APLICAÇÕES DE MISTURAS SOLO-ESCÓRIA DE ACIARIA-CINZA VOLANTE
EM PAVIMENTOS CONVENCIONAIS: CLASSIFICAÇÃO MCT E RESISTÊNCIA
MECÂNICA VIA MINI-CBR
Marina de Oliveira Silva
Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Campus Alto Paraopeba.
Robson Rodrigues Leite
Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Campus Alto Paraopeba.
Taciano Oliveira da Silva
Universidade Federal de Viçosa (UFV), Campus Universitário. Departamento de Engenharia Civil.
Heraldo Nunes Pitanga
Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Campus Alto Paraopeba.
Departamento de Tecnologia em Engenharia Civil, Computação e Humanidades.
RESUMO
Esta pesquisa analisou a influência da adição de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante na
classificação MCT e nas propriedades mecânica e hidráulica de quatro amostras de solos residuais,
representativos da região do Alto Paraopeba, Minas Gerais, para fins de emprego em obras de pavimentação. Os
solos analisados englobaram o Solo 01, de textura silto-areno-argilosa, o Solo 02, de textura areno-silto-argilosa,
o Solo 03, de textura silto-arenosa, e o Solo 04, de textura areno-silto-argilosa. Para tanto, efetuou-se mistura
envolvendo 80% de escória oxidante de aciaria elétrica e 20% de cinza volante, em massa seca. Essa mistura foi
adicionada aos solos analisados na proporção de 30% em relação às massas desses solos secos. O programa
experimental dessa pesquisa contou com os seguintes ensaios de laboratório: (i) Compactação Mini-MCV e
Perda de massa por imersão para a classificação MCT dos solos analisados no estado natural e com adição da
mistura; (ii) Mini-CBR, nas energias do Proctor Intermediário e Modificado, para determinação das
características de resistência mecânica e expansão dos solos no estado natural e com adição da mistura. A
avaliação dos resultados desse estudo permitiu concluir que a mistura proposta apresentou potencial significativo
como estabilizante de solos, observando-se que: (i) a adição da mistura de escória oxidante de aciaria elétrica e
cinza volante aos solos analisados foi responsável por ganhos significativos nas suas resistências mecânicas, sem
período de cura dos corpos de prova, obtendo melhores resultados com os solos de texturas areno-silto-argilosas;
(ii) com relação à expansão medida no ensaio Mini-CBR, observou-se pequeno acréscimo para o solo com
textura silto-areno-argilosa e decréscimo para o solo de textura areno-silto-argilosa; (iii) as misturas solo-escória
oxidante de aciaria-cinza volante não responderam bem ao aumento da energia de compactação, em termos dos
parâmetros Mini-CBR e expansãoMini-CBR.
Palavras-Chave: Solos; Estabilização; Resíduo siderúrgico; Pavimentação.
ABSTRACT
This research examined the influence of the addition of electric oxidant steel slag and fly ash in MCT
classification and the mechanical and hydraulic properties of four samples of residual soils, representative of
the Alto Paraopeba, Minas Gerais, for employment purposes in pavement. The soils analyzed encompassed the
Soil 1, texture silty-sandy-clay, the Soil 2, Texture-sandy-silty-clay, Soil 3, silty-sandy texture, and Soil 3, texture
sandy-silty-clay. Therefore, we performed mixing involving 80% of electric oxidant steel slag and 20% fly ash, in
dry mass. This mixture was added to the soil analyzed in a proportion of 30% in relation to the masses of these
dry soils. The experimental program of this research included the following laboratory tests: (i) Compaction
Mini-MCV and Mass loss by immersion for the MCT classification of the analyzed soils in their natural state and
with the addition of the mixture, (ii) Mini-CBR (California Bearing Ratio), the energies of Intermediate and
Modified Proctor, to determine the characteristics of mechanical resistance and swelling of soils in their natural
state and with the addition of the mixture. The evaluation of the results of that study showed that the proposed
mix showed significant potential as a soil stabilizer, noting that: (i) adding the mixture of electric oxidant steel
slag and fly ash soils analyzed was responsible for significant mechanical resistance gains, without curing time
of the test samples, getting better results with soil texture sandy-silty-clay, (ii) with respect to swelling measured
on test Mini-CBR, observed small addition to soil texture silty-sandy-clay soil and to decrease the texture-sandysilty-clay, (iii) the soil- electric oxidant steel slag -fly ash not responded well to increased compaction energy, in
terms of the parameters Mini-CBR and swellingMini-CBR.
Keywords: Soil; Stabilization; Steel waste; Pavement.
1. INTRODUÇÃO
Pode-se afirmar que são muitas as perspectivas do emprego de agentes de estabilização que
permitem a execução de pavimento rodoviário em uma visão tradicional. Assim, é de
interesse realizar estudos que sejam direcionados à busca de novos materiais de construção
rodoviária, em especial considerando a técnica de estabilização química de solos, com a
finalidade de minimizar os custos com o transporte de materiais de jazidas de empréstimo,
bem como de reduzir os impactos ambientais proporcionados pela exploração de agregados
minerais.
A região Sudeste do Brasil é responsável por, aproximadamente, 95% da produção brasileira
de aço bruto (IBS, 2012). Neste contexto, a região do Alto Paraopeba, no estado de Minas
Gerais, é reconhecido pelo seu caráter minero-siderúrgico, evidenciado pela presença
expressiva de empresas mineradoras e indústrias siderúrgicas, cujas atividades geram
inevitáveis impactos ambientais negativos ao meio físico, seja pelas atividades diretas de
extração de minério de ferro, seja pelos resíduos resultantes de seus processos de
beneficiamento. Desta forma, a viabilização da utilização das escórias de aciaria na
engenharia rodoviária é vantajosa não só sob o ponto de vista econômico, mas também pela
preservação do meio ambiente, visto que possibilita a redução do volume de extração de
matérias-primas não renováveis, a redução da emissão de poluentes e do consumo energético.
Para as misturas com resíduos siderúrgicos, a exemplo de escória oxidante de aciaria elétrica,
e cinza volante atenderem as exigências técnicas de estabilização química de solos visando o
uso na engenharia civil, é necessário que se desenvolvam metodologias de ensaios para a sua
caracterização como um material passível de uso em obras de engenharia.
Ainda dentro da perspectiva de aplicação da escória de aciaria na engenharia rodoviária,
estudos recentes têm apontado para a possibilidade de mobilização de suas boas propriedades
mecânicas e hidráulicas quando combinada com cinza volante. Segundo Núñez (2007), a
cinza volante é uma pozolana artificial, produzida geralmente em termelétricas que queimam
carvão mineral ou matéria orgânica. A pozolana é definida pela ASTM (American Society for
Testing and Materials) como um material silicoso ou sílico-aluminoso que, por si só, possui
pouca ou nenhuma capacidade de cimentação, porém, em forma finamente dividida e na
presença de umidade, reage quimicamente com hidróxidos alcalinos e alcalinos terrosos à
temperatura ambiente para formar ou ajudar na formação de compostos possuindo
propriedades cimentantes.
Diante do exposto, esta pesquisa avaliou a influência da adição de mistura de resíduo
siderúrgico, escória oxidante de aciaria elétrica, e cinza volante na classificação MCT e nas
propriedades mecânica e hidráulica, de quatros amostras de solos residuais de gnaisse,
representativos da região do Alto Paraopeba, Minas Gerais.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Materiais
2.1.1. Solos
As quatro amostras utilizadas nessa pesquisa são de solos residuais maduros e jovens,
representativos, respectivamente, dos horizontes B e C, provenientes do intemperismo de
rochas gnáissicas. As jazidas onde foram coletadas as amostras de solos situam-se no
município de Ouro Branco, na região do Alto Paraopeba, Minas Gerais. As referidas amostras
foram coletadas no estado deformado, mediante escavação com ferramenta manual, em
quantidade suficiente para a realização de todos os ensaios de laboratório previstos. A escolha
destes solos foi fundamentada na prévia constatação experimental que os mesmos possuem
características de significativa erodibilidade e baixa capacidade de suporte, reforçando a
necessidade de melhoria das propriedades física e mecânica destes materiais para emprego na
engenharia rodoviária.
2.1.2. Escória oxidante de aciaria elétrica
A amostra de escória oxidante de aciaria foi oriunda do processo de usina semi-integrada que
produz o aço a partir da fusão de metálicos (sucata, gusa e/ou ferro – esponja) em aciaria
elétrica na unidade siderúrgica da VSB (Vallourec & Sumitomo Tubos do Brasil) localizada
no município de Jeceaba-MG, na região do Alto Paraopeba, Minas Gerais. A amostra desse
material foi coletada depois de decorridas as 72 horas desde a sua geração, transporte para a
planta de britagem, processamento para a retirada da fração metálica e descarte em pilha de
estocagem. A Tabela 01 apresenta a constituição química da amostra de escória oxidante de
aciaria elétrica utilizada nessa pesquisa. Essa amostra foi acondicionada em tonéis
(bombonas) adequadamente vedados, em quantidade suficiente para a realização de todos os
ensaios de laboratório previstos. Também foi moída em um equipamento de moinho de bolas
para redução da granulometria inicial a faixa granulométrica, em torno de, 0,6 mm.
Tabela 01 – Composição química da amostra de escória de aciaria elétrica
Composto
Concentração (%)
CaO
37,65
SiO2
11,72
MgO
9,72
Al2O3
2,32
FeO
31,40
MnO
5,78
P2O5
1,00
TiO2
0,41
2.1.3. Cinza volante
A cinza volante utilizada nessa pesquisa foi proveniente da empresa Comércio de Cinzas
Lima Ltda, situada no município de Capivari de Baixo - SC, em quantidade suficiente para a
realização de todos os ensaios previstos no programa experimental desse trabalho. Esse
material foi produzido pela queima de carvão mineral em usinas termoelétricas, atendendo aos
requisitos da norma técnica NBR 12653 (ABNT, 2012). A Tabela 02 apresenta algumas
propriedades da cinza volante utilizada nessa pesquisa.
Tabela 02 – Propriedades da cinza volante utilizada nessa pesquisa
Propriedades
Cinza volante
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
> 70,0%
SO3
< 5,0%
Teor de umidade
< 0,05%
Perda ao fogo
< 2,0%
Álcalis disponíveis em Na2O
< 1,5%
Índice de atividade pozolânica com cimento aos 28 dias
> 75,0%
Índice de atividade pozolânica com cal aos 7 dias
> 6,0 MPa
Água requerida
< 110,0%
NBR 12653
> 70,0%
< 5,0%
< 3,0%
< 6,0%
< 1,5%
> 75,0%
> 6,0 MPa
< 110,0%
2.2. Métodos
2.2.1. Ensaios de caracterização geotécnica
As quatro amostras de solos residuais utilizadas nessa pesquisa foram coletadas, destorroadas,
passadas nas peneiras #4 (4,8mm), secas ao ar e acondicionadas em sacos plásticos, para
posterior caracterização geotécnica. Os ensaios que foram realizados para fins de
caracterização física das amostras de solos no estado natural são os que seguem:
i) Granulometria conjunta - NBR 7181 (ABNT, 1984a)
ii) Limites de Atterberg : limite de liquidez - NBR 6459 (ABNT, 1984b) e limite de
plasticidade – NBR 7180 (ABNT, 1984c);
iii) Massa específica dos grãos do solo - NBR 6508 (ABNT, 1984d).
2.2.2. Dosagem da mistura de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante
Os teores de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante na mistura desses materiais
foram na proporção de 4:1 (80% de escória oxidante de aciaria elétrica e 20% de cinza
volante) em relação à massa seca da mistura, uma vez que, a escória oxidante de aciaria
elétrica demanda um maior reaproveitamento, devido a sua maior produção no processo
siderúrgico de fabricação do aço. Foi adotada a proporção de 30% da mistura de escória
oxidante de aciaria elétrica e cinza volante, em relação à massa seca de cada amostra de solo
analisado. Primeiramente, homogeneizou-se manualmente o solo mais a mistura desses
materiais, em seguida, adicionou-se água a essas combinações em quantidades prédeterminadas para cada tipo de ensaio de laboratório.
2.2.3. Classificação MCT
Para a classificação geotécnica das amostras de solos no estado natural e combinações destes
com a mistura de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante proposta nesse estudo, de
acordo com a Metodologia MCT foram utilizados coeficientes empíricos obtidos nos
seguintes ensaios da Metodologia MCT, conforme os procedimentos prescritos em CLA 259
(DNER, 1996):
i) Ensaio de compactação dinâmica Mini-MCV – ME 258 (DNER, 1994a);
ii) Ensaio de perda de massa por imersão – ME 256 (DNER, 1994b).
2.2.4. Ensaios de Compactação
Os ensaios de compactação foram realizado nas energias do Proctor Intermediário e
Modificado, de acordo com a metodologia descrita na norma técnica NBR 7182 (ABNT,
1986), para determinação do peso específico aparente seco máximo (γmáx) e da umidade ótima
(Wot) dos solos analisados no estado natural e quando combinados com a mistura proposta de
escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante.
2.2.5. Ensaios de Índice de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR
Definidos os parâmetros ótimos de compactação, foram determinados os valores dos
parâmetros do índice Mini-CBR e expansão das amostras dos solos e combinações soloescória de aciaria-cinza volante nas energias de ensaio Proctor intermediário e Proctor
modificado, de acordo com a metodologia descrita nas normas rodoviárias ME 228
(DNER,1994c) e ME 254 (DNER, 1997).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 03 apresenta as informações referentes à distribuição granulométrica, os limites de
Atterberg e o peso específico dos grãos das quatro amostras de solos analisadas. Em que,
diante das características texturais, as amostras dos solos analisados são definidas a seguir:
Solo 01 - silte-areno-argiloso; Solo 02 - areno-silte-argiloso; Solo 03 - silto-arenoso e Solo 04
- areno-silte argiloso.
Tabela 03 - Resultados dos ensaios geotécnicos: granulometria, limites de Atterberg e peso
específico dos grãos dos solos
Amostras de solos
Propriedades analisadas
Solo
Solo
(Caracterização geotécnica)
Solo 01
Solo 03
02
04
Argila (φ ≤ 0,002 mm)
4
8
0
8
Silte (0,002 < φ ≤ 0,06mm)
61
22
58
41
Frações
Areia fina (0,06 < φ ≤ 0,2mm)
22
42
9
13
granulométricas
Areia média (0,2 < φ ≤ 0,6mm)
12
24
29
32
(%)
Areia grossa (0,6 < φ ≤ 2 mm)
0
3
4
5
Pedregulho (φ > 2 mm)
1
1
0
1
LL
59
35
46
35
Limites
de
LP
38
31
40
30
Atterberg (%)
IP
21
4
6
5
Peso específico
γs
28,65
29,72
28,65
28,65
(kN/m³)
A Tabela 04 contém os resultados das classificações geotécnicas convencionais USCS
(Unified Soil Classification System) e TRB (Transportation Research Board System) das
amostras de solos investigadas nesse trabalho, levando em consideração os índices plásticos
(LL, LP e IP). As classificações de solos USCS e TRB são amplamente difundidas e
conhecidas pelos profissionais ligados a obras rodoviárias, motivo pelo qual considerou-se
conveniente aplicá-las as amostras de solos analisadas nessa pesquisa, embora tais
classificações não retratem, na maioria dos casos, as propriedades geotécnicas dos solos finos
tropicais.
As amostras de solos investigadas foram classificadas pela USCS pertencentes aos seguintes
grupos: Solos 02 e 03 – ML, siltes com baixa compressibilidade e baixa plasticidade; Solo 01
- MH, silte altamente plástico e Solo 04 - SM, areia siltosa. Para a classificação TRB obtevese os seguintes resultados: Solo 02 e 04 – grupo A-4, solo siltoso não plástico ou
moderadamente plástico; Solo 03 – grupo A-5, solo siltoso e Solo 01 – subgrupo A-7-5, solo
argilo-arenoso elástico.
Encontra-se, também, na Tabela 04, o índice de grupo (IG), valor atribuído ao solo pela
classificação TBR, o qual varia inversamente à capacidade de suporte do subleito, sob boas
condições de drenagem e compactação, ou seja, se o solo possuir IG igual a zero será
considerado bom material e, quando mais elevado for o seu valor, pior será este material
como camada para composição de estrutura de pavimentação (Pastore e Fortes, 1998).
Tabela 04 - Classificação dos solos segundo os sistemas USC e TRB
Classificações
Designação das Amostras
Geotécnicas
Solo 01
Solo 02
Solo 03
Tradicionais
USC
MH
ML
ML
TBR (IG)
A-7-5 (16,2)
A-4 (3,9)
A-5 (5,5)
Solo 04
SM
A-4 (2,6)
Na Tabela 05, encontram-se informações sobre a classificação geotécnica das amostras de
solo investigadas, no estado natural, segundo a Metodologia MCT.
A partir dos resultados obtidos na classificação MCT, a amostra do solo 01 pertence ao grupo
LG’, que de acordo com Nogami e Villibor (1995) se caracterizam por argilas e argilas
arenosas do manto superficial maduro, horizonte B, e que se devidamente compactados
apresentam elevada capacidade de suporte, baixa permeabilidade, pequena expansibilidade
por imersão em água e resistência a erosão hidráulica, propriedades essas que podem
possibilitar o seu uso em bases e sub-bases de pavimentos.
As amostras dos solos 02 e 04 são pertencentes ao grupo NA’ que caracterizam as areias com
finos passando na peneira de 0,075 mm, de comportamento não laterítico. Segundo Nogami e
Villibor (1995), quando a areia é mal graduada, como são os casos das referidas amostras de
solo, estes podem ser inapropriados para base de pavimentos, sendo muito expansivos e
sujeitos à erosão hidráulica.
A amostra de solo 03 foi classificada como pertencentes aos grupos NS’ que compreende os
solos saprolíticos silto-arenoso resultado do intemperismo tropical nas rochas eruptivas e
metamórficas e quando compactado apresentam baixa capacidade de suporte quando imerso
em água, elevada erodibilidade e expansibilidade, segundo Nogami e Villibor (1995).
Tabela 05 - Índices classificatórios e classificação das amostras segundo a Metodologia MCT
para os solos no estado natural
Índices Classificatórios
Amostras
Classificação MCT
c'
d'
Pi (%)
e'
Solo 01
1,88
64,15
0,00
0,68
LG'
Solo 02
1,06
19,90
52,20
1,15
NA'
Solo 03
1,04
5,18
32,00
1,61
NS'
Solo 04
0,93
19,46
52,00
1,16
NA'
Devido à dificuldade de interpretação das classificações geotécnicas USCS e TRB para solos
tropicais, Barroso (1997) elaborou uma escala de adjetivos, em ordem decrescente de eficácia,
referente ao emprego desses solos em pavimentos, conforme a seguir: excelente, excelente a
bom, bom, bom a regular, regular a mau e muito mau. A Tabela 06 apresentada a proposta de
hierarquização qualitativa das amostras de solo analisadas quanto aos seus usos como
subleitos compactados com relação aos sistemas de classificação geotécnica tradicionais de
solos e a metodologia MCT, conforme proposto por Barroso (1997).
Tabela 06 – Proposta de hierarquização qualitativa de classes de solo quanto aos seus usos
como subleito compactado com relação aos sistemas de classificação USCS, TRB e a
metodologia MCT
Qualidade como
subleito compactado
Excelente
Excelente a bom
Bom
Bom a regular
Regular
Regular a mau
Muito mau
USC
TRB
MCT
GW, GC, SC, SW e GP
GM
SP
SM
ML e CL
OL, CH, MH, OH e PT
A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
A-7
LA’
LA
LG’
NA
NA’
NG’
NS’
Com base na escala qualitativa apresentada na Tabela 06, foram atribuídos às amostras de
solos naturais analisadas comportamentos quando empregados em pavimentação, de acordo
com as classificações geotécnicas tradicionais TRB, USCS e metodologia MCT, conforme
apresentados na Tabela 07.
Tabela 07 – Comportamento das amostras de solos naturais quando empregados em
pavimentação, de acordo com as classificações TRB, USC e metodologia MCT proposta por
BARROSO (1997)
Comportamento
Designação das Amostras
correspondente
Solo 01
Solo 02
Solo 03
Solo 04
à classificação
USCS
Muito mau
Regular a mau
Regular a mau
Bom a regular
(MH)
(ML)
(ML)
(SM)
TBR
Muito mau
Bom a regular
Regular
Bom a regular
(A-7-5)
(A-4)
(A-5)
(A-4)
MCT
Bom
Regular
Muito mau
Regular
(LG’)
(NA’)
(NS’)
(NA’)
Na Tabela 08, apresentam-se informações sobre a classificação das amostras de solo quando
combinadas com a mistura de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante, segundo a
Metodologia MCT. Nesta tabela encontram-se também os comportamentos das referidas
amostras quando empregados em pavimentação, segundo a escala qualitativa proposta por
Barroso (1997), conforme apresentada na Tabela 06.
As amostras de solo 01 e 03 quando combinadas com a mistura de escória oxidante de aciaria
elétrica e cinza volante permaneceram no mesmo grupo da classificação MCT dessas
amostras no estado naturais. Já as amostras de solo 02 e 04 passaram do grupo NA’ para o
grupo LA’ quando combinadas com a mistura supracitada. De acordo com Nogami e Villibor
(1995), o grupo LA’ caracteriza-se por solos tipicamente arenosos e constituintes do horizonte
B, dão cortes firmes (pouco ou não erodíveis), nitidamente trincados, quando expostos às
intempéries e quando devidamente compactados, adquirem elevada capacidade de suporte,
razoável coesão e pequena expansibilidade por imersão em água. Portanto, quando
combinados com a mistura proposta os solos 02 e 04 adquirem propriedades geotécnicas que
habilitam os seus usos em camadas de bases e sub-bases de pavimentos.
Tabela 08 - Classificação das amostras segundo a metodologia MCT e correspondentes
comportamentos, segundo a escala qualitativa proposta por Barroso (1997)
Índices Classificatórios
Classificação
Comportamento
Amostras
Pi
MCT
do solo
c'
d'
e'
(%)
Solo 01 +
Bom
1,85
37,45
0,00
0,95
LG’
Mistura
Solo 02 +
Excelente
1,15
55,00
12,40 0,79
LA’
Mistura
Solo 03 +
Muito mau
1,39
5,40
31,50 1,58
NS’
Mistura
Solo 04 +
Excelente
1,16
25,00
2,25
0,93
LA’
Mistura
Para os ensaios de compactação, fez-se os mesmos na Energia do Proctor Intermediário para
as amostras de solo no estado natural, posteriormente, acrescentou-se 30% da mistura
proposta, em relação a massa seca das amostras de solos no estado natural. Na Tabela 09,
encontram-se os resultados dos parâmetros de umidade ótima (Wot) e peso específico aparente
seco máximo (γdmáx) para as amostras de solos no estado natural e quando combinadas com a
mistura proposta. A partir desses valores apresentados, notou-se que com a adição de mistura
todos os valores de umidade de ótima diminuíram em relação aos dos solos naturais e os
valores dos pesos específicos máximos aumentaram.
Tabela 09 - Resultados dos ensaios de compactação na energia do Proctor intermediário
Parâmetros do Ensaio de Compactação na energia do ensaio Proctor intermediário
Umidade ótima
Peso específico aparente seco máximo
Amostras
Wot (%)
γdmáx (kN/m3)
Solo 01
24,57
15,50
Solo 02
15,30
16,97
Solo 03
15,65
16,00
Solo 04
14,40
17,26
Solo 01 + Mistura
20,30
16,87
Solo 02 + Mistura
13,70
18,25
Solo 03 + Mistura
15,40
17,66
Solo 04 + Mistura
13,00
18,05
Para avaliar o efeito da energia de compactação na resistência mecânica das amostras dos
solos no estado natural e quando combinados com a mistura de escória oxidante de aciaria
elétrica e cinza volante, procedeu-se a compactação das mesmas obtendo-se os parâmetros
ótimos na energia do Proctor modificado, conforme apresentado na Tabela 10. Mais uma vez,
observou-se que todos os valores de umidade ótima diminuíram e os valores dos pesos
específicos aumentaram quando comparados com os resultados das amostras de solos
acrescidos da mistura proposta e as amostras de solos no estado natural.
Comparando os resultados dos parâmetros ótimos encontrados para as energias do Proctor
intermediário e modificado, constatou-se que na maioria dos casos os valores das umidades
ótimas diminuiram e os valores dos pesos específicos máximos aumentaram, excetuando-se o
caso do Solo 03 no estado natural em que para a energia do Proctor intermediário a W ot =
15,65% aumentou para Wot = 17,90% e para o caso do Solo 02 quando combinado com a
mistura proposta em que os valores das umidades ótimas são os mesmos para as duas energias
de compactação, Wot = 13,70%.
Tabela 10 - Resultados dos ensaios de compactação na energia do ensaio Proctor modificado
Parâmetros do Ensaio de Compactação na energia do ensaio Proctor modificado
Umidade ótima
Peso específico aparente seco máximo
Amostras
Wot (%)
γdmáx (kN/m3)
Solo 01
21,69
16,38
Solo 02
14,83
17,66
Solo 03
17,90
16,48
Solo 04
11,40
17,95
Solo 01 + Mistura
15,50
18,25
Solo 02 + Mistura
13,70
18,54
Solo 03 + Mistura
14,30
18,25
Solo 04 + Mistura
9,45
18,34
Definidos os parâmetros ótimos de compactação para as amostras de solo no estado natural e
quando combinadas com a mistura proposta, para as energias do Proctor intermediário e
modificado, determinaram-se os valores das resistências mecânicas via Mini-CBR e expansão
Mini-CBR de corpos de prova, nas condições de ensaio de Mini-CBR com embebição e sem
sobrecarga e com embebição e com sobrecarga.
Na Tabela 11, é possível observar a influência da adição da mistura nas amostras de solo,
trabalhando-se na energia do ensaio Proctor intermediário e na condição de ensaio Mini-CBR
com embebição e sem sobrecarga. Em todas as misturas, observou-se que ocorreram ganhos
nos valores das resistências mecânicas via Mini-CBR e diminuições dos valores das
expansões Mini-CBR quando comparados com as amostras de solo no estado natural.
Tabela 11 - Resultados dos ensaios de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio
Proctor intermediário com embebição e sem sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Parâmetros do Ensaio de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio Proctor
intermediário com embebição e sem sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Amostras
Mini-CBR (%)
ExpansãoMini-CBR (%)
Solo 01
1,45
0,87
Solo 02
0,62
5,78
Solo 03
0,45
10,13
Solo 04
0,52
7,11
Solo 01 + Mistura
1,54
0,21
Solo 02 + Mistura
1,49
0,93
Solo 03 + Mistura
0,88
3,64
Solo 04 + Mistura
1,54
1,40
Trabalhando-se com as mesmas amostras de solos no estado natural e combinações desses
com a mistura proposta, para os mesmos parâmetros ótimos de compactação, energia do
Proctor intermediário, e na condição de ensaio Mini-CBR com embebição, mas com o
acréscimo da sobrecarga, é possível observar, na Tabela 12, que em todas as misturas,
ocorreram pequenos incrementos nos valores da resistência mecânica via Mini-CBR e
razoáveis diminuições nos valores das expansõesMini-CBR quando comparados com as amostras
de solos no estado natural e desses combinados com a mistura proposta na condição de ensaio
sem sobrecarga.
Tabela 12 - Resultados dos ensaios de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio
Proctor intermediário com embebição e com sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Parâmetros do Ensaio de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio Proctor
intermediário com embebição e com sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Amostras
Mini-CBR (%)
ExpansãoMini-CBR (%)
Solo 01
1,48
0,32
Solo 02
0,92
2,09
Solo 03
0,45
6,33
Solo 04
0,77
4,72
Solo 01 + Mistura
1,57
0,18
Solo 02 + Mistura
1,60
0,60
Solo 03 + Mistura
1,07
2,26
Solo 04 + Mistura
1,64
1,32
Na Tabela 13, é possível observar a influência da adição da mistura proposta nas amostras de
solo, trabalhando-se na energia do Proctor modificado e na condição de ensaio Mini-CBR
com embebição e sem sobrecarga. O efeito do aumento da energia de compactação no
comportamento dos parâmetros do Mini-CBR pode ser avaliado de duas maneiras: (i) ganho
de resistência em função de um melhor arranjo de partículas e maior redução dos vazios dos
solos e (ii) perda de resistência em função da ocorrência de esmagamento de partículas das
amostras de solo analisadas. No que tange a esse item, quando as amostras compactadas nas
energias do Proctor intermediário e modificado e na condição de ensaio Mini-CBR com
embebição e sem sobrecarga, para as amostras dos solos 01, 02, 01 + Mistura, 02 + Mistura e
04 + Mistura houve um ganho na resistência, devido ao aumento da energia de compactação,
já que para as amostras dos solos 03 e 04, houve redução nos valores de Mini-CBR. Para os
valores de expansão Mini-CBR com o aumento da energia de compactação, para a maioria das
amostras, ocorreram uma razoável queda, excetuando-se a amostra do solo 03 + Mistura, este
comportamento pode estar associado à textura do silte-arenosa em junção com a elevada
energia utilizada.
Tabela 13 - Resultados dos ensaios de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio
Proctor modificado com embebição e sem sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Parâmetros do Ensaio Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio Proctor
modificado com embebição e sem sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Amostras
Mini-CBR (%)
ExpansãoMini-CBR (%)
Solo 01
1,54
0,52
Solo 02
0,73
3,14
Solo 03
0,43
9,79
Solo 04
0,48
6,06
Solo 01 + Mistura
2,05
0,16
Solo 02 + Mistura
1,77
0,85
Solo 03 + Mistura
0,88
4,67
Solo 04 + Mistura
1,60
1,17
Os mesmos comportamentos mecânico e hidráulico que ocorreu quando se comparou os
valores de Mini-CBR e expansão Mini-CBR para a energia de ensaio Proctor intermediário na
condição de ensaio Mini-CBR com embebição com sobrecarga e sem sobrecarga, também foi
verificado nesses ensaios na energia do Proctor modificado na condição de ensaio com
embebição com sobrecarga e sem sobrecarga, em que também houve um aumento na
resistência mecânica e uma diminuição no parâmetro expansão Mini-CBR, conforme verificado
na Tabela 14.
Tabela 14 - Resultados dos ensaios de Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio
Proctor modificado com embebição e com sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Parâmetros do Ensaio Mini-CBR e ExpansãoMini-CBR na energia do ensaio Proctor
modificado com embebição e com sobrecarga no teor de ótimo de umidade
Amostras
Mini-CBR (%)
ExpansãoMini-CBR (%)
Solo 01
1,73
0,42
Solo 02
1,11
2,59
Solo 03
0,62
5,07
Solo 04
0,88
3,95
Solo 01 + Mistura
2,20
0,15
Solo 02 + Mistura
1,77
0,59
Solo 03 + Mistura
1,20
2,18
Solo 04 + Mistura
1,72
1,07
4. CONCLUSÕES
A avaliação dos resultados desse estudo permitiu concluir que a mistura proposta apresentou
potencial significativo como estabilizante de solos, observando-se que: (i) a adição da mistura
de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza volante aos solos analisados foi responsável por
ganhos significativos nas suas resistências mecânicas, sem período de cura dos corpos de
prova, obtendo melhores resultados com os solos de texturas areno-silto-argilosas; (ii) com
relação à expansão medida no ensaio Mini-CBR, observou-se pequeno acréscimo para o solo
com textura silto-areno-argilosa e decréscimo para o solo de textura areno-silto-argilosa; (iii)
as misturas solo-escória oxidante de aciaria-cinza volante não responderam bem ao aumento
da energia de compactação, em termos dos parâmetros Mini-CBR e expansãoMini-CBR.
Considerando-se o parâmetro Mini-CBR como referência, os solos analisados não se
mostraram muito reativos a mistura proposta de escória oxidante de aciaria elétrica e cinza
volante, para a compactação imediata ao término da combinação desses solos com a referida
mistura, e rompimento dos corpos de prova após a imersão em água por 20 horas.
Possivelmente, por se tratar de combinações de solos com um material cimentício, será
necessário, em estudos posteriores, curar os corpos de provas dessas combinações solosescória oxidante de aciaria elétrica-cinza volante por um período de sete dias, em câmara
úmida, antes de imergi-los em água por 20 horas para determinação de suas variações
volumétricas, para que seja alcançada a estabilização química das amostras de solos
analisadas, conforme exigências da norma técnica NBR 12253 (ABNT, 2012), e incrementos
significativos nos valores dos resultados dos ensaios mecânicos de Mini-CBR.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pela concessão da bolsa de
iniciação científica ao primeiro autor.
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Marina de Oliveira Silva, Praça Monsenhor Pedro Cintra, 85 - Centro. Borda da Mata – MG. CEP: 37564-000.
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