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CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS DA REGIÃO NOROESTE DO RIO GRANDE
DO SUL PELA METODOLOGIA MCT
Lucas Pufal 1; Mariana Bamberg Amaral
2; Anna Paula Sandri Zappe
3;
André de Freitas Zwirtes 4; Carine Norback
5; Nicole Deckmann Callai
6;
Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs 7; Dr. Cesar Alberto Ruver
8;
RESUMO
Devido à grande necessidade de redução de custos na construção e manutenção rodoviária e minoração e mitigação do brutal e consequente passivo ambiental, o uso de materiais alternativos em bases e sub-bases deve ser incentivado. Neste sentido, o curso de Engenharia Civil da UNIJUÍ optou em investir em equipamentos e pesquisas que contemplem estas necessidades. O Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) e a Classificação Rodoviária (HBR/AASHTO) definem os solos tropicais na maioria das vezes como materiais inadequados para uso em camadas de pavimento, fato este que levou os pesquisadores Douglas Fadul Villibor e Job Shuji Nogami a desenvolverem uma classificação mais adequada para estes solos, surgindo assim a Classificação MCT. Neste contexto,este trabalho pretende apresentar a classificação MCT para solos da região noroeste do Rio Grande do Sul , e complementarmente a classificação expedita da metodologia MCT baseada no método das pastilhas e a classificação baseada no ensaio de adsorção de azul de metileno. Essas classificações inovadoras serão comparadas com as classificações tradicionais, bem como com estudos neste sentido já realizados com solos de outras regiões. Objetiva-se, desta forma, montar um banco de dados para possibilitar uma sinalização daqueles solos que poderiam ter mais sucesso no uso em bases e sub-bases de pavimentos econômicos, além de uso em outras obras geotécnicas. Com isso, pode-se, aumentar o número de pesquisas na região que tenham como meta o uso de solos em bases e sub-bases de pavimentos econômicos, e possibilitar, num futuro próximo talvez, aumentar significativamente os baixos índices de rodovias pavimentadas no estado do Rio Grande do Sul, especialmente as vicinais que permitem um melhor serviço de transporte às terras agrícolas, que é a principal fonte econômica desta região.
PALAVRAS-CHAVE: Solos, Materiais Alternativos, Pavimentação, Argilas Lateríticas, Classificação MCT.
ABSTRACT
Due of the great need for saving costs in the road construction and maintenance and mitigation of the brutal and
consequent environmental liabilities, the use of alternative materials in bases and sub-bases should be encouraged. For
this reason, the Civil Engineering at UNIJUÍ opted to invest in equipment and research that address these needs. The
Unified System of Soil Classification (USCS) and the Road Classification (HBR / AASHTO) define tropical soils in
most of times as inadequate materials for use in pavement layers, this fact leds the researchers Douglas Fadul Villibor
and Job Shuji Nogami to develop a appropriate classification for these soils, creating the MCT Classification. In this
context, this paper aims to present the MCT classification for the northwest region soils of Rio Grande do Sul, Brazil,
and in addition the quick methodology of MCT classification, based on the pads method and the classification based
on blue methylene adsorption test. these are innovative classifications will be compared with traditional classifications,
as well as the studies in this direction already made with soils of other regions. The purpose is to assemble a database to
enable a better visualization of those soils that may have more success in using bases and sub-bases economic
pavement, and other geotechnical use. By these means, allowing a increase number of researches in the region that
have as target the use of this soils in bases and sub-bases of economic pavement , and allow, in the near future may
increase significantly the low rates of paved roads in the state of Rio Grande do Sul, especially side roads that allow a
better shuttle service to agricultural lands, which is the main economic source of this region.
KEY WORDS: Soil, Alternative Materials, Paving, Lateritic Clays, MCT Classification.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Curso de Engenharia Civil, Rua do Comércio, 3000, Bairro Universitário, Universidade Regional do
Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, Ijuí, Brasil, [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]. 8
Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Rio Grande do Sul - UFRGS, Porto Alegre,
Brasil, [email protected]
1. INTRODUÇÃO
O sucesso inexplicável de algumas rodovias paulistas com o uso de solos tropicais em bases
e sub-bases foi a motivação para que os professores Job Shuji Nogami e Douglas Fadul Villibor
criassem a Classificação Geotécnica MCT e posteriormente a Metodologia MCT para execução de
pavimentos econômicos. E ao apresentar ao meio acadêmico a classificação de solos MCT
(Miniatura Compactado Tropical) Nogami e Villibor (1981) argumentaram que em face do caráter
essencialmente linear das rodovias é extremamente importante uma avaliação expedita das
propriedades e comportamento dos solos ao longo do seu traçado, seja na fase de estudos quanto na
de projeto final. Já Fortes et al. (2002), salientou a importância excepcional de uma metodologia de
identificação e classificação, que atenda as peculiaridades desses solos sendo o Brasil país de clima
predominantemente tropical.
Assim a classificação geotécnica MCT se baseia na determinação de algumas propriedades
mecânicas e hidráulicas em corpos de prova de 50 mm de diâmetro, portanto corpos de prova
Miniatura (M) Compactados (C) de solos Tropicais (T) (NOGAMI e VILLIBOR, 1995).
Por outro lado, Fortes et al. (2002) argumentaram: Das classificações geotécnicas, duas são as que mais se salientam: a classificação HRB -
AASHTO e o Sistema Unificado de Classificação de Solos (USCS), que se baseiam nos
limites de Atterberg (LL e LP) e na granulometria. As classificações tradicionais quando
aplicadas a solos de países de clima tropical, apresentam sérias discrepâncias quanto ao
comportamento geotécnico esperado do solo, como por exemplo, dois solos geneticamente
diferentes, um laterítico e outro saprolítico, podem apresentar a mesma classificação e
comportamento geotécnico completamente diferente.
Assim, passados mais de 40 anos da dissertação que Villibor (1974) apresentou sob o título
“Utilização de solo arenoso fino na execução de bases para pavimento de baixo custo”, que causou
enorme impacto no meio científico da área, os autores publicaram em 2009 o livro “Pavimentos
Econômicos – Tecnologia do uso dos solos finos lateríticos” que vem a coroar toda uma vida no
estudo e desenvolvimento da pavimentação econômica. E neste mesmo livro, Villibor e Nogami
(2009) no prefácio dissertaram: Almeja-se que os conceitos apresentados possam contribuir para o surgimento de novos
programas de pesquisa na área de pavimentação no meio científico. Espera-se, também, que
contribuam para acelerar a implementação de programas de rodovias vicinais com
pavimentação de baixo custo para vias urbanas, algo que o Brasil é extremamente carente.
Com este espírito em meados de 2012 propôs-se o projeto de pesquisa denominado “Estudo
de Solo Argiloso Laterítico para Uso em Pavimentos Econômicos” vinculado ao Grupo de Pesquisa
institucional da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ:
“Grupo de Pesquisa em Novos Materiais e Tecnologias para Construção”. Fazendo parte deste
projeto a presente pesquisa tem como objetivo apresentar para solos da região noroeste do Rio
Grande do Sul a classificação MCT, a classificação expedita MCT baseada no método das pastilhas
e complementarmente a classificação baseada no ensaio de adsorção de azul de metileno. As
classificações inovadoras serão comparadas com as classificações tradicionais, bem como com
estudos neste sentido já realizados com solos de outras regiões. Objetiva-se, desta forma, montar
um banco de dados para possibilitar uma sinalização daqueles solos que poderiam ter mais sucesso
no uso em bases e sub-bases de pavimentos econômicos, além de uso em outras obras geotécnicas.
Com isso, pode-se logo mais, aumentar o número de pesquisas na região que tenham como
meta o uso de solos em bases e sub-bases de pavimentos econômicos, e possibilitar, num futuro
próximo talvez, reduzir significativamente os absurdamente baixos índices de rodovias
pavimentadas no estado do Rio Grande do Sul, especialmente as vicinais que permitem um melhor
serviço de transporte à nossa imensa fronteira agrícola, permitindo um melhor nível de qualidade de
vida aos produtores que vivem nestes locais. Complementarmente além de contribuir para a fixação
dos produtores rurais no campo, também fazer com que os jovens agricultores se sintam mais
incentivados a continuar a lida de seus antepassados, se aperfeiçoando na ciência e tecnologia da
produção agrícola e retornando as terras de seus pais.
2. METODOLOGIA
A metodologia do trabalho está alicerçada nas seguintes etapas: retirada das amostras de
solo, realização dos seguintes grupos de ensaios: da classificação MCT, das pastilhas da
classificação expedita MCT e dos de adsorção de azul de metileno. Por último realizar-se-á a etapa
de análise de dados dos ensaios e classificação dos solos.
A classificação de solos com uso da Metodologia MCT foi desenvolvida
especialmente para o estudo de solos tropicais baseada em propriedades mecânicas e
hidráulicas, obtidas de corpos de prova compactados de dimensões reduzidas. Essa
classificação não utiliza a granulometria, o limite de liquidez e o índice de plasticidade,
como acontece no caso das classificações geotécnicas tradicionais, separando os solos
tropicais em duas grandes classes, os de comportamento laterítico e os de comportamento
não laterítico (FORTES et al., 2002).
Ainda segundo Fortes et al. (2002), os solos lateríticos e saprolíticos segundo a classificação
MCT podem pertencer aos seguintes grupos:
- Solos de comportamento laterítico, designado pela letra L, sendo subdivididos em 3
grupos: LA - areia laterítica quartzosa; LA’ - solo arenoso laterítico e LG’ - solo argiloso
laterítico.
- Solos de comportamento não laterítico (saprolítico), designados pela letra N, sendo
subdivididos em 4 grupos: NA – areias, siltes e misturas de areias e siltes com
predominância de grão de quartzo e/ou mica, não laterítico; NA’ – misturas de areias
quartzosas com finos de comportamento não laterítico (solo arenoso); NS’ – solo siltoso
não laterítico e NG’ – solo argiloso não laterítico.
Para se classificar os solos lateríticos e saprolíticos, através da Metodologia MCT, utiliza-se
o gráfico da Figura 1, onde a linha tracejada separa os solos de comportamento laterítico dos de
comportamento não laterítico. (VILLIBOR e NOGAMI, 2009).
Figura 1. Gráfico da Classificação MCT
A classificação MCT é realizada com os resultados de dois ensaios: Mini-MCV, chamado de
procedimento M5 e o de Perda de Massa por Imersão, chamado de procedimento M8. As normas a
serem seguidas foram respectivamente a DNER-ME 256-94 e DNER-ME 258-94, já que as normas
indicadas em Villibor e Nogami (2009) do Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo
(DER-SP) M 191-88 e M 197-88 não foram encontradas, apesar da exaustiva procura.
Posteriormente, Nogami e Cozzolino (1985), propuseram inicialmente um procedimento
expedito para atender a necessidade da identificação expedita de solos tropicais. Fortes
(1990) e Fortes e Nogami (1991) apresentaram uma proposta para o procedimento de
ensaio e identificação dos grupos MCT, que corresponde a uma série de determinações
rápidas e simples, baseada em índices empíricos e determinações qualitativas, utilizando
aparelhagem simples, podendo ser executada no campo, identificando-se com um baixo
custo, os solos de comportamento laterítico, dos de comportamento não-laterítico,
conforme grupos da classificação MCT. (FORTES, 2002)
Nogami e Villibor (1994 e 1996), apresentaram simplificações do método, conseguindo
obter a identificação dos grupos MCT através de um gráfico do valor da contração
diametral versus penetração. Assim sendo, o método baseia-se em determinações efetuadas
em pastilhas que são moldadas em anéis de inox, secadas, verificando-se a contração
diametral, e submetidas a reabsorção de água, quando se observa o surgimento de trincas,
expansão, e resistência a penetração de uma agulha padrão. (FORTES et al., 2002)
A classificação expedita tem a grande vantagem de ser um ensaio simples e que traz
resultados em um período menor de tempo. Em cerca de dois dias obtém-se a classificação prévia
do solo, através da obtenção do coeficiente c' da classificação MCT.
Para este ensaio são utilizados cerca de 50 gramas da amostra de solo passante na peneira nº
40 e água destilada. O princípio do ensaio é o mesmo dos Limites de Atterberg, misturar a amostra
com água em uma cápsula de porcelana com espátula, até que se encontre a umidade correta para a
moldagem das pastilhas, verificada através da penetração da amostra que deve ser de 1mm,
corrigindo com adição de água ou solo quando necessário. Como era de se esperar, confirmou-se
nos ensaios realizados que solos argilosos necessitam uma maior quantidade de água para atingir o
ponto de moldagem que solos arenosos. Observa-se na Figura 2 a preparação de uma amostra de
solo para o ensaio da classificação expedita MCT.
Figura 2. Preparação de amostra de solo para o ensaio de classificação expedita MCT
Quando atingido o ponto para moldagem, são feitas pequenas esferas com a mão e colocadas
na pastilha para através de pressão exercida com o dedo, preencher toda a pastilha. A moldagem é
feita sobre uma placa de vidro envolto em plástico para evitar que o solo se prenda no vidro. Após
exercida a pressão, o excesso é retirado com auxílio de um fio dental. Finalizada a moldagem, as
pastilhas são colocadas na estufa em posição vertical por 24 horas com temperatura de 60ºC. Na
Figura 3 apresenta-se imagens destes procedimentos.
Figura 3. Procedimentos para a colocação das amostras nas pastilhas da classificação expedita MCT
Após a secagem mede-se a contração diametral em 3 posições para cada pastilha, obtendo-se
a média das três medidas de todas pastilhas. Este valor é utilizado no eixo horizontal do gráfico de
classificação. Definida a contração, as pastilhas são colocadas em um sistema que fornece água
através de percolação. Com a presença de água na amostra, o solo aumenta o seu volume, podendo
formar uma elevação considerável no centro da pastilha de acordo com o tipo de solo. O sistema de
reabsorção ou embebição, possui desnível de 5mm e obriga a água a percolar através de uma pedra
porosa e um filtro, conforme observa-se na Figura 4.
Figura 4. Medição da Contração e Embebidação da amostra inseridas na pastilha
Após submetida duas horas à inundação, as pastilhas vão para o processo de penetração em
três pontos cada. Após encostar na pastilha, a agulha utilizada cai em queda livre, ela possui base
plana e uma sobrecarga de 10 g de acordo com Villibor e Nogami (2009). A leitura é realizada no
relógio superior do equipamento. Após as leituras, a média de todas penetrações definirá o valor do
eixo vertical do gráfico de classificação. Na Figura 5 pode-se observar os procedimentos do ensaio
de penetração.
Figura 5. Procedimentos para o ensaio de penetração e leitura da classificação expedita MCT
Obtidos os valores da contração diametral e da penetração, plota-se na carta apresentada na
Figura 6, obtendo-se o grupo de solo da metodologia MCT (FORTES et al., 2002).
Figura 6. Carta de Classificação Expedita MCT do Método das Pastilhas (Nogami e Villibor, 1994)
De acordo com Coelho et al. (2014), pesquisadores estudam há tempo as frações argila em
solos de clima temperado, mas este estudo fixava-se à determinação da superfície específica dos
materiais. Porém como nos solos tropicais existe a fração laterizada (grumos de material
aglomerado), as metodologias de adsorção não poderiam ser simplesmente aplicadas aos solos
brasileiros. Fabbri (1994) estudou os parâmetros dos ensaios de modo a serem aplicados aos solos
tropicais e propôs caracterizar os solos tropicais confrontando os resultados com os obtidos pela
classificação MCT.
Pretende-se utilizar nesta pesquisa o ensaio de adsorção de Azul de Metileno padronizado
por Fabbri (1994), que consiste na titulação de uma solução de solo em água destilada, com
concentração de 10g/litro, por uma solução padrão de Azul de Metileno (C16H18N3SCl.3H2O) de
concentração igual a 1g/litro, seguido da determinação do volume de titulante utilizado para
obtenção do ponto de viragem da solução de solo. Esta condição é determinada através de uma gota
da solução em papel filtro ao se identificar uma aura azul que indique excesso de titulante na
solução.
3. RESULTADOS
Até o presente momento já foram realizados os ensaios de classificação MCT (ensaios M5 e
M8) do solo do Campus de Ijuí e de um solo da cidade de Santa Rosa. O solo do Campus da
UNIJUÍ de Ijuí foi escolhido por ter as características visuais semelhantes dos subleitos da malha
viária das estradas vicinais de Ijuí e região e vem sendo estudado para uso em bases e sub-bases de
pavimentos econômicos. Apresenta-se na Figura 7 imagens do local da retirada do solo e de detalhe
do talude.
Figura 7. Local de retirada das amostras de solo do Campus de Ijuí - RS e detalhe do barranco
O solo do Campus de Ijuí apresentou os valores de 65%, 39% e 26%, respectivamente para
limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade. A massa específica real foi de
2,885 g/cm³. Quanto às classificações tradicionais de solos, a do Sistema Unificado de Classificação
de Solos – SUCS – ou Classificação de Casagrande, leva em conta a granulometria, a plasticidade e
a presença de matéria orgânica. Por este sistema, a argila vermelha de Ijuí foi classificada como MH
– silte elástico (mesmo sendo predominantemente argiloso) (BERNARDI et al., 2013).
Já segundo o Sistema Rodoviário de Classificação – HRB/AASHTO, o solo é do grupo A-7-
5 (18). Segundo DNIT (2006), o grupo de solo A-7-5 encerra materiais com índice de plasticidade
moderado em relação ao limite de liquidez, podendo ser altamente elástico e sujeito a elevadas
mudanças de volume. E reforça que esta classificação indica um comportamento do solo como
subleito considerado sofrível a mau. Este mau comportamento não se confirma na prática para os
solos lateríticos, sendo inclusive possível o uso em bases e sub-bases, senão no estado natural mas
misturado a outros materiais granulares.
No ano de 2012 no Laboratório de Geotecnia e Concreto da Universidade Federal do Rio
Grande – FURG foram realizados ensaios para a classificação MCT do solo natural. Os valores
obtidos para c’ (coeficiente angular), d’ (coeficiente de inclinação), e PI (perda de massa por
imersão) para mini-MCV, foram respectivamente 2,86, 41,50 e 0%.
Com os valores de d’ e PI calcula-se o coeficiente e’ pela equação (1) abaixo:
(1)
Calculando e’ obtém-se (0,78). Com este valor e o de c’, pode-se classificar a argila como
solo de comportamento laterítico argiloso – LG’ por meio do gráfico de classificação MCT que é
apresentado na Figura 8.
Figura 8. Gráfico de Classificação MCT
Já o solo de Santa Rosa - RS localizado na Avenida América na cidade de Santa Rosa, foi
escolhido por ser característico da região noroeste e especificamente da cidade e por estar sendo
estudado no projeto de pesquisa “Estudo da Capacidade de Carga e Recalque de Solos Residuais do
Noroeste do Rio Grande de Sul”, vinculado ao Grupo de Pesquisa em Novos Materiais e
Tecnologias para Construção, grupo de pesquisa institucional dos cursos de Engenharia Civil da
UNIJUÍ. A caracterização geotécnica e classificação do solo está sendo realizada e em breve ter-se-
ão estes resultados. Na Figura 9 apresenta-se imagem do local da retirada das amostras do solo.
Figura 9. Local de retirada das amostras de solo de Santa Rosa - RS
Em função dos equipamentos terem sido adquiridos recentemente, teremos em breve os
resultados da classificação MCT convencional para o solo do Campus de Ijuí e para o solo de Santa
Rosa, em face dos ensaios M5 e M8 já terem sido realizados pelos pesquisadores no próprio
laboratório da UNIJUÍ. O resultado da classificação esperado deve indicar que os dois são LG’,
solos lateríticos argilosos.
Para a classificação expedita MCT já foram ensaiados nove solos respectivamente o solo do
Campus de Ijuí, o solo de Santa Rosa, um solo de Palmeiras das Missões – RS, um solo de
Tupanciretã – RS e cinco amostras de solos às margens da rodovia não pavimentada BR-377
próximo a Cruz Alta – RS distantes cerca de 10 km um do outro. Os solos de Palmeira das Missões,
Tupanciretã e os da BR-377 foram estudados por serem parte de subprojeto de pesquisa de trabalho
de conclusão de curso de aluno de graduação “Estudo de Solos Arenosos Finos Lateríticos para Uso
em Bases e Sub-bases de Pavimentos Econômicos da Região Noroeste do RGS”.
Na Tabela 1, de acordo com Fortes et al. (2002), apresenta-se resultados obtidos de 34
amostras diferentes pela nova metodologia e pela metodologia convencional. Os autores
dissertaram:
Observa-se que as discrepâncias de classificação são mais representativas para os solos
arenosos, quer possuam ou não comportamento laterítico, no entanto no caso desses solos
as suas propriedades não diferem muito. Os demais resultados estão coerentes, levando-se
em conta que o método da pastilha é utilizado para identificação preliminar de solos.
Analisando a Tabela 1 percebe-se que a maioria (5 de 7 amostras) dos solos classificados na
UNIJUÍ pelo método das pastilhas coincidirão com a classificação MCT convencional por serem
LG’. Observando a Figura 10 e a Tabela 2 percebe-se que a maioria dos solos foram classificados
como LG’ com exceção do solo de Tupanciretã que foi classificado como LA-LA’, transição entre
areia laterítica e solo arenoso.
Tabela 1. Correlação de Classificação MCT x Método das Pastilhas
Figura 10. Gráfico da Classificação MCT Expedita das nove amostras ensaiadas
Coeficiente c'
Pen
etra
ção
(m
m)
Contração (mm)
Tabela 2. Valores da contração, c’ e penetração dos diversos solos
Ponto Ct Pn C'
Solo do Campus Ijuí 2.36 0.50 2.998
Solo de Tupanciretã 0.40 0.88 0.710
Solo de Palmeira das Missões 1.67 0.41 1.933
Solo de Santa Rosa - Ensaio de Placas 2.05 1.05 2.395
Solo Ponto 1 - BR 377 1.67 0.03 1.933
Solo Ponto 2 - BR 377 2.53 1.78 3.450
Solo Ponto 3 - BR 377 1.59 0.02 1.861
Solo Ponto 4 - BR 377 1.80 0.05 2.070
Solo Ponto 5 - BR 377 1.78 0.80 2.048
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os resultados da pesquisa estão apenas no início, porém vislumbra grandes perspectiva de
forma a possibilitar em curto espaço de tempo comparar as classificações inovadoras com as
classificações tradicionais, bem como com estudos similares já realizados com solos de outras
regiões.
Desta forma, espera-se montar um banco de dados para possibilitar uma sinalização
daqueles solos que poderiam ter mais sucesso no uso em bases e sub-bases de pavimentos
econômicos, além de uso em outras obras geotécnicas. Com isso, pode-se logo mais, aumentar o
número de pesquisas na região que tenham como meta o uso de solos em bases e sub-bases de
pavimentos econômicos, e possibilitar, num futuro próximo talvez, aumentar significativamente os
absurdamente baixos índices de rodovias pavimentadas no estado do Rio Grande do Sul,
especialmente as vicinais que permitem um melhor serviço de transporte às terras agrícolas.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao MEC-SESu pelas bolsas PET, a colaboração do Laboratório de
Geotecnia e Concreto da FURG e ao Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ.
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