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Caracterização de Solos Lateríticos para Utilização em
Pavimentos de Baixo Custo na Cidade de Canindé/CE
Carla Beatriz Costa de Araújo
Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Brasil, carlabeatriz7@gmail.com
Silvrano Adonias Dantas Neto
Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Brasil, silvrano@ufc.br
RESUMO: Os solos lateríticos são encontrados nas regiões de clima tropical e ocorrem em grande
parte do território brasileiro. Este tipo de solo possui características próprias que não são
contempladas pelos sistemas tradicionais de classificação dos solos. Para suprir esta lacuna surge a
metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) desenvolvida para caracterizar solos tropicais
com fins de utilização em pavimentos de baixo custo. Para o desenvolvimento deste trabalho foram
coletados solos em uma jazida localizada na cidade de Canindé, no interior do estado do Ceará, para
os quais foram realizados ensaios de caracterização segundo as metodologias tradicionais e segundo
a metodologia MCT, visando sua utilização na pavimentação de baixo de custo nas vias locais, uma
vez que a utilização deste material pode gerar economia e desenvolvimento em uma região carente
de investimentos e infraestrutura. Para caracterização do material, foram realizados os ensaios de
acordo com as normas DNER 258/94 (Solos compactados em equipamento miniatura – Mini-MCV)
e DNER 256/94 (Solos compactados com equipamento miniatura – determinação da perda de massa
por imersão), além de ensaios ensaio oedométricos simples com inundação para verificação do
potencial de colapso da amostra compactada no ramo seco e no ramo úmido da curva de
compactação. A partir dos ensaios realizados e utilizando a norma DNER 259/96 (Classificação de
solos tropicais para finalidades rodoviárias utilizando corpos-de-prova compactados em
equipamento miniatura) foi feita a caracterização do material segundo a metodologia MCT, sendo
classificado como um solo LA, uma areia com finos de comportamento laterítico, e a amostra não
apresentou potencial de colapso pela metodologia utilizada, podendo a jazida localizada em
Canindé ser utilizada como sub-base ou reforço de subleito em pavimentos de baixo custo na
região.
PALAVRAS-CHAVE: solos lateríticos, metodologia MCT, colapso.
1 INTRODUÇÃO
Os solos lateríticos, característicos de regiões de
clima tropical úmido, possuem características
peculiares devido às condições geológicas nas
quais são formados, e em consequência
apresentam uma composição mineralógica
diferenciada.
Boa parte do território brasileiro está em uma
zona clima tropical, surgindo então a
necessidade de estudos sobre o comportamento
peculiar dos solos lateríticos para diferentes
finalidades, e sobre metodologias que sejam
apropriadas para avaliar a qualidade destes
solos.
Ao se introduzir conceitos de mecânica dos
solos para a solução de problemas ligados à
construção rodoviária no Brasil, foram
detectadas discrepâncias entre as previsões e o
comportamento real dos solos nas obras. Estas
discrepâncias têm sido atribuídas, em grande
parte, às peculiaridades dos solos brasileiros
(ocorrência, constituição, formação,
propriedades, índices e condições ambientais),
que são diferentes das condições encontradas
nas regiões de clima temperado onde foram
desenvolvidos os sistemas de classificação de
solos tradicionais (NOGAMI e VILLIBOR,
1995).
Nogami e Villibor (1981) desenvolveram a
metodologia MCT (Miniatura, Compactado,
Tropical) para caracterizar os solos tropicais
com fins de utilização em pavimentos de baixo
custo. Segundo Nogami e Villabor (1988) a
maior amplitude de propriedades consideradas
na metodologia MCT é necessária para que se
possa utilizar adequadamente os nossos solos,
de peculiaridades essencialmente tropicais, e
assim, com segurança, reduzir o custo das obras
rodoviárias.
Os solos de comportamento laterítico, desde
que sejam compactados em condições
específicas previamente determinadas,
adquirem resistências altas e uma excelente
capacidade de suporte, podendo apresentar
pequena perda dessa capacidade quando
imersos em água (GODOY, 1997).
Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar
via emprego da metodologia MCT as
características lateríticas de um solo na cidade
de Canindé/Ce para fins de utilização em
pavimentos de baixo custo na região.
Adicionalmente, faz também a avaliação do
potencial de colapso do solo quando
compactado no ramo seco da curva de
compactação, uma vez que este procedimento
pode conferir ao mesmo uma estrutura
metaestável, e trazer prejuízo para o
desempenho dos pavimentos.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Solos Lateríticos
O solo laterítico é uma variedade de solo do
horizonte superficial laterítico, típico das partes
bem drenadas das regiões tropicais úmidas
(VILLIBOR e NOGAMI, 2009).
Os solos lateríticos são materiais formados a
partir do processo intenso de intemperização em
solos residuais de zonas tropicais e úmidas,
onde as elevadas temperaturas e abundantes
precipitações produzem a infiltração da água no
solo provocando a lixiviação de partículas finas
e alguns cátions básicos, deixando no solo as
partículas pesadas como o ferro e o alumínio.
Estas partículas formam vínculos cimentantes
entre as partículas do solo, dando origem às
partículas de maiores dimensões, conhecidas
como lateritas (SANTOS, 2006; RESCHETTI
JUNIOR, 2008).
O processo de laterização faz com que a
fração argilosa dos solos lateríticos seja
constituída essencialmente de argilo-minerais
do grupo caulinita e de hidróxidos e óxidos
hidradatados de ferro e/ou alumínio. A
estabilidade em presença de água das
agregações se dá pela combinação desses
componentes, pois o recobrimento dos argilo-
minerais pelos hidróxidos e óxidos hidratados
reduz a capacidade de adsorção de água pelos
argilo-minerais e ainda, atuam como agentes
cimentantes naturais entre as partículas. As
frações de areia e silte são compostas
principalmente por quartzo, agregações
lateríticas (concreções lateríticas) e, em menor
escala, por minerais pesados (SANTOS, 2006;
SUAREZ, 2008).
Os solos lateríticos e sub-tropicais cobrem
aproximadamente uma rede de 28 milhões de
metros quadrados, isto é, cerca de 19% da
superfície da Terra, sendo que pelo menos 66%
desta área corresponde a solos vermelhos
tropicais (Figura 1). No Brasil, os solos
lateríticos encontram-se distribuídos em quase
todo território (mais de 80%), e no Nordeste
Brasileiro se encontra na faixa litorânea, como
pode ser observado na Figura 2 (MÉLO, 2011).
Figura 1. Distribuição de solos lateríticos em termos
mundiais (Charman, 1988 apud Bernucci, 1995).
Os solos lateríticos encontram-se na natureza,
geralmente não saturados, com índice de vazios
elevado, e consequentemente pequena
capacidade de suporte. Entretanto, a partir do
processo de compactação pode apresentar
propriedades satisfatórias para emprego em
diversas obras na engenharia (FREIRE et. al,
1999).
Figura 2. Ocorrência de solos de comportamento
laterítico no Brasil (Villibor e Nogami, 2009)
2.2 MCT (Miniatura, Compactado,
Tropical)
Segundo Nogami e Villibor (1988), o princípio
geral que norteia a metodologia MCT é de que
para uma melhor utilização de solos
compactados, principalmente para obras
rodoviárias, há necessidade de determinar as
suas propriedades mecânicas e hidráulicas em
corpos de prova devidamente compactados.
A metodologia MCT envolve um conjunto
de ensaios e procedimentos, utilizando corpos-
de-prova de dimensões reduzidas (50 mm de
diâmetro), destinados à classificação e
determinação das propriedades mecânicas e
hidráulicas de solos tropicais, como também a
avaliação da erodibilidade quando utilizados em
obras viárias. Os principais ensaios dessa
metodologia são: ensaio de Mini-MCV (Mini
Moisture Condition Value), ensaio de perda de
massa por imersão, compactação em
equipamento miniatura (Mini-Proctor), Mini-
CBR nas condições de corpo de prova com e
sem imersão em água, ensaio de expansão e
contração (MÉLO, 2011).
Nesta classificação, foram propostos dois
grupos de solos: os que podem apresentar
comportamento lateríticos (L); e os solos que
não apresentam comportamento lateríticos (N).
Nestes dois grupos são incluídos ainda os
seguintes tipos de solos (subgrupos):
Areias lateríticas (LA);
Solos arenosos lateríticos (LA’);
Solos argilosos lateríticos (LG’);
Areias não lateríticas (NA);
Solos arenosos não lateríticos (NA’);
Solos sedimentares não lateríticos (NS’);
Solos argilosos não lateríticos (NG’).
A classificação do solo pode ser obtida
através do ábaco mostrado na Figura 3.
Observa-se que a classificação dos solos pela
metodologia MCT é feita a partir de dois
coeficientes, c’ que está associado as argilas do
solo, e o índice e’ que está relacionado ao
caráter laterítico do solo (NOGAMI e
VILLIBOR, 1995).
Figura 3. Ábaco de classificação MCT (Nogami e
Villibor, 1995)
O coeficiente c’, é denominado coeficiente
de deformabilidade, sendo obtido através do
ensaio Mini-MCV. Este é calculado como o
coeficiente angular da parte mais inclinada e
retilínea da curva Mini-MCV, correspondente à
condição de Mini-MCV = 10. O índice e’ é
calculado a partir do coeficiente d’ (inclinação
da parte retilínea do ramo seco da curva de
compactação, correspondente a 12 golpes do
ensaio de mini MCV) e da perda de massa por
imersão Pi (porcentagem da massa desagregada
em relação à massa total do ensaio quando
submetida à imersão em água), dado pela
expressão:
3100'
20
e' Pi
d (1)
2.3 Colapsividade dos Solos Lateríticos
Segundo Mendonça (1990), o colapso é a
redução brusca de volume de um solo quando
este sofre um aumento no seu teor de umidade
e/ou um acréscimo de tensões. A redução de
volume é considerada brusca quando ocorre a
uma velocidade superior à velocidade de
adensamento de um solo argiloso saturado. Os
solos onde este fenômeno ocorre possuem
estrutura macroporosa metaestável, onde o
esqueleto da estrutura é formado por ligações
temporárias entre os grãos minerais do solo.
As ligações temporárias entre os grãos do
solo podem ser formadas por: pontes de argilas
ou coloides, que possuem a sua vez uma micro
estrutura onde se manifesta predominantemente
forças de superfícies o vínculos de natureza
cimentante, derivados da presencia de cátions
como Na, Ca, Mg, Fe ou outros; óxidos de
ferro, ou alumínio, situação tipicamente que
ocorrem em solos lateríticos; ou tensões devido
à presença de meniscos capilares nos solos
(NUNEZ, 1975 apud MOTTA, 2006).
Segundo Rohlfes Júnior (1996), os solos
lateríticos (residuais) em geral apresentam-se na
condição de saturação parcial. Os perfis de
variação do teor de umidade, e
consequentemente de sucção, apresentam uma
variabilidade no tempo e no espaço devido à
grande heterogeneidade e às condições
climáticas. Estes solos, em geral, podem ser
muito compressíveis, mas apresentam
deslocamento praticamente instantâneos, após a
aplicação do carregamento.
Os solos lateríticos são solos, que pela sua
estrutura, composição, e formação, apresentam
as condições necessárias à formação de uma
estrutura metaestável com potencial de colapso.
A magnitude do recalque com a inundação
depende do grau de saturação e do nível de
tensões existentes no momento do colapso
(DIAS, 1987 apud ROHLFES JÚNIOR, 1996).
Embora o mecanismo de colapso possa ser
muito complexo (pelo menos a nível
microestrutural), há uma tendência no meio
técnico em identificar solos colapsíveis partindo
de ensaios simples e de uso corriqueiro em
laboratórios de mecânica dos solos, como é o
caso, por exemplo, dos ensaios oedométricos
(FERREIRA, 1995 apud SOUZA NETO,
2004).
Segundo Souza Neto (2004), a avaliação da
colapsibilidade de um solo por meio de ensaios
edométricos tem a vantagem de levar em
consideração as tensões atuantes e quantificar o
potencial de colapso, sendo extensível a
qualquer formação e tipo de solo.
A identificação e classificação dos solos
colapsíveis pode ser feita a partir da proposta de
Jennings e Knight (1957), que utiliza o ensaio
oedométrico simples, para o cálculo do
potencial de colapso dos solos, a partir da
variação do índice de vazios (
e) obtida durante
a inundação de um corpo de prova no ensaio
oedométrico. O potencial de colapso segundo
esta metodologia é calculado como:
(%)100
1
i
e
e
PC (2)
Onde:
PC – potencial de colapso, em percentagem;
e – variação do índice de vazios devido à
inundação do corpo-de-prova;
ei – índice de vazios do corpo-de-prova na
tensão sv antes da inundação.
A partir do valor de PC, a classificação é
feita de acordo com a Tabela 1 (Jennings e
Knight, 1957).
Tabela 1. Classificação da colapsividade dos solos,
Jennings e Knight (1957)
PC (%)
Classifcação
0 a 1 Sem problemas
1 a 5 Problemas moderados
5 a 10 Problemático
10 a 20 Problemas graves
Maior que 20 Problemas muito graves
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Solo
O solo utilizado para realizar os ensaios foi
coletado em uma jazida localizada em
Canindé/Ce. A Figura 4 mostra o material
devidamente preparado para a realização dos
ensaios. O material possui densidade real dos
grãos de 2,64, limite de liquidez de 34%, limite
de plasticidade de 24% (IP = 10%). A curva
granulométrica por peneiramento é apresentada
na Figura 5 e o gráfico para obtenção do limite
de liquidez é apresentado na Figura 6.
Figura 4. Amostra do material ensaiado
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10
% que passa
Diâmetro dos grãos (mm)
Figura 5. Granulometria por peneiramento
30
32
34
36
38
40
10
100
UMIDADE (%)
NÚMERO DE GOLPES
Figura 6. Limite de Liquidez
3.1 Métodos
3.2.1 Metodologia MCT
Para caracterização do material foram
realizados os ensaios de acordo com as normas
DNER 258/94 (Solos compactados em
equipamento miniatura – Mini-MCV) e DNER
256/94 (Solos compactados com equipamento
miniatura – determinação da perda de massa por
imersão). A classificação do material foi feita
de acordo com a norma DNER 259/96
(Classificação de solos tropicais para
finalidades rodoviárias utilizando corpos-de-
prova compactados em equipamento miniatura).
3.2.1 Ensaio oedométrico
Para a identificação do potencial de colapso do
solo, foi utilizado o ensaio oedométrico simples
para amostras compactadas em duas condições:
uma amostra compactada no ramo úmido, e
outra amostra compactada no ramo seco. Foram
utilizados, para a definição das condições
ótimas de compactação do solo, os resultados
obtidos no ensaio Mini-MCV para 12 golpes.
A inundação dos corpos de prova ocorreu
após a estabilização dos recalques com a
aplicação da carga de 200 kPa, conforme a
proposta de Jennings e Knight (1957). Após a
nova estabilização dos recalques, deu-se
continuidade ao ensaio, com os acréscimos de
tensão. O ensaio foi realizado até a tensão de
800 kPa.
4 RESULTADOS
4.1 Metodologia MCT
A partir da Figura 7 é possível observar a
variação da altura dos corpos-de-prova com
logaritmo do número de golpes para cada uma
das umidades. Através desta figura obteve-se o
coeficiente c’ de 0,67.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 10
100
an=An-4An (mm)
Mini MCV
w=11,59 w=13,86 w=16,40 w=20,14
w=23,28
Figura 7. Curva Mini-MCV
A Figura 8 apresenta o gráfico da família de
curvas de compactação construídas com pontos
de umidade variável e energia de compactação
constante (4, 6, 8, 12, 16 e 24 golpes). O
coeficiente d’ foi calculado como a inclinação
da parte retilínea do ramo seco da curva de
compactação, correspondente a 12 golpes, foi
encontrado o valor de 42,64.
1,77
1,81
1,85
1,89
1,93
10 15 20 25
r(g/cm³)
umidade (%)
4 6 8 12 16 24
Figura 8. Curva umidade de compactação
Na Figura 9 são apresentados os valores de
perda de água por imersão em água
correspondentes aos valores de Mini-MCV para
cada um dos corpos-de-prova ensaiados.
Obteve-se para as amostras ensaiadas uma
perda por imersão (Pi) igual a 160%.
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
1 10 100 1000
Pi
Mini MCV
Figura 9. Perda de massa por imersão
A partir dos valores de d’, c’ e Pi e utilizando
a Equação 1, obteve-se e’ igual a 1,27. Desta
forma, considerando o ábaco apresentado na
Figura 3, observa-se que o solo encontra-se
classificado no limite dos grupos (LA e NA’).
Segundo a norma CLA-259/96 deve-se
considerar laterítico o solo que:
A curva de perda de massa por imersão
Pi, em função do Mini-MCV 10 a 15,
tiver inclinação negativa (Figura 9);
A curva Mini MCV x umidade de
compactação tiver diminuição da
inclinação para Mini MCV crescentes
(Figura 10).
Com isto, classificou-se o solo segundo a
metodologia MCT como um solo LA, ou seja,
uma areia com finos de comportamento
laterítico.
0
5
10
15
20
25
1 10 100 1000
umidade de compactação (%)
Mini MCV
Figura 10. Curva Mini MCV x umidade de compactação
Segundo o sistema de classificação HRB
(Highway Research Board) o solo estudado
enquadra-se no grupo A-4, que tem como
característica solos silto-argilosos de baixa
plasticidade com comportamento precário para
o emprego em pavimentos. Porém, segundo a
classificação MCT, o material ensaiado apesar
de não ser recomendado para o uso com base de
pavimentos econômicos nas regiões tropicais,
podem ser utilizados como sub-base e reforço
de subleito, já que possuem elevada capacidade
de suporte e módulos de resiliência elevados.
4.2 Ensaio oedométrico
A Figura 11 apresenta os resultados dos ensaios
oedométricos simples realizados, através das
curvas log (s) x e para os dois corpos de prova
foram compactados na umidade ótima e no
ramo seco da curva de compactação.
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,37
0,39
0,3 0,8 1,3 1,8 2,3 2,8
e
log(s)
Inundação
Ramo seco
Figura 11. Curvas log (s) x e para o ensaio oedométrico
simples com amostras compactas no ramo seco e na
umidade ótima
O potencial de colapso para a classificação
de solo foi calculado segundo através da
Equação 2. Para o solo no ramo seco e no ramo
úmido foram obtidos valores de PC de 0,025.
Segundo critérios de classificação (Tabela 1) o
solo não apresenta problemas de colapso.
Convém salientar que solos lateríticos, em
sua estrutura natural, podem apresentar uma
estrutura metaestável, e se na condição de não
saturação, forem carregados e posteriormente
saturados, podem apresentar potencial de
colapso significativo. Os resultados da Figura
11 mostram apenas que mesmo numa situação
de compactação aquém da desejada, o processo
de compactação para o solo estudado não
confere ao mesmo uma estrutura metaestável
capaz de possibilitar o colapso.
5 CONCLUSÕES
Através dos ensaios realizados foi possível
caracterizar o solo da jazida na cidade de
Canindé, segundo a classificação MCT, como
LA, areia com finos de comportamento
laterítico.
Nos ensaios oedométricos realizados,
observou-se que mesmo nas condições de
compactação feitas no ramo seco, as amostras
de solo laterítico não apresentou potencial de
colapso.
A partir dos resultados obtidos, pode-se
concluir que a jazida analisada pode ser
utilizada como sub-base ou reforço de subleito
de pavimentos de baixo custo na região.
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