estudo comparativo de diferentes sistemas de classificações

ELIANA FERNANDES DOS SANTOS

ESTUDO COMPARATIVO DE DIFERENTES SISTEMAS DE CLASSIFICAES GEOTCNICAS

APLICADAS AOS SOLOS TROPICAIS

Orientador: Prof. Assoc. ALEXANDRE BENETTI PARREIRA

So Carlos 2006

Dissertao apresentada Escola de Engenharia de So Carlos, da Universidade de So Paulo, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil: Transportes

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AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Alexandre Benetti Parreira pela orientao e pelo apoio na realizao

deste trabalho.

CAPES, agncia financiadora, pela concesso da bolsa de mestrado.

Ao Departamento de Transportes, pela oportunidade de realizao do curso de

mestrado. Aos tcnicos do laboratrio de estradas de EESC, Gigante, Paulo e Joo pelo

auxlio e presteza.

Ao Prof. Dr. Orencio Monje Vilar e ao Sr. Jos Luis pela ateno e pela

disponibilidade do laboratrio de solos do Departamento de Geotecnia.

Profa.. Dra. Liedi Bariani Bernucci e ao Sr. Edson Moura pela ateno e pela

permisso para a utilizao do laboratrio de estradas da Escola Politcnica da USP.

Aos pesquisadores Marcelo Takeda e Hlio Marcos Viana que muito cooperaram

para a realizao deste trabalho.

Aos meus colegas do Departamento de Transportes pelo convvio construtivo, em especial a Shirley, Vivian, Antonio, Rogrio, Rodrigo, Leonardo, Idalria e Joo pela

compreenso e companheirismo.

Aos meus pais, Manuel e Helena, pelo incentivo, apoio e carinho.

Ao pessoal de "Maring" pela fora, em especial aos meus irmos Giseli e Rogrio.

Ao Tobias, presena constante em todos os momentos de concentrao.

Ao meu esposo Cludio, por todo o carinho, apoio, incentivo e pela presena

imprescindvel no decorrer deste trabalho, Obrigada.

A Deus por fazer com que todas estas graas operassem em minha vida.



i

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS _________________________________________________________________ III LISTA DE TABELAS_________________________________________________________________ V LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS _________________________________________________ VII LISTA DE SMBOLOS ______________________________________________________________VIII RESUMO__________________________________________________________________________IX ABSTRACT ________________________________________________________________________ X 1 INTRODUO_________________________________________________________________ 1

1.1 CONSIDERAES INICIAIS _______________________________________________ 1

1.2 OBJETIVOS__________________________________________________________ 3 1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO ____________________________________________ 4

2 REVISO BIBLIOGRFICA ______________________________________________________ 6

2.1 IMPORTNCIA DAS CLASSIFICAES GEOTCNICAS ____________________________ 6

2.2 CLASSIFICAES GEOTCNICAS TRADICIONAIS _______________________________ 7

2.2.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAO DE SOLOS (USCS) _________________ 7

2.2.2 CLASSIFICAO HRB (HIGHWAY RESEARCH BOARD) _____________________ 11

2.3 CLASSIFICAO RESILIENTE DOS SOLOS (DNER, 1996) _______________________ 15

2.4 SOLOS TROPICAIS E SUAS PECULIARIDADES ________________________________ 19 2.5 ALGUMAS LIMITAES DA APLICAO DAS CLASSIFICAES GEOTCNICAS TRADICIONAIS

NA IDENTIFICAO E CARACTERIZAO DOS SOLOS TROPICIAS __________________ 22

2.6 CLASSIFICAES DESENVOLVIDAS PARA SOLOS TROPICAIS _____________________ 24

2.6.1 O SISTEMA DE CLASSIFICAO MCT _________________________________ 24

2.6.2 O MTODO EXPEDITO DAS PASTILHAS ________________________________ 28

2.6.2.1 O MTODO EXPEDITO DAS PASTILHAS (NOGAMI & VILLIBOR,1994B) ________ 28

2.6.2.2 O MTODO EXPEDITO DAS PASTILHAS (GODOY & BERNUCCI,2002) _________ 29

2.6.3 O ENSAIO DE ADSORO DE AZUL DE METILENO PELO MTODO DA MANCHA (FABBRI, 1994) ____________________________________________________________ 31

2.7 PERMEABILIDADE DOS SOLOS ___________________________________________ 33

2.7.1 FATORES QUE INFLUENCIAM NA PERMEABILIDADE DOS SOLOS_______________ 34

2.7.1.1 FLUIDO FILTRANTE _____________________________________________ 35

2.7.1.2 SOLO _______________________________________________________ 37



ii

3 MATERIAIS E MTODOS_______________________________________________________ 41

3.1 CONSIDERAES INICIAIS ______________________________________________ 41

3.2 ESCOLHA DOS SOLOS _________________________________________________ 41

3.3 CARACTERIZAO DAS AMOSTRAS _______________________________________ 44

3.4 ENSAIOS DE COMPACTAO ____________________________________________ 45

3.5 CLASSIFICAO MCT _________________________________________________ 45 3.6 MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA ________________________________ 45

3.7 DIFRAO DE RAIOS-X ________________________________________________ 46

3.8 ENSAIOS DE SUCO _________________________________________________ 47

3.9 MTODO DAS PASTILHAS (NOGAMI &VILLIBOR, 1994B) ________________________ 47

3.10 MTODO DAS PASTILHAS (GODOY & BERNUCCI, 2002) ________________________ 49

3.11 O ENSAIO DE ADSORO DE AZUL DE METILENO (FABBRI, 1994) ________________ 51

3.12 PERMEABILIDADE DOS SOLOS ___________________________________________ 53 3.12.1 COMPACTAO DOS CORPOS DE PROVA _____________________________ 53

3.12.2 ENSAIO DE PERMEABILIDADE ______________________________________ 54 4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS__________________________________ 56


4.2 RESULTADOS DA CLASSIFICAO MCT ____________________________________ 57

4.3 ENSAIO DE MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA (MEV) __________________ 61

4.4 ENSAIO DEDIFRAO DE RAIOS-X (DRX)___________________________________ 67

4.5 ENSAIO DE ADSORO DE AZUL DE METILENO _______________________________ 70

4.6 MTODO DAS PASTILHAS (NOGAMI & VILLIBOR, 1994B) ________________________ 75 4.7 MTODO DAS PASTILHAS (GODOY & BERNUCCI, 2002) ________________________ 80

4.8 CLASSIFICAO RESILIENTE DOS SOLOS ___________________________________ 84

4.9 ENSAIOS DE PERMEABILIDADE___________________________________________ 88

4.10 ANLISE DA SUCO DOS SOLOS ________________________________________ 90 5 CONCLUSES _______________________________________________________________ 92


5.2 CONCLUSES_______________________________________________________ 92 6 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS _______________________________________________ 95 ANEXO A _______________________________________________________________________ 100 ANEXO B _______________________________________________________________________ 101 ANEXO C _______________________________________________________________________ 102 ANEXO D _______________________________________________________________________ 103 ANEXO E________________________________________________________________________ 104 ANEXO F________________________________________________________________________ 105 ANEXO G _______________________________________________________________________ 106 ANEXO H _______________________________________________________________________ 107



iii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 - GRFICO DE PLASTICIDADE (ASTM, 1990) ______________________________ 11

FIGURA 2.2 CLASSIFICAO RESILIENTE DE SOLOS GRANULARES (DNER, 1996)___________ 17

FIGURA 2.3 - GRFICO DE CLASSIFICAO RESILIENTE DOS SOLOS FINOS (DNER, 1996) ______ 19

FIGURA 2.4 - FOTOGRAFIAS MICROSCPICAS DE UM SOLO LATERTICO (TAKEDA, 2005) _______ 20

FIGURA 2.5 - DISTRIBUIO DOS SOLOS LATERTICOS EM TERMOS MUNDIAIS (CHARMAN, 1988)__ 21

FIGURA 2.6 - DISTRIBUIO DOS SOLOS LATERTICOS NO BRASIL (BERNUCCI, 1995)__________ 22

FIGURA 2.7 - GRFICO DE CLASSIFICAO MCT (NOGAMI & VILLIBOR, 1994)_______________ 26

FIGURA 2.8 - BACO DE CLASSIFICAO MCT-M (VERTAMATTI, 1988)____________________ 27

FIGURA 2.9 - GRFICO DE CLASSIFICAO MCT PELO MTODO DAS PASTILHAS (NOGAMI, 1996) 29

FIGURA 2.10 - BACO PARA CARACTERIZAO DO GRAU DE ATIVIDADE DA FRAO ARGILA DOS SOLOS (FABBRI, 1994) __________________________________________________ 33

FIGURA 2.11 - INFLUNCIA DO NDICE DE VAZIOS NO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE (LAMBE &

WHITMAN, 1969) _________________________________________________ 38

FIGURA 3.1 - DISTRIBUIO GEOGRFICA DOS LOCAIS DE COLETA DAS 91 AMOSTRAS DE SOLOS NO

ESTADO DE SO PAULO (TAKEDA, 2005) _______________________________ 42

FIGURA 3.2 - MINIPENETRMETRO PARA A DETERMINAO DAS LEITURAS DE PENETRAO E DETALHE

DA AGULHA E ANSI UTILIZADOS PARA A MOLDAGEM DAS PASTILHAS ____________ 48

FIGURA 3.3 - CONTRAO E EXPANSO DAS PASTILHAS APS SECAGEM E ABSORO DE GUA

RESPECTIVAMENTE, DESTACANDO O COMPORTAMENTO DE 3 SOLOS DISTINTOS ___ 49

FIGURA 3.4 - MINIPENETRMETRO UTILIZADO NA DETERMINAO DAS MEDIDAS DE UMIDADE DE

MOLDAGEM E DE PENETRAO E DETALHE DO CONJUNTO DE CONES QUE COMPEM O

EQUIPAMENTO ___________________________________________________ 50

FIGURA 3.5 - A) EXEMPLO DA UTILIZAO DO CONE DE 60G ACOPLADO AO MINIPENETRMETRO PARA

A DETERMINAO DA UMIDADE DE MOLDAGEM DE UMA AMOSTRA DE SOLO. B) DETALHE

DO CONE _______________________________________________________ 50



iv

FIGURA 3.6 - EXEMPLO DE CONTRAO E EXPANSO DE DOIS SOLOS QUE APRESENTARAM

COMPORTAMENTOS DISTINTOS______________________________________ 51

FIGURA 3.7 - EQUIPAMENTO UTILIZADO NA EXECUO DO ENSAIO DE AZUL DE METILENO _______ 52

FIGURA 3.8 - EXEMPLO DO PONTO DE VIRAGEM DE UMA AMOSTRA DE SOLO_________________ 53

FIGURA 3.9 - MODELO DO ARRANJO DO CORPO DE PROVA UTILIZADO NOS ENSAIOS DE

PERMEABILIDADE _________________________________________________ 55

FIGURA 3.10 - EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA A REALIZAO DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE_ 55

FIGURA 4.1 - BACO DE CLASSIFICAO MCT COM INDICAO DOS SETENTA E TRS SOLOS

COLETADOS _____________________________________________________ 57

FIGURA 4.2 - BACO DE CLASSIFICAO MCT COM INDICAO DOS TRINTA E OITO SOLOS UTILIZADOS

NESTA PESQUISA _________________________________________________ 58

FIGURA 4.3 - BACO DE CLASSIFICAO MCT COM INDICAO DOS TRINTA E OITO SOLOS COM SUA

NOVA DESIGNAO________________________________________________ 59

FIGURA 4.4 - GRFICO DE CLASSIFICAO MCT-M COM INDICAO DOS TRINTA E OITO SOLOS

ESTUDADOS _____________________________________________________ 60

FIGURA 4.5 - IMAGENS MICROSCPICAS DE SOLOS QUE APRESENTAM COMPORTAMENTO LATERTICO

______________________________________________________________ 63

FIGURA 4.6 - IMAGENS MICROSCPICAS DE SOLOS QUE APRESENTAM COMPORTAMENTO NO

LATERTICO _____________________________________________________ 64

FIGURA 4.7 - SOBREPOSIO DOS GRFICOS DE CLASSIFICAO MCT E MCT-M DESTACANDO A

AMOSTRA QUE APRESENTOU DIVERGNCIA ENTRE AS INDICAES DE MEV E A

CLASSIFICAO MCT ______________________________________________ 66

FIGURA 4.8 - MICROFOTOGRAFIA DA AMOSTRA 23N, AUMENTO DE 3000 E 10000X ___________ 67

FIGURA 4.9 - BACO PARA CARACTERIZAO DA FRAO ARGILA DOS SOLOS _______________ 74

FIGURA 4.10 - BACO DE CLASSIFICAO DO MTODO DAS PASTILHAS (NOGAMI & VILIBOR, 1994B)

COM A DISTRIBUIO DAS 38 AMOSTRAS ESTUDADAS_______________________ 77

FIGURA 4.11 - BACO DE CLASSIFICAO DO MTODO DAS PASTILHAS DESTACANDO AS AMOSTRAS

QUE APRESENTARAM DIVERGNCIAS COM A MCT _________________________ 79

FIGURA 4.12 - GRFICO DE CLASSIFICAO RESILIENTE PARA SOLOS FINOS COM AS CURVAS DAS

AMOSTRAS ESTUDADAS ____________________________________________ 87

FIGURA 4.13 - EXEMPLO DA NO RELAO ENTRE K E O TEOR DE ARGILA DOS MATERIAIS ESTUDADOS

______________________________________________________________ 90

FIGURA 4.14 - EFEITO DA GRANULOMETRIA NA SUCO _______________________________ 91



v

LISTA DE TABELAS

TABELA 2.1 - CLASSIFICAO DOS SOLOS SEGUNDO A USCS (ASTM, 1990)________________ 9

TABELA 2.2 - CLASSIFICAO DOS SOLOS SEGUNDO A HRB (DNER, 1996) ________________ 13

TABELA 2.3 - CLASSIFICAO RESILIENTE DOS SOLOS FINOS PELO MTODO INDIRETO (DNER, 1996) ______________________________________________________________ 19

TABELA 2.4 - GUIA IDENTIFICATRIO DE SOLOS TROPICAIS (GODOY & BERNUCCI, 2002)_______ 30

TABELA 2.5 - GRAU DE PERMEABILIDADE DOS SOLOS SEGUNDO SEUS VALORES DE COEFICIENTE DE

PERMEABILIDADE (LAMBE & WHITMAN, 1969) ____________________________ 35

TABELA 3.1 - SOLOS ESTUDADOS NESTA PESQUISA E SEU COMPORTAMENTO (LATERTICO / NO

LATERTICO) SEGUNDO A MCT _______________________________________ 44

TABELA 4.1 - INDICAO DA NOMENCLATURA DOS 38 SOLOS SELECIONADOS (TAKEDA, 2005)___ 58

TABELA 4.2 - DISTRIBUIO DOS SOLOS NAS CLASSES MCT____________________________ 59 TABELA 4.3 - DISTRIBUIO DOS SOLOS NAS CLASSES MCT-M E MCT____________________ 61

TABELA 4.4 - RESULTADOS DAS ANLISES REALIZADAS A PARTIR DE IMAGENS OBTIDAS NOS ENSAIOS

DE MEV _______________________________________________________ 65

TABELA 4.5 - CONCORDNCIAS E DISCORDNCIAS OBSERVADAS NA COMPARAO ENTRE OS

RESULTADOS DOS ENSAIOS DE MEV E A METODOLOGIA MCT ________________ 65

TABELA 4.6 MINERAIS ENCONTRADOS NAS AMOSTRAS DE SOLOS SELECIONADAS E A

CARACTERSTICA DETERMINADA PELA CONSTITUIO DOS SOLOS ______________ 69 TABELA 4.7 - RELAES ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS A PARTIR DOS ENSAIOS DE DRX, MCT E

MEV __________________________________________________________ 70

TABELA 4.8 - RESULTADOS DOS ENSAIOS DE AZUL DE METILENO COM INDICAO DA ATIVIDADE DOS

ARGILOMINERAIS E SEU COMPORTAMENTO_______________________________ 71

TABELA 4.9 - COMPARAO ENTRE OS RESULTADOS DE AZUL DE METILENO, MEV, DRX E MCT _ 73

TABELA 4.10 - RESULTADOS DOS ENSAIOS DAS PASTILHAS SEGUNDO O MTODO DE NOGAMI &

VILLIBOR (1994B) ________________________________________________ 76

TABELA 4.11 - CONCORDNCIA ENTRE OS RESULTADOS DAS PASTLHAS E A MCT ____________ 78 TABELA 4.12 - RESULTADOS DOS ENSAIOS DAS PASTILHAS SEGUNDO O MTODO DE GODOY &

BERNUCCI (2002) ________________________________________________ 82

TABELA 4.13 - COMPARAO ENTRE AS CLASSIFICAES SEGUNDO O MTODO DAS PASTILHAS DE

GODOY & BERNUCCI (2002) E A MCT _________________________________ 84



vi

TABELA 4.14 - CLASSIFICAO RESILIENTE DOS SOLOS _______________________________ 85

TABELA 4.15 - RESULTADOS DA CLASSIFICAO MCT E DA CLASSIFICAO RESILIENTE _______ 85

TABELA 4.16 - PARMETROS DE RESILINCIA (TAKEDA, 2005) __________________________ 87

TABELA 4.17 - COEFICIENTES DE PERMEABILIDADE DOS SOLOS ESTUDADOS E SEUS RESPECTIVOS

LOGARITMOS ____________________________________________________ 88



vii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

ASTM American Society for Testing and Materials

CA Coeficiente de Atividade CBR ndice de Suporte Califrnia

DER Departamento de Estradas de Rodagem

DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

DRX Difrao de Raios-x HRB Higway Research Board

MCT Miniatura Compactada Tropical MCV Moisture Condiction Value

MEV Microscopia Eletrnica de Varredura NBR Norma Brasileira Registrada USCS Unified Soil Classification System

VA Valor de Azul



viii

LISTA DE SMBOLOS

IG ndice de grupo

IP ndice de Plasticidade K Coeficiente de Permeabilidade

LL Limite de Liquidez

LP Limite de Plasticidade

MR Mdulo de Resilincia Wo Umidade tima

dmx. Massa Especfica Seca Mxima



ix

RESUMO

SANTOS, ELIANA FERNANDES DOS (2006). Estudo comparativo de diferentes

sistemas de classificaes geotcnicas aplicadas aos solos tropicais. So Carlos,

2006. Dissertao de Mestrado. Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade

de So Paulo.

Neste trabalho apresenta-se um estudo comparativo de sistemas de classificaes

geotcnicas aplicadas aos solos tropicais. Para 38 solos do interior paulista foram

realizados ensaios de classificao/identificao pelo Mtodo das Pastilhas segundo

os procedimentos de Nogami e Villibor (1994b) e Godoy e Bernucci (2002) e ensaios

de Azul de Metileno (Fabbri, 1994). Alm disso, foram executados ensaios de

permeabilidade buscando-se relaes entre esta varivel e o comportamento

(latertico/ no latertico) dos solos e suas caractersticas fsicas. Tambm foram

analisados resultados de ensaios de suco na umidade tima, obtidos por Takeda

(2005). Inicialmente foram analisados resultados dos ensaios de Difrao de Raios-X,

Microscopia Eletrnica de Varredura e da Classificao MCT, todos obtidos por

Takeda (2005), onde foi constatada uma coincidncia entre a gnese dos solos e seu

comportamento (latertico/ no latertico). A partir desta constatao, foram

confrontados os resultados obtidos atravs do mtodo das pastilhas, segundo os dois

procedimentos destacados acima, e dos ensaios de Azul de Metileno com a

Classificao MCT. Nesta etapa, foi verificada uma concordncia de 81,6% entre o

mtodo das pastilhas de Nogami e Villibor (1994b) e a MCT. Os resultados dos

Ensaios de Azul de Metileno (Fabbri, 1994) concordaram com a MCT em 92,1%. Com

relao ao Mtodo das Pastilhas de Godoy e Bernucci (2002), observou-se que este

procedimento necessita de revises. Os coeficientes de permeabilidade no revelaram

uma relao clara com o comportamento latertico ou no latertico dos materiais.

Tambm no foi observada uma relao entre este coeficiente e caractersticas fsicas

dos solos, quando tomadas isoladamente. Os valores de suco mostraram que os

solos com maiores teores de argila apresentam maiores valores de suco. Tambm

se observou que para iguais teores de argila, solos de comportamento latertico

apresentaram suces menores que os solos de comportamento no latertico.

Palavras-chave: classificao do solo; solos tropicais, latertico.



x

ABSTRACT

SANTOS, ELIANA FERNANDES DOS (2006). Comparative study of differents tropical

soils geotechinical classification systems. So Carlos, 2006. Masters Dissertation.

EESC, USP.

This work presents a comparative study of different tropical soils geotechinical

classification systems. Classification/identification tests of Tablet Method as proposed

by Nogami and Villibor (1994b) and Godoy and Bernucci (2002) and Methylene Blue

Adsorption Tests (Fabbri, 1994) were done for 38 soil samples of So Paulo State

countryside, in Brazil. Futhermore, Hydraulic Conductivity tests were performed in

intent of search relations between this variable and the soil behavior (lateritic/non

lateritic), and its physical characteristics. Suctions results (Takeda, 2005) on optimum

water content, also were analyzed. Iniatially XRD and SEM tests results, and MCT

classifications results, obtained from Takeda (2005), were analyzed, where a

coincidence between soil genesis and its behavior (lateritic/non lateritic) was observed.

At this point, the Methylene Blue Adsorption Test and Tablet Methods results were

compared with the ones obtained from MCT classification. At this time, Tablet Method

as proposed by Nogami e Villibor (1994b) and MCT classification presented a 81.6 %

of agreement rate. Methylene Blue Adsorption showed a agreement rate of 92.1% with

the MCT classification. The Tablet Method proposed by Godoy e Bernucci (2002)

seemed to need some revision. The hydraulic conductivity values didnt show any clear

relationship with the soils lateritic/non lateritic behavior. A relation between the

hydraulic conductivity and the physical characteristics wasnt observed, when these

last ones was correlated, one by one, with the hydraulic conductivity. The Suction

Values showed that the most clay content leads to higher suctions values. Lateritic

Soils with less clay content showed lower suctions values then Non Lateritic Soils with

the same clay content.

Key words: soil classification; tropical soil, lateritic.



1 INTRODUO

1.1 Consideraes Iniciais

imprescindvel conhecer as propriedades dos materiais geotcnicos

envolvidos na implantao de uma estrada, no tocante ao sub-solo de

fundao e aos materiais de emprstimo que sero utilizados na construo de

aterros e de camadas do pavimento. Portanto, esses materiais devem ter suas

propriedades estudadas e avaliadas em relao resistncia, deformabilidade

e permeabilidade, tanto no seu estado natural quanto em seu estado

compactado.

As rodovias desenvolvem-se ao longo de grandes distncias e, muitas

vezes atravessam regies que apresentam diferentes constituies

geotcnicas. Logo, toda essa variabilidade, acaba dificultando a utilizao de

ensaios laboratoriais para a determinao das propriedades dos solos

constituintes de cada perfil. Assim, defronta-se com a necessidade de obter-se

os parmetros necessrios identificao dos solos e seu comportamento a

partir de ensaios mais simples, quando comparados aos ensaios convencionais

utilizados na avaliao da resistncia, deformabilidade e permeabilidade.

Com este intuito, foram criadas as classificaes geotcnicas, que

permitem agrupar os diferentes materiais segundo categorias que tm

caractersticas comuns relacionadas ao comportamento geotcnico.

Dentre as classificaes geotcnicas mais difundidas, destacam-se o

Sistema Unificado de Classificao dos Solos (USCS Unified Soil

Classification System) e a classificao para fins rodovirios HRB

(HighwayResearch Board). Estas classificaes, desenvolvidas em pases de

clima temperado e baseada na distribuio granulomtrica e nos limites de



Captulo 1 - Introduo 2

Atterberg (LL e LP), so denominadas classificaes tradicionais. Porm, estas

classificaes apresentam limitaes quando utilizadas para a previso de

propriedades dos solos tropicais.

Algumas destas limitaes ocorrem principalmente devido s diferenas

existentes entre a natureza da frao de argila e de areia de solos de regies

tropicais e de regies temperadas. Estas limitaes podem ser observadas na

falta de correlao existente entre os resultados de ensaios tradicionais de

classificao de alguns solos tropicais e o seu comportamento geotcnico

(NOGAMI & VILLIBOR, 1995).

Segundo NOGAMI & VILLIBOR (1981), os mtodos tradicionais de

classificao de solos desenvolvidos no exterior no tm sido satisfatrios

quando aplicados aos solos tropicais, pois, com freqncia as recomendaes

neles baseados no coincidem com o comportamento de muitos de nossos

solos nas rodovias.

Devido s limitaes e deficincias existentes na utilizao das

classificaes tradicionais para solos tropicais e com o objetivo de diferenciar

este tipo de solo dos demais, no incio da dcada de 80, Nogami e Villibor

desenvolveram uma classificao denominada MCT (Miniatura, Compactada,

Tropical), especfica para solos tropicais. Esta classificao no se baseia nas

propriedades ndices como as classificaes tradicionais.

A MCT considerada uma sistemtica de caracterizao e classificao

de solos tropicais. Essa classificao baseada em ensaios de laboratrio,

como compactao e imerso em gua, a partir de corpos de prova

compactados e de dimenses reduzidas tais, que representam, de certa forma,

as situaes a que os solos so submetidos quando compactados e utilizados

em obras virias.

A metodologia MCT permite classificar os solos quanto ao seu

comportamento, quando compactado, como solo latertico ou solo no

latertico. Segundo Nogami e Villibor (1995), os solos laterticos, no sentido

pedolgico, so caracterizados por serem uma variao de solos superficiais

pedogenticos, tpicos de partes bem drenadas de regies tropicais midas.




Os solos de comportamento latertico, quando compactados em

condies especficas previamente determinadas, adquirem altas resistncias e

uma excelente capacidade de suporte apresentando pequena perda dessa

capacidade quando imersos em gua (GODOY, 1997). Estes solos podem

possuir variedades plsticas contrcteis, porm, so pouco expansivos.

Portanto, a distino deste tipo de solo de fundamental interesse no

meio geotcnico, uma vez que os solos de comportamento latertico constituem

uma preciosa fonte de matria prima em obras de terra e pavimentao,

podendo ser utilizados em aterros, proteo de taludes contra eroso,

estruturas de pavimentos como reforos de subleito, sub-bases e bases

(BERNUCCI & GODOY, 2002).

Com a finalidade de estudar e aprimorar tcnicas adequadas, expeditas

e aplicveis identificao e caracterizao de solos tropicais, Nogami e

Cozzolino (1985), propuseram inicialmente, dentro da classificao MCT, um

procedimento expedito designado de "Ensaio Expedito das Pastilhas".

Conforme Bernucci (1995), o Mtodo das Pastilhas baseia-se nas

caractersticas de contrao, expanso e resistncia aps a reabsoro de

gua de pastilhas de solo moldadas, permitindo assim identificar os grupos da

classificao MCT com maior rapidez.

Esse mtodo tem sofrido modificaes no decorrer dos ltimos anos,

destacando-se entre os trabalhos realizados Nogami e Villibor (1994b) e Godoy

e Bernucci (2002), possibilitando assim, uma hierarquizao preliminar dos

solos no que se refere aplicao nas obras de pavimentao.

1.2 Objetivos

O principal objetivo deste trabalho a anlise comparativa de diferentes

mtodos de classificao de solos tropicais aplicados a solos do interior

paulista. Complementarmente, sero confrontadas caractersticas fsicas e

propriedades mecnicas de solos laterticos e no laterticos.

Esta pesquisa parte de um projeto mais amplo, do qual ainda fazem

parte dois trabalhos de doutorado e um trabalho de mestrado em andamento

na Escola de Engenharia de So Carlos. Nestes trabalhos j foram realizados




ensaios de classificao pela metodologia MCT e pelas classificaes

tradicionais USCS e HRB, ensaios de caracterizao, microscopia eletrnica de

varredura e difrao de raios x, ensaios de suco e ensaios de compresso

simples e triaxiais convencionais e cclicos.

A pesquisa est dividida em duas etapas, sendo que na primeira etapa,

38 solos do interior do estado de So Paulo, foram caracterizados atravs do

ensaio de adsoro de azul de metileno (Fabbri, 1994), e tambm atravs do

Mtodo Expedito das Pastilhas segundo dois procedimentos: Nogami e Villibor

(1994b) e Godoy e Bernucci (2002). Tambm ser realizada a identificao dos

solos atravs da classificao resiliente pelo mtodo do DNER. O objetivo

desta primeira etapa ser verificar a compatibilidade entre os diferentes

procedimentos de classificao/ identificao dos solos.

Na segunda etapa do trabalho sero realizados ensaios de

permeabilidade carga varivel dos solos classificados anteriormente, com a

finalidade de complementar o estudo de suas caractersticas e verificar uma

possvel relao entre algumas caractersticas fsicas dos solos e seu

comportamento (latertico ou no latertico). Nesta etapa tambm sero

analisados resultados de suco, buscando-se relaes entre esta varivel e a

gnese e as caractersticas dos materiais estudados.

1.3 Organizao do trabalho

Este texto foi elaborado em forma de dissertao de mestrado, estando

dividido em cinco captulos. O primeiro captulo a presente introduo e os

demais foram organizados da seguinte forma:

No captulo 2 apresentada a reviso bibliogrfica, destacando-se os

aspectos mais relevantes para o desenvolvimento desta pesquisa. So

abordadas as classificaes de solos mais utilizadas na rea da engenharia de

pavimentao alm dos principais problemas encontrados pelos profissionais

da rea da engenharia quanto utilizao das classificaes tradicionais em

solos tropicais. Ressalta-se neste captulo a importncia das classificaes

geotcnicas e da utilizao dos solos laterticos como material de construo

em bases, sub-bases e subleitos de pavimentos.




O captulo 3 descreve os critrios de escolha, a origem e a

caracterizao dos materiais estudados. Neste captulo tambm relatado o

mtodo experimental utilizado na pesquisa.

No quarto captulo so apresentados e confrontados os resultados dos

ensaios de classificao aplicados aos solos tropicais. Neste captulo tambm

so analisadas e discutidas caractersticas fsicas e propriedades mecnicas

destes solos.

No captulo 5 so apresentadas as concluses desta pesquisa e as

recomendaes para trabalhos futuros, considerando-se os aspectos

relevantes verificados durante o desenvolvimento do trabalho.



2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 Importncia das Classificaes Geotcnicas

Freqentemente, os solos tm sido utilizados como material de

construo de rodovias constituindo algumas de suas camadas (base, sub

base e reforo do subleito), alm de constiturem aterros, barragens e

estruturas de conteno. No entanto, para que isto seja possvel, essencial

que o engenheiro conhea as propriedades geotcnicas dos solos envolvidos

na construo de obras de terra e pavimentao.

Na elaborao de um projeto de pavimento, necessrio que o

projetista recorra a uma srie de ensaios que possam caracterizar os solos, de

forma que identifique suas caractersticas de comportamento geotcnico.

Porm, dependendo da quantidade e da complexidade dos ensaios a serem

realizados, a obra pode vir a se tornar excessivamente onerosa. Desta forma,

uma maneira de resolver o problema, seria recorrer a uma classificao, que

possa ser realizada atravs de ensaios menos complexos que forneam os

parmetros necessrios previso do comportamento do solo que ir compor

o futuro pavimento.

Segundo Sria (1985), para que uma classificao de solos seja

apropriada engenharia, ela deve agrupar solos de comportamentos

semelhantes para que quando se tenha um grande nmero de amostras, sejam

ensaiadas apenas algumas que representem todos os solos que possuam o

mesmo ndice classificatrio. A classificao tambm deve permitir que, atravs

da classe do solo, o engenheiro possa correlacionar comportamento do

material em questo com o de outros solos j conhecidos podendo, desta

maneira, prever o comportamento do solo na obra.



Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica 7

Os clculos de um projeto de engenharia envolvendo solos sero

baseados nas propriedades especficas da classe a que pertence o solo. Da

perfeio com que for realizada tanto a identificao como a classificao do

material depender todo o processo do trabalho posterior. Assim, antes de

tudo, quando o engenheiro enfrenta um problema de solos, proceder a sua

identificao e conseqente classificao (VARGAS, 1977).

Em resumo, pode se dizer que as classificaes geotcnicas so muito

importantes, pois agrupam solos de comportamento similar, permitem prever

ou estimar o comportamento dos solos, e facilitam a comunicao entre

engenheiros e tcnicos.

2.2 Classificaes Geotcnicas Tradicionais

As classificaes denominadas tradicionais, desenvolvidas em pases de

clima temperado, so essencialmente baseadas nas propriedades ndices

(limites de Atterberg) e na composio granulomtrica dos solos.

As classificaes mais difundidas no Brasil so o Sistema Unificado de

Classificao de Solos (Unified Soil Classification System - USCS), descrito

pela norma americana D2488-69 (ASTM, 1980), e a classificao para

finalidades rodovirias da AASHTO, a Highway Research Board (HRB),

descrito pela norma, tambm americana, D3282-73 (ASTM, 1973).

2.2.1 Sistema Unificado de Classificao de Solos (USCS)

Essa classificao apresentada por Arthur Casagrande, na dcada de

40, visava classificar os solos com o propsito de utiliz-los na construo de

aeroportos. Foi depois adotada pelo U.S. Corps of Engineers que lhe deu o

nome e a divulgou.

O Sistema Unificado de Classificao de Solos USCS possui como

parmetros para a determinao da classificao dos solos a granulometria e

os limites de Atterberg (LL e IP), alm da presena de matria orgnica. Os

solos so reunidos em quinze grupos distintos representados por duas letras,

sendo que a primeira relativa a granulometria e a segunda plasticidade.




A USCS apresenta uma tabela de classificao (Tabela 2.1) onde se identificam trs principais divises de solos: solos de granulometria grossa,

solos de granulometria fina e solos altamente orgnicos.

Conforme esta classificao, solos de granulometria grossa, ou seja,

com mais de 50% em massa de solo retido na peneira no. 200 so

representados pelos grupos:

Grupos GW e SW: Estes grupos compreendem solos pedregulhosos e arenosos bem graduados que contm menos de 5% de finos no plsticos

passantes na peneira no. 200. Os finos encontrados neste material no

interferem nas caractersticas de resistncia da frao grosseira e nas

caractersticas de livre drenagem desta frao;

Grupos GP e SP: Estes grupos compreendem solos pedregulhosos e arenosos mal graduados que contm menos de 5% de finos no plsticos

passantes na peneira no. 200. Estes solos podem ser constitudos de

pedregulhos uniformes, areias uniformes ou misturas no uniformes de material

muito grosseiro e areia muito fina com vazios de tamanhos intermedirios;

Grupo GM e SM: Normalmente estes grupos incluem pedregulhos ou areias que contm mais de 12% de finos com pouca ou nenhuma plasticidade. A

graduao no relevante e tanto materiais bem ou mal graduados podem

estar includos nestes grupos;

Grupos GC e SC: Estes grupos compreendem solos pedregulhosos ou arenosos com mais de 12% de finos que exibem tanto baixa quanto alta

plasticidade. A graduao no relevante, porm sua frao fina normalmente

constituda por argilas que exercem maior influncia sobre o comportamento

do solo.



Tabela 2.1 - Classificao de solos segundo a U.S.C.S. (ASTM, 1990)

Grupo Nome do GrupoB

Solos de Pedregulhos Pedregulhos limpos Cu 4 e 1 Cc 3 E GW Pedregulho bem graduado F

granulometria grossa mais que 50% Menos que 5 % de finos C Cu < 4 e/ou 1 > Cc > 3 E GP Pedregulho mal graduado F

mais de 50 % da frao grossa Pedregulhos com finos Finos classificam-se como ML ou MH GM Pedregulho siltoso F, G, H

do solo retido retida na peneira no 4 Mais que 12 % de finos C Finos classificam-se como CL ou CH GC Pedregulho argiloso F, G, ,H

na peneira no 200 Areias Areias limpas Cu 6 e 1 Cc 3 E SW Areia bem graduada

50 % ou mais Menos de 5 % de finos D Cu < 6 e/ou 1 > Cc > 3 E SP Areia mal graduada

da frao grossa Areias com finos Finos classificam-se como ML ou MH SM Areia siltosa G, H, I

passa na peneira no 4 Mais de 12 % de finos D Finos classificam-se como CL ou CH SC Areia argilosa G, H, I

Solos de Siltes e argilas IP > 7 e sobre ou acima da linha "A" CL Argila pouco plstica K, L, M

granulometria fina Limite de liquidez IP < 4 e abaixo da linha "A" ML Silte

50 % do solo menor que 50 Argila orgnica K, L, M

ou mais passa Silte orgnico K, L, M, O

na peneira no 200 Limite de liquidez IP sobre ou acima da linha "A" CH Argila muito plstica K, L, M

maior ou igual a 50 IP abaixo da linha "A" MH Silte elstico K, L, M

Argila orgnica K, L, M, P

Silte orgnico K, L, M, Q

Solos altamente orgnicos TurfaPrincipalmente matria orgnica, escura na cor e com odor orgnico PT

Inorgnicos

Orgnicos OH

Classificao do Solo

Inorgnicos

Orgnicos OL

Critrios para Estabelecer Smbolos de Grupos e Nomes de Grupos Usando Ensaios de LaboratrioA

0,75estufa em seco no-LL

estufa em seco-LL k1 (2.6) Solos Tipo lll: MR = 530 Kgf/cm2 (2.7)

sendo k1, k2, k3 e k4, os parmetros de resilincia determinados em ensaios

triaxiais de carregamento repetido sob tenses-desvio d, e MR o mdulo de resilincia correspondente.



Captulo 2 - Reviso Bibliogrfica

19

Figura 2.3 - Grfico de classificao resiliente dos solos finos (DNER,

1996)

Conforme o Manual de Pavimentao do DNER (1996), na

impossibilidade de se determinar o MR para estes solos, possvel estimar a

classificao indiretamente a partir da percentagem de silte, S%, e do CBR (Tabela 2.3).

2.4 Solos Tropicais e suas Peculiaridades

Os solos tropicais ocorrem em locais que apresentam caractersticas

climticas tropicais e midas. Geralmente, pases onde ocorre este tipo de solo

esto localizados entre trpicos, mas vale a pena ressaltar que isto no

representa uma regra, pois o solo tropical dever possuir propriedades

.




de processos geolgicos e/ou pedolgicos tpicos das regies tropicais midas.

(Nogami e Villibor, 1995; Committee on Tropical Soils of ISSMEF,1985).

Os solos tropicais podem revelar comportamentos distintos relacionados

com seu comportamento mecnico e hidrulico devido ao processo de

"laterizao". O processo de laterizao ou latolizao ocorre em regies

tropicais midas onde os ctions bsicos so lixiviados, com conseqente

concentrao residual de xidos de ferro e de alumnio.

Devido ao processo de laterizao, a frao argila dos solos laterticos

constituda essencialmente de argilo-minerais do grupo das caulinitas e de

hidrxidos e xidos hidratados de ferro e/ou alumnio. A combinao desses

componentes responsvel pela formao de agregaes estveis em

presena de gua, graas ao recobrimento dos argilo-minerais pelos hidrxidos

e xidos hidratados que, alm de reduzirem a capacidade de adsorso de gua

pelos argilo-minerais, atuam como agentes cimentantes naturais entre as

partculas. Na frao areia e silte, so encontrados principalmente quartzo,

agregaes laterticas e, em menor escala, minerais pesados.

A Figura 2.4 mostra um exemplo, em escala microscpica, de um solo latertico analisado por Takeda (2005) onde os gros mais finos encontram-se

agregados e o solo apresenta um aspecto cimentado.

Figura 2.4 - Fotografias microscpicas de um solo latertico - aumento e

3000 e 10000x respectivamente (Takeda, 2005)




1 CHARMAN, J.H.(1988). Laterite in Road Pavements. Construction Industry Research and Information Association. London.

Quanto forma de ocorrncia, segundo Nogami & Villibor (1981) os

solos de comportamento latertico constituem a camada mais superficial de

reas bem drenadas, caracterizados pela cor, onde predominam os matizes

vermelho e amarelo. Sua espessura freqentemente pode atingir mais de 2

metros, porm raras vezes ultrapassa 10 metros.

Em relao s propriedades mecnicas, cabe destac-las no seu estado

natural e em seu estado compactado. Para as obras de pavimentao

interessa, sobretudo as propriedades aps a compactao. Um solo que

apresenta comportamento latertico adquire, quando compactado em condies

ideais, alta capacidade de suporte e baixa perda dessa capacidade quando

imerso em gua.

Quanto sua distribuio geogrfica, os solos laterticos esto situados

geralmente, na faixa do planeta denominada intertropical, em regies com

condies climticas favorveis ao intemperismo intenso e rpido, com altas

temperaturas, ambiente mido, com chuvas abundantes e percolao d'gua

(BERNUCCI, 1995).

Na Figura 2.5 podemos observar a vasta distribuio geogrfica, em termos mundiais, dos solos laterticos.

Figura 2.5 - Distribuio dos solos laterticos em termos mundiais

(Charman, 1988 apud Bernucci,1995)1




Estima-se que os solos laterticos ocupem cerca de 8,1% da superfcie

dos continentes. No Brasil, os solos laterticos encontram-se distribudos em quase todo territrio, o que pode ser observado na Figura 2.6.

Figura 2.6 - Distribuio dos solos laterticos no Brasil (Medina e Motta, 1989)

2.5 Algumas Limitaes da Aplicao das Classificaes Geotcnicas Tradicionais na Identificao e Caracterizao dos Solos Tropicais

As classificaes mais utilizadas no Brasil so o Sistema Unificado de

Classificao de Solos (USCS - Unified Soil Classification System), e a

classificao para finalidades rodovirias da AASHTO, a HRB (Highway

Reseasch Board).

No entanto, a aplicao das classificaes tradicionais aos solos

tropicais se torna restrita devido s peculiaridades destes solos. Neste

contexto, destaca-se o fato de a hierarquizao dos solos utilizados em

pavimentao baseada nas classificaes geotcnicas tradicionais no

corresponderem ao real desempenho dos mesmos nas obras.




De acordo com a classificao HRB, solos que possuem baixos valores

de LL e IP e baixa porcentagem de finos, ou seja, baixo ndice de grupo (IG),

possuem um desempenho superior aos demais solos com maior valor do IG.

Assim, de acordo com esta classificao solos arenosos, areno-siltosos e

areno-argilosos, apresentam um comportamtento excelente como material de

construo em obras de pavimentao. Em contrapartida, os solos siltosos e

argilosos (com alto IG) so considerados inferiores quando comparados aos

demais solos.

Segundo FORTES et al. (2002), solos classificados no grupo A-7-5,

segundo a classificao HRB, quando adequadamente compactados, podem

se comportar como um timo subleito (caso latertico). Outro exemplo pode ser

verificado a partir de solos do grupo A-4 (laterticos) que vm sendo utilizados

com sucesso em bases de pavimentos.

No que diz respeito ao grfico de plasticidade, utilizado na classificao

da frao fina do solo pela classificao unificada, h uma srie de deficincias

quando se trata de classificar solos tropicais.

Tais deficincias so expostas por Nogami e Villibor (1994a), entre as

quais:

Os valores das propriedades ndices nos solos laterticos variam com a

destruio dos torres ou agregados, e no se fixou qual o critrio mais

apropriado: se a destruio total ou parcial dos agregados. Desta forma, um

solo latertico, como o latossolo roxo, por exemplo, pode variar

significativamente os valores das propriedades ndices conforme o grau de

destruio dos agregados, comprometendo a classificao deste solo, j que

esta depende dos valores de LL e IP;

Atravs do grfico de plasticidade no pode se distinguir os solos que

apresentam comportamento latertico dos no laterticos. Portanto os

mesmos valores de LL e IP podem agrupar solos de comportamento

completamente distintos;

A presena de mica e de macrocristais de caulinita e/ou haloisita, freqente

em solos saprolticos, modifica os valores de LL, interferindo na classificao

deste tipo de solo.




2.6 Classificaes Desenvolvidas para Solos Tropicais

Diante das incompatibilidades verificadas ao longo dos anos entre os

resultados obtidos pelas classificaes tradicionais em solos de pases de

clima tropical e seu comportamento geotcnico em campo, veio a necessidade

de se obter uma classificao especialmente desenvolvida para os solos

tropicais.

Para a identificao dos solos tropicais existem alguns mtodos, como

exposto por Nogami e Villibor (1996). Entre eles destacam-se a metodologia

MCT, o procedimento das pastilhas e o ensaio de adsoro de azul de

metileno.

No entanto, a classificao MCT, vem sendo, dentre todas, a de maior

aceitao e uso no meio tcnico rodovirio brasileiro. Graas classificao

MCT, solos tradicionalmente considerados imprprios para a utilizao em

obras de pavimentao, puderam ter suas propriedades geotcnicas

reavaliadas e desta forma serem utilizados com sucesso como material de

base, sub base e subleito de muitos pavimentos brasileiros.

2.6.1 O Sistema de Classificao MCT

Com a finalidade de melhorar a identificao e caracterizao dos solos

tropicais, no incio da dcada de 80, Nogami e Villibor propuseram uma nova

sistemtica de classificao denominada M (Miniatura), C (Compactada),

T(Tropical).

O mtodo, que utiliza corpos de prova compactados de dimenses

reduzidas de 5 cm de dimetro e 5 cm de altura, permite avaliar propriedades

fundamentais dos solos como contrao, permeabilidade, expanso,

coeficiente de penetrao dgua, coeso, capacidade de suporte e famlias de

curvas de compactao.

Nesta classificao, Nogami & Villibor (1981) propuseram dois grupos de

solos que podem apresentar comportamento latertico (L) ou comportamento

no latertico (N) subdivididos em sete grupos, conforme relacionado em

Nogami e Villibor (1995):




Areias laterticas (LA): Neste grupo esto inclusas as areias com poucos finos de comportamento latertico, tpicas do horizonte B dos solos

conhecidos pedologicamente como areias quartzosas e regosolos;

Solos arenosos laterticos (LA): Solos tipicamente arenosos, e constituintes do horizonte B dos solos conhecidos pedologicamente no

Brasil por latossolos arenosos e solos podzlicos ou podzolizados arenosos

(textura mdia). Estes solos, alm da presena dos matizes vermelho e

amarelo, do cortes firmes (pouco ou no erodveis), nitidamente trincados,

quando expostos s intempries;

Solos argilosos laterticos (LG): Este grupo formado por argilas e argilas arenosas, que constituem o horizonte B dos solos conhecidos

pedologicamente por latossolos, solos podzlicos e terras roxas

estruturadas. Quando apresentam percentagem de areia elevada, tem um

comportamento semelhante aos solos do grupo LA;

Areias no laterticas (NA): Os solos pertencentes a este grupo so as areias, siltes e misturas de areias e siltes, nos quais os gros so

constitudos essencialmente de quartzo e/ou mica. Praticamente no

possuem finos argilosos coesivos siltes caolinticos;

Solos arenosos no-laterticos (NA): Compostos granulometricamente por misturas de areias quartzosas (ou de minerais de propriedades

similares) com finos passando na peneira de 0,075mm, de comportamento

no latertico. Geneticamente os tipos mais representativos so solos

saprolticos originados de rochas ricas em quartzo tais como os granitos,

gnaisses, arenitos e quartzitos impuros;

Solos siltosos no laterticos (NS): Este grupo compreende os solos saprolticos silto-arenosos peculiares, resultantes do intemperismo tropical

nas rochas eruptivas e metamrficas, de constituio predominantemente

feldsptica-miccea-quartzosa. As variedades mais ricas em areia

quartzosa podem ter caractersticas mecnicas e hidrulicas que se

aproximam dos solos do grupo NA;

Solos argilosos no laterticos (NG): Este grupo compreende os solos saprolticos argilosos, provenientes de rochas sedimentares argilosas




(folhelhos, argilitos, siltitos), ou cristalinas pobres em quartzo e ricas em

anfiblios, piroxnios e feldspatos clcicos. Classificam-se neste grupo os

solos superficiais pedogenticos no laterticos, como os vertissolos bem

como muitos solos transportados.

Atravs do baco de classificao (Figura 2.7), podemos observar a distribuio destes solos conforme os valores do coeficiente c' e do ndice e'.

O coeficiente c', associado argilosidade do solo, corresponde s

abcissas do baco da classificao MCT e o ndice e', que reflete o carter

latertico do solo, corresponde s ordenadas.

Para a determinao do coeficiente c' e do ndice e', so necessrias as

execues dos ensaios de Mini-MCV (DNER-ME 258/94) e Perda de Massa

por Imerso (DNER-ME 256/94).

NS'NA

LALA' LG'

NG'

NA'

0 0.5 1.0 1.5 2.52.0 3.00.5

1.0

1.5

2.0 L = LATERTICON = NO LATERTICOA = AREIAA'= ARENOSOG'= ARGILOSOS'= SILTOSO

Coeficiente c'

ndice e'

Figura 2.7 - Grfico da classificao MCT (Nogami e Villibor, 1981)

A Tabela A.1 do Anexo A, proposta por Nogami e Villibor (1995), apresenta algumas propriedades e utilizao dos grupos de solos da MCT.

Segundo Barroso (2002), o mtodo MCT aplicado somente aos solos

que apresentam, no mnimo, 95% de material passante na peneira de abertura

nominal igual a 2 mm, tendo em vista as dimenses reduzidas do cilindro de

compactao Mini-MCV.




Vertamatti (1988) props a utilizao de um equipamento semelhante ao

MCV, desenvolvido por Parsons (1976), para o estudo das caractersticas dos

solos granulares. Este autor estudou os chamados solos plintticos da

Amaznia, que podem passar totalmente ou ter uma parcela retida na peneira

de abertura igual a 2 mm. Foi apresentada uma proposta de modificao da

classificao MCT, incluindo no baco de classificao, o grupo de solos transicionais (T), conforme mostra a Figura 2.8.

O baco apresentado por Vertamatti (1988) foi denominado de MCT-M

(M de modificado). No baco podemos observar que os solos transicionais

ocupam uma faixa intermediria entre os solos que apresentam

comportamento latertico e no latertico.

Conforme discorrido em Barroso (2002), para a determinao do

parmetro Pi, Vertamatti (1988) sugere que a massa desprendida seja

multiplicada por uma constante adicional em funo da forma de desagregao

do solo: 0,25 x Pi (queda do bloco macia); 0,50 x Pi (queda parcial do bloco ou

queda quando o bloco apresenta fissuras); 0,75 x Pi (queda fragmentada).

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,1

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Coeficiente c'

ndice e'

NG'

NS'NA

LA'LG'

TA'

LA'G'

TG'TA'G'

NS'G'

LA

Figura 2.8 - baco de classificao MCT-M (Vertamatti, 1988)




2.6.2 O Mtodo Expedito das Pastilhas

Nas ltimas dcadas, a classificao para solos tropicais vem sendo

estudada e aprimorada a fim de simplificar os ensaios necessrios

classificao e fornecer resultados coerentes com o real comportamento

geotcnico dos solos nas obras de pavimentao. Assim, em decorrncia da

classificao MCT, foi desenvolvido um novo mtodo de classificao

denominado Mtodo Expedito das Pastilhas.

Segundo Nogami e Villibor (1994b), o Mtodo Expedito das Pastilhas foi

proposto com a finalidade de simplificar os procedimentos dos ensaios de

classificao de solos tropicais, utilizando menor quantidade de amostra,

equipamento mais simples, mo de obra com menor treinamento, de modo que

possa ser utilizada para fins gerais e preliminares.

Neste mtodo so avaliadas principalmente as propriedades de

resistncia, deformabilidade e permeabilidade dos solos, atravs de

observaes e medidas realizadas em pastilhas de solos moldadas.

2.6.2.1 O Mtodo Expedito das Pastilhas (Nogami & Villibor, 1994b)

Este procedimento permite determinar os grupos da classificao

geotcnica MCT, especialmente desenvolvida para os solos tropicais, de uma

maneira expedita (NOGAMI & VILLIBOR, 1994b).

O ensaio consiste basicamente na moldagem de corpos de prova em

forma de "pastilhas" em anis de ao inox com dimenses de 20 mm de

dimetro e 5 mm de altura, e nas medidas de contrao (Ct) e penetrao

(consistncia) das pastilhas.

A classificao do solo determinada a partir do Grfico de Classificao do Mtodo das Pastilhas, apresentado na Figura 2.9.

O grfico apresenta classes de solos de acordo com a classificao

MCT. O smbolo separa duas opes de tipo de solos diferentes de maneira

equivalente, e o smbolo / separa opes de solos de maneira decrescente.




LA

NA-NS'

NA

NS'-NA'

NA'/NS'

LA-LA' LA' LA'-LG' LG'

NA'-NS' NA'/(NG'-NS')

NG'

NS'/NA' NS'-NG'

0 0,15 0,22 0,55 0,9 1,4

Contrao Diametral (mm)

P

enet

ra

o (m

m) 4

3

2

0

c' 0,2 0,5 0,9 1,3 1,7

Figura 2.9 - Grfico de Classificao MCT pelo Mtodo das Pastilhas

(Nogami et al., 1996)

Na parte superior do grfico situam-se os valores do coeficiente c, que

calculado atravs das equaes (2.8) e (2.9):

( ) 904,0/1log' 10 += Ctc (2.8) para valores de contrao Ct entre 0,1 e 0,5 mm e,

( ) 5,0/7,0log' 10 += Ctc (2.9) para valores de contrao Ct maiores ou iguais a 0,6 mm.

Desta forma, possvel determinar a classe do solo a partir dos valores

da penetrao e da contrao diametral ou coeficiente c.

2.6.2.2 O Mtodo Expedito das Pastilhas (Godoy & Bernucci, 2002)

Godoy e Bernucci (2002) propuseram modificaes no mtodo das

pastilhas apresentado por Nogami e Villibor (1994). Dentre as alteraes

destaca-se a mudana nas dimenses das pastilhas utilizadas nos ensaios,

que neste caso possuem 35 mm de dimetro e 10 mm de altura.

Outra importante modificao realizada neste mtodo, a utilizao de

um minipenetrmetro para obteno das medidas de penetrao, o que resulta

numa menor interferncia do operador nos resultados.




Conforme ilustra a Figura 3.4, apresentada no Captulo 3, o minipenetrmetro, composto por um cone com abertura de 60o e pesos de 10

e 30g (utilizados nas medidas de penetrao), e um cone com igual abertura ao

anterior, porm com 60g (utilizado para a determinao da consistncia de

moldagem das pastilhas).

O ensaio consiste na moldagem de corpos de prova em anis de ao

inox com a frao de solo que passa na peneira de malha 0,42mm e nas

medidas de contrao por perda de umidade, inchamento por contato com a

gua, penetrao dos cones de 10 e 30 gramas e ndice de reabsoro.

Segundo os autores deste mtodo, a principal proposta do ensaio a

quantificao do fenmeno de irreversibilidade adquirida, total ou parcial, dos

solos laterticos, realizada de uma maneira expedita.

A classificao realizada atravs do Guia Identificatrio de solos

tropicais apresentada na Tabela 2.4.

TABELA 2.4 - Guia identificatrio de solos tropicais (Godoy & Bernucci, 2002)

Classesde Solos

Caractersticasdos Solos

Contrao (%)

Inchamento(%)

Penetrao(mm)

Cone de 10g

Penetrao(mm)

Cone de 30 g

ndice deReabsoro

TPICOS >2 < 1 0 0 negativo

ARGILOSOS 6 10,5 4 6 < 0,6

ARENOSOS 2 a 6 10,5 4 6 < 0,6

LATE

RTI

COS

AREIAS 2 10,5 4 6 < 0,6

ARGILOSOS 6 5,5 a 13 3 a 5 6 a 8 0,3 a 0,9

ARENOSOS 2 a 6 5,5 a 13 3 a 5 6 a 8 0,3 a 0,9

TRA

NSIC

ION

AIS

AREIAS 2 5,5 a 13 3 a 5 6 a 8 0,3 a 0,9

ARGILOSOS 6 > 8 4 8 > 0,4

SILTOSOS 2 a 4 9 a 15 6 11 0,4 a 0,7

ARENOSOS 2 a 6 > 8 4 8 > 0,4

NO

LAT

ERT

ICO

S

AREIAS 2 > 5 4 8 > 0,4




2.6.3 O Ensaio de Adsoro de Azul de Metileno pelo Mtodo da Mancha (Fabbri,1994)

Os argilominerais presentes nos solos so responsveis, em grande

parte, por seu comportamento. O azul de metileno um corante orgnico cuja

molcula quando em contato com um argilomineral em meio aquoso, forma

uma camada mono-molecular quase que completa sobre a sua superfcie

(FABBRI & SRIA, 1991).

O ensaio de adsoro de azul de metileno permite avaliar a superfcie

especfica total (SE) e a capacidade de troca catinica (CTC) dos

argilominerais presentes nos solos, uma vez que a SE inversamente

proporcional ao dimetro equivalente e que a contribuio das fraes

granulomtricas de dimenses superiores s da argila, em termos de SE,

muito pequena (FABBRI & SRIA, 1994).

Desta forma, quanto maior a superfcie de um argilomineral (interna e

externa), maior a quantidade de azul de metileno adsorvida.

O ensaio de adsoro de azul de metileno pelo mtodo da mancha

consiste, resumidamente, na titulao de uma suspenso de solo mais gua

com uma soluo de azul de metileno padronizada, em meio intensamente

agitado. Aps a adio de uma certa quantidade de corante, retira-se uma gota

da soluo (corante + gua + solo), que pingada sobre uma folha de papel

filtro. Esta operao repetida at que a mancha formada pela difuso da gota

no papel apresente uma aura azul clara ou esverdeada, significando que h

excesso de corante na soluo, designado como ponto de viragem (FABBRI,

1994).

De posse do volume de azul de metileno adicionado suspenso, do

teor de umidade da frao ensaiada e da porcentagem de solo que passa na

peneira #200, possvel calcular o volume de azul (VA) consumido por 1 g de

amostra integral de solo seco.

Deste modo, o valor de azul (VA), corresponde quantidade consumida

por 1 g de amostra de solo, cuja unidade expressa em ml de soluo padro

por grama de solo (FABBRI & SRIA, 1994).




Fabbri e Sria (1991) propuseram o coeficiente de atividade (CA),

expresso pela relao entre a quantidade de azul de metileno consumido, em

peso, por um grama de amostra de solo integral (VA) e a porcentagem PF que o solo contm da frao < 0,005 mm, conforme exposto na Equao (2.10).

=

F

A

PVCA 100 (2.10)

sendo:

VA: Volume de azul consumido por 1 grama de solo seco (ml);

PF: Porcentagem que o solo contm da frao < 0,005 mm.

De acordo com o CA, Fabbri definiu trs graus de atividade para os

grupos de argilominerais, a saber: Muito ativos (CA > 80), Ativos (11 < CA < 80)

e Pouco Ativos (CA < 11). Este autor confrontou o ensaio de azul de metileno

com a classificao MCT, obtendo uma correlao em torno de 82%,

concluindo que solos com CA < 11 tem tendncia de apresentar

comportamento latertico e os solos com CA > 11 comportamento no latertico

(COSTA & GANDOLFI, 1998).

Desta forma, este coeficiente menor para solos de comportamento

latertico do que para solos de comportamento no latertico, visto que os

primeiros tm menor capacidade de adsoro do corante do que os ltimos

(FABBRI, 1994).

Fabbri (1994), props um baco para a avaliao do grau de atividade da frao fina presente no solo apresentado na Figura 2.10. Neste baco, o coeficiente de atividade (CA) dado pela tangente do ngulo formado entre o

eixo das abscissas e a reta que passa pela origem dos eixos cartesianos e pelo

ponto cuja abscissa assume o valor da porcentagem de partculas com

dimenses inferiores a 0,005 mm e cuja ordenada expressa o valor de azul

(BARROSO & FABBRI, 1996).

Conforme Barroso e Fabbri (1996), estudos realizados no Brasil como os

de Casanova (1986), Fabbri e Sria (1991), Pejon (1992) e Fabbri (1994),

comprovam que o ensaio de adsoro de azul de metileno surge como uma

alternativa eficiente, rpida e econmica para o processo de caracterizao dos

solos.




0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

Porcentagem de argila (< 0,005 mm)

VA (E-3 g/g)

Argilo-Minerais Muito Ativos Argilo-Minerais Ativos

Argilo-Minerais Pouco Ativos

1111

62,511

Figura 2.10 - baco para caracterizao do grau de atividade da frao

argila dos solos (Fabbri, 1994)

2.7 Permeabilidade dos Solos

O solo constitudo de uma fase slida e de uma fase fluida (gua e/ou

ar). A fase fluida ocupa vazios deixados pelas partculas slidas que compem

o esqueleto do solo. Em se tratando de gua, podemos dizer, que ela pode

estar presente no solo sob as mais variadas formas. Nos solos grossos, onde

as foras de superfcie so inexpressivas, essa gua se encontra livre entre as

partculas slidas, podendo estar sob equilbrio hidrosttico ou podendo fluir

sob a ao da gravidade, desde que haja carga hidrulica. Para os solos finos,

a situao se torna mais complexa, uma vez que passam a atuar foras de

superfcie de grande intensidade. Assim, nestes solos, existe uma camada de

gua adsorvida, a qual pode estar sujeita a presses muito altas, devido s

foras de atrao existentes entre as partculas. Essa gua prxima as

partculas pode se encontrar solidificada, mesmo temperatura ambiente. O

restante de gua existente nesses solos finos se encontra livre, podendo fluir

por entre as partculas, desde que haja um potencial hidrulico para tal.

(BUENO & VILAR, 1998).

A permeabilidade de um solo est relacionada maior ou menor

facilidade que a gua possu para fluir pela por toda sua estrutura, ou seja,




permeabilidade a propriedade do solo de permitir o fluxo de gua por entre

seus vazios.

A avaliao da permeabilidade realizada atravs do coeficiente de

permeabilidade. O coeficiente de permeabilidade a velocidade de descarga

de um fludo que atravessa uma seo unitria de solo, quando sujeita a um

gradiente unitrio, portanto, o valor da permeabilidade depende das

caractersticas do fluido e do solo, alm de outros fatores que sero

comentados no item 2.7.1.

Para a determinao deste parmetro, existem mtodos diretos e

mtodos indiretos. Nos mtodos diretos, o coeficiente de permeabilidade

determinado atravs de ensaios de campo e de laboratrio. Nos mtodos

indiretos, o coeficiente de permeabilidade determinado atravs de

correlaes empricas.

Em relao aos ensaios de laboratrio, para se obter o coeficiente de

permeabilidade dos solos granulares (permeabilidade alta), utiliza-se o

Permemetro de Carga Constante (NBR 13292/1995, "Solo - Determinao do

coeficiente de permeabilidade de solos granulares a carga constante") e para

solos de graduao mais fina (permeabilidade baixa), utilizado o

Permemetro de Carga Varivel (NBR 14545/2000, "Solo - Determinao do

coeficiente de permeabilidade de solos argilosos a carga varivel").

2.7.1 Fatores que Influenciam na Permeabilidade dos Solos

A permeabilidade um dos parmetros de maior variao em materiais

inconsolidados, variando de 10+2 cm/s para materiais de altssima

condutividade hidrulica como pedregulhos, at 10-12 cm/s, para os de

baixssima condutividade, geralmente solos com grande quantidade de argilo

minerais de alta atividade. Em um mesmo solo, este parmetro pode

apresentar variaes de algumas ordens de grandeza como resultado de

mudanas na sua estrutura, viscosidade do fluido, ndice de vazios, teor de

umidade, grau de saturao, entre outros fatores (DOURADO, 2003).

A Tabela 2.5 mostra a classificao dos solos segundo os valores de seus coeficientes de permeabilidade.




Tabela 2.5 - Grau de permeabilidade dos solos segundo seus valores de coeficiente de permeabilidade K (Lambe & Whitman, 1969)

Grau de permeabilidade

Elevado Superior a 10-1

Mdio 10-1 a 10-3

Baixo 10-3 a 10-5

Muito baixo 10-5 a 10-7

Praticamente impermevel Menos que 10-7

Valor de K (cm/s)

2.7.1.1 Fluido Filtrante

Uma equao que reflete a influncia do fluido e das caractersticas do

solo sobre a permeabilidade foi deduzida por Taylor (1948), a partir da Lei de

Poiseuille. Essa equao baseia-se em considerar o fluxo atravs de meios

porosos anlogo ao que se produz atravs de um sistema de tubos capilares.

( )Ce1eDk

32

s +

= (2.11)

Onde:

k : coeficiente de permeabilidade de Darcy;

sD : dimetro efetivo das partculas;

: peso especfico do fluido;

: viscosidade do fluido;

e : ndice de vazios do solo;

C : fator de forma.

A equao (2.12) expressa a permeabilidade dos meios porosos e conhecida como equao de Kozeny-Carman, uma vez que foi proposta por

Kozen e melhorada por Carman.

( )e1e

Sk1k

3

20 +

= (2.12)

Onde:

k : coeficiente de permeabilidade;

0k : fator que depende da forma dos gros e da relao entre o comprimento

da trajetria real e a espessura da camada atravessada;




S : superfcie especfica;

: viscosidade do fluido;

: peso especfico do fluido;

e : ndice de vazios do solo.

Como sD definido como dimetro das partculas que tem uma

superfcie especifica S , pode-se considerar a equao (2.11) como uma simplificao da equao de Kozeny-Carman.

Estas duas equaes so de grande utilidade para o estudo sobre as

variveis que influem sobre a permeabilidade. Neste estudo se consideram

inicialmente as caractersticas que se referem ao fluido e posteriormente

aquelas que dizem respeito a composio do solo.

As equaes (2.11) e (2.12) mostram que tanto a viscosidade quanto o peso especifico do fluido tem influncia sobre o valor da permeabilidade. Estas

duas caractersticas podem ser eliminadas como variveis definindo-se outra

permeabilidade, a permeabilidade especfica absoluta (K), da seguinte forma:

=kK (2.13)

Como k tem unidade de velocidade, K est expressa em unidade de

comprimento ao quadrado.

Entretanto a viscosidade e o peso especfico no so as nicas variveis

do fluido que tem influncia sobre a permeabilidade dos solos. Outras

caractersticas do fluido podem ter um efeito importante sobre a permeabilidade

de solos relativamente impermeveis. Por exemplo, Michael & Lin (1954)

mostram dados experimentais de permeabilidade de caulinita sujeita

percolao por vrios tipos de fludos (gua, cicloheaxano, acetona, metanol e

dioxano) com variaes de permeabilidade absoluta superiores a 100%. Estas

variaes podem ser explicadas pela variao da estrutura do solo com a

utilizao dos diferentes fluidos.




2.7.1.2 Solo

Entre as propriedades dos solos que influenciam a permeabilidade,

destacam-se o tamanho das partculas, o ndice de vazios, a composio, a

estrutura e o grau de saturao.

As equaes apresentadas a seguir, apenas consideram diretamente o

tamanho das partculas e o ndice de vazios. Isto revela que as outras

caractersticas so tratadas indiretamente ou so ignoradas. Infelizmente,

difcil analisar a influncia de uma destas variveis isoladamente, uma vez que

estas esto estritamente relacionadas. Por exemplo, a estrutura de um solo

depende do tamanho das partculas, do ndice de vazios e da composio

deste solo.

A equao (2.14) sugere que a permeabilidade varia com o quadrado do dimetro de partculas. Desta forma, lgico supor que quanto menores sejam

as partculas dos solos menores sero os vazios que constituem os canais de

fluxo e portanto, menor ser a permeabilidade. Neste caso, se torna mais

razovel uma relao entre a permeabilidade e o tamanho das partculas nos

siltes e areais do que nas argilas, uma vez que nestes primeiros as partculas

so mais equidimensionais e as diferenas de estruturas no so to

pertinentes quanto no caso das argilas. Em seu estudo sobre areias, Hazen

props:

210D100k = (2.14)

onde:

k : coeficiente d epermeabilidade (cm/s)

10D : dimetro das partculas que corresponde 10% da massa de solo (cm)

A maior influncia sobre a permeabilidade deve-se s partculas mais

finas do solo. A equao de Hazen, por exemplo, utiliza 10D como o dimetro

que relaciona o tamanho das partculas com a permeabilidade.

Lambe & Whitman (1969), apresentam dados experimentais, vide Figura 2.11, que mostram a existncia de uma relao linear entre o ndice de vazios (e), e o logaritmo do coeficiente de permeabilidade (k). Observa-se que para os




30 tipos de solos estudados, o valor do coeficiente de permeabilidade decresce

com o decrscimo do ndice de vazios.

A estrutura do solo uma das caractersticas mais influentes sobre a

permeabilidade, especialmente quando se trata de solos finos. Em amostras de

solo com o mesmo ndice de vazios, observa-se que a amostra em estado mais

floculado tende a apresentar maior permeabilidade do que a que se encontra

em estado mais disperso.

Quanto mais dispersas estiverem as partculas, ou seja quanto mais

paralelamente estejam orientadas, mais tortuoso ser o percurso do fludo no

sentido normal s partculas. Isto pode explicar em parte a baixa

permeabilidade existente em uma estrutura modificada mecanicamente.

Legenda de Identificao dos Solos

1 - "Caliche" Compactado 10 - Areia de Otawa 19 - Argila Pouco Plstica

2 - "Caliche" Compactado 11 - Areia de Gaspee Point 20 - Areia de Union Falls

3 - Areia Siltosa 12 - Areia de Frankli Falls 21 - Silte de North Carolina

4 - Argila arenosa 13 - Areia de Scituate 22 - Areia de Dique

5 - Areia de Praia 14 - Areia de Plum Island 23 - Argila Azul de Boston - Sdica

6 - Argila Azul de Boston Compactada 15 - Areia de Fort Peck 24 - Caolinita Clcica

7 - Argila "Buckshort de Visksburg" 16 - Silte de Boston 25 - Montmorilonita Sdica

8 - Argila Arenosa 17 - Silte de Boston 26 a 30 - Areia (Filtro de Barragem)

9 - Silte de Boston 18 - Loss

Figura 2.11 - Influncia do ndice de vazios no coeficiente de permeabilidade (Lambe e Whitman, 1969)




Em um solo floculado, existem canais maiores para o fluxo. Como o

fluxo atravs de um canal maior ser muito maior do que atravs de vrios

canais menores de mesma seo total que o maior, se ressalta que quanto

maiores sejam os canais para um determinado volume de poros maior ser a

permeabilidade.

Lambe e Whitman (1969) estudaram a variao do coeficiente de

permeabilidade ao longo da curva de compactao. Os autores analisaram a

permeabilidade de um solo argilo-siltoso da Jamaica. Neste estudo verificou-se

que o valor do coeficiente de permeabilidade obtido para teores de umidade

abaixo da umidade tima diminuiu bruscamente. Em contrapartida, para teores

de umidade acima da umidade tima, os valores do coeficiente de

permeabilidade permaneceram na mesma ordem de grandeza.

Segundo os autores, este resultado pode estar relacionado disposio

das partculas de solo nos diferentes pontos da curva de compactao.

Enquanto no ramo seco da curva de compactao as partculas de solo

apresentam-se floculadas e, no ramo mido da curva as partculas do solo

apresentam-se dispostas paralelamente.

O grau de saturao de um solo tem uma influncia importante sobre a

sua permeabilidade. A rea total para o fluxo decresce com a diminuio do

nmero de poros saturados por gua, pois o ar passa a obstruir a trajetria do

fluido.

Em se tratando de solos laterticos, Nogami e Villibor (1995), relata que

estes materiais com suas estruturas naturais caracterizam-se por ter elevada

permeabilidade, conseqente ao grande desenvolvimento de agregados

argilosos, bastante resistentes, mesmo aps imerso total em gua. Isso

acontece mesmo nas variedades com granulometria de argila ou argilosos.

No caso de solos laterticos compactados, a resistncia relativamente

grande dos agregados argilosos naturais, ou resultantes da prpria

manipulao do solo no laboratrio (por exemplo, secagem e destorroamento)

e no campo, reflete-se na permeabilidade. Assim, a variao da permeabilidade

ao longo da curva de compactao bastante acentuada. A considerao da

permeabilidade apenas nas condies timas de compactao pode no




explicar muitos problemas de movimentao d gua em obras virias. As

argilas laterticas podem apresentar permeabilidade elevada no ramo seco da

curva de compactao e as areias pouco argilosas podem tornar-se

praticamente impermeveis nas condies timas de compactao (NOGAMI &

VILLIBOR, 1995).

Outros fatores que influenciam a permeabilidade dos solos foram

estudados por Macambira (2002). A autora analisou alguns pontos

correspondentes s caractersticas originais dos solos, como a porcentagem de

argila, o ndice de plasticidade e o c' da classificao MCT e observou que a

permeabilidade dos solos tambm sofre influncia destes fatores.

Em relao a granulometria dos solos estudados pela autora, o valor da

condutividade hidrulica apresentou uma tendncia ao decrscimo com o

aumento da porcentagem de argila. Macambira (2002) tambm observou que a

condutividade hidrulica decresce com o aumento do IP. O coeficiente c' da

classificao MCT, que est relacionado ao grau de argilosidade do solo,

apesar de uma certa disperso, apresentou uma leve tendncia de aumento

com a diminuio da condutividade hidrulica (MACAMBIRA, 2002).



3 MATERIAIS E MTODOS

3.1 Consideraes Iniciais

A investigao experimental foi conduzida de forma a possibilitar a

classificao de solos de rodovias do interior paulista atravs do mtodo

expedito das pastilhas e pelo ensaio de adsoro de azul de metileno, sendo

que os resultados destes ensaios foram posteriormente comparados com os

obtidos pela Metodologia MCT e indicaes inferidas a partir de ensaios de

microscopia eletrnica de varredura e difrao de raios-x. Posteriormente,

tambm foi realizada a Classificao Resiliente para algumas amostras, e seus

resultados confrontados com a MCT.

Numa segunda etapa, foram realizados ensaios de permeabilidade a fim

de complementar o estudo das caractersticas fsicas destes solos, procurando-

se determinar a existncia de relaes entre os coeficientes de permeabilidade

obtidos e a gnese dos solos estudados. Tambm foram analisados os

resultados de ensaios de suco buscando-se relaes desta varivel com as

caractersticas e tambm com a gnese do solo.

Neste captulo sero apresentados os critrios que nortearam a escolha

dos materiais utilizados durante a pesquisa, bem como a metodologia utilizada

para a realizao dos ensaios destacados anteriormente.

3.2 Escolha dos Solos

Conforme apresentado no Captulo 1, Introduo, a presente pesquisa

integra um trabalho mais amplo que vem sendo desenvolvido na Escola de

Engenharia de So Carlos. Os solos escolhidos para as anlises destacadas

no item 3.1 foram selecionados entre os estudados por Takeda (2005).



Captulo 3 - Materiais e Mtodos 42

Takeda (2005) coletou 91 amostras de solos pertencentes a taludes de

rodovias do interior paulista, principalmente em regies ao longo das rodovias

SP-270, BR-116 e proximidades.

Segundo Takeda (2005), o critrio de escolha dos locais de coleta, entre

outros, foi a anlise comparativa de categorias de solos determinadas em

mapas pedolgicos do Estado de So Paulo, buscando-se selecionar materiais

que representassem um maior nmero possvel de classes pedolgicas,

dando-se preferncia aos solos classificados como PV, PVA, LV e LVA,

respectivamente, argissolo vermelho, argissolo vermelho amarelo, latossolo

vermelho e latossolo vermelho amarelo. As 91 amostras de solos receberam

como cdigo uma numerao conforme a ordem cronolgica em que foram

sendo coletadas.

A Figura 3.1 ilustra a distribuio geogrfica dos locais de coleta dos solos no mapa do Estado de So Paulo. Devido proximidade de algumas

regies amostradas e escala do mapa, alguns pontos destacados podem

representar mais de um solo.

Figura 3.1 - Distribuio geogrfica dos locais de coleta das 91 amostras

de solo coletadas no Estado de So Paulo (Takeda, 2005)




Dentre as 91 amostras coletadas, 21 eram da regio da cidade de So

Carlos. Aps uma anlise preliminar 18 destas amostras foram descartadas e

na continuidade do estudo foi considerado um total de 73 solos para a

realizao da pesquisa. Para estes solos, alm de ensaios de caracterizao

foram realizados ensaios de compactao, difrao de raios-x, microscopia

eletrnica de varredura e classificao segundo a Metodologia MCT.

Takeda (2005), em sua tese de doutorado, deu preferncia aos solos de

granulometria fina, visto que estudou a influncia da variao da umidade no

comportamento mecnico de materiais pertencentes ao subleito de rodovias,

uma vez que estes materiais so os mais sensveis ao da gua.

Assim, dos 73 solos, o pesquisador escolheu 30 solos para o estudo do

comportamento mecnico, sendo 16, portanto a maioria, com granulometria

fina (mais de 50% de material que passa na peneira de malha 0,075 mm), 7

com granulometria intermediria, (porcentagem de material que passa na

peneira de malha 0,075 mm entre 35 e 50%), e 7 com faixa granulometria

grossa, (porcentagem que passa na peneira de malha 0,075 mm menor que

35%). Os limites para os grupos granulomtricos em questo foram propostos

pelo pesquisador.

Para o desenvolvimento da presente pesquisa, dos 30 solos estudados

por Takeda (2005), foram selecionados 29, sendo descartada uma das

amostras devido escassez do material. De forma a obter-se uma distribuio

eqitativa dos solos entre as classes MCT, foram acrescidas mais 9 amostras

utilizadas por Viana (2006) e tambm pertencentes ao grupo original das 73

amostras.

Outro critrio de seleo das amostras foi que os solos formassem

pares granulomtricos, ou seja, possussem curvas granulomtricas muito

parecidas e diferentes classificaes MCT em relao ao comportamento latertico ou no latertico. A Tabela 3.1 relaciona os 38 solos utilizados nesta pesquisa separados conforme seus "pares" granulomtricos e seu

comportamento latertico/no latertico.




A Tabela 3.1 mostra 6 "pares" e 4 "trincas" de solos agrupados segundo o critrio destacado, totalizando 24 materiais. As 14 amostras restantes no

apresentaram correspondncia entre suas curvas granulomtricas.

Tabela 3.1 - Solos estudados nesta pesquisa e seu comportamento (latertico ou no latertico) segundo a MCT

11 Latertico 21 Latertico17 No Latertico 77 No latertico38 Latertico 39 No latertico53 No Latertico 67 Latertico55 No Latertico 76 Latertico60 Latertico 85 No latertico22 No Latertico 27 No latertico25 Latertico 30 Latertico34 No Latertico 57 Latertico48 Latertico 65 No latertico78 No Latertico 71 Latertico91 Latertico 86 No latertico28 Latertico 62 No latertico32 No Latertico 75 No latertico33 No Latertico 80 Latertico36 No Latertico 81 No latertico43 No Latertico 82 Latertico46 Latertico 88 Latertico50 Latertico 89 No latertico

Pares ou trincas de solos

Comportamento Pares ou trincas de solos

Comportamento

A Tabela B.1 do Anexo B relaciona os 38 solos utilizados nesta pesquisa e seus respectivos locais de coleta em termos de latitude e longitude,

profundidade e posio em relao linha de seixos.

3.3 Caracterizao das Amostras

Os ensaios de caracterizao das amostras foram todos realizados por

Takeda (2005) e Viana (2006).

Inicialmente, as amostras foram submetidas a ensaios de granulometria

conjunta conforme a norma NBR 7181 Solos Anlise Granulomtrica, para

a determinao de suas curvas granulomtricas. Posteriormente, foram

realizados ensaios para a determinao dos limites de Atterberg, segundo as

normas NBR 6459 Solo Determinao do Limite de Liquidez e NBR 7180




Solo Determinao do Limite de Plasticidade. Desta forma, as amostras

puderam ser classificadas conforme as classificaes tradicionais USCS e

HRB. Tambm foi determinada a massa especfica dos slidos (NBR 6508

Gros de solo que passam na peneira 4,8 mm Determinao da Massa

Especfica).

Os resultados dos ensaios de granulometria conjunta dos solos utilizados nesta pesquisa so apresentados na Tabela C.1 do Anexo C. Os limites de consistncia e a classificao destes solos segundo a USCS e a HRB so apresentados na Tabela D.1 do Anexo D.

3.4 Ensaios de Compactao

Alm dos ensaios de caracterizao, Takeda (2005) e Viana (2006),

realizaram ensaios de compactao na energia normal para a determinao da

umidade tima e massa especfica seca mxima de cada amostra. Estes

ensaios foram realizados de acordo com a norma DER M 13-71 e seus resultados encontram-se na Tabela E.1 do Anexo E.

3.5 Classificao MCT

As amostras tambm foram classificadas segundo a metodologia MCT

por Takeda (2005). Para isto, foram realizados ensaios de Mini-MCV e de

Perda de Massa por Imerso, conforme os procedimentos descritos pelas

normas DNER - M 256-94 Solos compactados com equipamento miniatura

Determinao da perda de massa por imerso e DER M 196-89

Classificao de solos tropicais segundo a metodologia MCT.

A classificao dos solos s

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estudo comparativo de diferentes sistemas de classificações