrato de feijão de porco. O ensaio é qualitativo,
pois os resultados simplesmente são determinados pela mudança da cor quando colocado o
extrato.
3.2.6.4 ENSAIOS DE COMPRESSÃO SIMPLES DO SOLO COM ADIÇÃO DE
FEIJÃO DE PORCO
Ao contrario do meio B4, não se tinha a certeza da eficiência da enzima uréase contida no
extrato de feijão de porco como meio indutor da hidrolise de uréia para gerar posteriormente
precipitação de CaCO3. Sabendo-se que esse apresenta atividade ureásica, procedeu-se a
realização de uma serie de testes, visando avaliar a variação na resistência do solo com a
possível presença e produção de cristais de carbonato de cálcio. O procedimento adotado para
a realização dos ensaios foi semelhante ao seguido com o meio B4.
Para a execução desses ensaios e após verificar a atividade ureasica do extrato de feijão de
porco, realizaram-se misturas entre o extrato de feijão de porco e uma solução feita com 1 mol
de acetato de cálcio e 1 mol de uréia em varias concentrações (2/5, 3/5, 4/5 e 1/1 o numerador
corresponde ao extrato). Salienta-se que . Em seguida, cada mistura foi adicionada ao solo
como a quantidade de água necessária para completar a umidade ótima em cada energia de
compactação e posteriormente realizou-se a compactação dos corpos de prova.
Fabricaram-se três corpos de prova para cada concentração de extrato e para cada energia
de compactação. Quando compactados os cilindros, colocou-se papel filtro para medir a
sucção do solo. Posteriormente, as amostras foram envoltas em filme de PVC e filme de
alumínio, para serem armazenados na câmara úmida durante um tempo de 14 dias. Finalizado
37
o tempo de armazenamento, foram realizados os ensaios de compressão simples e feitas as
medidas dos respectivos valores de sucção.
38
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
No presente capítulo serão apresentados e analisados os resultados dos ensaios realizados.
4.1 MEIO NUTRIENTE B4
4.1.1 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA
Existe divergência na literatura no que se refere às alterações, provocadas pelo tratamento
com nutriente B4, nas propriedades físicas do solo. Segundo Gómez (2006), o tratamento não
altera as propriedades físicas do solo. No entanto, Valencia (2007) defende a existência dessas
alterações.
Os resultados, obtidos durante esta pesquisa, demonstram a ocorrência de mudanças nas
propriedades físicas dos solos com tratamento. Durante a caracterização física do solo com e
sem tratamento, encontrou-se várias diferenças entre os resultados obtidos. A seguir serão
apresentados os resultados obtidos e as respectivas análises realizadas.
4.1.1.1 LIMITES DE ATTERBERG
Nos resultados obtidos a partir dos ensaios de limites de Atterberg foi observado que para
todos os casos a adição do meio B4 gerou variação no valor de wL. Assim, na Figura 4.1 é
possível verificar que a umidade requerida para atingir o limite de liquidez diminuiu em todas
as amostras tratadas com B4.
Nota-se que a maior mudança de wL foi para os solos com umidade maior que a ótima
(Figura 4.1 a) onde o wL diminuiu 8,8% para o solo compactado na energia intermediária e
9,6% para o compactado na energia normal. As menores reduções foram obtidas para o solo
compacto no ramo seco, sendo as quedas nos valores de 8,2% e 7,2% para as energias
intermediária e normal respectivamente (Figura 4.1 b e c).
No wP as reduções foram menores, em média 6,5%, e em sentido contrário ao verificado
para o wL, ou seja, as maiores quedas se deram para o solo mais seco e as menores para o solo
mais úmido isso para ambas as energias de compactação (Tabela 4.1).
39
Como conseqüência da queda nos valores tanto de wL quanto de wP as reduções verificadas
nos valores de IP foram relativamente pequenas, variando de 1,6% a 2,8% para a energia
intermediária e de 0,4% a 3% para a normal.
(a)
(b)
(c)
SN Solo natural B4IO Solo tratado com meio B4 compactado na
energia intermediaria com umidade ótima B4IS Solo tratado com meio B4 compactado na
energia intermediaria com umidade inferior à ótima
B4IU Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima
B4NO Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade ótima
B4NS Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade inferior à ótima
B4NU Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade superior à ótima
Figura 4.1 Limite de liquidez (a) Ramo úmido (b) Ramo seco (c) Umidade ótima
Correlacionando o limite de liquidez com o grau de saturação, com a umidade de
compactação e com o índice de vazios do solo compactado, se observa que há uma tendência
ao aumento do limite de liquidez com a diminuição do grau de saturação e da umidade e com
o aumento do índice de vazios (Figura 4.2). Nesse comportamento apenas o ponto de menor
umidade compactado na energia intermediária fugiu a essa tendência, apontando para a
existência de uma condição ótima que corresponderia à variação máxima do limite de
liquidez.
A relação do wP com Sr, w (%) e com “e”, embora com variações menores, reflete um
comportamento inverso ao observado para wL, isto é, há uma pequena tendência à redução do
limite de plasticidade com a diminuição do grau de saturação e da umidade e com o aumento
do índice de vazios (Figura 4.3).
33%
35%
37%
39%
41%
43%
45%
47%
10 100
Um
idad
e (%
)
Nº de golpes
SN
B4NU
B4IU
33%
35%
37%
39%
41%
43%
45%
47%
10 100
Um
idad
e (%
)
Nº de golpes
SN
B4NS
B4IS
33%
35%
37%
39%
41%
43%
45%
47%
10 100
Um
idad
e (%
)
Nº de golpes
SN
B4NO
B4IO
40
(a)
(b)
(c)
B4IO Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade ótima B4IS Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima B4IU Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima B4NO Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade ótima B4NS Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade inferior à ótima B4NU Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade superior à ótima SNIO Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade ótima SNIS Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima SNIU Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima SNNO Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade ótima SNNS Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade inferior à ótima SNNU Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade superior à ótima
Figura 4.2 Correlações do wL (a) com Sr (%) (b) com w (%) (c) com “e”
(a)
(b)
35
40
45
50
60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%
wL
(%)
Sr (%)SNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
35
40
45
50
15,0% 20,0% 25,0% 30,0%
wL
(%)
w (%)SNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
35
40
45
50
0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84
wL
(%)
eSNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
25
27
29
31
33
35
60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%
wP
(%
)
Sr (%)SNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
25
27
29
31
33
35
15,0% 20,0% 25,0% 30,0%
wP
(%
)
w (%)SNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
41
(c)
B4IO Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade ótima B4IS Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima B4IU Solo tratado com meio B4 compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima B4NO Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade ótima B4NS Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade inferior à ótima B4NU Solo tratado com meio B4 compactado na energia normal com umidade superior à ótima SNIO Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade ótima SNIS Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade inferior à ótima SNIU Solo sem tratamento compactado na energia intermediaria com umidade superior à ótima SNNO Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade ótima SNNS Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade inferior à ótima SNNS Solo sem tratamento compactado na energia normal com umidade superior à ótima
Figura 4.3 Correlações do wP (a) com Sr (%) (b) com w (%) (c) com “e”
Tendo em vista que para uso em pavimentação geralmente se prioriza os solos menos
plásticos, conclui-se que, de maneira geral, a redução nos valores de wL, wP e IP (Tabela 4.1)
geradas no solo pelo tratamento apontam para a melhoria do seu comportamento para esse
fim. A melhoria obtida pode resultar do surgimento de novos compostos no solo bem como da
simples alteração química do meio proporcionada pelo B4 ou ainda, de ambos. Este
esclarecimento deve ser buscado neste e em outros estudos sobre o tema.
Segundo Santos (1975), ao aumentar a carga positiva dos íons do meio, por exemplo,
adicionando Ca2+ ou Mg 2+ o potencial eletrocinético das partículas diminui e a repulsão entre
elas também Portanto, começa-se a gerar uma aglomeração de partículas. Logo, a diminuição
no valor de IP das amostras analisadas é um indício de cimentação das partículas por causa do
tratamento com nutrientes B4.
Outro aspecto a ser realçado com fundamento dos dados apresentados por White (1955)
apud Grim (1962), é que em solos cauliníticos, como é o caso do solo estudado, esses
elementos químicos tendem a ampliar a plasticidade e não reduzi-la como ocorreu, o que
aponta para o surgimento de novos compostos em detrimento da influência da simples
alteração química do meio.
25
27
29
31
33
35
0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84
wP
(%
)
eSNIU B4IU SNNU B4NU SNIS B4IS
SNNS B4NS SNIO B4IO SNNO B4NO
42
Tabela 4.1 Resumo resultados de ensaios de limites de Atterberg
AMOSTRA wL % wP % IP
SN 45,7 34,4 11,3 B4IU 36,9 28,4 8,5 B4IO 37,5 27,9 9,7 B4IS 37,5 27,8 9,7 B4NU 36,1 27,8 8,3 B4NO 37,3 27,9 9,4 B4NS 38,5 27,6 10,9
Ao se plotar os resultados dessa pesquisa conjuntamente com os obtidos por Camapum de
Carvalho (1985) para solos apresentando diferentes teores de carbonato de cálcio, verifica-se
que o deslocamento para a esquerda obtido ao se adicionar B4 ao solo estudado coincide com
o sentido do deslocamento observado ao se aumentar o teor de carbonato de cálcio nos solos
estudados por aquele autor (Figura 4.4). Com isso infere-se que a adição de B4 ao solo
estudado poderia gerar carbonato de cálcio no solo.
Figura 4.4 Carta de plasticidade
4.1.1.2 COMPACTAÇÃO
Para avaliar a variação de γd com a energia de compactação e determinar a umidade ótima
foram realizados ensaios de compactação miniatura e Mini-MCV. Os resultados destes
ensaios são respectivamente exibidos nas Figura 4.5 e Figura 4.6. Com base nos resultados
mostrados na Figura 5.7 tem-se que a umidade ótima para a energia intermediária é 23% e
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60
Limite de Liquidez (%)
Índi
ce d
e P
last
icid
ade
(%)
SN
B4
%CaCO3<30%
30%<%CaCO3<50%
%CaCO3>50%
43
para a energia normal é 27% e os valores de γdmax são respectivamente de 16,2 kN/m3 e de
15,5 kN/m3. Cabe lembrar que para a compactação na energia intermediária utilizou-se o
soquete pesado e na normal o soquete leve e em ambos os casos compactou-se nessa fase do
estudo apenas o solo natural.
Observa-se que para a energia intermediária os resultados de mini compactação (Figura
4.5) são similares aos apresentados pelo ensaio mini-MCV (Figura 4.6 a). Na energia normal,
ocorreu uma diferença entre os resultados dos ensaios mencionados. No ensaio mini-MCV
(Figura 4.6 b) a umidade ótima de compactação foi aproximadamente de 28%, ou seja, 1%
acima do valor obtido no ensaio de mini compactação (Figura 4.5), devendo-se tal diferença à
distribuição de pontos e traçado da curva de compactação.
Figura 4.5 Curvas de compactação miniatura
Na Figura 4.6 (a) se observa que γd não apresenta variação significativa a partir da
aplicação de 6 golpes. No entanto, na energia normal o comportamento do solo varia um
pouco. Quando aumentada a quantidade de golpes a umidade ótima de compactação diminui.
13,9
14,4
14,9
15,4
15,9
16,4
15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
γd
(kN
/m3 )
w (%)E. Intermediaria E. Normal
44
(a)
(b)
Figura 4.6 Familia de curvas Mini-MCV (a) Energia Intermediaria (b) Energia Normal
4.1.1.3 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS
Todas as amostras de solo natural e tratado com nutriente B4 foram submetidas aos ensaios
granulométricos no intuito de verificar a influência do nutriente B4 na agregação do solo
natural. As curvas granulométricas que originaram os resultados mostrados na Tabela 4.2
estão apresentadas no Anexo A. Para uma melhor interpretação dos dados apresentados na
tabela em menção, foram realizados gráficos para cada fração granulométrica (Anexo B).
Foram realizados ensaios de granulometria utilizando a metodologia de sedimentação e do
granulômetro a laser, considerando que essas metodologias podem gerar diferenças nos
resultados. O uso de agentes dispersores seja químico (defloculante) ou físico (ultra-som) tem
maior relevância na dispersão dos grãos. Além disso, nas curvas granulométricas obtidas no
ensaio de sedimentação o tamanho mínimo dos grãos passível de ser determinado é
geralmente de 0,001 mm, entretanto, com o granulômetro a laser esse tamanho é de até 0,0001
mm.
A amostra de solo sem tratamento ao ser ensaiada pelo método da sedimentação, apenas
com água destilada, apresentou um percentual elevado de areia, 90%. Com o uso de
defloculante esse percentual de areia sofreu uma considerável redução e as partículas de silte
e argila apresentaram um aumento pronunciado.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
γd
(kN
/m³)
w (%)2 Golpes 4 Golpes 6 Golpes 8 Golpes
12 Golpes 16 Golpes 24 Golpes
10
11
12
13
14
15
16
17
14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
γd
(kN
/m³)
w (%)
2 Golpes 4 Golpes 6 Golpes 8 Golpes
12 Golpes 16 Golpes 24 Golpes
45
Tabela 4.2 Teores das frações granulométricas
SOLO Energia Intermediária Energia Normal
AMOSTRA % Ped
% Areia
% Silte
% Argila SOLO %
Ped %
Areia %
Silte %
Argila
Solo Natural
Sed sem Def 0 90 6 4 Sed sem Def 0 90 6 4 Sed com Def 0 36 19 45 Sed com Def 0 36 19 45 GL sem Def 2 77 20 1 GL sem Def 2 77 20 1 GL sem Def +
Ult 0 19 56 25 GL sem Def + Ult 0 19 56 25
GL com Def 2 61 26 10 GL com Def 2 61 26 10
GL Def + Ult 0 10 65 26 GL Def + Ult 0 10 65 26
Solo com B4
(Umidade ótima)
Sed sem Def 0 82 16 2 Sed sem Def 0 82 16 2
Sed com Def 0 43 25 32 Sed com Def 0 48 18 34
GL sem Def 2 60 34 4 GL sem Def 2 65 31 2 GL sem Def +
Ult 0 29 48 23 GL sem Def + Ult 0 14 68 19
GL com Def 2 52 36 10 GL com Def 2 60 34 5
GL Def + Ult 0 12 66 22 GL Def + Ult 0 8 68 24
Solo com B4
(Ramo seco)
Sed sem Def 0 83 16 2 Sed sem Def 0 83 15 2
Sed com Def 0 43 24 32 Sed com Def 0 44 21 35
GL sem Def 2 52 42 5 GL sem Def 2 39 49 10 GL sem Def +
Ult 0 14 64 22 GL sem Def + Ult 0 12 69 18
GL com Def 2 45 40 13 GL com Def 2 36 47 15
GL Def + Ult 0 9 68 23 GL Def + Ult 0 9 67 23
Solo Tratado com B4 (Ramo úmido)
Sed sem Def 0 77 21 2 Sed sem Def 0 79 20 2 Sed com Def 0 47 23 30 Sed com Def 0 52 23 26 GL sem Def 2 55 39 4 GL sem Def 2 54 39 5 GL sem Def +
Ult 0 15 66 19 GL sem Def + Ult 0 23 55 22
GL com Def 2 42 39 18 GL com Def 2 60 34 5 GL Def + Ult 0 10 65 25 GL Def + Ult 0 10 63 27
Esta mesma amostra ensaiada no granulômetro a laser, apenas com água destilada,
apresentou um percentual de areia pouco menor do que o verificado na amostra ensaiada por
sedimentação com defloculante. A adição do defloculante ao solo no granulômetro a laser não
revelou uma diminuição relevante nos percentuais de areia. Todavia, quando se utilizou o
utra-som a redução dos percentuais de areia foi muito alta, sendo ainda maior quando se
associou o uso do utra-som com defloculante. Nesta última situação pode-se verificar que o
percentual de areia não ultrapassou 10 % ocorrendo uma notável concentração dos finos na
fração silte. Tais resultados indicam a eficiência do defloculante na desagregação. A redução
de areia em todas as amostras de solo natural, submetidas às duas metodologias de análise
46
granulométrica, sempre implicou em aumentos consideráveis da fração silte, e um acréscimo
não tão relevante da fração argila. Exceto quando a amostra foi ensaiada com defloculante no
método de sedimentação, onde o aumento da fração argila teve maior destaque.
Os percentuais das frações granulométricas, obtidos pelos ensaios realizados com o
granulômetro a laser utilizando utra-som e defloculante, se destacaram pela maior
desagregação do solo, sobretudo da fração areia. Notou-se uma variação mínima, de
aproximadamente 2%, nas frações granulométricas, das mostras com tratamento B4 em
relação às amostras de solo natural. A princípio isso indicaria que o tratamento com nutriente
B4 não gerou a agregação esperada das partículas. Contudo, é muito provável que isso tenha
ocorrido por causa da grande eficiência do utra-som somada à ação do defloculante, como
agentes desagregadores do solo. Portanto, estes agentes estariam também atuado na quebra
das ligações promovidas pelo CaCO3 precipitado nas amostras após o tratamento com o
nutriente B4.
É importante salientar que essa variação mínima é um aspecto que aponta para a existência
de melhoria na agregação das amostras de solo tratadas com nutriente B4. Cabe ainda destacar
que as amostras de solo natural, ao contrário das amostras tratadas, não foram submetidas a
processo de compactação, o que em princípio contribui para a preservação dos agregados e
micro agregados. Logo, era de se esperar que as amostras tratadas apresentassem um aumento
nas frações de silte e argila, produzidas pela quebra dos agregados e grãos originada no
processo de compactação. No entanto, isso não ocorreu, o que fortalece a hipótese do
melhoramento na cimentação nas amostras de solo estudadas.
As evidências de melhoria na agregação do solo, também são notadas no aumento dos
valores do peso específico dos grãos que aumentaram para quase todas as amostras. Esse
aumento do Gs aponta para o surgimento no solo de outros compostos de maior densidade
(Tabela 4.3), tais como os cristais de CaCO3, que estariam precipitando nas amostras de solo
após o tratamento com nutriente B4.
Existem diferenças quanto ao percentual de areia presente entre as amostras tratadas com
energia de compactação intermediária e as amostras com a energia normal. Notou-se que há
uma tendência a se ter maiores percentuais de areia nas amostras compactadas com a energia
equivalente ao Proctor normal. Isso ocorre porque nesta energia de compactação, a possível
quebra de grãos é menor. Outro aspecto relevante diz respeito ao fato do teor de areia no solo
tratado com B4 e submetido ao efeito do defloculante e/ou do ultra-som tender a ser superior
47
aos valores obtidos para o solo não tratado, o que mais uma vez aponta para a agregação de
partículas menores ou para o surgimento de novos compostos integrando a fração areia.
As características dos solos analisados permitem classificá-los como lateríticos. A Tabela
4.3 contém a classificação das amostras realizada mediante os métodos MCT expedito,
AASHO e Unificado (USCS). Assim, pode-se ver que o tratamento gerou alterações de tipo
físico conduzindo a uma variação do tipo de solo, especialmente para os métodos de
classificação AASHO e MCT expedita.
Ao observar a Tabela 4.3, nota-se que quando a classificação foi realizada pela
metodologia MCT expedita quase todas as amostras corresponderam ao tipo “solo arenoso
lateritico” ou ao tipo “argiloso lateritico” (LA’-LG'). Note-se ainda, que pelo sistema de
classificação AASHO a classificação correspondeu a um solo siltoso, mas tanto a amostra de
SN quanto a amostra B4NS apresentaram características argilosas. No caso da metodologia
unificada, todas as amostras foram classificadas como silte de baixa compressibilidade (ML).
Tabela 4.3 Resumo de ensaios de caracterização física para todas as amostras
AMOSTRA wL % wP % IP Gs CLASIFICAÇÃO
MCT expedita AASHO USCS
SN 45,70 34,42 11,28 2,76 LA’-LG' A7-5 ML B4IU 36,85 28,40 8,45 2,78 LA’-LG' A-4 ML B4IO 37,54 27,87 9,67 2,77 LA’-LG' A-4 ML B4IS 37,48 27,77 9,71 2,70 LG' A-4 ML
B4NU 36,08 27,80 8,28 2,78 LG' A-4 ML B4NO 37,26 27,88 9,38 2,77 LA’-LG' A-4 ML B4NS 38,49 27,60 10,89 2,81 LA’-LG' A-6 ML
4.1.2 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL
Araki (1997) afirma que os solos tropicais possuem micro-agregações de argila que geram
uma variação nos teores das frações granulométricos causada pela acidez e o intemperismo
que eles sofrem. Cabral (2002) afirma que as propriedades físicas e o comportamento
mecânico dos solos tropicais estão quase sempre associados à micro-estrutura desenvolvida
no processo de alteração a que foram submetidos.
Para avaliar as frações granulométricas do solo é usado o teor de agregação (T.A.), que
indica qual o grau de floculação que esse tem. O T.A. é determinado pela seguinte equação:
48
% argila com defloculante - % argila sem defloculante. .
% argila com defloculanteT A =
(9)
Na Tabela 4.4 pode-se observar a variação do T.A. Observa-se que esse valor variou
levemente com respeito ao solo natural sendo sempre maior para as amostras com tratamento.
Isso pode ser visto da Figura 4.7 até a Figura 4.9, as quais apresentam imagens com um
aumento de 100x e de 200x para cada tipo de solo estudado. Nas figuras em menção pode-se
ver que há presença de precipitados entre os grãos.
Observa-se, portanto, que o tratamento gerou um leve aumento na floculação/agregação
das partículas, sendo mais notório para os corpos com energia intermediária.
Tabela 4.4 Teor de agregação das amostras
SOLO T.A. (%) SN 91 B4IO 95 B4IS 94 B4IU 94 B4NO 96 B4NS 96 B4NU 93
(a) SNIO 100x
(b)
(e) B4IO 100x
(f)
(b) SNIO 100x
(c) SNNO 100x
(f) B4IO 200x
(g) B4NO 100x Figura 4.7 Estrutura do solo para umidade ótima
49
(d) SNNO 200x
(h) B4NO 200x
50
(a) SNIS 100x
(b) SNIS 200x
(c) SNNS 100x
(d) SNNS 200x
(e) B4IS 100x
(f) B4IS 200x
(g) B4NS 100x
(h) B4NS 200x
Figura 4.8 Estrutura do solo para umidade no ramo seco
51
(a) SNIU 100x
(b) SNIU 200x
(c) SNNU 100x
(d) SNNU 200x
(e) B4IU 100x
(f) B4IU 200x
(g) B4NU 100x
(h) B4NU 200x
Figura 4.9 Estrutura do solo para umidade no ramo úmido
52
4.1.3 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA
Segundo Lima (2003), os solos do Distrito Federal são formados basicamente por
minerais secundários caulinita, ilita goethita, hematita, gibbsita, anastásio/rutilo e o quartzo
primário, com uma quantidade importante de amorfos de Fe, Al e Si. As amostras
investigadas neste trabalho foram submetidas a ensaios de difração de raios –X (DRX). Os
difratogramas resultantes destes ensaios revelam semelhanças com a composição
mineralógica apontada por Lima (2003), pois indicam a presença dos seguintes minerais no
solo natural: caulinita, gibsita e hematita, sendo a caulinita o mineral predominante (Figura
4.10).
Os difratogramas das amostras tratadas com o nutriente B4 apresentaram minerais
similares às do solo natural sem indicar a presença de CaCO3 (Anexo C). Isso pode ter sido
causado por uma sobreposição de picos que não permitiu identificar os correspondentes ao
carbonato de cálcio. Neste caso a técnica de DRX não teria sido efetiva para verificar a
presença de CaCO3, provavelmente porque a influência do tratamento com meio B4 ocorre na
micro-estrutura do solo.
Outras técnicas como a geração de espectrogramas de raios infra-vermelhos com
transformada de Furier (FTIR) ou análise termo gravimétrica (ATG), podem oferecer a
possibilidade de determinar a existência desta substância no solo.
Figura 4.10 Difratograma de raios X para amostra SN
A técnica espectroscópica de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) é
amplamente usada para identificar compostos orgânicos ou caracterizar grupos funcionais de
diferentes substâncias químicas.
No presente trabalho, visando complementar os resultados dos ensaios de DRX,
em menção foi aplicada para
provocada pela adição do meio nutritivo B4 ao solo. As amostras preparadas foram analisadas
no espectrômetro BOMEN MB
Quando comparados os resultados
(Figura 4.11) e ao solo tratado com o meio B4
apresentadas sinais de presença de
Figura 4
Para verificar se o tratamento
no solo natural e 1,5 meses após a
solo inicialmente ácido teve a acidez diminuída com o tratamento, chegando a
básico para as amostras compactadas no ramo úmido
básico favorece a precipitação de CaCO
Tabela
, visando complementar os resultados dos ensaios de DRX,
foi aplicada para verificar a presença de precipitação de carbonato de cálcio
provocada pela adição do meio nutritivo B4 ao solo. As amostras preparadas foram analisadas
rômetro BOMEN MB-100, pertencente ao Instituto de Química da UnB
Quando comparados os resultados dos espectros de FTIR correspondentes ao solo
tratado com o meio B4 (Anexo D), observou-
sinais de presença de CaCO3 nos espectros.
4.11 Espectro de FTIR para a amostra SN
tratamento provocava variação no pH, foram realizadas
após a adição do meio B4 . Essas determinações
ácido teve a acidez diminuída com o tratamento, chegando a
básico para as amostras compactadas no ramo úmido (Tabela 4.5 ). Cabe lembrar que o pH
favorece a precipitação de CaCO3.
Tabela 4.5 Valores de pH para todos os solos
SOLO pH SN 5,72 B4IO 6,86 B4IS 7,84 B4IU 6,53 B4NO 6,91 B4NS 7,38 B4NU 6,66
53
, visando complementar os resultados dos ensaios de DRX, a técnica
a presença de precipitação de carbonato de cálcio
provocada pela adição do meio nutritivo B4 ao solo. As amostras preparadas foram analisadas
o Instituto de Química da UnB.
correspondentes ao solo natural
-se que não foram
variação no pH, foram realizadas determinações
determinações mostraram que o
ácido teve a acidez diminuída com o tratamento, chegando a tornar-se
. Cabe lembrar que o pH
54
A Figura 4.12 mostra que a plasticidade diminui bem como o pH aumenta ao se
acrescentar o meio B4 ao solo. No entanto, percebe-se dessa figura, que o pH e a plasticidade
estão relacionadas à condição de compactação. Tal observação é relevante, pois sabendo-se
que a atuação das bactérias na geração do CaCO3 depende de aspectos como porosidade e
umidade, aspectos estes pouco relevantes para a simples atuação química do composto B4 no
solo, torna-se descartável a influência isolada da química nas propriedades do solo e abre-se
espaço para a possibilidade de precipitação do carbonato de cálcio.
Figura 4.12Influência do pH na plasticidade do solo.
4.1.4 CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO
Cabe lembrar que para a análise da influência do tratamento com o meio B4 todos os
corpos de prova foram compactados na condição ótima e em seguida conduzidos a um
aumento ou diminuição da umidade para então serem submetidos à cura. A idéia era eliminar
eventuais efeitos oriundos da condição de compactação.
4.1.4.1 CURVA CARACTERÍSTICA DE RETENÇÃO DE AGUA
Para determinar a influência do tratamento no solo, foram determinadas as curvas
características de retenção de água em termos de sucção matricial para todas as amostras. As
determinações foram feitas depois da finalização do período de cura dos corpos de prova, ou
seja, após a cura eles eram conduzidos às diferentes umidades mediante secagem e
umedecimento com água e posteriormente submetidos ao tempo de equilíbrio da sucção.
0
10
20
30
40
50
5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
pH
Pla
stid
ade
(%)
wL
IP
55
Apesar de a compactação tender a eliminar os macroporos presentes no solo e, portanto,
destruir o aspecto bi-modal que caracteriza os solos tropicais profundamente intemperizados,
as curvas obtidas dá nuances dessa característica típica (Figura 4.13 até Figura 4.15).
Para verificar melhor a alteração na distribuição dos poros, foram feitos gráficos das curvas
características transformadas em relação ao índice de vazios, revelando que há uma variação
no comportamento do solo. Segundo Camapum de Carvalho & Leroueil (2004), a curva
característica transformada facilita a análise do comportamento dos solos tropicais quando
leva em conta a dimensão e distribuição dos poros.
Na Figura 4.13 (a) pode-se observar que as curvas características obtidas para a umidade
ótima em função da variação de w% são praticamente coincidentes. No entanto, quando
construída a curva característica em função da saturação (Figura 4.13 b) é notória a diferença
na parte que corresponde à macro-estrutura, apontando para o fechamento dos macroporos
quando do uso do meio B4.
Na tentativa de verificar a influência dos poros no comportamento do solo, foi realizada a
transformação da curva característica (Figura 4.13 c). Camapum de Carvalho et al. (2002)
mostraram que nesse caso o ideal seria separar os macroporos dos microporos para então
aplicar as transformações. Sem tal separação, observa-se que a transformação conduz as
curvas a um comportamento único no domínio dos macro e meso poros, sendo, no entanto, os
mesmos distintos no caso dos microporos. A maior diferença nas curvas é apresentada para os
solos compactados na energia intermediária.
(a)
(b)
10
100
1000
10000
100000
0 5 10 15 20 25 30
Suc
ção
(KP
a)
w (%)
B4IO SNIO B4NO SNNO
10
100
1000
10000
100000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Suc
ção
(KP
a)
Sr (%)
B4IO SNIO B4NO SNNO
56
(c)
Figura 4.13 Curvas características na umidade ótima (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr
No caso dos solos conduzidos ao ramo úmido (Figura 4.14), a tendência é similar à
apresentada para os solos curados na umidade ótima (Figura 4.13). Isso quer dizer que para
estes solos também se gerou uma variação na macro e meso estrutura, mas as maiores
mudanças foram dadas para os solos compactados na energia equivalente ao Proctor normal.
O gráfico em questão indica que existe uma diminuição dos vazios e que possivelmente
seriam o próprio meio ou os cristais de CaCO3 precipitados que passaram a ocupá-los.
(a)
(b)
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
e*pF
Sr (%)
Umidade ótima
B4IO SNIO B4NO SNNO
1
10
100
1000
10000
100000
0 10 20 30
Suc
ção
(KP
a)
w (%)
B4IU SNIU B4NU SNNU
1
10
100
1000
10000
100000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Suc
ção
(KP
a)
Sr (%)B4IU SNIU B4NU SNNU
57
(c)
Figura 4.14 Curvas características no ramo úmido (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr
Para os solos conduzidos ao ramo seco (Figura 4.15) observou-se que nas curvas de Sr x
Sucção (Figura 4.15 a) existiu uma variação na porosidade dos corpos de prova que foi
refletida na curva transformada. Contudo, as variações significativas foram geradas como nos
outros casos na macro e meso estrutura, sendo estas maiores para os corpos compactados na
energia intermediária.
(a)
(b)
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
e*pF
Sr (%)
B4IU SNIU SNNU B4NU
1
10
100
1000
10000
100000
0 5 10 15 20 25 30
Suc
ção
(KP
a)
w (%)B4IS SNIS B4NS SNNS
1
10
100
1000
10000
100000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Suc
ção
(KP
a)
Sr (%)B4IS SNIS B4NS SNNS
58
(c)
Figura 4.15 Curvas características no ramo seco (a) Sucção-w (b) Sucção-Sr (c) e*pF-Sr
Nas curvas características transformadas (Figura 4.13 até Figura 4.15) nota-se que a sucção
do solo com tratamento em meio B4 teve uma tendência a diminuir em relação ao solo
natural. Observa-se, portanto, que há uma mudança no comportamento do solo quanto à
distribuição dos poros.
Finalmente, como comentário geral, pode-se considerar que a semelhança na curvas
características em função da umidade e a distinção entre elas quando da análise levando-se em
conta a porosidade (Sr e “e”), se deve à alteração na porosidade e distribuição de poros em
consequência da adição do meio B4. Logo, a adição do meio B4 proporciona mudanças nas
propriedades de retenção de água das amostras.
4.1.4.2 COMPRESÃO SIMPLES
Foram determinadas as resistências à compressão simples do solo com e sem tratamento
com o meio B4, o qual foi compactado na condição ótima das energias equivalentes ao
Proctor normal e intermediário. Em seguida, dois grupos de cinco corpos foram conduzidos a
umidades inferior e superior a ótima respectivamente, para que fossem submetidos à cura. A
Figura 4.16 ilustra as curvas tensão deformação obtidas nos ensaios de compressão simples.
Salienta-se que os números no lado do nome das amostras representam o numero do corpo de
prova correspondente ao tipo de solo.
Comparando a resistência dos corpos de prova de solo natural com aqueles que tinham sido
tratados com B4 (Figura 4.16), observa-se que a ruptura ocorre em esforços muito
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 20 40 60 80 100
e*pF
Sr (%)
B4IS SNIS B4NS SNNS
59
semelhantes, mas destaca-se que a deformação com o meio B4 foi maior, aproximadamente
25% para a energia intermediária e 15% para energia normal. No entanto, dadas as variações
de umidade e índice de vazios de corpo de prova para corpo de prova, o melhor é analisar os
resultados em função destes índices como se fará a seguir. As curvas de resistência a
compressão simples das demais amostras estão apresentadas no Anexo E.
(a)
(b)
Figura 4.16 Resistência à compressão simples (a) SNO. (b) B4O
A Figura 4.17 apresenta a resistência à compressão simples na ruptura (σr) em função da
umidade dos corpos de prova. Nela é visto que há uma perfeita harmonia com a forma das
curvas características mostradas nas Figura 4.13 (a),Figura 4.14 (a) e Figura 4.15 (a), ou seja,
entre as umidades que vão de 18% a 24%, ocorre tanto na resistência como na sucção uma
significativa redução com o aumento da umidade, passando a apresentar a seguir, apenas
pequenas variações da resistência quando a umidade continua a aumentar. Nas curvas
características essa umidade a partir da qual o comportamento passa a ser pouco afetado,
corresponde de modo aproximado ao término da entrada de ar nos macroporos, conforme
conceituado por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004). Em relação à curva de
compactação, nota-se que a resistência diminui rapidamente quando a umidade aumenta até
valores próximos da umidade ótima. A partir dessa umidade os valores de resistência passam
a diminuir pouco. Isso indica que uma variação na umidade para o ramo seco pode gerar
grandes mudanças na resistência, mas se essas se apresentam no ramo úmido, a variação na
resistência não é tão relevante.
Observa-se ainda a tendência aos valores de resistência obtidos sem tratamento a serem
ligeiramente superiores aos obtidos com a adição do meio B4. Esse comportamento é
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 1 2 3
Ten
são
(kP
a)
Deformação axial (mm)SNNO 1 SNNO 2 SNNO 3 SNNO 4
SNNO 5 SNNO 6 SNNO 7 SNIO 1
SNIO 2 SNIO 3 SNIO 4 SNIO 5
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 1 2 3 4T
ensã
o (k
Pa)
Deformação axial (mm)B4NO 1 B4NO 2 B4NO 3 B4NO 4
B4NO 5 B4IO 1 B4IO 2 B4IO 3
B4IO 4 B4IO 5
60
compatível com os resultados de plasticidade, pois a resistência à compressão simples reflete
a coesão do solo e esta está diretamente associada às características plásticas do solo, o que
não significa em princípio, estar diante de um material pior para uso em pavimentação.
Figura 4.17 Relação σr – w%
Observa-se ainda que os resultados de resistência do solo com o tratamento B4 tendem a
apresentar maior dispersão que para o solo natural (Figura 4.18). Isso pode ser causado pela
heterogeneidade da ação do processo biológico produzido dentro de cada corpo de prova
tratado. Mesmo assim, o comportamento do solo com respeito à umidade, com ou sem
tratamento, apresenta tendência similar.
(a)
(b)
Figura 4.18 Relação σr – w% (a) B4. (b) SN.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00
σr
(kP
a)
w%
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
17,00 22,00 27,00
σr
(kP
a)
w%
B4NO
B4IO
B4NU
B4IU
B4NS
B4IS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
17,00 22,00 27,00
σr
(kP
a)
w%
SNNO
SNIO
SNNU
SNIU
SNNS
SNIS
61
Na Figura 5.19, é possível notar que para as duas energias de compactação existem níveis
de resistência distintos, principalmente para os menores teores de umidade, mas diretamente
associados a estes.
(a)
(b)
Figura 4.19 Relação σr – w% (a) energia normal. (b) energia intermediaria.
Nota-se nos resultados apresentados que os valores de resistência máxima não mudam
muito após a adição do meio B4. Isso indica preliminarmente que o tratamento não estaria
sendo efetivo quanto à influência na coesão.
Como de modo geral o comportamento do solo varia com o índice de vazios, optou-se por
também analisar-se a influência desse índice. Os resultados analisados foram obtidos para
corpos de prova compactados na condição ótima e em seguida conduzidos às distintas
umidades.
A Figura 4.20 mostra que quanto à umidade, as variações para cada condição de cura e
tratamento chegam a atingir 1,7% e para o índice de vazios elas são em alguns casos de até
0,08, sendo que em ambos os casos a dispersão pode ser considerada importante. Como os
corpos de prova foram compactados aproximadamente na mesma condição, condição ótima, a
tendência do índice de vazios a aumentar com o crescimento da umidade se deve
provavelmente à expansão. Todavia, de modo geral, analisando-se os índices de vazios das
amostras verifica-se que os valores de “e” para as amostras com o tratamento B4 são
semelhantes aos valores obtidos para os corpos de prova de solo natural.
0
500
1000
1500
2000
2500
20,00 23,00 26,00 29,00
σr
(kP
a)
w (%)
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
17,00 20,00 23,00 26,00
σr
(kP
a)
w (%)
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
62
Figura 4.20 Relação w% - e (SN – B4)
Com isso apenas a título de ilustração a Figura 4.21 mostra não ser possível estabelecer
tendência clara de variação da resistência com o índice de vazios. Observa-se que mesmo para
a mesma condição de tratamento inexiste qualquer tendência.
Figura 4.21 Relação σr – e (SN-B4)
Apesar da inexistência de relação direta e clara entre a resistência e o índice de vazios,
optou-se por analisar também a relação entre a resistência a compressão simples (σr) e o grau
de saturação (Sr) (Figura 4.22). A tendência obtida é semelhante e coerente com aquela
verificada para o teor de umidade e, a exemplo do que foi verificado em relação às curvas
características, a dispersão também tende a aumentar se comparada com a existente para os
resultados correlacionados com a umidade. Quanto à influência do meio B4 na resistência à
compressão simples, ela continua não se destacando.
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00
e
w (%)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
65% 70% 75% 80% 85%
σr
(kP
a)
e
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
63
Figura 4.22 Relação σr – Sr % (SN – B4)
Na Figura 4.23 se separou os resultados obtidos para a energia equivalente ao Proctor
normal (a) daqueles obtidos para a energia equivalente ao Proctor intermediário (b). Observa-
se desses resultados que apenas para o ponto correspondente ao ramo seco da energia normal
registra-se uma melhoria no comportamento do solo com a adição do meio B4, isso talvez
devido à menor umidade e menor índice de vazios dos corpos de prova nessa condição
(Figura 4.21).
(a)
(b)
Figura 4.23 Relação σr – Sr % (a) energia normal (b) energia intermediaria
Analisando-se os resultados de resistência à compressão simples (σr) em função da sucção
matricial (ua-uw) (Figura 4.24), verifica-se como no caso da figura anterior, que apenas os
corpos de prova compactados na umidade ótima da energia equivalente ao Proctor normal e
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
60% 70% 80% 90% 100%
σr
(kP
a)
Sr (%)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
500
1000
1500
2000
2500
70% 80% 90% 100%
σr
(kP
a)
Sr (%)
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
60% 70% 80% 90% 100%
σr
(kP
a)
Sr (%)
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
64
conduzidos ao ramo seco, apresentaram melhoria clara da resistência com o tratamento com o
meio B4. Uma ligeira tendência de melhoria é também verificada para o solo mantido na
condição ótima da energia equivalente ao Proctor intermediário. Destaca-se ainda, que os
resultados obtidos para o solo tratado com o meio B4 e conduzidos ao ramo úmido, tenderam
a ser piores que os obtidos para o solo sem tratamento.
Figura 4.24 Relação Sucção - σr (SN – B4)
Para eliminar a influência do índice de vazios no comportamento analisado em função da
sucção, foram plotados (Figura 4.25), os pontos de resistência a compressão simples (σr) em
função da sucção em pF (pF corresponde ao logaritmo da sucção em cm de coluna de água)
normalizada em relação ao índice de vazios (pF/e), conforme proposta apresentada por
Camapum de Carvalho e Pereira (2001). Nessa nova forma de análise dos dados se verifica
com maior clareza as observações realizadas quanto aos resultados mostrados na Figura 5.34,
ou seja, os corpos de prova conduzidos ao ramo seco da energia equivalente ao Proctor
normal e aqueles mantidos na condição ótima da energia equivalente ao Proctor intermediário
apresentaram melhoria na resistência com o tratamento com o meio B4. Já no ramo úmido,
independentemente da energia de compactação, o solo tratado com o meio B4 tendeu a
apresentar resistência menor para um mesmo valor de sucção normalizada.
Com base nas análises efetuadas a partir da Figura 4.24 e da Figura 4.25, e levando-se em
conta as variações de plasticidade quando da adição do meio B4 ao solo e sua relação com a
coesão e, portanto, com a resistência à compressão simples, pode-se inferir que o tratamento
com o meio B4 estaria criando condições de melhoria no comportamento mecânico do solo.
10
100
1000
10000
1,00 10,00 100,00 1000,00
σr
(kP
a)
Sucção matricial
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
65
Explicando melhor, para umidades maiores onde predominaria o efeito da interação solo-
água, e portanto da plasticidade, o comportamento do solo tratado com o meio B4 está
piorando, no entanto, nas outras duas condições citadas, tornando-se o comportamento menos
dependente dessa interação os possíveis novos compostos gerados melhoram o desempenho.
Poder-se-á, no entanto, questionar por que o meio B4 não estaria melhorando o
comportamento do solo para umidades ainda menores e sucções maiores como é o caso do
solo conduzido ao ramo seco da energia equivalente ao Proctor intermediário? Nesse caso,
embora mais estudos seriam necessários, é preciso lembrar que a atuação bacteriana depende
de condições propícias de umidade e de porosidade.
Figura 4.25. Relação sucção normalizada - σr (SN – B4)
Ao serem comparados os tipos de ruptura dos corpos tratados com meio B4 em relação aos
não tratados, verifica-se que enquanto os tratados tendem a apresentar plano de ruptura
inclinado, nos não tratados ele não é claro ou tende a ser verticalizado. (Figura 4.26).
Cabe ressaltar que nos corpos de prova tratados e mantidos na umidade ótima ou
submetidos à redução de umidade foi possível observar a formação de uma película branca
recobrindo-os como mostra a Figura 4.26 (b). Porém, para os corpos de prova submetidos ao
aumento de umidade tal constatação não foi verificada apesar de se observar uma mudança na
textura superficial. Estes corpos de prova umedecidos, quando secos em estufa após a
realização dos ensaios de compressão simples, passavam a apresentar as mesmas
características dos demais, ou seja, as películas superficiais seriam simples deposições
químicas de precipitado não correspondendo nesse caso à formação de carbonato de cálcio.
10
100
1000
10000
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00
σr
(kP
a)
pF/e
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
66
(a) (b)
Figura 4.26 Falhas dos corpos de prova em compressão simples (a) SNIO (b) B4IO
4.1.4.3 COMPRESÃO DIAMETRAL
Foram realizados ensaios de compressão diametral sobre os corpos de prova utilizados na
determinação das curvas características, ou seja, as diferentes umidades de ruptura foram
ajustadas nos corpos de prova depois de efetuada a cura com o solo nas três condições de
umidade fixadas para o estudo: ramo seco, umidade ótima e ramo úmido. Portanto, nos
gráficos as referências umidade ótima (intermediário → IO e normal → NO), seco
(intermediário → IS e normal → NS) e úmido (intermediário → IU e normal → NU) se
referem à condição de energia de compactação e cura, não de ruptura. Sendo assim, torna-se
possível distinguir a influência da umidade de cura daquela referente à umidade de ruptura.
O conjunto de resultados de resistência à tração obtido é mostrado na Figura 4.27.
Verifica-se que para umidades de ruptura inferiores a aproximadamente 20% o meio B4
aumenta a resistência à tração independentemente da condição de cura, no entanto, as
resistências obtidas para o solo com cura úmida são inferiores aos obtidos para o solo curado
na umidade ótima e no ramo seco. Cabe ainda destacar que para os solos não tratados as
resistências obtidas para umidades inferiores à ótima são semelhantes, o que não se verifica
para o solo tratado. Isso indica que a condição de cura para o meio B4 é relevante e que ele
afeta o comportamento do solo. Para umidades superiores a 20%, o efeito do tratamento e da
cura, nesse gráfico é de difícil definição. Para melhor visualização do comportamento se
apresenta na Figura 4.28 os resultados obtidos para o solo compactado na energia equivalente
ao Proctor normal (a) separadamente da equivalente ao Proctor intermediário (b).
67
Figura 4.27 Relação w % - σt (SN – B4)
(a)
(b)
Figura 4.28 Variação σt – w % (a) energia normal (b) energia intermediária
A Figura 4.29 aponta para dispersão mais significativa nos solos tratados em relação aos
não tratados. Ressalta-se que todas as amostras apresentam um comportamento semelhante
para umidades iguais ou superiores a 24%, tanto para o SN quanto para o solo com adição do
meio B4.
0
50
100
150
200
250
300
350
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
σt
(kP
a)
w %
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
50
100
150
200
250
300
0,00 10,00 20,00 30,00
σt
(kP
a)
w %
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
0
50
100
150
200
250
300
350
0,00 10,00 20,00 30,00
σt
(kP
a)
w %
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
68
(a)
(b)
Figura 4.29 Relação w % - σt (a) B4 (b) SN
Aparentemente, com base nos resultados apresentados, o tratamento tem maior influência
para umidades entre 20% e 22% aproximadamente.
Quando feita a relação entre índice de vazios e resistência à tração (Figura 4.30), observa-
se, que apesar da grande dispersão, os valores de “e” para as amostras tratadas mostram-se de
modo geral inferiores aos obtidos para o solo sem tratamento.
Figura 4.30 Relação e – σt (SN - B4)
Ao se analisar a variação de “e” em função de w%, é possível inferir que as variações de
porosidade estão ligadas à compactação e não a efeitos de expansão ou retração durante os
processos de umedecimento e secagem das amostras (Figura 4.31). Observa-se ainda que essa
dispersão tende a ser maior nas amostras tratados que nas naturais.
0
50
100
150
200
250
300
350
0,00 10,00 20,00 30,00
σt
(kP
a)
w %
B4NO
B4IO
B4NU
B4IU
B4NS
B4IS
0
50
100
150
200
250
0,00 10,00 20,00 30,00
σt
(kP
a)
w %
SNNO
SNIO
SNNU
SNIU
SNNS
SNIS
0
50
100
150
200
250
300
350
0,6 0,7 0,8 0,9 1
σt
(kP
a)
e
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
69
Figura 4.31 Relação w% - e (SN-B4)
O gráfico de resistência à tração em função do grau de saturação na ruptura(Sr) (Figura
4.32), mostra que para valores de Sr inferiores a 80% os resultados de resistência são
superiores aos obtidos para o solo natural. Quando a saturação supera este valor a resistência à
tração diminui abruptamente até atingir valores muito pequenos e tender à estabilização. Ao
separar os resultados por tipo de energia de compactação (Figura 4.33), se observa melhor
essas tendências. Note-se que os maiores picos de resistência são apresentados pelos corpos
com tratamento. Isso significa que houve uma influência do meio B4 sobre o comportamento
mecânico do solo submetido à compressão diametral e como essa influência é mais marcante
para determinada condição de umidade e de grau de saturação infere-se que o ganho depende
das condições de cura.
Figura 4.32 Variação σt – Sr % (SN – B4)
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
e
w (%)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
50
100
150
200
250
300
350
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
σt
(kP
a)
Sr (%)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
70
(a)
(b)
Figura 4.33 Variação σt – Sr % (a) energia normal (b) energia intermediaria
Para entender melhor a variação do comportamento do solo submetido ao tratamento e
como é afetada a estrutura interna por tal tratamento, foram plotados gráficos entre a
resistência à tração e a sucção matricial (Figura 4.34). Os resultados obtidos são compatíveis
com as curvas características de retenção de água, ou seja, a resistência aumenta com a sucção
até que essa passa a atuar na microposidade, momento a partir do qual a resistência tende a se
estabilizar ou mesmo a cair.
Figura 4.34 Relação sucção matricial – σt (SN – B4)
Tal intervalo pode ser observado melhor na Figura 4.35, na qual os resultados estão
separados por tipo de energia de compactação. Ao se separar os resultados com e sem
tratamento na Figura 4.35, se observa que os resultados do solo tratado tendem a serem
0
50
100
150
200
250
300
0% 20% 40% 60% 80% 100%
σt
(kP
a)
Sr (%)
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
0
50
100
150
200
250
300
350
0% 20% 40% 60% 80% 100%
σt
(kP
a)
Sr (%)
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
10
100
1000
1 10 100 1000 10000 100000
σt
(kP
a)
Sucção matricial (kPa)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
71
superiores aos obtidos para o solo não tratado. Aparentemente tem-se ainda uma faixa de
máximo mais ampla para o solo tratado.
(a)
(b)
Figura 4.35 Relação sucção matricial - σt (a) Enegia normal (b) Energia intermediaria
(a)
(b)
Figura 4.36 Relação sucção - σt (a) B4 (b) SN
Para avaliar a influência do índice de vazios sobre a resistência à tração do solo, a sucção
em pF foi normalizada em relação ao índice de vazios (Figura 5.49). Ao se separar os
resultados das duas energias de compactação, verifica-se certa tendência aos valores de
resistência à tração obtidos com tratamento serem ligeiramente superiores aos obtidos para o
solo natural.
10
100
1000
1 100 10000
σt
(kP
a)
Sucção matricial (kPa)
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
10
100
1000
1 100 10000 1000000
σt
(kP
a)
Sucção matricial (kPa)
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
10
100
1000
1 100 10000
σt
(kP
a)
Sucção (kPa)
B4NO
B4IO
B4NU
B4IU
B4NS
B4IS
10
100
1000
1 100 10000
σt
(kP
a)
Sucção (kPa)
SNNO
SNIO
SNNU
SNIU
SNNS
SNIS
72
Figura 4.37 Relação pF/e - σt (SN-B4)
(a)
(b)
Figura 4.38 Relação pF/e - σt (a) energia normal (b) energia intermediaria
É importante destacar que ao agrupar os resultados por tipo de solo, é possível perceber
que quando se reduz os efeitos decorrentes da variação do índice de vazios, de forma geral,
ratifica-se a melhora das propriedades de resistência a compressão diametral do solo
produzida pela adição do meio B4 (Figura 4.39).
10
100
1000
2 3 4 5 6 7 8 9
σt
(kP
a)
pF/e
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
10
100
1000
2 3 4 5 6 7
σt
(kP
a)
pF/e
B4NO
SNNO
B4NU
SNNU
B4NS
SNNS
10
100
1000
2 3 4 5 6 7 8 9
σt
(kP
a)
pF/e
B4IO
SNIO
B4IU
SNIU
B4IS
SNIS
73
(a)
(b)
Figura 4.39 Relação pF/e - σt (a) B4 (b) SN
Durante a execução dos ensaios observou-se que todas as rupturas apresentadas pelos
corpos de prova, tanto para os naturais quanto aqueles com tratamento, foram muito similares.
Todas as amostras tiveram a trinca diametral bem marcada (Figura 4.40).
Figura 4.40 Corpo de prova após o rompimento
4.1.4.4 MINI-CBR
Os ensaios de mini-CBR foram realizados sobre corpos de prova após imersão. A Figura
5.53 mostra que o tratamento com meio B4 piorou o comportamento do solo. Durante a
execução dos ensaios de Mini-CBR também foi medida a expansão dos corpos de prova. Os
resultados permitiram inferir que essa expansão é praticamente independente da presença do
10
100
1000
2 3 4 5 6 7 8 9
σt
(kP
a)
pF/e
B4NO
B4IO
B4NU
B4IU
B4NS
B4IS
10
100
1000
2 3 4 5 6 7
σt
(kP
a)
pF/e
SNNO
SNIO
SNNU
SNIU
SNNS
SNIS
74
meio B4, pois os valores obtidos tanto para o solo natural quanto para o solo tratado estão
abaixo de 1%.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.41 Mini – CBR com w% (a) umidade ótima (b) ramo seco (c) ramo úmido
4.2 FEIJÃO DE PORCO (Canavalia Ensiformis)
Desconhecendo-se a efetividade do extrato de feijão de porco como agente indutor da
hidrolise de uréia para gerar precipitação de CaCO3, foram realizados alguns ensaios
preliminares. O primeiro para determinar a atividade ureasica do extrato. O segundo visando
avaliar a influência do extrato no comportamento mecânico do solo quando adicionado com a
água necessária para atingir o teor de umidade ótimo. A seguir são apresentados os resultados
obtidos nesses ensaios.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00
Min
i -C
BR
w (%)
B4NO
SNNO
B4IO
SNIO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
23,00 24,00 25,00 26,00 27,00
Min
i -
CB
R
w (%)
B4NS
SNNS
B4IS
SNIS
0
5
10
15
20
25
30
35
25,00 27,00 29,00 31,00
Min
i -C
BR
w (%)
B4NU
SNNU
B4IU
SNIU
75
4.2.1 VERIFICAÇÃO DE ATIVIDADE UREASICA
Foi realizado o ensaio qualitativo descrito no item 3.2.6.3 para verificar a atividade
ureasica da enzima uréase presente no extrato de feijão de porco.
O extrato de feijão de porco quando colocado na solução de Agar Uréia reage apresentando
uma mudança de cor. A solução inicial era de cor laranja e quando foi adicionada o extrato de
feijão de porco mudou instantaneamente a cor indicando um acréscimo de pH. Estes
resultados permitiram concluir que, embora o extrato de feijão de porco tenha sido colocado
em baixas concentrações, efetivamente ele apresenta muita atividade ureasica (Figura 4.42).
Figura 4.42 Ensaio de atividade ureasica do extrato de feijão de porco
4.2.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES
Para a realização dos ensaios de compressão simples foram preparados corpos de prova
usando-se as relações do extrato de porco para solução de acetato de cálcio e uréia iguais à:
5/5 – amostra F5
4/5 – amostra F4
3/5 – amostra F3
2/5 – amostra F2
Nas concentrações anteriormente descritas, aclara-se que o numerador indica a proporção
de extrato de feijão de porco e o denominador representa o volume correspondente à solução
de acetato de cálcio com uréia.
Terminado o período de cura dos corpos de prova, esses foram retirados da caixa de isopor
para serem rompidos mediante o ensaio de compressão simples. Foi possível perceber
76
visualmente a ocorrência de uma precipitação nos corpos de prova (Figura 4.43). As cadeias
de precipitação foram observadas com mais detalhe quando analisadas com o microscópio
“ProScope de alta resolução HR” da Avantgarde. A Figura 4.44 apresenta as formações
precipitadas geradas para o solo compactado nas duas energias de compactação, intermediária
(partes a, b, c) e normal (partes d, e, f). Destaca-se que os precipitados são mais visíveis no
solo compactado na energia normal.
Figura 4.43 Corpo de prova com adição de extrato de feijão de porco
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Figura 4.44 Imagens da precipitação de CaCO3 para o solo com extrato de feijão de porco
(a) F5I-400x (b) F5I-200x (c) F5I-100x (d) F5N-400x (e) F5N-200x (f) F5N-100x
Os resultados obtidos permitiram concluir que a produção de CaCO3 foi maior nos solos
com maior concentração de extrato de feijão de porco, ou seja, naqueles com uma relação 4/5
77
(F4) e 1/1 (F5). Nos ensaios de compressão simples as maiores resistências foram
apresentadas para esses mesmos solos como se pode observar na Tabela 4.6.
Tabela 4.6 Resistência para todos os solos
SOLO σσσσr (kPa) SOLO σσσσr (kPa)
F2N 170,11
F2I 828,65
172,86 831,55 169,69 861,59
F3N 213,38
F3I 1574,64
180,96 820,70 169,69 861,59
F4N 198,32
F4I 1153,26
213,38 1574,64 204,34 1045,70
F5N 295,03
F5I 1126,25
311,99 1717,74 273,54 914,05
B4NO
251,73
B4IO
1343,89 232,16 1297,64 209,75 1314,38 186,64 1424,38 209,75 797,12
SNNO
251,73
SNIO
1343,89 232,16 1297,64 209,75 1314,38 186,64 1424,38 209,75 797,12
A Figura 4.45 mostra, ao se analisar as resistências obtidas para os diferentes tratamentos
em função da sucção (a) e da sucção normalizada em relação ao índice de vazios (b), que o
solo tratado com feijão de porco apresenta comportamento pior que o solo natural e que o solo
tratado com o meio B4. Para a energia intermediária o solo tratado com B4 apresentou
comportamento melhor que o solo natural, no entanto, na energia normal os resultados foram
semelhantes.
Com base nos resultados obtidos, é possível dizer que embora o feijão de porco tenha
gerado uma precipitação no solo, essa não proporcionou melhoria nas propriedades mecânicas
do solo.
78
Os planos de ruptura apresentados pelos corpos de prova com o extrato de feijão de porco
foram muito similares as apresentadas pelo solo natural. Por causa desses resultados decidiu-
se dar maior ênfase ao trabalho de tratamento com o outro agente indutor de precipitação de
CaCO3, ou seja, o B4.
(a)
(b)
Figura 4.45 Comparação entre as resistências dos tratamentos (a) Sucção matricial – σr (b)
pF/e - σr
100
1000
10000
10 100 1000 10000
σr
(kP
a)
Sucção matricial (kPa)
B4IO
SNIO
F4IO
F5IO
B4NO
SNNO
F4NO
F5NO 100
1000
10000
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00σ
r (k
Pa
)pF/e
B4IO
SNIO
F4IO
F5IO
B4NO
SNNO
F4NO
F5NO
79
5. CONCLUSÕES
6. CONCLUSÕES
Esta pesquisa teve como objetivo, fazer a análise da influência da variação da umidade e da
porosidade na precipitação induzida de carbonato de cálcio (CaCO3), e desta no
comportamento mecânico do solo para fins de pavimentação rodoviária.
Dessa maneira, adotou-se uma metodologia que permitisse abordar conceitos básicos de
engenharia relacionados com o tema, para assim poder avaliar de maneira apropriada a
influência do tratamento no comportamento solo.
Durante a etapa de caracterização, observou-se que para um melhor entendimento dos
processos de precipitação de carbonato de cálcio, faz-se necessário um trabalho
interdisciplinar que permita a complementação entre aspectos, geomecânicos, químicos,
mineralógicos e aqueles atinentes à biomineralização.
No estudo da influência do meio B4 na plasticidade do solo verificou-se que ele gera a sua
redução, no entanto tal redução não pode ser atribuída apenas às alterações químicas
proporcionadas pelo meio B4. Sugere-se que a redução pode também estar ligada a
cristalização de CaCO3.
As análises granulométricas realizadas apontam para a agregação do solo gerada pelo meio
B4.
Estruturalmente pôde ser observado que o meio B4 gerou a deposição de precipitados no
solo bem como sugere uma maior agregação quando do uso do tratamento com esse meio.
Mineralogicamente não se detectou a partir do Raios X a formação de carbonatos quando
da adição do meio B4 ao solo. Quimicamente ele proporcionou o aumento do pH do solo.
A semelhança entre as curvas características de retenção de água obtidas com e sem a
adição do meio B4 quando plotadas em função do teor de umidade apontam para a
inexistência de influência da química do fluido nas mesmas. Porém, as curvas características
de retenção de água transformadas em relação ao índice de vazios indicam certa influência do
meio B4 na estrutura do solo compactado o que corrobora com as análises estruturais.
80
Os resultados de compressão simples mostraram que a melhoria do comportamento
mecânico do solo com a adição de meio B4 só se dá para condições específicas de umidade e
porosidade. Dependendo dessas condições sua adição poderá gerar a queda na resistência do
solo. Entende-se que a melhoria seria gerada pela formação de carbonatos e não havendo
condições propícias para tal, a química do meio termina por piorar o comportamento do solo.
Ainda no que diz respeito à resistência a compressão simples verificou-se compatibilidade
entre esses resultados e os relativos às curvas características e à plasticidade.
No que tange à resistência à tração verificou-se que o tratamento do solo com o meio B4
proporcionou a melhoria do comportamento mecânico. Tal constatação, embora o ganho
tenha sido pequeno, é relevante para o desempenho da estrutura de pavimento.
Partindo dos resultados obtidos nos ensaios, concluiu-se que o fator de maior influência
sobre a resistência à compressão simples e diametral para o solo com tratamento é a umidade.
Diferenças no índice de vazios afetam a resistência, no entanto, dentro das variações
registradas essa influência não é tão relevante quanto às relativas ao teor de umidade.
Uma das possíveis causas para que os resultados de resistência a tração diametral
refletissem uma melhora mais notória quanto aos ensaios de compressão simples, pode estar
originada na idade dos corpos de prova. Os ensaios de compressão simples foram realizados
com uma idade de 15 dias, e os de compressão diametral com 30 dias. Em outros termos, é
possível que o tempo de cura necessário para gerar uma melhora importante no
comportamento mecânico do solo quando compactado, pôde ser maior do que o tempo
sugerido por Valencia (2007) para o mesmo solo em condições inalteradas.
Após imersão, o meio B4 proporcionou a redução dos valores de mine CBR em relação aos
valores obtidos para o solo sem tratamento compactado nas mesmas condições. A expansão
não foi alterada pelo meio B4.
O tratamento do solo com extrato de feijão de porco proporcionou ao solo resistência
inferior às obtidas para o solo sem tratamento e tratado com o meio B4.
A partir dos resultados obtidos nos ensaios, conclui-se como síntese geral, que o
tratamento com o meio B4 e com o feijão de porco não conduziram a melhorias de
comportamento mecânico do solo que justificassem suas utilizações em obras de
81
pavimentação para o caso específico do solo estudado e sob as características de ensaio
adotadas nesta pesquisa.
82
6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nos resultados obtidos, recomenda-se a realização do estudo da evolução das
características físicas e do comportamento mecânico do solo tratado para tempos de cura mais
longos.
Também se recomenda realizar estudos nesta mesma linha de pesquisa para outros tipos de
solo, permitindo estabelecer quais deles são mais apropriados para serem tratados mediante o
uso de biotecnologia.
É importante desenvolver um trabalho de campo para estabelecer correlações entre as
condições de cura de campo e de laboratório e verificar se no campo os resultados seriam
semelhantes.
Em trabalhos futuros, é recomendável a realização de ensaios para a determinação do
módulo resiliente visando avaliar a viabilidade de uso dos solos tratados biotecnologicamente
como materiais de construção na área de pavimentação.
83
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÃFICAS
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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411.
88
A. APÊNDICE A
APENDICE A
CURVAS GRANULOMETRICAS
Na Figura A.1 até Figura A.3 são apresentadas as curvas granulométricas obtidas a partir
dos ensaios de análise granulométrica por sedimentação e pelo granulômetro laser, com e sem
defloculante.
89
(a)
(b)
(c)
Figura A.1 Curvas Granulométricas para umidade ótima (a) Energias unificadas (b) Energia intermediaria (c) Energia normal
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN SEM DEF B4NO SEM DEF B4NO COM DEF B4IO SEM DEFB4IO COM DEF B4IOD (GL) B4IODU (GL) B4IO (GL)B4IOU (GL) B4NOD (GL) B4NODU (GL) B4NO (GL)B4NOU (GL) SND (GL) SNDU (GL) SN (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4IO SEM DEF B4IO COM DEF B4IOD (GL)B4IODU (GL) B4IO (GL) B4IOU (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4NO SEM DEF B4NO COM DEF B4NOD (GL)B4NODU (GL) B4NO (GL) B4NOU (GL)
90
(a)
(b)
(c)
Figura A.2 Curvas Granulométricas para umidade ótima (a) Energias unificadas (b) Energia intermediaria (c) Energia normal
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4NS SEM DEF B4NS COM DEF B4IS SEM DEFB4IS COM DEF B4ISD (GL) B4ISDU (GL) B4IS (GL)B4ISU (GL) B4NSD (GL) B4NSDU (GL) B4NS (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4IS SEM DEF B4IS COM DEF B4ISD (GL)B4ISDU (GL) B4IS (GL) B4ISU (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4NS SEM DEF B4NS COM DEF B4NSD (GL)B4NSDU (GL) B4NS (GL) B4NSU (GL)
91
(a)
(b)
(c)
Figura A.3 Curvas Granulométricas para o Ramo Úmido (a) Energias unificadas (b)
Energia intermediaria (c) Energia normal
0
50
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4NU SEM DEF B4NU COM DEF B4IU SEM DEFB4IU COM DEF B4IUD (GL) B4IUDU (GL) B4IU (GL)B4IUU (GL) B4NUD (GL) B4NUDU (GL) B4NU (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4IU SEM DEF B4IU COM DEF B4IUD (GL)B4IUDU (GL) B4IU (GL) B4IUU (GL)
0
20
40
60
80
100
1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro das Partículas (mm)SN (GL) SNU (GL) SND (GL) SNDU (GL)SN SEM DEF B4NU SEM DEF B4NU COM DEF B4NUD (GL)B4NUDU (GL) B4NU (GL) B4NUU (GL)
92
B. APÊNDICE B
APENDICE B
GRÁFICOS ANALITICOS DE GRANULOMETRIA
Na Figura B.1 até Figura B.3Figura B.3 são apresentados os dados da Tabela 4.2 por
frações granulométricas.
93
Figura B.1Teores granulométricos para a fração areia
Figura B.2 Teores granulométricos para a fração silte
90
36
77
19
61
10
82
43
60
29
52
12
83
43
52
14
45
9
77
47
55
15
42
10
82
48
65
14
60
8
83
4439
12
36
9
79
52 54
23
60
10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
SED SEM DEF SED COM DEF GL SEM DEF GL SEM DEF +
ULT
GL COM DEF GL DEF + ULT
TEORES DE AREIA
SN
B4IO
B4IS
B4IU
B4NO
B4NS
B4NU
6
19 20
56
26
65
16
25
34
48
36
66
16
24
42
64
40
68
2123
39
66
39
65
1618
31
68
34
68
15
21
49
69
47
67
2023
39
55
34
63
0
10
20
30
40
50
60
70
80
SED SEM DEF SED COM DEF GL SEM DEFGL SEM DEF + ULTGL COM DEF GL DEF + ULT
TEORES DE SILTE
SN
B4IO
B4IS
B4IU
B4NO
B4NS
B4NU
94
Figura B.3 Teores granulométricos para a fração argila
4
45
1
25
10
26
2
32
4
23
10
22
2
32
5
22
13
23
2
30
4
19 18
25
2
34
2
19
5
24
2
35
10
18
15
23
2
26
5
22
5
27
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
SED SEM DEF SED COM DEF GL SEM DEFGL SEM DEF + ULTGL COM DEF GL DEF + ULT
TEORES DE ARGILA
SN
B4IO
B4IS
B4IU
B4NO
B4NS
B4NU
95
C. APÊNDICE C
APENDICE C
DIFRATOGRAMAS DE DRX
Na Figura C.1 até Figura C.6 são apresentados os difratogramas obtidos nos ensaios de DRX.
96
Figura C.1 Difratograma de raios X para amostra B4IO
Figura C.2 Difratograma de DRX para o B4IS
Figura C.3 Difratograma de raios X para amostra B4IU
97
Figura C.4 Difratograma de raios X para amostra B4NO
Figura C.5 Difratograma de raios X para amostra B4NS
Figura C.6 Difratograma de raios X para amostra B4NU
98
D. APÊNDICE D
APENDICE D
ESPECTROS DE FTIR
Na Figura E.1 até Figura E.2 são apresentados os espectros correspondentes aos resultados
dos ensaios de FTIR.
Figura D
Figura D
Figura D
D.1 Espectro de FTIR para a amostra B4NU
D.2 Espectro de FTIR para a amostra B4NS
D.3 Espectro de FTIR para a amostra B4NO
99
Figura D
Figura D
Figura D
D.4 Espectro de FTIR para a amostra B4IU
D.5 Espectro de FTIR para a amostra B4IS
D.6 Espectro de FTIR para a amostra B4IO
100
101
E. APÊNDICE E
APENDICE E
GRAFICOS DE RESISTENCIA À COMPRESSAO SIMPLES
Na Figura E.1 até Figura E.2 são apresentados os resultados de compressão simples para
umidades diferentes da ótima.
102
(a)
(b)
Figura E.1 Resistência à compressão simples (a) SNS. (b) B4S
(a)
(b)
Figura E.2 Resistência à compressão simples (a) SNS. (b) B4S
0
50
100
150
200
250
300
350
0 1 2 3
Ten
são
(kP
a)
Penetração (mm)SNNU 1 SNNU 2 SNNU 3 SNNU 4SNNU 5 SNIU 1 SNIU 2 SNIU 3SNIU 4 SNIU 5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 1 2 3
Ten
são
(kP
a)
Penetração (mm)B4NU 1 B4NU 2 B4NU 3 B4NU 4B4NU 5 B4IU 1 B4IU 2 B4IU 3B4IU 4 B4IU 5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 1 2 3 4
Ten
são
(kP
a)
Penetração (mm)SNNS 1 SNNS 2 SNNS 3 SNNS 4SNNS 5 SNIS 1 SNIS 2 SNIS 3SNIS 4 SNIS 5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 1 2 3 4 5 6
Ten
são
(kP
a)
Penetração (mm)B4NS 1 B4NS 2 B4NS 3 B4NS 4B4NS 5 B4NS 6 B4IS 1 B4IS 2B4IS 3 B4IS 4 B4IS 5
