José Adriano Cardoso Malko Aplicabilidade de Enzimas para ......utilizadas na pesquisa: TerraZyme...
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José Adriano Cardoso Malko
Aplicabilidade de Enzimas para Melhoramento de Solos em Pavimentação
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio.
Orientadora: Profª. Michéle Dal Toé Casagrande Co-orientador: Prof. Ben-Hur de Albuquerque e Silva
Rio de Janeiro Março de 2015
José Adriano Cardoso Malko
Aplicabilidade de Enzimas para Melhoramento de Solos em Pavimentação
Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.
Profª. Michéle Dal Toé Casagrande Orientadora
Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio
Prof. Eurípedes do Amaral Vargas Júnior Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio
Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães Instituto Militar de Engenharia
Prof. Rubens Brazetti Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro Técnico Cientifico – PUC-Rio
Rio de Janeiro, 04 de março de 2015
Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução
total ou parcial do trabalho sem autorização do autor, da
orientadora e da universidade.
José Adriano Cardoso Malko
Graduou-se em Engenharia Civil pela Univali
(Universidade do Vale do Itajaí) em Itajaí, Santa Catarina
em janeiro de 2013. Ingressou no mestrado na Pontifícia
Universidade Católica do Rio de Janeiro em março de
2013, desenvolvendo dissertação na linha de pesquisa de
Geotecnia Experimental aplicada a pavimentação.
Ficha Catalográfica
CDD: 624
Malko, José Adriano Cardoso
Aplicabilidade de enzimas para melhoramento de solos em pavimentação / José Adriano Cardoso Malko; orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande; co-orientador: Ben-Hur de Albuquerque e Silva. – Rio de Janeiro: PUC, Departamento de Engenharia Civil, 2015.
1.1. v., 121 f.: il. ; 29,7 cm Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universidade
Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2015.
Inclui referências bibliográficas.
1. Engenharia Civil – Teses. 2. Melhoramento de
solos. 3. Enzimas. 4. Pavimentação. 5. Ensaio LWT. I Casagrande, Michelé Dal Toé. II Silva, Ben-Hur de Albuquerque e. III Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. IV Título.
Dedico esta dissertação ao meu pai José, a
minha mãe Joise e a minha irmã Adrianí.
Tudo o que sou devo a vocês.
Agradecimentos
À vida, por todos os dias nos pregar peças, levando-nos pelos melhores caminhos,
colocando-nos obstáculos a serem vencidos ao lado de pessoas incríveis, fazendo
destes, momentos inesquecíveis.
À minha família, meu Pai José, minha Mãe Joise e minha Irmã Adrianí, sem vocês
nada disso seria possível. Agradeço imensamente não somente essa, mas todas as
oportunidades que me foram possíveis graças ao apoio que sempre tive de vocês.
Sei que qualquer que sejam minhas escolhas, sempre terei vocês ao meu lado. Vocês
são meu combustível e com certeza quero trazer cada vez mais orgulho pelos
batalhadores que são. Muito obrigado por tudo, vocês são tudo para mim;
À Silviane, minha noiva, eterna companheira, que aceitou o desafio de morar no
Rio de Janeiro, me acompanhar em um desafio que não imaginávamos como seria.
Por todos os momentos de alegria, tristeza, estresse e brincadeiras, juntos crescemos
ainda mais e ajudamos um ao outro nos piores momentos. Muito obrigado meu
amor, por estar sempre ao meu lado me apoiando em todos os momentos que
precisei, obrigado por estar sempre comigo, obrigado por tudo, todo e sempre;
À Professora, Orientadora e principalmente Amiga Michéle, que levarei comigo
como exemplo de pessoa para o resto da vida. Desde o início quando cheguei na
PUC me ajudou em todas as etapas do Mestrado, depositando uma imensa
confiança em mim. Me fez ver que por mais difícil que as coisas possam parecer,
sempre haverá uma forma de sair feliz e vitorioso. Me trouxe ao chão diversas vezes
nos meus momentos avoados, soube lidar com minha personalidade, angústias e
principalmente me aconselhou a respeito dos meus problemas. Não há palavras para
lhe agradecer, só espero um dia poder retribuir tudo que fez e tem feito por mim.
Muito obrigado do fundo do meu coração Mami;
Aos meus amigos, ou melhor, irmãos que ganhei no Rio de Janeiro, Nathalia e
Fernando. Como já havia dito, sem vocês não seria possível. Obrigado todos os
momentos inesquecíveis que passamos juntos, nos conhecemos a tão pouco tempo,
porém, parece que somos amigos de infância. Sei que pude contar com vocês para
os piores momentos que passei e tenho certeza que estarão disponíveis se eu
precisar de alguma coisa. A recíproca é verdadeira. Obrigado de verdade manos;
Ao Professor Ben-Hur, por permitir que parte da pesquisa pudesse ser desenvolvida
no Laboratório de Solos do Instituto Militar de Engenharia;
Ao Rubens Brazetti, por toda experiência a mim repassada sobre o tema pesquisado,
aos momentos de descontração e risadas que me proporcionou e por toda ajuda;
Aos representantes dos produtos enzimáticos que forneceram amostras das enzimas
utilizadas na pesquisa: TerraZyme – Nature Plus Inc, PermaZyme – Pacific
Enzymes e EMC – Soil Stabilization Company;
Ao Bazan e a Nathalia Passos, que muito me auxiliaram quando cheguei no Rio,
me dando toda a força e apoio necessário, obrigado por tudo e principalmente pelos
momentos de confraternização;
Aos meus brothers Engenheiros, Alan, Cláudio, Fezão, Rosuel e Yuri. Por toda essa
amizade, por todas as conversas e por todo o apoio que sempre recebi de vocês;
Ao Futsal do Mestres, pelo futsal de todo fim de semana no ginásio e pelas amizades
cultivadas nos momentos de descontração ao longo de todo o período do Mestrado;
À todos os amigos da PUC, que direta e indiretamente contribuíram para a
realização deste estudo;
Ao Vanderlei, Sargento Melo e a Claudeny pela ajuda nos ensaios no Laboratório
de Solos do IME e por todos os momentos de descontração;
Ao Joel do Laboratório de Microscopia Eletrônica, Varredura e Transmissão do
IME pela disponibilidade em ajudar com os ensaios no MEV e análise das imagens;
Ao Ramon do Laboratório de Difração de Raios-X do IME pela ajuda com a
execução dos ensaios DRX nas amostras e análises;
À Professora Maria Isabel do Departamento de Química da PUC-Rio, pela
disponibilidade em realizar os ensaios químicos nas amostras;
À todos os professores do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio por todo
conhecimento adquirido;
Aos funcionários do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio,
principalmente à Rita, pela colaboração e paciência;
Ao IME-Instituto Militar de Engenharia, pela disponibilidade na utilização dos
laboratórios que permitiram o desenvolver conciso desta pesquisa;
À CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, pela
concessão da bolsa de fomento;
À PUC-Rio – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro e ao
Departamento de Engenharia Civil, pela bolsa de isenção e a oportunidade em poder
cursar o Mestrado em uma das mais renomadas instituições do país na área;
À Deus, por tudo!
Resumo
Malko, José Adriano Cardoso; Casagrande, Michéle Dal Toé; Silva, Ben-Hur
de Albuquerque e. Aplicabilidade de Enzimas para Melhoramento de
Solos em Pavimentação. Rio de Janeiro, 2015. 121 p. Dissertação de
Mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade
Católica do Rio de Janeiro.
Nos últimos anos no Brasil houve uma grande oferta de aditivos patenteados
(enzimas) ao mercado rodoviário, como solução de estabilização de solos. Porém,
muitas vezes são rejeitados pelo fato de não haver embasamento teórico para
comprovar tais utilizações e também pelos próprios pesquisadores não
vislumbrarem oportunidades de pesquisas. De qualquer forma, esses produtos estão
sendo comercializados e, em muitos casos, municípios e estados desperdiçam
recursos ao optar por uma solução ainda não muito estudada. Na presente pesquisa,
estudou-se a utilização de enzimas com aplicação em diferentes solos buscando seu
melhoramento. Para isso, foi utilizado um simulador de tráfego portátil (Load
Wheel Test - LWT), utilizado para avaliar o efeito da compactação e as
características de deformação de camadas de revestimentos asfálticos. Para tal, foi
utilizado um conjunto de diversos acessórios para moldagem de corpos de prova no
formato de 380x50x10mm, podendo ser facilmente adaptados ao equipamento.
Foram investigadas variáveis com três diferentes tipos de solos lateriticos, três
diferentes tipos de enzimas, solo no estado puro e tratado com três variações de
dosagem na aplicação das enzimas e quatro tempos de cura dos corpos de prova.
Esses corpos de prova foram moldados e ensaiados a fim de obter uma série de
resultados experimentais, seguiu-se um rigoroso cuidado na produção para garantir
a igualdade e, posteriormente, poder comparar resultados do solo tratado com
enzimas com o solo sem qualquer tipo de tratamento. Concluiu-se que os solos
melhorados com enzimas mostraram-se eficazes para aplicação em pavimentos,
sendo seu comportamento diferenciado pelo tipo de solo, tipo de enzima e teor de
aplicação das mesmas, em alguns resultados apresentando melhorias acima de
500% quando comparado ao solo no estado puro.
Palavras-chave
Melhoramento de solos; enzimas; pavimentação; ensaio LWT
Abstract
Malko, José Adriano Cardoso; Casagrande, Michéle Dal Toé (Advisor);
Silva, Ben-Hur de Albuquerque e (Co-advisor). Applicability of Enzymes
for Soils Improvement in Pavements. Rio de Janeiro, 2015. 121 p. Msc.
Dissertation. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade
Católica do Rio de Janeiro.
Recently in Brazil, there was a great offer of patented additives (enzymes) to
the highway works as solution to soil stabilization. However, they are sometimes
rejected because there are not enough theoretical knowledge to prove such use, and
because researchers do not see it as a promising research field. Anyway, these
products have been traded, and frequently, the counties and states waste their
resources by choosing a solution that is not well studied yet. In the present research,
it was studied the use of additives applied in some soils, aiming its stabilization.
For this study, it was used a portable traffic simulator (Load Wheel Test - LWT),
used to evaluate the effect of the compression and deformation characteristics of
asphalt layers coatings. For that, it was used a set of several accessories for molding
the specimens in 380x50x10mm format and can be easily adapted to the equipment.
Were investigated three different types of lateritic soils, three different types of
enzymes, soil in the pure state and treated with three dosage variations in the
application of enzymes and four curing times of the specimens. These specimens
were molded and tested in order to obtain a series of experimental results was
followed a rigorous care in production to ensure equal and, subsequently, be able
to compare the results of the soil treated with enzyme and the soil without any
treatment. It was concluded that the soils improved with enzyme were effective for
application in pavements, with their behavior distinguished by the type of soil, type
of enzyme content and it application, in some results showing improvements over
500% compared to the soil in the pure state.
Keywords
Soils improvement; enzymes; pavements; Load Wheel Test (LWT)
Sumário
1 Introdução 19
1.1 Relevância e Justificativa da Pesquisa 19
1.2 Objetivos 21
1.3 Estrutura da Dissertação 22
2 Revisão Bibliográfica 23
2.1 Considerações Iniciais 23
2.2 Estabilização de Solos 23
2.2.1 Estabilização Mecânica 25
2.2.2 Estabilização Física 25
2.2.3 Estabilização Química 26
2.3 Aditivos Orgânicos 35
2.3.1 Histórico 35
2.3.2 Enzimas Patenteadas 37
2.3.3 Pesquisas Realizadas 39
2.4 Considerações sobre a Revisão Bibliográfica 40
3 Programa Experimental 41
3.1 Considerações Iniciais 41
3.2 Materiais Utilizados 41
3.2.1 Solos 42
3.2.2 Enzimas 45
3.2.3 Água 45
3.2.4 Misturas 46
3.3 Ensaios Realizados 48
3.3.1 Coleta e Preparação das Amostras 48
3.3.2 Ensaios Físicos 49
3.3.3 Ensaios Químicos 56
3.3.4 Ensaios Mecânicos 57
3.3.5 Micromorfologia e Mineralogia 80
4 Resultados e Discussões 81
4.1 Considerações Iniciais 81
4.2 Ensaios Físicos 81
4.2.1 Análise Granulométrica 81
4.2.2 Massa Especifica Real dos Grãos 82
4.2.3 Limites de Atterberg 82
4.2.4 Classificação dos Solos 83
4.3 Ensaios Químicos 84
4.3.1 Composição Química 84
4.3.2 Teor de Matéria Orgânica 88
4.4 Ensaios Mecânicos 88
4.4.1 Ensaio de Compactação 88
4.4.2 Ensaio de Índice de Suporte Califórnia 89
4.4.3 Ensaio LWT – Load Wheel Test 90
4.4.4 Compressão Simples 100
4.5 Micromorfologia e Mineralogia 102
4.5.1 Micromorfologia – Microscopia Eletrônica de Varredura 102
4.5.2 Mineralogia – Difração de Raios-X 106
5 Conclusões e Sugestões para Futuros Trabalhos 111
5.1 Conclusões 111
5.2 Sugestões para Futuros Trabalhos 113
6 Referências Bibliográficas 114
Anexo I 120
Carta de Reconhecimento de Baixa Intensidade dos Solos do Estado do Rio de Janeiro 120
Lista de Figuras
Figura 2-1 – Ilustração da reação gerada com a adição de enzima ao
solo (EMC, 2014) 38
Figura 3-1 - Localização da jazida onde foram retirados os solos do
presente estudo 42
Figura 3-2 - Detalhe da jazida onde foram retirados os solos do
presente estudo 42
Figura 3-3 - Perfil com os três diferentes solos desta pesquisa 43
Figura 3-4 - Solos utilizados no presente estudo 43
Figura 3-5 - Solo preto utilizado no presente estudo 44
Figura 3-6 - Solo amarelo utilizado no presente estudo 44
Figura 3-7 - Solo vermelho utilizado no presente estudo 45
Figura 3-8 - Enzimas em solução de 3% (em volume) em água
utilizadas no presente estudo 46
Figura 3-9 - Perda de massa por imersão do solo vermelho do presente
estudo 54
Figura 3-10 - Equipamento LWT - detalhes. 61
Figura 3-11 - Materiais e ferramentas utilizados no preparo da amostra
para o corpo de prova – etapa 1 63
Figura 3-12 - Preparo da amostra de solo para corpos de prova 63
Figura 3-13 - Preparo da solução com a enzima 64
Figura 3-14 - Mistura do solo com água-enzima 65
Figura 3-15 - Equipamento e ferramentas utilizados no preparo da
amostra - etapa 2 - parte 1 66
Figura 3-16- Preparação do molde para preparação do corpo de prova
67
Figura 3-17 - Preparação do molde para preparação do corpo de prova
(continuação) 68
Figura 3-18 - Preparação do corpo de prova - compactação manual 69
Figura 3-19 - Ferramentas e equipamento utilizados no preparo da
amostra - etapa 2-parte 2 70
Figura 3-20 - Compactação do corpo de prova na prensa 71
Figura 3-21 - Compactação do corpo de prova na prensa (continuação)
72
Figura 3-22 - Extração do corpo de prova do molde 73
Figura 3-23 - Extração do corpo de prova (continuação) 74
Figura 3-24 - Procedimento de cura dos corpos de prova 75
Figura 3-25 - Equipamento e ferramentas utilizadas durante a etapa de
ruptura do corpo de prova 75
Figura 3-26 - Montagem do LWT para ruptura do corpo de prova 76
Figura 3-27 - Ruptura do corpo de prova 77
Figura 3-28 – Ruptura do corpo de prova (continuação) 78
Figura 3-29 - Equipamento utilizado para ruptura dos corpos de prova
a compressão simples no laboratório de solos do IME 80
Figura 4-1 - Resultados das análises granulométricas do presente
estudo 82
Figura 4-2 - Classificação MCT para o solo preto estudado 83
Figura 4-3 - Classificação MCT para o solo amarelo estudado 84
Figura 4-4 - Classificação MCT para o solo vermelho estudado 84
Figura 4-5 - Composição dos elementos químicos do solo preto do
presente estudo 85
Figura 4-6 - Composição dos elementos químicos do solo amarelo do
presente estudo 85
Figura 4-7 - Composição dos elementos químicos do solo vermelho do
presente estudo 86
Figura 4-8 - Composição dos óxidos do solo preto do presente estudo 86
Figura 4-9 - Composição dos óxidos do solo amarelo do presente
estudo 87
Figura 4-10 - Composição dos óxidos do solo vermelho do presente
estudo 87
Figura 4-11 - Curvas de compactação dos solos deste estudo 89
Figura 4-12 - Representação gráfica dos resultados de ISC dos solos
estudados 90
Figura 4-13 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima EMC 91
Figura 4-14 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima TZ 93
Figura 4-15 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima PZ 94
Figura 4-16 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:40 96
Figura 4-17 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:30 97
Figura 4-18 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:20 99
Figura 4-19 - Variação do tempo de cura (solo preto, enzima PZ,
dosagem 1:20) 100
Figura 4-20 - Corpo de prova para ensaio de compressão simples –
solo preto puro 101
Figura 4-21 - Compressão simples - solo preto puro e tratado com PZ 101
Figura 4-22 - Microscopia eletrônica de varredura - solo vermelho puro
e tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) 103
Figura 4-23 - Microscopia eletrônica de varredura - solo amarelo puro
e tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) 104
Figura 4-24 - Microscopia eletrônica de varredura - solo preto puro e
tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) 105
Figura 4-25 - Microscopia eletrônica de varredura - solo preto puro e
tratado com PZ 1:20 (50.000 e 100.000x) 106
Figura 4-26 – Resultado de difração de raios-x do solo preto no estado
puro 107
Figura 4-27 - Resultado de difração de raios-x do solo preto tratado
com enzima PZ 108
Figura 4-28 - Resultado de difração de raios-x do solo amarelo no
estado puro 108
Figura 4-29 - Resultado de difração de raios-x do solo amarelo tratado
com enzima PZ 109
Figura 4-30 - Resultado de difração de raios-x do solo vermelho no
estado puro 109
Figura 4-31 - Resultado de difração de raios-x do solo vermelho tratado
com enzima PZ 110
Lista de Tabelas
Tabela 3-1 - Misturas solo-enzimas estudadas 47
Tabela 3-2 - Valores tipicos de c' para diferentes granulometrias de
solos (Nogami e Villibor, 1995) 52
Tabela 3-3 - Valores tipicos de d' para diferentes granulometrias de
solos (Nogami e Villibor, 1995) 53
Tabela 3-4 - Equipamento e ferramentas utilizados no preparo da
amostra - etapa 2-parte 1 66
Tabela 3-5 – Cargas sobre o corpo de prova a cada 1000 passadas 77
Tabela 4-1 - Resultados das análises granulométricas do presente
estudo 81
Tabela 4-2 - Resultados dos ensaios de densidade real dos grãos do
presente estudo 82
Tabela 4-3 - Resultados dos ensaios de limites de Atterberg do
presente estudo 82
Tabela 4-4 - Teor de matéria orgânica dos solos do presente estudo 88
Tabela 4-5 - Resultados dos ensaios de compactação 88
Tabela 4-6 - Resultados de ISC para os solos estudados 89
Tabela 4-7 - Resultados de expansão aos 4 dias de imersão 89
Lista de Abreviaturas
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABPv Associação Brasileira de Pavimentação
BT Bloco de Teste
CBR California Bearing Ratio
CP Corpo de Prova
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias
EMC Enzima Earth Materials Catalyst
PZ Enzima PermaZyme
TZ Enzima TerraZyme
FHWA Federal Highway Administration - USA
HRB Highway Research Board
COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa
IPR Instituto de Pesquisas Rodoviárias
IME Instituto Militar de Engenharia
LVA Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico
LWT Load Wheel Test
MEAS Massa Especifica Aparente Seca
MCT Miniatura Compactada Tropical
NBR Norma Brasileira
PUC-Rio Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
EDX Raios-X por Energia Dispersiva
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
SE/2 Seção de Ensino de Engenharia de Fortificação e Construção
SUCS Sistema Unificado de Classificação dos Solos
USA United States of America
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro
Lista de Símbolos
H2SO4 Ácido sulfúrico
H2O Água
Al2O3 Alumina
Al Alumínio
SO3 Anidro Sulfúrico
cm Centímetros
KCl Cloreto de Potássio
Cl Cloro
Cu Cobre
CO2 Dióxido de Carbono
TiO2 Dióxido de Titânio
S Enxofre
Fe Ferro
Gs Grama
g/cm³ Grama por centímetro cúbico
°C Graus centígrados
Fe2O3 Hematita
NaOH Hidróxido de sódio
IP Índice de Plasticidade
ISC Índice de Suporte Califórnia
E Índice de vazios
KI Iodeto de Potássio
Ir Irídio
LL Limite de Liquidez
LP Limite de Plasticidade
Mn Manganês
d Massa Especifica Seca
MO Matéria Orgânica
pH Medida da acidez ou basicidade
m Metro
ml Mililitro
mm Milímetro
mm/min Milímetro por minuto
min Minuto
# Número
CaO Óxido de Cálcio
PbO Óxido de Chumbo (II)
CuO Óxido de Cobre (II)
Cr2O3 Óxido de Crômio (III)
SrO Óxido de Estrôncio
MgO Óxido de Magnésio
MnO Óxido de Manganês (II)
K2O Óxido de Potássio
Na2O Óxido de Sódio
ZnO Óxido de Zinco
ZrO2 Óxido de Zircônio
P2O5 Pentóxido de Fósforo
V2O5 Pentóxido de Vanádio
Gs Peso específico
” Polegadas
pol Polegadas
% Porcentagem
K Potássio
kN Quilo Newton
kPa Quilo Pascal
kg Quilograma
kgf/m² Quilograma força por metro quadrado
kg/m³ Quilograma por metro cúbico
SiO2 Sílica
Si Silício
Ti Titânio
t Tonelada
t/ano Tonelada por ano
w Umidade
V Vanádio
Zn Zinco
Zr Zircônio
How pale and tedious this world would be
without mystery
Ibn Sina
The important thing is not to stop questioning.
Curiosity has its own reason for existing
Albert Einstein
However bad life may seem, there is always
something you can do, and succeed at. While
there’s life, there is hope
Stephen Hawking
1 Introdução
1.1 Relevância e Justificativa da Pesquisa
Certos compostos orgânicos encontraram na pavimentação um grande campo
de aplicação. Conhecidos como aditivos para estabilização de solos, têm sido
indicados para a construção de camadas estruturais para pátios de estacionamento
ou industriais, camadas de pavimentos rodoviários, camadas absorventes de ruídos
e vibrações em ruas urbanas, obras rodoviárias emergenciais de pavimentação,
minimização do esforço de compactação de solos, etc. Em outras áreas são
utilizados para injeções de reforço de fundações, melhoria da estrutura do solo para
fins agrícolas, controle da erosão, estabilização de taludes, impermeabilização de
açudes e lagos artificiais, produção de blocos para alvenaria, entre outras
aplicações.
A incorporação destes produtos aos solos, para fins de estabilizá-lo gera um
compósito organomineral, que no caso dos pavimentos, é entregue à comunidade
na forma de imensos volumes de materiais de construção estruturais, os quais estão
sendo solicitados pelo tráfego dos veículos sem terem sido testados e aprovados
pelas entidades normalizadoras. Podem, portanto, contribuir para aumentar ainda
mais o quadro desolador do atual estado de serventia dos pavimentos nacionais.
Agentes estabilizantes, contudo, são uma antiga necessidade para melhorar as
propriedades de engenharia dos solos argilosos que revestem uma ampla área do
mundo tropical. Estes solos, como camadas estruturais, apesar de apresentarem
resistências surpreendentes quando submetidos ao tráfego de cargas, com o tempo
chuvoso sofrem rupturas e com o tempo seco apresentam o inconveniente da
formação de poeira, quando sem revestimento; mesmo revestidos, sua instabilidade
volumétrica devido à variação da umidade, provoca sérios danos à estrutura de um
pavimento.
O tema estabilização de solos com aditivos patenteados (enzimas) na
pavimentação é um assunto, pelo menos no Brasil, desprezado pela maioria dos
Capítulo 1 - Introdução 20
engenheiros rodoviários. Esses agentes estabilizantes que ninguém sabe ao certo
suas formulações especiais e secretas, mas que estão sobrevivendo desde o início
do século passado, década após década, à rejeição por parte dos estudiosos da área,
vêm atualmente sendo disponibilizados através de centenas de produtos num
mercado mundial que se torna bastante lucrativo e está em franca expansão.
Produtos nacionais e importados estão sendo extensivamente
comercializados, principalmente para órgãos municipais e estaduais além da
iniciativa privada, os quais muitas vezes desperdiçam consideráveis recursos
devido ao mal desempenho gerado pela aplicação deficiente do aditivo.
Incompatibilidade de materiais, ou outra causa, afetam a credibilidade desses
inovadores agentes específicos para a importante e necessária ação de melhoria da
qualidade dos solos para fins de construções civis.
Os aditivos, como agentes estabilizantes, estão cada vez mais sendo
utilizados, inclusive indiscriminadamente e, com frequência, investimentos
destinados a obras não têm o retorno esperado. Produtos com o potencial e as
características desses novos materiais, os quais podem ser usados para melhorar as
propriedades de engenharia de solos do próprio local onde a obra será concebida, é
o sonho de qualquer engenheiro.
Tentar entender e solucionar o desafio, pelo menos até o presente momento,
é de importância crucial. O maior problema que se enfrenta com relação à eficácia
ou desempenho desses materiais é a avaliação técnica. Vários grupos de estudo vêm
se interessando no assunto.
Todos os tipos distintos de ensaios convencionais já foram utilizados; ora
endossam, ora não, ou seja, não conseguem caracterizar as propriedades destes
aditivos não convencionais (Rauch et al., 2002; Andrew et al., 2003; Brandon et
al., 2009). Pelo menos até o presente momento não se tem notícia de algum tipo de
ensaio ou teste apropriado que reproduza adequadamente o desempenho de solos
melhorados com enzimas nas condições de campo.
Muitos autores têm interesse nestes relativamente novos agentes
estabilizantes e já tentaram (e tentam) ainda que sem sucesso, propor novas
metodologias de avaliação (Martin et al., 2003; Jones, 2003; Petry e Khaled, 2005;
Visser, 2007).
Capítulo 1 - Introdução 21
Trabalhar e desenvolver mais este assunto é imprescindível, pois o país
precisa melhorar muito suas estradas, principalmente e em especial as vicinais, por
onde escoam todas as riquezas de origem agrícola (Brazetti et al, 2013).
Neste contexto, a presente pesquisa é de extrema relevância, pois a matéria
prima, o solo, é um recurso natural abundante e barato, o que justifica plenamente
seu uso como material de construção rodoviária, sem contar o benefício
proporcionado na minimização do impacto ambiental causado por extrações de
materiais mais nobres como britas e areias.
1.2 Objetivos
O objetivo principal desta pesquisa é avaliar o potencial de utilização de
aditivos patenteados (enzimas) para aplicação em solos de base e sub-base em obras
de pavimentos rodoviários.
Este objetivo será alcançado através da avaliação do comportamento
mecânico de diversas misturas solo-enzima, estabelecendo padrões que possam
medir a influência da adição das enzimas.
A partir do objetivo geral, os seguintes objetivos específicos foram
estabelecidos:
Avaliar o comportamento das misturas solo-enzima com três diferentes
tipos de solos;
Analisar o comportamento das misturas com aplicação de três diferentes
aditivos (enzimas) disponíveis no mercado;
Estudar a influência da dosagem das enzimas nos diferentes tipos de
solos;
Avaliar o comportamento da melhor mistura ao longo do tempo
(influência do tempo de cura: 14, 28, 56 e 90 dias);
Através da análise dos resultados obtidos, estudar a viabilidade da
utilização de enzimas em pavimentação.
Capítulo 1 - Introdução 22
1.3 Estrutura da Dissertação
Este estudo está dividido em cinco capítulos, de acordo com as etapas de
pesquisa realizadas, iniciando com este capitulo de introdução (Capítulo 1), seguido
do Capítulo 2, onde é apresentada uma revisão da literatura existente
compreendendo os tópicos referentes aos principais assuntos abordados nesta
pesquisa.
No Capítulo 3 é descrito detalhadamente o programa experimental, bem como
é apresentada uma descrição dos materiais utilizados, equipamentos, métodos de
ensaios e também as variáveis investigadas em cada fase do estudo.
No Capítulo 4 são apresentados todos os resultados, análises e discussões da
classificação geotécnica dos solos estudados e dos ensaios realizados.
Por fim, no Capítulo 5 são apresentadas as conclusões que representam a
síntese do conhecimento adquirido durante a realização desta pesquisa, e também
se encontram as sugestões para futuras pesquisas.
2 Revisão Bibliográfica
2.1 Considerações Iniciais
A revisão bibliográfica desta dissertação abrange os seguintes tópicos:
Conceitos a respeito da estabilização de solos, as principais características
dos tipos mais utilizados na construção de pavimentos rodoviários;
Breve descrição sobre a utilização de algumas cinzas em camadas de base
de pavimentos, bem como de enzimas utilizadas para melhoramento de
solos;
Descrição do equipamento LWT (Load Wheel Test).
2.2 Estabilização de Solos
O conhecimento das características e propriedades mecânicas do solo
existente e disponível no local de execução de um projeto de pavimentação é de
suma importância para análise da adequação aos requisitos técnicos. Entretanto,
ocorre com certa frequência a existência de solos que não apresentam as
propriedades adequadas para suportar as cargas impostas ao pavimento. Nestes
casos, normalmente uma das soluções mais comuns é a procura por outros materiais
diferentes, que preencham os requisitos técnicos mínimos, o que ocasiona custos
adicionais, como por exemplo de transporte, que muitas vezes podem inviabilizar
o projeto (Lopes, 2011).
Vogt (1971) definiu a estabilização como todo método que visa aumentar, de
maneira durável, durante todas as estações do ano, a resistência de um material aos
esforços desenvolvidos pelo tráfego e aos efeitos destruidores exercidos pelas
intempéries. Pode ser definida como sendo a alteração de qualquer uma de suas
propriedades, de forma a melhorar seu comportamento sob o ponto de vista da
engenharia. Consiste em um tratamento artificial, por um processo mecânico, físico,
químico ou físico-químico, tornando o solo estável para os limites de sua utilização,
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 24
e ainda fazendo com que a estabilização permaneça sob a ação de cargas exteriores
e também sob ações climáticas variáveis.
O solo pode ser considerado como o material de construção civil mais comum
e de maior abundância na crosta terrestre. Do ponto de vista da terraplenagem e
pavimentação, faz parte do subleito, sub-base, por vezes da base e até do
revestimento primário. Quando as características dos solos locais não apresentam,
total ou parcialmente, os requisitos exigidos, o engenheiro terá que adotar uma das
seguintes atitudes (Medina, 1987):
Evitar ou contornar o terreno ruim;
Remover o solo ruim e substituí-lo por outro de qualidade superior;
Projetar a obra para situação de terreno ruim de fundação (conviver com
a situação difícil);
Estabilizar o solo existente.
Para Guimarães (2002), a estabilização dos solos pode ser obtida por diversas
e diferentes técnicas, que podem ser classificadas em dois grupos:
Estabilização Mecânica: adequação da granulometria e plasticidade, com
adição ou subtração de certas quantidades das frações constituintes, além
da compactação;
Estabilização Química: mistura com aditivos orgânicos ou inorgânicos,
como materiais betuminosos, resinas, compostos de fósforo, silicatos de
sódio, cal, cimento Portland e outros e posterior compactação.
Segundo Medina e Motta (2004) podem-se destacar três métodos de
estabilização de solos: mecânico, físico e químico, podendo ser adaptados e
combinados para a solução de um problema.
Com relação ao solo, as seguintes condições devem ser consideradas, de
modo a escolher o melhor método de estabilização (Kézdi, 1979):
Propriedades do solo na condição natural;
Propriedades esperadas do solo estabilizado;
Efeitos no solo estabilizado após a estabilização.
A escolha por um ou outro tipo de estabilização é influenciada pelo custo,
finalidade da obra, e em particular, pelas características dos materiais e
propriedades do solo que devem ser corrigidas.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 25
2.2.1 Estabilização Mecânica
A estabilização mecânica por compactação refere-se ao processo de
tratamento de um solo com a finalidade de minimizar sua porosidade pela aplicação
de sucessivas cargas, pressupondo que a redução de volume de vazios é relacionada
ao ganho de resistência mecânica (Santos et al., 1995).
Esta densificação é utilizada em todas as camadas do pavimento, sejam estas
estabilizadas por outro processo ou não, e é realizada por meio de equipamento
mecânico, geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em
pequenas valetas, até soquetes manuais possam ser empregados (Pinto e Preussler,
2002).
Por outro lado, a estabilização mecânica por correção granulométrica engloba
as melhorias induzidas em um solo pela mistura deste com outro ou outros solos
que possibilitem a obtenção de um novo produto com propriedades adequadas para
determinados fins de engenharia (Santos et al., 1995).
Na estabilização granulométrica procura-se obter um material bem graduado
e de porcentagem limitada de partículas finas, com a mistura íntima homogeneizada
de dois ou mais solos e sua posterior compactação (Vizcarra, 2010).
Porém, há um limite na utilização desse tipo de estabilização, pois se tratando
de um solo argiloso poderá haver lamaçal antes de se atingir o Índice de Suporte
Califórnia e em caso de solos arenosos a compactação poderá ser inútil.
2.2.2 Estabilização Física
Soliz (2007) afirma que a estabilização física mais comumente empregada em
pavimentação é a descrita no item anterior, como parte da estabilização mecânica,
que consiste na modificação das propriedades do solo atuando na textura, ou seja,
misturando solos com diferentes frações granulométricas.
Outras técnicas envolvem tratamentos térmicos de secagem ou congelamento,
tratamento elétrico e eletro-osmose, que melhoram as características estruturais e
de drenagem dos solos (Oliveira, 2004).
O tratamento térmico de secagem é citado por Ingles e Metcalf (1973) em
estradas de terra na Índia, onde se precedeu à queima do solo no local.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 26
Atualmente o emprego da calcinação de argila para gerar agregados para uso
em locais onde não se tem agregados naturais, como na Amazônia, por exemplo,
pode ser considerada uma forma de estabilização física, onde o uso de calor intenso
por queima controlada também provoca intensa alteração nos argilominerais
presentes no solo (Nascimento, 2005; Cabral, 2005).
Cabe mencionar que as argilas plintícas quando escavadas em blocos e secas
ao ar constituem blocos que podem ser usados em construção civil, o que foi
observado na Índia no século 19, que o fez criar o termo “laterita” – de later – tijolo
em latim.
Cristelo (2001) comenta o tratamento por aquecimento, que consiste em
introduzir no solo, através de um tubo perfurado, uma mistura comprimida de ar
muito quente e combustível. O aquecimento pode ser obtido por queima de
combustíveis ou por processos elétricos. Outro processo térmico, por resfriamento,
provoca a estabilização por congelamento artificial da água intersticial originando
um material rígido com elevada resistência. Nenhum destes processos no entanto
tem tido aplicação na pavimentação.
O processo de eletro-osmose foi estudado por Castello Branco (1978), e
consiste em colocar dois eletrodos numa massa de solo e fazer passar uma corrente
elétrica entre eles, isto promove a migração da água presente no solo do eletrodo
positivo para o negativo diminuindo assim a quantidade de água no solo e
permitindo a sua consolidação. Também não tem sido aplicado em pavimentação,
mas hoje mostra-se como uma alternativa viável para processo de remediação de
solo contaminado.
2.2.3 Estabilização Química
Segundo Medina (1987) na estabilização química, como indicado pelo
próprio nome, há ocorrência de reação química do aditivo com os minerais do solo
(fração coloidal) ou o preenchimento dos poros pelo produto da reação química do
aditivo com a água.
A estabilização química consiste na adição de uma determinada substância
química ao solo, de modo a provocar mudanças que influenciam as propriedades de
resistência mecânica, permeabilidade e deformabilidade deste, atingindo-se, então
o objetivo de estabilizá-lo (Santos et al., 1995).
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 27
De acordo com Sandroni e Consoli (2010), melhorar ou controlar a
estabilidade volumétrica, resistência e propriedades tensão-deformação estão entre
os principais objetivos da mistura de aditivos aos solos. As reações químicas mais
comuns na estabilização são as de troca catiônica com partículas de argilas, além
das reações cimentícias e pozolânicas. Normalmente, os agentes químicos mais
utilizados para a estabilização de solos são o cimento Portland, cal, cinza volante e
emulsões betuminosas.
Quando se forma a mistura solo-estabilizador pode ocorrer que o estabilizador
forme ou não uma matriz contínua com o solo. Na matriz contínua o agente
estabilizador preenche todos os poros e as partículas de solo ficam nela
mergulhadas como se fossem um inerte de enchimento. Neste caso as propriedades
do sistema são essencialmente as da matriz e as propriedades mecânicas do
estabilizador predominam. Tem-se várias reações resultantes da mistura solo-
estabilizador: reações físicas - variação de temperatura, hidratação, evaporação e
adsorção e reações químicas - troca catiônica, precipitação, polimerização,
oxidação, solução e carbonatação (Medina, 1987).
Na matriz descontínua o estabilizador não preenche todos os poros e então
podem ocorrer três modos de ação:
Modificação das características das superfícies das partículas;
Vedação inerte dos poros;
Interconexão entre as partículas de solo (solda por pontos).
Algumas características sobre os principais tipos de estabilização química são
descritas nos subitens a seguir.
2.2.3.1 Solo-Cal
Sandroni e Consoli (2010) apresentam que a quantidade de cal necessária para
o tratamento de solos depende das características do solo, uso e características
mecânicas desejadas da mistura e do tipo de cal.
O tratamento de solos com cal pode ser dividido em duas classes gerais:
Modificação do solo com cal, a qual reduz a plasticidade do solo, melhora
a trabalhabilidade, aumenta a resistência de defloculação e erosão;
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 28
Estabilização do solo com cal, a qual fornece aumento permanente da
resistência e rigidez do solo devido a ocorrência de reações pozolânicas.
O tratamento de solos com cal não é eficiente em solos com baixo teor de
argila, uma vez que o melhoramento das propriedades mecânicas é produzido pelas
reações entre a cal e os minerais argílicos. Todos os minerais argílicos reagem com
a cal, com a resistência das reações, geralmente aumentando na proporção da
quantidade de sílica disponível.
Quatro tipos básicos de reações que ocorrem em solos coesivos tratados com
cal:
Carbonatação;
Troca catiônica;
Floculação/aglomeração;
Reações pozolânicas.
A carbonatação ocorre quando o dióxido de carbono existente no ar ou em
água estagnada entra em contato com a matriz solo-cal e converte a cal novamente
em carbonato de cálcio. O carbonato de cálcio é uma cimentação fraca e solubiliza
na água acida. A carbonatação é indesejável uma vez que reduz a quantidade de cal
disponível para produzir as reações pozolânicas (cimentícias).
Cal misturada com água resulta em cátions de cálcio livres, os quais podem
substituir outros cátions dentro dos complexos de troca catiônica que ocorrem no
solo. A troca catiônica é ao menos parcialmente responsável pela floculação e
aglomeração de partículas de argila que ocorre em solos tratados com cal. O
resultado prático da floculação-aglomeração é a mudança na textura do solo uma
vez que as partículas de argila unem-se e formam partículas de dimensões maiores.
As reações pozolânicas são similares aquelas que ocorrem em solos tratados
com cimento. É sabido que a cal e a água reagem com sílica e alumina existentes
no solo para formar vários componentes cimentícios. Origens típicas de sílica e
alumina em solos incluem minerais argílicos, quartzo, feldspato, micas e outros
silicatos ou alumino-silicatos similares, com estrutura cristalina ou amorfa. A
adição de cal também aumenta o pH do solo, aumentando a solubilidade da sílica e
da alumina presentes no solo. Se uma quantidade significativa de cal é adicionada
ao solo, o pH pode alcançar 12,4, que é o pH da água saturada com cal. A seguir
são apresentadas as reações que ocorrem no solo tratado com cal:
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 29
Ca(OH)2 → Ca+2 + 2(OH)-
Ca+2 + 2(OH)- + SiO2 (sílica da argila) → CSH (silicato hidratado de cálcio)
Ca+2 + 2(OH)- + Al2O3 (alumina da argila) → CAH (aluminato hidratado de
cálcio)
Onde:
C = CaO, S = SiO2, A = Al2O3 e H = H2O
Tais reações somente ocorrem na presença de quantidades de água capazes
de trazer Ca+2 e (OH)- para a superfície das partículas de argila.
Consequentemente, as reações não ocorrerão em solos secos e cessarão em
um solo úmido que vier a secar. O efeito da cal nas propriedades do solo pode ser
visto sob vários aspectos:
Distribuição granulométrica: há uma modificação da granulometria do
solo, devido à ocorrência de floculação-aglomeração e que quanto maior
a quantidade de cal maior a floculação;
Plasticidade: o limite de plasticidade (LP) cresce com o uso da cal e o
limite de liquidez (LL) tende a diminuir. O aumento do teor de cal acarreta
valores de IP cada vez menores. O índice de plasticidade (IP) varia com
o tempo de reação;
Variação de volume: o tratamento de um solo expansivo com cal reduz as
variações de volume do solo quando este absorve água;
Compactação: a densidade diminui e o teor de umidade ótima aumenta
quando se trata um solo com cal;
Resistência: Consoli et al (1997) verificaram que o teor de cal e o tempo
de cura são fatores que influenciam no aumento da resistência a
compressão simples num solo estabilizado com cal.
Quanto maior o teor de cal maior a troca catiônica e a formação de produtos
cimentantes, mas não existe um teor ótimo de cal a ser adotado para todos os solos,
sendo a experiência de campo e laboratório, decisiva para a escolha do teor de cal.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 30
2.2.3.2 Solo-Cimento
Sandroni e Consoli (2010) relatam que diversos tipos de cimentos podem ser
utilizados para estabilizar praticamente todos os tipos de solos, com algumas
dificuldades particulares para argilas altamente plásticas e orgânicas (contendo
mais que 1-2% de matéria orgânica), as quais normalmente exigem altas
porcentagens de cimento para a obtenção de significativas mudanças nas
propriedades mecânicas das mesmas. Cimentos Portland são cimentos hidráulicos
(ganham resistência através de reações para com a água – hidratação). Os quatro
componentes principais do cimento Portland são:
Silicato Tricálcico (3CaO . SiO2) → C3S
Silicato Dicálcico (2CaO . SiO2) → C2S
Aluminato Tricálcico (3CaO . Al2O3) → C3A
Aluminoferrito Tetracálcico (4CaO . Al2O3 . Fe2O) → C4AF
As reações primárias que ocorrem quando a água é adicionada ao cimento
Portland podem ser sumarizadas a seguir:
2 (3CaO . SiO2) + 6H2O → 3CaO . 2 SiO2 . 3H2O + 3Ca(OH)2
2 (3CaO . SiO2) + 4H2O → 3CaO . 2 SiO2 . 3H2O + Ca(OH)2
3CaO . Al2O3 + 12H2O + Ca(OH)2 → 3CaO . Al2O3 . Ca(OH)2 . 12H2O
4CaO . Al2O3 . Fe2O + 10H2O + 2Ca(OH)2 → 6CaO . Al2O3 . Fe2O3 . 12H2O
O C3S enrijece rapidamente e é o responsável primário pela resistência inicial.
O C2S enrijece lentamente e contribui para aumento de resistência para idades além
de 1 semana. O C3A libera grande quantidade de calor durante os primeiros dias de
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 31
enrijecimento e contribui pouco para o desenvolvimento da resistência inicial. Em
solos finos, a fase argila também pode contribuir para a estabilização através de sua
solução em um meio com pH alto e reações com a cal livre do cimento para formar
CSH adicional (reações pozolânicas).
De forma geral, a quantidade de cimento necessária para estabilizar um solo
aumenta com o aumento da fração de solos finos, com exceção de areias uniformes
que requisitam mais cimento que solos arenosos contendo algum tipo de silte e
argila.
Pode-se dividir a estabilização por cimento nas seguintes categorias (Medina,
1987):
Solo-cimento: é um material endurecido pela cura de uma mistura íntima
compactada mecanicamente com solo pulverizado, cimento portland e
água, sendo esse endurecimento avaliado por critérios de durabilidade e
resistência à compressão simples de corpos de prova. Normalmente é
utilizado como base ou sub-base;
Solo modificado ou melhorado: é um material não endurecido ou semi-
endurecido que é julgado pela alteração dos índices físicos e/ou
capacidade de suporte do solo. Utiliza-se um teor baixo de cimento que
não deve ser maior que 5%. Pode ser utilizado como base, sub-base ou
subleito;
Solo-cimento plástico: difere do solo cimento definido anteriormente, por
ser utilizada uma quantidade maior de água durante a mistura, de forma a
produzir uma consistência de argamassa na ocasião da colocação. É
utilizado para revestimento de valas, canais e taludes.
Existem dois métodos de dosagem para solo-cimento, ambos encontram-se
descritos em Macêdo (2004).
O primeiro, estabelecido pela ABNT – Associação Brasileira de Normas
Técnicas;
O segundo, chamado método físico-químico, desenvolvido na COPPE-
Universidade Federal do Rio de Janeiro, pelo Professor Francisco José
Casanova de Oliveira e Castro.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 32
2.2.3.3 Solo-Cinza de Carvão
Nardi (1975) afirmou que processos clássicos de estabilização de solos são
normalmente de difícil aplicação a solos mal graduados e uniformes, desprovidos
de finos, dado que a uniformidade das partículas do solo dificulta a cimentação,
devido ao maior volume de vazios e o menor número de contatos entre os grãos de
solo. Rosa (2009), seguindo o mesmo raciocínio, diz que solos arenosos, com
escassez de argila coloidal, não reagem satisfatoriamente à cal, e que a adição de
cinza volante pode torná-los reativos à esta, substituindo a fração fina do solo,
argila.
Kaniraj e Havanji (1996) relatam que com o aumento do teor de cinza volante
presente na mistura solo - cinza volante - cal hidratada observa-se redução do peso
específico máximo aparente seco e aumento da umidade ótima, para mesma energia
de compactação. Corpos de prova compactados na condição de umidade ótima e
peso específico aparente seco máximo apresentam, para determinada energia de
compactação, aumento da porosidade e do índice de vazios, para teores crescentes
de cinza volante. Na opinião destes estudiosos, isto pode tornar interessante a
utilização de cinza volante para processos de estabilização na construção de aterros,
principalmente sobre solos moles.
A estabilização de solos com a cinza pesada é mais recente e menos usual que
misturas com cinzas volantes. Todavia, recentemente, muitos estudos foram
desenvolvidos com a finalidade de analisar as características e propriedades das
misturas de solo-cinza pesada com ou sem a adição de cal, como por exemplo:
Lopes (2011), Leandro (2005), Farias (2005), Nunes et al. (1996), Schroeder (1994,
apud Farias, 2005), dentre outros.
As cinzas pesadas são, reconhecidamente, materiais com menor atividade
pozolânica que as cinzas volantes. Segundo Dawson et al. (1991, apud Farias, 2005)
o poder cimentante das cinzas de fundo está relacionado com o tipo e quantidade
de carbonatos presentes em sua composição química, sendo que, em virtude dos
baixos porcentuais de óxido de cálcio pode-se esperar limitações no
desenvolvimento de reações autocimentantes. Este fato pode ser interpretado como
uma justificativa para as cinzas pesadas ainda não possuírem grande índice de
reaproveitamento no Brasil e no mundo. Atualmente, a maioria das cinzas de fundo
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 33
produzidas nas usinas termelétricas é depositada nas bacias de decantação,
diferentemente das cinzas volantes, que são vendidas como matéria-prima para
outras indústrias.
Leandro (2005) relata que para o aproveitamento de cinzas de fundo em base
e sub-base de pavimentos, os teores de cinzas, teor da cal, tempo de cura e tipo de
solo são principais fatores influentes nas propriedades das misturas. Este autor
observou que a adição de cinza pesada a solos não lateríticos é mais benéfica do
que em solos lateríticos, além de perceber que o tempo de cura somente teve
influência nos parâmetros de resistência quando com cal.
Farias (2005) seguiu as mesmas diretrizes e concluiu que a estabilização de
solos com a cinza de fundo, aumenta em até 20% a capacidade de suporte do solo
natural com adição da cal. Sugere a utilização da mistura solo-cinza de fundo-cal
para rodovias de baixo volume de tráfego, onde a deformabilidade da estrutura não
é tão importante para o desempenho do pavimento.
Lopes (2011) adicionou cinzas de carvão mineral (volante e de fundo) em
misturas com um solo do Rio de Janeiro e analisou seu comportamento. Analisou
diversos teores de aplicação: para a cinza de fundo 30 e 40%, para a cinza volante
10 e 20% e também análises com 3% de cal adicionado às cinzas.
Concluiu que a adição das cinzas, tanto de fundo como volantes, nos solos
estudados, com e sem a adição de cal, proporcionaram a melhoria em grande parte
das propriedades mecânicas do material, encontrando um teor ótimo de cinza
próximo de 7%, comprovando-se que a utilização das cinzas de carvão mineral em
misturas com solo para aplicação em base de pavimentos é benéfico, não somente
para o Meio Ambiente, como para a Engenharia dos Pavimentos, uma vez que um
solo inapropriado para pavimentação passou para a condição de adequado para tal
finalidade.
2.2.3.4 Solo-Cinza de Resíduo Sólido Urbano
Pesquisas sobre a utilização de cinzas de resíduos sólidos urbanos (RSU) em
mistura com solos são recentes quando comparadas com os demais resíduos
reutilizados como agentes cimentantes, como as cinzas de carvão mineral.
Entretanto, pode-se dizer que foram motivadas pelos mesmos princípios, de
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 34
reaproveitamento de resíduos, busca por materiais de construção não convencionais
e preservação de jazidas de materiais naturais.
Vizcarra (2010) destaca outro motivo pela menor utilização da estabilização
de solos com cinzas de RSU, a quantidade de usinas de RSU ainda é bem menor do
que as que utilizam carvão mineral. Todavia, o comportamento relatado sobre os
seus efeitos e mecanismos de estabilização é comparável aos das cinzas de carvão,
desde que o RSU seja principalmente composto por matéria orgânica.
É importante ressaltar que também são geradas cinzas de fundo nas usinas de
RSU e que têm sido mais utilizadas a cinza volante assim como as de carvão. Nos
Estados Unidos está limitada a alguns trechos de teste, entretanto na Europa, é
utilizada como material para base de rodovias ou aterros há duas décadas. Na
Dinamarca, Alemanha e Holanda mais do que 50% das cinzas de fundo de RSU
produzidas é utilizado como base para rodovias e aterros.
Vizcarra (2010) avaliou o comportamento mecânico de misturas de solo com
RSU buscando a viabilidade técnica de uma mistura dessa finalidade ser utilizada
na construção de base de pavimentos. Concluindo que a adição desse material ao
solo tem uma influência favorável, reduzindo a expansibilidade em até 0,5%
quando adicionado um teor de 40% de cinza ao solo, mostrando-se viável para fins
de pavimentação.
Bons resultados quanto ao comportamento mecânico das cinzas de fundo de
RSU também foram obtidos por Forteza et al. (2004), Izquierdo et al. (2001) e Reis-
Barros (2006). Outra possibilidade para a utilização das cinzas volantes de RSU é
destacada por Ferreira et al. (2003) como material substituto de areia e/ou cimento
para bases e sub-bases de rodovias estabilizadas com cimento.
2.2.3.5 Solo-Betume
A estabilização com solo-betume ocorre quando a um solo qualquer é
acrescentado um ligante asfáltico, conferindo à mistura resultante uma melhora em
seu comportamento mecânico e um efeito impermeabilizante, tornando-a mais
resistente tanto a esforços de tráfego quanto a efeitos de variação de umidade
(Miceli Junior, 2006).
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 35
O ligante asfáltico a ser utilizado depende principalmente do tipo de solo e do
tipo de mistura a ser feita, e sua escolha acompanha a evolução da tecnologia de
produção de ligantes disponível.
Micelli Junior (2006) estudou a estabilização de solos com emulsão asfáltica
através de ensaios de compressão simples, tração direta e modo de resiliência e
obteve resultados satisfatórios. Utilizou três tipos de solos, dois tipos de emulsões,
7 e 28 dias de cura e misturas com teores de 4 e 8% de emulsão.
Verificou que para solos granulares a interação solo-emulsão é benéfica
aumentando a coesão da mistura promovendo uma melhoria de todos os parâmetros
pois forma-se uma espécie de areia-asfalto a frio. Concluiu também que a
estabilização ocorre, assim como no solo-cimento em até sete dias, tempo máximo
necessário de cura.
2.3 Aditivos Orgânicos
2.3.1 Histórico
Segundo Bergmann (1777 apud Brazetti, 1998) no estudo sistemático dos
compostos químicos, pela primeira vez separou-os em duas grandes classes as quais
chamou de compostos orgânicos e compostos inorgânicos, onde compostos
orgânicos eram compostos extraídos dos organismos vivos e compostos
inorgânicos eram os compostos minerais.
Lavouisier, entre 1772 e 1777, verificou que todos os compostos extraídos
dos organismos vivos produziam dióxido de carbono e água como subproduto da
combustão, com isto Lavoisier concluiu que os compostos orgânicos apresentavam
carbono e hidrogênio em sua composição e foi o primeiro a verificar que a grande
maioria dos compostos orgânicos são constituídos de carbono, hidrogênio, oxigênio
e nitrogênio (Brazetti, 1998).
Intensas pesquisas para o desenvolvimento de novas técnicas de estabilização
de solos foram desenvolvidas antes, durante e após a 2ª Grande Guerra, com o
objetivo de atender às necessidades militares e ao progresso e expansão das cidades.
Incentivaram a pesquisa os problemas militares relacionados com tráfego
temporário e emergencial e os programas de expansão rodoviária, que encontraram
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 36
nos solos problemáticos e nos altos custos e escassez dos materiais convencionais,
um empecilho. Muitos produtos químicos foram desenvolvidos, porém uma grande
maioria tinha desvantagens como dificuldades de misturação, sensibilidade ao tipo
de solo, ou alto custo (Davidson e Handy, 1960 apud Brazetti, 1998).
Já o progresso necessitava da expansão da malha rodoviária e das cidades
para o transporte e troca de mercadorias e encontrou na lama, poeira e instabilidade
do solo, um grande problema. Uma solução em termos de novos materiais se
requeria (Kézdi,1979).
Antes do início da 2ª Grande Guerra, utilizava-se para tratar os solos produtos
químicos como o cimento portland, cloreto de cálcio, cloreto de sódio, ligninas,
alcatrões e asfaltos. O cimento era usado para proporcionar resistência e
durabilidade, da mesma forma o betume, porém em menor quantidade. Já os
cloretos e a lignina eram utilizados para atenuar problemas com o pó, lama, e muitas
vezes para controlar a umidade durante a compactação de materiais granulares. O
uso da cal e misturas cal-pozolana, apesar de serem utilizados já desde antes do
Império Romano, era localizado e restrito (Johnson, 1960).
A problemática gerou a formulação de um plano de pesquisa e
subsequentemente um programa intensivo para aplicá-lo. Várias universidades,
instituições de pesquisa, e indústrias químicas foram envolvidas. O plano incluiu
todos os métodos possíveis e com potencial para atingir o objetivo, isto é, tornar os
solos adequados como material de construção rodoviária de baixo custo (Brazetti,
1998).
Em 1950, pesquisadores com base em publicações datadas de 1903, sobre o
uso do açúcar na Índia para melhorar a resistência da cal, e de experimentos
rodoviários em 1910 usando o melaço da cana de açúcar como ligante de solo,
desenvolvem um aditivo estabilizante de solo. Os fundos para a pesquisa
originaram-se da U S Marine Corps, que necessitava desenvolver um processo
rápido de estabilização de areias de praia para propósitos militares. O aditivo
derivava de matérias primas do melaço e carvão que, polimerizadas, geram uma
resina sintética do grupo dos adesivos (Brazetti, 1998).
Em 1954, o FHWA iniciou um programa de estudo da estabilização química
de solos em parceria com a indústria química, com o objetivo de pesquisar aditivos
eficientes. Cerca de dezenove firmas formalizaram o acordo, e outras cooperaram
informalmente. O órgão rodoviário federal americano participou como consultor e
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 37
instrutor, no desenvolvimento dos ensaios adequados à avaliação laboratorial, e
revisão e análise dos resultados dos ensaios realizados pelos próprios cooperantes.
Tanto os órgãos rodoviários estaduais quanto as indústrias químicas estavam
bastante interessados no desenvolvimento de produtos químicos para o tratamento
de solos. O interesse derivou principalmente da grande expansão da rede rodoviária
e da economia gerada com o tratamento de grandes volumes de solos. Com base
nesses estudos, muitos produtos ou métodos de estabilização de solos foram
patenteados (Brazetti, 1998).
2.3.2 Enzimas Patenteadas
De acordo com um dos fabricantes, a enzima é um biocatalizador de
partículas de solos, apresenta-se na forma de um composto orgânico
superconcentrado, formulado para melhorar as propriedades de engenharia de
materiais terrosos como o solo, aumentando a densidade, cimentação entre suas
partículas, resistência à umidade e, consequentemente, conferindo maior
estabilidade e capacidade de sua massa suportar maiores cargas (EMC, 2014).
As enzimas foram concebidas para atuarem como agentes de liberação de
compostos os quais promovem a cimentação e impermeabilização de partículas de
solos, em substituição aos produtos convencionais tais como cal e cimento. Quando
adicionadas com água, no solo, essas enzimas catalisam reações químicas que
geram produtos químicos que se entrosam nas partículas minerais (Figura 2-1),
"emaranhado e soldando" todos os componentes da massa terrosa. Ações
secundárias envolvem a lubrificação das partículas e a diminuição da tensão
superficial da água, permitindo obter-se maiores densidades na compactação,
oferecendo portanto maior resistência a cargas (EMC, 2014).
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 38
Figura 2-1 – Ilustração da reação gerada com a adição de enzima ao solo (EMC, 2014)
Outro fabricante apresenta a seguinte descrição da utilização dos aditivos em
solos: “a enzima tem a capacidade de alterar a matriz do solo, depois da
compactação e o solo perde sua capacidade de reabsorção de água e os benefícios
mecânicos de compactação não são sequer perdidos depois que a água é reaplicada
ao solo compactado. O estabilizador pode ser aplicado como sub-base de
melhoramento antes da pavimentação com asfalto, estradas de terra, mineração,
áreas agrícolas, estradas vicinais, áreas de controle à erosão, ruas e rodovias, pátios
de estacionamento, campos de aviação, áreas de proteção ecológica, parques, trilhas
e caminhos, conserto e vedação de buracos em estradas de terra” (Terrazyme,
2014).
Por se tratar de produtos patenteados, as informações a respeitos da sua
fabricação e ingredientes da sua composição não são divulgadas. Sabe-se que sua
matéria prima é proveniente da cana-de-açúcar, mais precisamente do bagaço da
cana, e que no processo de fabricação há etapas de fermentação para se chegar ao
produto final.
A enzima quando adicionada ao solo atua como um catalizador, acelerando
as reações que iriam demorar muito tempo para acontecer. Essa aceleração é
proveniente dos processos de fermentação ao reagirem com substratos do solo. Esse
substrato é formado principalmente por agentes orgânicos, ou seja, enzimas reagem
muito melhor em solos com um certo teor de matéria orgânica.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 39
Tratando-se de fermentação, uma parte muito importante do estudo é verificar
as características biológicas das enzimas e das misturas estudadas. Quaisquer que
sejam as condições de se trabalhar com enzimas, devem se tomar um grande
cuidado, pois toda e qualquer modificação de umidade ou temperatura ambiente por
exemplo, podem modificar as condições de reações das enzimas. Até mesmo as
bactérias contidas no ar ou em um simples espirro no momento em que se estão
trabalhando com enzimas, podem alterar o produto e estes podem não apresentar
resultados satisfatórios.
Portanto enzimas são compostos que deve-se ter um cuidado especial ao
manuseá-los, apesar de serem líquidos, são extremamente propensos a alterações
devido ao local de trabalho e aplicação.
2.3.3 Pesquisas Realizadas
As poucas pesquisas encontradas, apresentam resultados da aplicação de
enzimas em laboratório utilizando de ensaios convencionais de solos. Essas não
mostram resultados satisfatórios devido ao fato desses ensaios serem executados
em confinamentos, como é o caso do ISC (Índice de Suporte Califórnia), visto como
um dos principais ensaios para determinar a capacidade de suporte de um solo.
A não eficiência desses resultados, deve-se ao fato da enzima precisar de
superfície livre ao ar para que suas reações ocorram, o que se torna impossível em
um ensaio confinado. Isso explica o porquê dos resultados em campo, ou em pistas
de testes já executadas apresentarem bons desempenhos.
Murphy e Brazetti (2000) aplicaram um aditivo em alguns trechos
experimentais de estradas de terra não pavimentadas na cidade de Curitiba-PR, com
uma camada de 15cm de solo tratado aproximadamente com as recomendações do
fabricante para a dosagem e monitoraram por um período de 165 dias. Os locais
estudados possuíam um nível de tráfego médio de 100 a 200 veículos por dia. Após
as análises concluíram o seguinte:
Houve um aumento do valor de ISC (Índice de Suporte Califórnia);
Aumento da capacidade de suporte de trafego em mais de 15 vezes;
Preserva a integridade estrutural da superfície;
Conserva a seção natural evitando erosões;
Elimina o aparecimento de ondulações;
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica 40
Elimina a ocorrência de marcas de pneus;
Entre outras melhorias.
Já Amaral et al. (1998) executaram um trecho experimental no norte do país,
na região amazônica, utilizando o mesmo produto enzimático utilizado por Murphy
e Brazetti (2000) e concluíram que o produto não correspondeu significativamente
às expectativas, afirmando que o maior valor obtido de ISC foi de 28%, não sendo
compatível com o mínimo exigido para base (60% a 40% em regiões onde existia
extrema carência de materiais).
Porém, segundo o mesmo estudo, em um dos trechos executados ocorreu uma
variação percentual significativa de ISC, neste trecho foi utilizada uma
concentração de 2x, portanto, duas vezes mais produto que nos demais trechos
analisados. Mesmo os valores ficando razoavelmente longe dos especificados,
ocorreu uma variação significativa na capacidade de suporte daqueles trechos, fato
este comprovado visualmente no terreno, o qual permaneceu inalterado apesar das
chuvas seguidas de tráfego pesado. Embora este mesmo acréscimo tenha sido
observado no trecho adjacente, executado com o mesmo solo, sem a adição da
enzima.
Portanto, no Brasil, existem relatos positivos da utilização das enzimas em
campo. Os fabricantes enumeram diversas obras utilizadas positivamente, porém
quando os ensaios são realizados em laboratório, os resultados ficam aquém dos
apresentados em campo, não apresentando valores compatíveis quando executados
em ensaios comuns de mecânica dos solos e pavimentação.
2.4 Considerações sobre a Revisão Bibliográfica
Por se tratar de um assunto pouco explorado por pesquisadores do mundo
todo, carecendo de publicações a respeito do tema pesquisado, a revisão
bibliográfica se manteve principalmente na estabilização de solos com outros
materiais que são importantes para se entender esse estudo e em uma breve
descrição a respeitos das enzimas patenteadas a fim de se esclarecer qual o tipo de
produto que está sendo aplicado ao solo para obter o seu melhoramento.
3 Programa Experimental
3.1 Considerações Iniciais
O programa experimental de ensaios estabelecido teve por objetivo principal
investigar e identificar o efeito da adição dos aditivos (enzimas) nos solos estudados
através de ensaios no equipamento LWT (Load Wheel Test). Para tal, foi
desenvolvido um programa experimental dividido em três etapas.
Na primeira etapa foram realizados todos os ensaios de caracterização dos
solos estudados.
Na segunda etapa foi realizado estudo das três amostras de solos lateríticos
com as diferentes enzimas provenientes de três empresas distintas, onde todas
foram ensaiadas para três diferentes dosagens de aplicação (1:20, 1:30 e 1:40), além
de ensaios com o solo puro (sem enzima), totalizando 30 variáveis.
Na etapa seguinte, a melhor mistura ensaiada foi submetida a ensaios
adicionais no LWT para diferentes tempos de cura (14, 28, 56 e 90 dias).
Os ensaios do programa experimental desta pesquisa foram realizados nos
Laboratórios de Solos, Microscopia Eletrônica de Varredura e de Difração de
Raios-X do Instituto Militar de Engenharia-IME, bem como nos Laboratórios de
Geotecnia e Meio Ambiente, Estruturas e Materiais e Laboratório de Química da
PUC-Rio.
3.2 Materiais Utilizados
Trabalhou-se com dois tipos de materiais distintos: solos e aditivos (enzimas),
bem como as misturas decorrentes destes materiais com diferentes dosagens.
Capítulo 3 - Programa Experimental 42
3.2.1 Solos
Os solos estudados são procedentes de uma jazida localizada no bairro Parque
Capivari, no município de Duque de Caxias na região metropolitana da capital do
Estado do Rio de Janeiro (Figura 3-1 e Figura 3-2).
Figura 3-1 - Localização da jazida onde foram retirados os solos do presente estudo
Figura 3-2 - Detalhe da jazida onde foram retirados os solos do presente estudo
Esta jazida foi utilizada para retirada de solos para a construção da Rodovia
Raphael de Almeida Magalhães, conhecida como Arco Metropolitano do Rio de
Janeiro (que pode ser identificado na Figura 3-2), importante obra rodoviária para
Capítulo 3 - Programa Experimental 43
a cidade do Rio de Janeiro com a missão de desviar o intenso tráfego de veículos
que atravessam o município, diminuindo assim os congestionamentos nas
principais vias de acessos à cidade.
Pela jazida ter sido utilizada apenas para a obra do Arco Metropolitano,
justifica-se sua escolha na presente pesquisa, visto que pode-se avaliar o
comportamento de um material que estava justamente sendo utilizado em uma obra
rodoviária.
Foram coletados três diferentes tipos de solo de um mesmo perfil como pode
ser visto nas Figuras (Figura 3-3 e Figura 3-4).
Figura 3-3 - Perfil com os três diferentes solos desta pesquisa (a) solo preto (b) solo amarelo (c) solo vermelho
Figura 3-4 - Solos utilizados no presente estudo (a) solo preto (b) solo amarelo (c) solo vermelho
Capítulo 3 - Programa Experimental 44
Como pode ser observado, os três solos possuem diferentes cores, porém
pertencem a um mesmo perfil geotécnico (Figura 3-3) e serão identificados a seguir
para melhor compreensão do estudo.
O primeiro solo (Figura 3-5) é o mais superficial do perfil, têm uma coloração
escura devido à presença de matéria orgânica. Por conta disso foi chamado ao longo
da pesquisa de Solo Preto.
Figura 3-5 - Solo preto utilizado no presente estudo
O segundo solo (Figura 3-6) é intermediário no perfil, logo a baixo do Solo
Preto, foi chamado de Solo Amarelo por conta da sua coloração.
Figura 3-6 - Solo amarelo utilizado no presente estudo
O terceiro e último solo utilizado no presente estudo (Figura 3-7) é o mais
profundo dos três, como pode ser visto no perfil e devido à sua coloração
avermelhada foi batizado de Solo Vermelho.
Capítulo 3 - Programa Experimental 45
Figura 3-7 - Solo vermelho utilizado no presente estudo
De acordo com a carta de solos (apresentada no Anexo I) da EMPRAPA -
Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias (2003), os solos desta pesquisa
pertencem à classe do latossolo vermelho-amarelo distrófico típico (LVA)
englobando os três tipos de solos estudados.
3.2.2 Enzimas
Os produtos enzimáticos utilizados na presente pesquisa, foram obtidos junto
às empresas que os comercializam no Brasil, são produtos patenteados,
comercializados sob a forma líquida. Foram utilizadas amostras das seguintes
enzimas:
TerraZyme – Optimal Soil Stabilizer – Nature-Plus Inc;
PermaZyme – Pacific Enzymes;
EMC – Earth Materials Catalyst – Soil Stabilization Company.
Para uma melhor identificação, serão utilizadas as siglas TZ, PZ e EMC
respectivamente ao longo do trabalho. Na Figura 3-8 pode se visualizar solução de
3% (a ser explicado na primeira etapa do item 3.3.4.3.1) em volume de água das
três enzimas utilizadas neste estudo.
3.2.3 Água
A água utilizada nos ensaios é proveniente da rede pública de abastecimento
da cidade do Rio de Janeiro. Já nos ensaios de caracterização física de limites de
Capítulo 3 - Programa Experimental 46
Atterberg, análise granulométrica e massa específica real dos grãos, foi utilizada
água destilada, conforme as normas aplicáveis.
Figura 3-8 - Enzimas em solução de 3% (em volume) em água utilizadas no presente estudo
3.2.4 Misturas
As misturas estudadas estão apresentadas na Tabela 3-1 e explicadas a seguir.
Buscou-se avaliar os três tipos de solos com os três tipos de enzimas em três
dosagens diferentes, o que resultou em 30 diferentes misturas.
A justificativa pelo valor da dosagem é pelo fato dos fabricantes estipularem
o valor médio de 1:30 no momento da aplicação, isto é, 1 litro de enzima liquida
para cada 30m³ de solo tratado. Tendo este valor, assumiu-se valores acima e abaixo
para avaliar seu comportamento, resultando em 1:20, 1:30 e 1:40.
Capítulo 3 - Programa Experimental 47
Tabela 3-1 - Misturas solo-enzimas estudadas
Enzima Dosagem
Solo preto
PURO
EMC
1:20
1:30
1:40
PZ
1:20
1:30
1:40
TZ
1:20
1:30
1:40
Solo amarelo
PURO
EMC
1:20
1:30
1:40
PZ
1:20
1:30
1:40
TZ
1:20
1:30
1:40
Solo vermelho
PURO
EMC
1:20
1:30
1:40
PZ
1:20
1:30
1:40
TZ
1:20
1:30
1:40
Capítulo 3 - Programa Experimental 48
Para cada mistura, foram feitos no mínimo 3 corpos de prova, a fim de obter
um valor médio de avaliação.
Os corpos de prova (CPs) possuem tamanho padrão de 380mm x 50mm x
10mm, e serão melhor explicados no item 3.3.4.3 – Ensaio Load Wheel Test
(LWT).
Todos os corpos de prova para todas as misturas foram produzidos idênticos,
ou seja, sob as mesmas condições de temperatura e umidade. Foram executados
também corpos de prova no estado puro, para comparação dos resultados.
Alguns resultados podem ser influenciados pelo ambiente, mesmo tomando
todos os cuidados para que os corpos de prova sejam produzidos idênticos. Isso
ocorre pela enzima ser de origem biológica e possam a vir reagir com outras
bactérias presentes no ar, por exemplo.
Essa influência pode ser até do próprio equipamento, ferramentas ou
acessórios utilizados, pois estes não foram esterilizados para a fabricação de cada
corpo de prova, podendo ficar resquícios microscópicos e influenciar em outros
resultados.
3.3 Ensaios Realizados
3.3.1 Coleta e Preparação das Amostras
As amostras de solo foram coletadas com auxílio de ferramentas de mão para
escavação, transportadas e armazenadas em sacos plásticos devidamente vedados,
com todos os cuidados necessários, a fim de evitar a contaminação do solo e grandes
alterações de umidade.
A preparação do solo para os ensaios envolveu procedimentos como a
secagem em estufa a 60°C, para obtenção de maior homogeneidade em toda a
amostra, destorroamento, peneiramento e determinação da umidade higroscópica,
tais como estabelecidos pela NBR 6457/1986 (ABNT, 1986) e permaneceram
acondicionadas no Laboratório de Solo do IME ao longo de toda a pesquisa.
Capítulo 3 - Programa Experimental 49
3.3.2 Ensaios Físicos
Os ensaios de caracterização física dos solos envolveram os ensaios de análise
granulométrica, densidade específica dos grãos, limites de Atterberg e
determinação do teor de umidade natural. Como citado, os ensaios de caracterização
foram executados no Laboratório de Solos do IME e seguiram os métodos
estabelecidos pelas seguintes normas:
NBR 6457/1986 – Amostras de Solo. Preparação para Ensaios de
Compactação e Ensaios de Caracterização;
NBR 7181/1984 – Solo – Análise Granulométrica;
NBR 6508/1984 – Solo – Determinação da Massa Específica dos Grãos;
NBR 6459/1984 – Solo – Determinação do Limite de Liquidez;
NBR 7180/1984 – Solo – Determinação do Limite de Plasticidade.
3.3.2.1 Análise Granulométrica
Os ensaios de análise granulométrica, para os três tipos de solos, foram
realizados considerando os procedimentos da NBR 7181/1984 (ABNT, 1984).
Tendo em vista que os materiais analisados são constituídos tanto por fração
grossa, quanto fina, a análise granulométrica foi feita por granulometria conjunta,
englobando as etapas de peneiramento e sedimentação, nesta última, tendo sido
utilizado o defloculante hexametafosfato de sódio.
O ensaio de sedimentação foi executado com 50g de solo passante na peneira
0,42mm (#40) colocado em 125ml de defloculante (hexametafosfato de sódio).
Esse material ficou em repouso por 24 horas e então foi submetido à dispersão
mecânica. Em seguida foi colocado em uma proveta de 1000ml onde o restante do
volume foi completado com água destilada para então serem realizadas as devidas
leituras. Após as leituras o material foi colocado na peneira 0,075mm (#200) e
submetido ao processo de lavagem com movimentos circulares e suaves. Por
último, foi levado à estufa para secagem e pesagem.
Capítulo 3 - Programa Experimental 50
3.3.2.2 Massa Especifica dos Grãos
Para a determinação da massa especifica dos grãos foi realizado o ensaio
segundo a NBR 6508/1984 – Massa especifica real dos grãos, utilizando amostras
deformadas do solo.
Depois dos procedimentos para a preparação das amostras, como a secagem
em estufa a 60ºC, foi separado 10g de material para a realização do ensaio.
Inicialmente, foram obtidos dois pesos, o picnômetro vazio (P1) e o picnômetro
com a amostra em seu interior (P2), em “banho maria” visando expulsar todas as
bolhas de ar e posteriormente resfriado à temperatura ambiente. O picnômetro foi
cuidadosamente preenchido com água destilada e fechado, obtendo-se o terceiro
peso, picnômetro com a amostra e água (P3). Em seguida, todo o material foi
retirado do interior do equipamento, que foi lavado e a seguir enche-se o picnômetro
completamente com água destilada, para, enfim, obter-se o último peso (P4). A
partir destas medidas, foi possível determinar a massa especifica dos grãos, como
demonstrado pelas equações a seguir (Equação 3-1 e 3-2):
Dt = P2−P1
(P4−P1)−(P3−P2) (3-1)
Gs = Dt x 𝑘24 (3-2)
Onde: Dt: Densidade real dos grãos a temperatura
k24: razão entre a densidade relativa da água a temperatura t e a
20°C, tabelada na norma.
Gs: Massa específica real dos grãos
3.3.2.3 Limites de Atterberg
Os ensaios para determinação dos limites de liquidez (LL) e de plasticidade
(LP), foram realizados conforme as normas brasileiras NBR 6459/1984 e NBR
7180/1984 (ABNT, 1984).
Através dos resultados obtidos destes ensaios, pode ser determinado o Índice
de Plasticidade (IP) dos materiais, conforme a Equação 3-3:
IP = LL − LP (3-3)
Capítulo 3 - Programa Experimental 51
3.3.2.4 Ensaio M.C.T. (Miniatura Compactada Tropical)
A metodologia MCT foi desenvolvida por Nogami e Villibor nos anos 1980
e 1981, com o objetivo de classificação de solos tropicais e principalmente
diferenciar se o solo tem comportamento laterítico ou não-laterítico.
Para o ensaio de MCT o material tem que ser integralmente passante na
peneira 10 (2,0 mm) ou apresentar uma fração retida nesta peneira que não seja
significativa (<10%).
A Metodologia de Classificação MCT, baseada em propriedades mecânicas e
hidráulicas obtidas em corpos de prova compactados em dimensões reduzidas foi
desenvolvida especialmente para os solos finos tropicais e teve sua normalização
regulamentada em 1994, pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
(DNER, 1994).
A Metodologia MCT utiliza corpos de prova miniatura, compactados
mediante procedimento especial. Para a obtenção de dados visando especificamente
a classificação MCT de um solo utilizam-se dois dos ensaios da metodologia: o
ensaio de Compactação e o ensaio de Perda de Massa por Imersão, que apresentam
as características descritas a seguir (conforme ABPv, 2009):
1. Ensaio de Compactação:
Da amostra seca ao ar e passada na peneira de 2 mm separam-se pelo menos
5 porções colocando-as em diferentes umidades. Toma-se uma porção com
determinada umidade (H1) e pesam-se 200g, introduzindo-a no molde que
deve ser devidamente posicionado no equipamento de compactação, sendo
utilizado junto do cilindro de compactação um espaçador. Dá-se o primeiro
golpe (n=1) e mede-se a altura A1. Retira-se o espaçador e repetem-se as
operações de medida de altura após o primeiro golpe, para n=2, 3, 4, 6, 8,
12, 16, ..., n, ...4n, sendo finalizada a compactação quando:
A diferença de altura entre leituras sucessivas for menor que 0,1 mm
(em relação à primeira condição para finalização da compactação, a
norma DNER-ME 258/94 (DNER, 1994) diz que se deve interromper
a compactação quando a diferença entre leituras a4n - na, for menor
que 2,0 mm);
4n golpes atingir 256 golpes;
Capítulo 3 - Programa Experimental 52
Houver nítida expulsão de água no CP.
Repetem-se as operações para os outros teores de umidade, H2, H3, H4,
e assim sucessivamente.
São obtidos então 2 coeficientes (c’e d’), descritos a seguir (ABPV,
2009):
Curva de Deformabilidade (Mini-MCV) – Coeficiente c’:
Para cada teor de umidade traça-se a curva nx (a4n – na) (número de
golpes x diferença de altura) em escala monolog (log10) para n. Estas
curvas de deformabilidade são denominadas curvas Mini-MCV, porque a
partir delas pode-se determinar o valor da condição de umidade, tomando-
se a curva correspondente a um determinado teor de umidade e
procurando-se sua interseção com a reta de equação a=2mm, que foi
adotada como referência para os CP da metodologia, determinando assim
o valor de golpes Bi correspondente. Define-se Mini MCV para cada teor
de umidade pela expressão:
Mini MCV = 10 x Log10 (Bi) (3-4)
O coeficiente c’ é o coeficiente angular (sem sinal) da reta “assimilável” à
curva Mini MCV igual a 10, a ser obtida diretamente ou por interpolação gráfica
apropriada, visto que raramente se obtém uma com Mini-MCV igual a 10. Segundo
Nogami e Villibor (1995) o coeficiente c’ relaciona-se aproximadamente com a
granulometria, de acordo com a
Tabela 3-2.
Tabela 3-2 - Valores tipicos de c' para diferentes granulometrias de solos (Nogami e Villibor, 1995)
Tipo de Solo Coeficiente c’
Argilas e Solos Argilosos Acima de 1,5 – Elevado
Solo de várias Granulometrias como
Areia Argilosa, Argila Siltosa, etc 1,5 > c’ > 1,0
Areia e Siltes não Plásticos ou Pouco
Coesivos Abaixo de 1,0 - Baixo
Capítulo 3 - Programa Experimental 53
Curva de Compactação – Coeficiente d’:
Calculadas as massas específicas aparentes secas (MEAS), traça-se a
família de curvas de compactação. O coeficiente d’ é definido como a
inclinação da parte retilínea do ramo seco da curva de compactação
correspondente expresso em %. Valores típicos de d’ estão apresentados
na Tabela 3-3.
Tabela 3-3 - Valores tipicos de d' para diferentes granulometrias de solos (Nogami e Villibor, 1995)
Tipo de Solo Coeficiente d’
Argilas Lateriticas Geralmente d’>20
Argilas não Lateriticas Frequentemente possuem valores d’<10
Areias Puras d’ baixo
Areias Finas Argilosas d’ muito elevado (pode ultrapassar 100)
Siltosos, Micáceos e/ou
Cauliniticos d’ muito pequeno, frequentemente d’<5
2. Ensaio de Perda de Massa por Imersão em Água (ABPv, 2009):
O ensaio de perda de massa por imersão foi desenvolvido com o objetivo
específico de distinguir o comportamento laterítico do não laterítico, quando
os mesmos possuem características similares no que se relaciona a:
Inclinação do ramo seco da curva de compactação Mini-MCV,
correspondente a 12 golpes, soquete leve (coeficiente d’);
Inclinação da curva Mini-MCV (ou de deformabilidade),
correspondente a condições padronizadas.
Para determinação do valor de perda de massa por imersão são utilizados os
corpos de prova compactados segundo o procedimento Mini-MCV. Os CPs
são parcialmente extraídos dos moldes de compactação, de maneira que
fiquem com saliência de 10mm, e imersos em uma cuba preenchida com
água, anotando-se o comportamento nas primeiras horas.
Após pelo menos 20 horas esgota-se a água e secam-se as cápsulas que
contêm a parte desagregada para pesagem. Obtém-se o “Pi”, expresso pela
Capítulo 3 - Programa Experimental 54
massa seca em percentagem da massa seca da parte do corpo de prova
inicialmente saliente, para cada teor de umidade.
O fator de desprendimento é dado da seguinte forma:
Desprendimento do solo em bloco coeso – 0,5 (diminui o efeito da
perda de massa);
Não desprendimento de solo – zero;
Solo desprender esfarelado – 1,0.
O “Pi considerado” é o valor de “Pi” multiplicado pelo valor de
desprendimento.
O valor de “Pi” a ser usado para fins classificatórios é obtido por
interpolação gráfica, traçando-se a curva de variação das percentagens
acima obtidas, “Pi considerado” x Mini MCV, procurando-se o valor
correspondente a Mini MCV 10 ou 15, conforme se trate de solo de baixa
ou elevada massa especifica aparente, conceito fixado de acordo com o
seguinte: considera-se baixa MEAS quando a altura final do corpo de prova
para Mini-MCV igual a 10 for igual ou maior que 48 mm e elevada MEAS
quando não se obtiver a condição anterior.” A Figura 3-9 apresenta a perda
por imersão de um dos solos estudados.
(a)
(b)
Figura 3-9 - Perda de massa por imersão do solo vermelho do presente estudo
3. Classificação Geotécnica MCT:
A classificação geotécnica MCT baseia-se na determinação de algumas
propriedades mecânicas e hidráulicas cm CPs de 50 mm de diâmetro.
Capítulo 3 - Programa Experimental 55
Nessas condições, é apropriada apenas para solos de granulação fina, que
passam integralmente na peneira de 2,0 mm ou que têm uma percentagem
desprezível retida nesta peneira, ou que a sua influência nas propriedades
do solo possa ser avaliada para que os resultados obtidos sejam devidamente
corrigidos (Nogami e Villibor, 1995).
Os ensaios e dados a serem obtidos, em resumo, são:
a) Ensaio de compactação – Procedimento Mini-MCV
Coeficiente c’;
Curva Mini-MCV x Teor de Umidade (h);
Coeficiente d’.
b) Ensaio de Perda de massa por imersão
Perda de massa “Pi”, correspondente a Mini-MCV 10 (MEAS
baixa) ou Mini-MCV 15 (MEAS alta);
Curva “Pi” x Mini MCV, que pode ser necessária como critério
auxiliar de decisão.
c) Cálculo do índice e’ pelo emprego da expressão
e′ = √(Pi
100+
20
𝑑′) (3-5)
Onde:
d’ = coeficiente angular do ramo seco da curva de compactação referente a
energia de 12 golpes no ensaio Mini-MCV;
Pi = perda por imersão (em %).
A determinação do grupo classificatório se dá a partir do gráfico em que se tem
no eixo das abscissas, o coeficiente c’ e no eixo das ordenadas, o coeficiente e’.
Este gráfico será mostrado no capitulo 4. O grupo é obtido diretamente no
gráfico, exceto quando o ponto cai sobre uma das proximidades dos limites
“L/N” (comportamento laterítico/não-laterítico), prevalecendo o seguinte
critério (ABPv, 2009):
Será considerado “L” quando o Pi decrescer tendendo a zero, no
intervalo Mini-MCV de 10 a 20 e a curva Mini-MCV = f(h) apresentam
concavidade para cima no intervalo Mini-MCV de 1 a 15;
Capítulo 3 - Programa Experimental 56
Será “N” quando o Pi variar de maneira diferente e a referida curva
apresentar-se sensivelmente retilínea ou com concavidade para baixo;
Será considerado transicional, representado por símbolo duplo dos
grupos adjacentes quando as condições não correspondem às acima
especificadas; • Ponto cai longe dos limites porém não satisfaz as
condições descritas para a identificação do comportamento “L” ou “N”.
A interpretação dos grupos da classificação pode ficar prejudicada.
3.3.3 Ensaios Químicos
Os ensaios químicos realizados consistiram na determinação da matéria
orgânica dos solos estudados, da composição química dos solos e da composição
química das melhores misturas encontradas nos ensaios mecânicos.
Estes ensaios foram feitos no Laboratório de Solos do IME e no Laboratório
de Química da PUC-Rio e seguiram os métodos estabelecidos pela seguinte norma:
NBR 13.600/1996 - Determinação do teor de Matéria Orgânica por
Queima à 440°C.
3.3.3.1 Teor de Matéria Orgânica
Inicialmente, pequena quantidade de cada um dos solos foi depositada em um
cadinho de massa conhecida e verificada a massa do conjunto (cadinho + mistura +
água + matéria orgânica). Em seguida, este conjunto foi colocado em estufa, com
temperatura entre 105 e 110°C, para a retirada da umidade, por 24 horas. Após este
período, o conjunto (cadinho + mistura + matéria orgânica) teve a massa
novamente, verificada. E, finalmente, o material foi submetido à temperatura de
440°C, por um período de 12 horas, na mufla, para queima total da matéria orgânica.
Posteriormente, a massa da situação final do conjunto (cadinho+mistura) é
verificada e, então, a partir da Equação 3-6, o teor de matéria orgânica pode ser
determinado:
MO = (1 − 𝐵
𝐴) x 100 (3-6)
Onde:
Capítulo 3 - Programa Experimental 57
MO: Teor de matéria orgânica (%)
A: massa da amostra seca em estufa, à temperatura de 105 a 110°C (g)
B: massa da amostra queimada em mufla, à temperatura de 440°C (g)
3.3.3.2 Composição Química
Os ensaios de composição química foram realizados junto ao departamento
de Engenharia Química da PUC-Rio, mediante a técnica de espectrometria de
fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva (EDX). O EDX é um instrumento
que determina qualitativa e semi-quantitativamente os elementos presentes em uma
determinada amostra. Isto é possível através da aplicação de raios-X na superfície
da amostra e a posterior análise dos fluorescentes raios-X emitidos. É uma técnica
não-destrutiva para todos os tipos de amostras, incluindo sólidos, líquidos ou pós,
sendo por esta razão interessante para a caracterização dos materiais.
Foram realizados ensaios nos três solos no estado puro e nas melhores
amostras encontradas após a realização dos ensaios mecânicos.
3.3.4 Ensaios Mecânicos
Os ensaios mecânicos realizados foram os seguintes: ensaios de compactação,
índice de suporte Califórnia (ISC), compressão simples e LWT (Load Wheel Test).
Foram adotados os procedimentos das seguintes normas para a execução destes
ensaios, algumas porém, foram apenas baseadas, pois o ensaio foi modificado para
o plano de trabalho proposto:
NBR 7182/1986 – Ensaio de Compactação;
NBR 9895/1987 - Índice de Suporte Califórnia - Método de ensaio;
DNER-ME 201/94 – IPR - Solo-cimento - compressão axial de corpos-
de-prova cilíndricos (Adaptado para solo-enzima).
NBR 14841/2002: Microrrevestimentos a frio - Determinação de excesso
de asfalto e adesão de areia pela máquina LWT (Adaptado para solo-
enzima).
Todos os ensaios foram realizados nos laboratórios do Instituto Militar de
Engenharia-IME.
Capítulo 3 - Programa Experimental 58
3.3.4.1 Ensaio de Compactação
Os ensaios de compactação, para os três solos, foram realizados de acordo
com as diretrizes da NBR 7182/1986 (ABNT, 1986), utilizando-se a energia de
compactação Proctor Modificada com reuso de material.
Após secar o material ao ar até se obter um teor suficientemente baixo de
umidade para destorroá-lo, segundo a norma NBR 6457/86 (preparação com
secagem prévia até a umidade higroscópica). Adicionou-se uma determinada
quantidade de água ao material, até que este ficou com cerca de 5% de umidade
abaixo da umidade ótima, que pode ser estimada à priori pelo conhecimento do
limite de plasticidade, cujo valor pode ser próximo à umidade ótima.
Homogeneizou-se bem a mistura e deixou-se na câmara úmida por um tempo de 24
horas.
Retirou-se a amostra da câmara úmida e colou-se uma porção dela dentro do
molde cilíndrico. Aplicou-se 26 golpes com um soquete. A porção do solo
compactado deve ocupar cerca de um quinto da altura total do molde. O material é
escarificado para conseguir uma melhor aderência entre as camadas. A segunda
camada é colocada e o procedimento é repetido. Quando se completam cinco
camadas, atinge-se uma altura maior do que a do molde. Isto é possível porque o
molde possui um colarinho, que é removido ao final do ensaio, e permite então,
retirar o excesso e acertar o volume em relação à altura do molde. O cilindro é
pesado junto com o solo. Assim, com o peso total do corpo de prova e o volume é
possível calcular a sua massa específica úmida. Tirando três amostras do seu
interior (na parte média), determina-se sua umidade. Com estes dois índices físicos,
calcula-se a massa específica seca.
Outro corpo de prova é preparado, com uma quantidade maior de água (para
aumentar a sua umidade em uns 2% aproximadamente). Uma nova compactação é
feita e um novo par de valores umidade (w) e massa específica seca (γd) é obtido.
O procedimento se repete até que a densidade seca máxima obtida nos ensaios
prévios reduza duas ou três vezes.
Com todos os pontos obtidos, plota-se um gráfico de massa específica seca
versus umidade, e com eles, desenha-se a curva de compactação.
Capítulo 3 - Programa Experimental 59
Os valores de wótm e γdmáx da curva de compactação foram usados para moldar
os corpos de prova para os ensaios de índice de suporte california, e dos ensaios no
LWT.
3.3.4.2 Índice de Suporte Califórnia
O Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR - California Bearing Ratio), é a
relação, em percentagem, entre a pressão exercida por um pistão de diâmetro
padronizado necessária à penetração no solo até determinado ponto (0,1”e 0,2”) e
a pressão necessária para que o mesmo pistão penetre a mesma quantidade em solo-
padrão de brita graduada. Os ensaios foram feitos com o reuso de material.
As etapas do ensaio são: compactação, imersão em água, medida da expansão
e da resistência à penetração após 96 horas. Através do ensaio de CBR é possível
conhecer qual será a expansão de um solo sob um pavimento quando este estiver
saturado, e fornece indicações, de caráter empírico, da perda de resistência do solo
com a saturação.
O Ensaio consta de duas etapas, segundo o procedimento a seguir conforme
NBR 9895 (ABNT, 1987):
1. Expansão:
Coloca-se o disco espaçador no cilindro de diâmetro = 152 mm; altura total
= 177,8 mm, cobrindo-o com papel filtro;
Compacta-se o corpo de prova à umidade ótima e energia modificada,
invertendo-se o cilindro, substitui-se o disco espaçador pelo prato perfurado
com haste de expansão e pesos, colocando papel-filtro entre o prato e o solo.
Esse peso ou sobrecarga corresponderá ao do pavimento;
Imerge-se o cilindro com o corpo de prova e sobrecarga no tanque durante
96 horas, de tal forma que a água banhe o material tanto pelo topo quanto
pela base;
Realizam-se leituras de deformação (expansão ou recalque) com
aproximação de 0,01mm. à cada 24h.
Capítulo 3 - Programa Experimental 60
2. Penetração:
Instala-se o conjunto, molde cilíndrico com corpo de prova e sobrecarga, na
prensa;
Assenta-se o pistão da prensa na superfície do topo do corpo de prova,
zerando-se em seguida os extensômetros;
Aplica-se o carregamento com velocidade de 1,27 mm/min, anotando-se a
carga e a penetração a cada 30 segundos até decorridos o tempo de 10
minutos.
Com os pares de valores da fase de penetração, traça-se o gráfico que
relaciona a carga, em ordenadas, às penetrações, nas abscissas. Do gráfico obtém-
se, por interpolação, as cargas associadas às penetrações de 2,5 e 5,0mm, as quais
serão convertidas a valores de pressão, dividindo-as pela área do pistão. O CBR se
obtém mediante a Equação 3-7:
ISC = (pressão calculada no ensaio
pressão padrão) 𝑥 100 (3-7)
O resultado final para o CBR determinado será o maior dos dois valores
encontrados correspondentes às penetrações de 2,5 e 5,0mm.
3.3.4.3 Ensaio Load Wheel Test (LWT)
O LWT (Figura 3-10) é um simulador de trafego, que simula em laboratório
o esforço de tráfego em amostras ou corpos de prova de microrevestimentos
asfálticos. Com essa ação pode-se determinar deformações e estabelecer o limite
máximo do teor de asfalto da mistura objetivando-se minimizar deslocamentos
laterais e verticais. O ensaio prescrito pela NBR 14841/2002 verifica o excesso na
quantidade de asfalto via o uso de areia, a qual penetra e adere ao corpo de prova
forçada pelo vai e vem da carga padrão sobreposta à roda. A massa de areia aderida
é então quantificada e correlacionada com o teor de asfalto.
O sistema mecânico do LWT possui os ciclos controlados, garantindo um
ensaio uniforme e preciso nas condições em que os corpos de prova são submetidos
na simulação de tráfego. O equipamento tem uma massa de aproximadamente 96
kg e dimensões em torno de 410 x 430 x 1430 mm (largura x altura x comprimento).
Capítulo 3 - Programa Experimental 61
Figura 3-10 - Equipamento LWT - detalhes. A - Controlador digital (liga/desliga, reseta, exibe ciclos no visor, etc.); B - Motor elétrico; C - Caixa redutora de rotação com uma chave contadora dos ciclos; D - Braço rotativo; E - Braço horizontal; F - Roda de tráfego; G - Local para acomodar a carga (56 kg max); H - Alavanca para levantar o braço e a carga; I - Local de posicionamento (pista) do corpo de prova e os grampos que seguram seu suporte; J - Cabo elétrico do motor e da chave contadora de ciclos; K - Espaço da pista (30 cm) percorrido pela roda (Brazetti et al, 2013).
O sistema mecânico do LWT é composto de um motor elétrico (B) acoplado
a uma caixa redutora de rotação (C) de onde parte um eixo onde está fixado um
braço rotativo (D) que por sua vez impulsiona outro braço horizontal (E) que se
apoia em uma roda (F). Cada ciclo que o braço rotativo completa, que equivale a
um vai e vem de duas passadas de aproximadamente 30 cm cada (K) da roda padrão
(3,0 pol x 1,0 pol) na amostra, demora cerca de 0,73 segundos, ou seja, temos 44
ciclos ou 88 passadas por minuto atingindo 5.280 passadas por hora, tudo registrado
pela controladora digital (A). Esse tipo de equipamento simula o trânsito de cerca
de um milhão de veículos em menos de 25 minutos quando carregado com a carga
máxima preconizada de 56 kg (Brazetti et al, 2013).
O simulador de tráfego LWT foi concebido para estudos de micro-
revestimentos asfálticos, porém, adaptou-se o equipamento para o estudo de corpos
de prova de solos a fim de se verificar o efeito dos aditivos no desempenho das
propriedades de uma massa de solo compactado e sujeita à ação das cargas geradas
pelo equipamento, simulando assim o tráfego de veículos.
Desta forma, o ensaio efetuado com materiais asfálticos através do LWT pode
ser facilmente adaptado, consistindo basicamente na substituição do material
Capítulo 3 - Programa Experimental 62
preconizado pelo solo tratado com enzimas e submetido à ação do movimento de
vai e vem da roda padrão sob condições de carga e de número de ciclos fixados,
simulando o que ocorre em campo e fornecendo condições de avaliar o desempenho
de solos tratados.
Toda a metodologia de adaptação do equipamento e criação de novas
ferramentas que permitiram avaliar o comportamento de solos tratados com aditivos
foi proposta por Brazetti et al (2013) e será detalhado a seguir.
3.3.4.3.1 LWT - Procedimento para Preparação dos Corpos de Prova e Ruptura (Adaptado para Solos)
O procedimento a seguir descreve detalhadamente o processo para a produção
e ruptura de um corpo de prova de solo utilizando o simulador de tráfego LWT.
O procedimento é dividido nas seguintes etapas:
Etapa 1: Preparo da Amostra;
Etapa 2: Compactação;
Etapa 3: Cura;
Etapa 4: Ruptura.
Etapa 1: Preparo da Amostra
Para esta etapa serão utilizados os materiais e ferramentas apresentados na
Figura 3-11.
1. Becker;
2. Potes plásticos para acondicionar as amostras;
3. Bacia de alumínio;
4. Enzimas;
5. Concha;
6. Espátula;
7. Seringa com escala em mililitros (ml).
Capítulo 3 - Programa Experimental 63
Figura 3-11 - Materiais e ferramentas utilizados no preparo da amostra para o corpo de prova – etapa 1
Após a coleta de solos (Figura 3-12a) em campo e todo procedimento de
preparo de amostras conforme NBR 6457/1986 (ANBT, 1986), o solo é passado na
peneira 2mm (Figura 3-12b). Utilizando a concha e a bacia de alumínio, pesa-se
(Figura 3-12c) quantidade necessária para a fabricação dos corpos de prova,
levando em seguida para estuda a 60ºC por 24h (Figura 3-12d)
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 3-12 - Preparo da amostra de solo para corpos de prova
Capítulo 3 - Programa Experimental 64
Após 24h, deve ser medido a umidade higroscópica da amostra, podendo
assim calcular a quantidade de água a ser adicionada para a compactação. A
quantidade de água a ser adicionada dependerá da umidade ótima do solo, que deve
ser conhecida anteriormente através de ensaios de compactação.
A enzima será misturada com a água da umidade ótima, misturando-as e
aplicando na amostra. Para a adição da enzima (Figura 3-13) deverá ser feito uma
solução de 3% em água utilizando uma seringa ou similar com escala de mililitros
(ml) (Figura 3-13a). Essa solução deve ser feita devido ao fato da quantidade de
enzima ser muito reduzida, na proporção de 1 litro de enzima para 30m³ de solo,
conforme fabricantes, e para a presente pesquisa adotou-se também dosagens de
1:20 e 1:40 (Figura 3-13b).
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 3-13 - Preparo da solução com a enzima
Após feita a solução (Figura 3-13b), adiciona-se quantidade necessária desta
solução em um Becker (Figura 3-13c) e completa-se com água até atingir o valor
necessário para umedecer o solo na umidade ótima (Figura 3-13d). Essa quantidade
deve obedecer ao número de corpos de prova que serão executados.
Capítulo 3 - Programa Experimental 65
Retirado o solo da estufa, segue-se com a etapa de adicionar a água ao solo
(Figura 3-14). Umedece-se o solo com a mistura água-enzima (Figura 3-13a) e
mistura-se com a ajuda de uma espátula, de modo que todos os grãos sejam
umedecidos aparentando boa homogeneização (Figura 3-13b).
Acondiciona-se o solo-enzima em potes plásticos, cada um com quantidade
suficiente para produzir um corpo de prova (Figura 3-13c e Figura 3-13d) e leva-se
os potes fechados para a câmara úmida por 24h para que haja uma melhor
homogeneização da mistura e manter a umidade do solo.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 3-14 - Mistura do solo com água-enzima
Etapa 2: Parte 1 – Compactação Manual
Para esta etapa serão utilizados os materiais e ferramentas, apresentados na
Figura 3-15 e descritos na Tabela 3-4.
Capítulo 3 - Programa Experimental 66
Tabela 3-4 - Equipamento e ferramentas utilizados no preparo da amostra - etapa 2-parte 1
1. Potes com solos acondicionados
após 24h na câmara úmida
7. Caixa de Aço para Montagem do
Corpo de Prova
2. Funil Plástico 8. Espaçador de aço (10mm)
3. Espátula 9. Fundo de regularização de aço
4. Concha 10. Moldes
5. Espaçador de Madeira 11. Chave de boca
6. Fixadores 12. Batedor de Bife (simula rolo pé de
carneiro
Figura 3-15 - Equipamento e ferramentas utilizados no preparo da amostra - etapa 2 - parte 1
Para a montagem da caixa que servirá como molde para o corpo de prova,
prepara-se a caixa de aço (Figura 3-16a), coloca-se o fundo de regularização devido
a caixa ser curva nas suas bordas internas (Figura 3-16b). Coloca-se o primeiro
espaçador de aço (Figura 3-16c) e logo após o espaçador de madeira no fundo
(Figura 3-16d).
O espaçador de madeira tem o objetivo de delimitar a espessura final do corpo
de prova, pois quanto maior for sua espessura, menor ficará a altura interna e menor
será a espessura final do corpo de prova. Portando em casos de optar em fazer
corpos de prova mais resistentes, consequentemente mais espessos, deve-se colocar
um espaçador de madeira com uma espessura cada vez menor.
Capítulo 3 - Programa Experimental 67
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Figura 3-16- Preparação do molde para preparação do corpo de prova
Após o espaçador de madeiras, coloca-se o segundo molde de aço sobre o
primeiro (Figura 3-16e), prende-se as laterais com os fixadores (Figura 3-16f) e
Capítulo 3 - Programa Experimental 68
com as porcas-borboletas (Figura 3-16g), apertando-as bem para evitar que os
espaçadores se abram durante a compactação.
A fim de se evitar que o solo grude no fundo da caixa (no espaçador de
madeira) coloca-se um papel filtro ou filme plástico para evitar tal dado no
momento da desforma (Figura 3-16h).
Coloca-se o espaçador vertical (Figura 3-17a) e aperta-se a porca externa com
a chave de boca (Figura 3-17b). Esse espaçador impede que a caixa abra no
momento de aplicar a carga vertical para compactação (Figura 3-17c).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura 3-17 - Preparação do molde para preparação do corpo de prova (continuação)
Capítulo 3 - Programa Experimental 69
Para evitar perda de solo, coloca-se o funil de plástico (Figura 3-17d) e
separa-se a amostra que será compactada (Figura 3-17e).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Figura 3-18 - Preparação do corpo de prova - compactação manual
Capítulo 3 - Programa Experimental 70
Com o funil colocado, espalha-se dentro do molde de maneira uniforme,
aproximadamente 1/3 da amostra (Figura 3-18a), formando assim a primeira
camada. Em seguida compactar utilizando o batedor de bifes que simula a condição
do rolo pé-de-carneiro em campo (Figura 3-18b). Coloca-se o funil novamente,
espalha-se a segunda camada (Figura 3-18c) e compacta-se com o batedor de bifes
(Figura 3-18d).
Repete-se o processo para a terceira e última camada (Figura 3-18e), porém,
com a parte lisa do batedor de bifes compacta-se ao final para deixar a superfície
lisa (Figura 3-18f).
Coloca-se novamente outro papel filme para que o solo não grude no
espaçador (Figura 3-18g) e por fim sobre o papel filme adiciona o espaçador de
10mm de aço (Figura 3-18h) finalizando a etapa de compactação manual.
Etapa 2: Parte 2 – Compactação com a Prensa
Para esta etapa serão utilizados os seguintes materiais e ferramentas
apresentados na Figura 3-19.
1. Caixa de aço com solo compactado manualmente conforme Etapa 2 –
Parte 1.
2. Espaçador de alumínio para compactação;
3. Espaçadores de aço;
4. Base de aço para prensa de compactação;
5. Extrator do corpo de prova;
6. Prensa Manual de 15 toneladas.
(a)
(b)
Figura 3-19 - Ferramentas e equipamento utilizados no preparo da amostra - etapa 2-parte 2
Capítulo 3 - Programa Experimental 71
Na prensa de compactação (Figura 3-20a), coloca-se duas peças da base
(Figura 3-20b) e os espaçadores de aço (Figura 3-20c). Sobre um dos espaçadores,
coloque a caixa de montagem com o solo a ser compactado (Figura 3-20d) e o outro
espaçador é colocado sobre a caixa. Ficará um espaço entre o espaçador e a caixa,
esse espaço terá que sumir após aplicada a carga de compactação (Figura 3-20e).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura 3-20 - Compactação do corpo de prova na prensa
Coloca-se o espaçador de alumínio sobre a caixa e o espaçador (Figura
3-21a), com o manômetro zerado (Figura 3-21b), aplica-se uma carga entre 10 e 12
toneladas (Figura 3-21c).
A carga aplicada (Figura 3-21d) fará pressão distribuída uniformemente
(Figura 3-21e) sobre o corpo de prova que estará dentro da caixa de montagem,
fazendo com que este fique bem compactado.
Libera-se a prensa e retira-se a caixa de aço para iniciar o processo de extração
do corpo de prova (Figura 3-21f).
Capítulo 3 - Programa Experimental 72
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 3-21 - Compactação do corpo de prova na prensa (continuação)
Após finalizada a compactação na prensa, retira-se toda a caixa e solta-se a
porca lateral com a chave de boca (Figura 3-22a) e os fixadores laterais (porcas
borboletas) (Figura 3-22b). Retira-se o primeiro molde de cima, após o papel filtro
(filme plástico) (Figura 3-22c) e por fim o espaçador.
O resultado será o corpo de prova compactado dentro do molde (Figura
3-22d). Para extrai-lo, precisa-se de um extrator de madeira (Figura 3-22e) que será
utilizado juntamente com a prensa
Capítulo 3 - Programa Experimental 73
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura 3-22 - Extração do corpo de prova do molde
O extrator de madeira é colocado na base sob o molde e corpo de prova
(Figura 3-23a). Acima do molde é colocado um espaçador de aço, assim que
aplicada a carga fará com que o molde desça e o corpo de prova fique no lugar
(Figura 3-23b). Uma pequena carga é aplicada na prensa, fazendo com que o molde
desça (Figura 3-23c), ficando apenas o corpo de prova sobre o extrator de madeira
(Figura 3-23d). Por fim, tem-se o corpo de prova intacto extraído do interior do
molde (Figura 3-23e).
Capítulo 3 - Programa Experimental 74
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura 3-23 - Extração do corpo de prova (continuação)
Etapa 3: Cura
A cura é o procedimento mais simples de todo o ensaio, após a compactação
o corpo de prova é colocado sobre uma grade de acrílico, que permite o ar circular
livremente acima e abaixo do corpo de prova (Figura 3-24). É colocado um
espaçador sob a grade para permitir um melhor escoamento do ar. O período de
cura é de sete dias ao ar livre à temperatura ambiente, porém para a presente
pesquisa também foram estudados tempos de cura maiores como 14, 28, 56 e 90
dias para os corpos de prova que apresentaram os melhores resultados.
Capítulo 3 - Programa Experimental 75
(a)
(b)
Figura 3-24 - Procedimento de cura dos corpos de prova
Etapa 4: Ruptura
Por fim, a última etapa consiste na ruptura do corpo de prova. Nesta etapa,
serão utilizados os seguintes equipamentos e ferramentas (Figura 3-25):
1. Base de madeira para regularização;
2. Moldes para fixação do corpo de prova;
3. Fixadores;
4. Pesos diversos para aumento de carga do equipamento;
5. Equipamento LWT (Load Wheel Test).
(a)
(b)
Figura 3-25 - Equipamento e ferramentas utilizadas durante a etapa de ruptura do corpo de prova
Para a execução do ensaio, ergue-se o braço de alavanca permitindo acesso à
pista de teste (Figura 3-26a). É colocado uma base de madeira na pista de teste para
manter uniforme e regularizada a base onde será colocado o corpo de prova (Figura
3-26b), sobre a base de madeira é colocada a primeira parte do molde que segura o
corpo de prova em sua posição no momento do teste, evitando que o mesmo se
movimente para trás e para frente (Figura 3-26c) e prende-se com os fixadores para
Capítulo 3 - Programa Experimental 76
garantir que o molde fique no lugar (Figura 3-26d). Coloca-se sobre a base de
madeira o corpo de prova que estava curando por 7 dias na grade de acrílico (Figura
3-26e) e o outro lado do molde é preso com os fixadores de modo a garantir que os
moldes fiquem fixos e o corpo de prova sem qualquer tipo de movimento (Figura
3-26f).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 3-26 - Montagem do LWT para ruptura do corpo de prova
Apoia-se o braço de alavanca encostando a roda-teste no corpo de prova para
iniciar o ensaio (Figura 3-27a e Figura 3-27b). O contador é zerado em 500 ciclos,
(Figura 3-27c) que correspondem a 1000 passadas de roda sobre o corpo de prova
(500 vai e 500 vem) (Figura 3-27d).
Capítulo 3 - Programa Experimental 77
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 3-27 - Ruptura do corpo de prova
Após 500 ciclos, se não houver ruptura do corpo de prova (Figura 3-28a), são
colocados mais pesos sobre o equipamento e repetidos os 500 ciclos e assim
sucessivamente (Figura 3-28b, Figura 3-28c e Figura 3-28d) até a ruptura do corpo
de prova (Figura 3-28e e Figura 3-28f). Todos os corpos de prova foram ensaiados
dessa forma.
Devido a carga do simulador aumentar a cada 1000 passadas sem ruptura,
consequentemente há um acréscimo da carga passado ao corpo de prova, esses
acréscimos são detalhados na Tabela 3-5.
Tabela 3-5 – Cargas sobre o corpo de prova a cada 1000 passadas
Etapa Peso ensaiado (Kg)
De 0 a 1000 passadas 20,8
De 1001 a 2000 passadas 33,0
De 2001 a 3000 passadas 45,2
De 3001 a 4000 passadas 54,2
Capítulo 3 - Programa Experimental 78
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 3-28 – Ruptura do corpo de prova (continuação)
3.3.4.3.2 Considerações sobre o Ensaio LWT para o presente estudo
Todos os corpos de prova foram executados no tamanho padrão de 380mm x
50mm x 10mm. As duas primeiras medidas (380mm e 50mm) são padrões do
equipamento e não podem ser alteradas. Já a espessura, pode ser modificada, tanto
maior ou menos do que 10mm. Optou-se por 10mm por estes terem apresentados
Capítulo 3 - Programa Experimental 79
resultados satisfatórios durante o desenvolvimento da metodologia utilizada por
Brazetti et al (2013).
Ainda a respeito dos corpos de prova, todos foram executados na umidade
ótima dos solos, respectivamente obedecendo aos ensaios de compactação
executados e dimensionados, levando em conta o peso especifico encontrado no
ensaio de compactação.
3.3.4.4 Compressão Simples
Para o ensaio de compressão simples, foi utilizada a norma DNER-ME
201/94 – IPR - Solo-cimento - compressão axial de corpos-de-prova cilíndricos. Foi
optado em utilizar essa norma, pois não há normatização para ensaios de
compressão simples com solos tratados com enzimas. Então seguiu-se a norma
citada para realizar os ensaios.
Foram executados quatro corpos de prova:
Dois no estado puro;
Dois do estado tratado.
Feitos dessa forma a fim de se comparar o comportamento a compressão
simples do solo após o tratamento com o solo no estado puro.
O tempo de cura foi de sete dias ao ar livre e não houve imersão em água
antes da ruptura. Essas medidas foram tomadas para que o corpo de prova ficasse
com as mesmas características dos corpos de prova ensaiados no equipamento LWT
e também para o risco dos corpos de prova de desintegram quando imersos.
A Figura 3-29 mostra o equipamento utilizado para executar o ensaio:
Capítulo 3 - Programa Experimental 80
Figura 3-29 - Equipamento utilizado para ruptura dos corpos de prova a compressão simples no laboratório de solos do IME
3.3.5 Micromorfologia e Mineralogia
As analises micromorfologica e mineralógica dos solos foram realizados no
Laboratório de Microscopia Eletrônica, Varredura e Transmissão e no Laboratório
de Difração de Raios-X do IME.
3.3.5.1 Micromorfologia - Microscopia Eletrônica de Varredura
Os objetivos principais da caracterização micromorfológica são os de
observar o estado e as transformações sofridas pelo solo puro, a nível de
organização de seus constituintes, sob as novas condições de tratamento a que foi
submetido e, identificar se existem produtos organominerais formados, como se
distribuem e qual sua relação com as partículas minerais originais do solo.
O estudo micromorfológico baseou-se na análise de uma prospecção
microscópica nos materiais (Solo Puro e Solo Tratado) a três níveis de profundidade
(100x, 200x, 200x), com algumas amostras tentou-se maiores aumentos como de
até 100.000x.
3.3.5.2 Mineralogia - Difração de Raio-X
O objetivo da difração de Raio-X (DRX) na análise de solos, é identificar os
picos apresentados nos gráficos e cruza-los com informações de bancos de dados
existentes a fim de identificar a formação mineralógica da amostra em questão.
O objetivo da difração de Raio-X no presente trabalho não foi de identificar
a mineralogia das amostras, mas sim, procurar por indícios de alterações na
estrutura do solo, a fim de concluir se as enzimas alteram ou não quimicamente as
amostras analisadas. Por isso, foram analisadas amostras no estado puro e amostras
no estado tratado, permitindo cruzar as informações em busca desses indícios de
alterações.
4 Resultados e Discussões
4.1 Considerações Iniciais
Neste capitulo serão apresentados os resultados e análises dos ensaios
descritos no capítulo anterior. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor
compreensão do comportamento dos materiais em estudo.
4.2 Ensaios Físicos
4.2.1 Análise Granulométrica
As curvas granulométricas dos solos estudados na pesquisa foram
determinadas considerando os procedimentos da NBR 7181/1984 e foram
realizados no Laboratório de Solos do IME.
Os três solos apresentaram curvas granulométricas bem parecidas, ou seja,
porcentagem de materiais passantes nas peneiras com valores próximos. Esse
resultado pode ser explicado devido ao fato dos materiais pertencerem a um mesmo
perfil geotécnico, porém os materiais apresentam-se em profundidades diferentes e
possuem a mesma rocha-mãe como origem geológica.
A Tabela 4-1 e a Figura 4-1 apresentam os resultados dos ensaios de análise
granulométrica para os solos do presente estudo.
Tabela 4-1 - Resultados das análises granulométricas do presente estudo
Amostra Argila
(%) Silte (%)
Areia Pedregulho
(%) Fina (%)
Média (%)
Grossa (%)
Solo Preto 0,66 42,87 8,26 24,93 22,29 0,99
Solo Amarelo 7,65 43,62 6,23 25,58 16,70 0,22
Solo Vermelho 0,70 50,50 7,41 24,95 16,07 0,38
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 82
Figura 4-1 - Resultados das análises granulométricas do presente estudo
4.2.2 Massa Especifica Real dos Grãos
Os resultados obtidos para massa específica real dos grãos encontram-se
listados na Tabela 4-2.
Tabela 4-2 - Resultados dos ensaios de densidade real dos grãos do presente estudo
Material Densidade Real dos Grãos
Solo Preto 2,483
Solo Amarelo 2,452
Solo Vermelho 2,542
4.2.3 Limites de Atterberg
Os resultados de Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e Índice de
Plasticidade dos solos são apresentados na Tabela 4-3.
Tabela 4-3 - Resultados dos ensaios de limites de Atterberg do presente estudo
LL (%) LP (%) IP (%)
Solo Preto 47 29 18
Solo Amarelo 53 35 18
Solo Vermelho 59 44 16
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 83
4.2.4 Classificação dos Solos
4.2.4.1 Classificação SUCS
De acordo com a classificação do Sistema Unificado de Classificação dos
Solos – SUCS, os solos do presente estudo se enquadram na classificação MH-Silte.
Podem ser considerados com pequena a média rigidez, com nenhuma ou lenta
dilatância e resistência a seco de pequena a média.
4.2.4.2 Classificação HRB
De acordo com a classificação da Highway Research Board – HRB, ou
sistema rodoviário de classificação, proposto originalmente no Estados Unidos da
América, os solos do presente estudo se enquadram na classificação A-7-5 (solo
amarelo e vermelho) e A-7-6 (solo preto). Segundo Nogami e Villibor (1985),
quando convenientemente compactados, os solos classificados em A-7-6 e A-7-5,
podem ser ótimos para subleito se forem lateríticos.
4.2.4.3 Classificação MCT
Apresentam-se os gráficos com resultados da classificação MCT para os três
solos do presente estudo (Figura 4-2, Figura 4-3 e Figura 4-4). Os três solos foram
classificados como Lateríticos Argilosos.
Figura 4-2 - Classificação MCT para o solo preto estudado
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 84
Figura 4-3 - Classificação MCT para o solo amarelo estudado
Figura 4-4 - Classificação MCT para o solo vermelho estudado
4.3 Ensaios Químicos
4.3.1 Composição Química
Foram realizados ensaios químicos nas amostras dos três solos estudados,
tanto no estado puro quanto no estado tratado com a enzima PZ na dosagem 1:20,
por ter apresentado melhores resultados nos ensaios mecânicos.
Nos três solos estudados, há um predomínio dos elementos Alumínio (Al),
Silício (Si) e Ferro (Fe), compondo aproximadamente 97% das amostras analisadas.
Os outros elementos encontrados foram: Titânio (Ti), Enxofre (S), Zircônio (Zr),
Vanádio (V), Potássio (K), Manganês (Mn), Irídio (Ir), Cobre (Cu) e Zinco (Zn).
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 85
Nas amostras tratadas com enzima PZ, procurou observar se houve mudanças
nos elementos com relação ao solo no estado puro, porém os resultados não foram
significativos, ficando todos dentro da margem de erro do ensaio que é de 3%.
Os gráficos apresentam os resultados de composição dos elementos químicos
dos solos estudados na presente pesquisa tanto no solo puro quanto no solo tratado
com enzima PZ (Figura 4-5, Figura 4-6 e Figura 4-7).
(a)
(b)
Figura 4-5 - Composição dos elementos químicos do solo preto do presente estudo (a) solo preto puro (b) solo preto tratado com enzima PZ 1:20
(a)
(b)
Figura 4-6 - Composição dos elementos químicos do solo amarelo do presente estudo (a) solo amarelo puro (b) solo amarelo tratado com enzima PZ 1:20
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 86
(a)
(b)
Figura 4-7 - Composição dos elementos químicos do solo vermelho do presente estudo (a) solo vermelho puro (b) solo vermelho tratado com enzima PZ 1:20
Também foram realizadas análises químicas da composição dos óxidos
presentes nos solos. Houve um predomínio de Óxido de Alumínio (Alumina-
Al2O3), Dióxido de Silício (Sílica–SiO2) e Óxido de Ferro (Hematita-Fe2O3), os
dois primeiros respondendo por mais de 90% da composição. Os resultados são
apresentados nos gráficos para o solo no estado puro e tratado com enzima PZ
(Figura 4-8, Figura 4-9 e Figura 4-10).
(a)
(b)
Figura 4-8 - Composição dos óxidos do solo preto do presente estudo (a) solo preto puro (b) solo preto tratado com enzima PZ 1:20
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 87
(a)
(b)
Figura 4-9 - Composição dos óxidos do solo amarelo do presente estudo (a) solo amarelo puro (b) solo amarelo tratado com enzima PZ 1:20
(a)
(b)
Figura 4-10 - Composição dos óxidos do solo vermelho do presente estudo (a) solo vermelho puro (b) solo vermelho tratado com enzima PZ 1:20
Os outros óxidos encontrados foram: Dióxido de Titânio (TiO2), Trióxido de
Enxofre (Óxido Sulfurico-SO3), Óxido de Potássio (K2O), Dióxido de Zircônio
(ZrO2), Pentóxido de Vanádio (Anidrido Vanádico-V2O5), Óxido de Manganês
(MnO), Trióxido de Irídio (ZrO2), Óxido de Cobre (CuO) e Óxido de Zinco (ZnO).
Também não houve mudanças significativas nas análises com óxidos quando
compara-se o solo tratado ao solo puro, ou seja, não há reações químicas que criem
novos elementos ou modifiquem os existentes nas amostras analisadas.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 88
4.3.2 Teor de Matéria Orgânica
Os resultados dos teores de matéria orgânica dos solos estudados estão
apresentados na Tabela 4-4.
Tabela 4-4 - Teor de matéria orgânica dos solos do presente estudo
Teor de Matéria Orgânica (%)
Solo Preto 3,05
Solo Amarelo 3,12
Solo Vermelho 1,45
Como era esperado, os solos mais superficiais, preto e amarelo, apresentaram
teores de matéria orgânica maiores do que o solo vermelho, que ocorre em maior
profundidade, isso pode ser explicado pelo fato dos solos estarem mais próximos à
superfície.
4.4 Ensaios Mecânicos
4.4.1 Ensaio de Compactação
As curvas de compactação dos solos utilizados no presente estudo estão
apresentadas na Figura 4-11 e os resultados de Umidade Ótima e Massa Especifica
Aparente Seca retirados das curvas de compactação e utilizados no presente estudo
estão apresentados na Tabela 4-5.
Tabela 4-5 - Resultados dos ensaios de compactação
UMIDADE OTIMA (%) MASSA ESPECIFICA
APARENTE SECA (g/cm³)
Solo Preto 20,2 1,614
Solo Amarelo 19,8 1,666
Solo Vermelho 18,1 1,687
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 89
Figura 4-11 - Curvas de compactação dos solos deste estudo
4.4.2 Ensaio de Índice de Suporte Califórnia
Na Tabela 4-6 estão apresentados os valores obtidos no ensaio de Índice de
Suporte Califórnia, e na Tabela 4-7 a expansão do corpo de prova de cada solo após
quatro dias de imersão.
Tabela 4-6 - Resultados de ISC para os solos estudados
ISC (%)
Solo Preto 4,3
Solo Amarelo 5,0
Solo Vermelho 7,9
Tabela 4-7 - Resultados de expansão aos 4 dias de imersão
Expansão (%)
Solo Preto 0,0088
Solo Amarelo 0,0079
Solo Vermelho 0,0562
Na Figura 4-12 está apresentado o resultado do ensaio de ISC nos solos
estudados.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 90
Figura 4-12 - Representação gráfica dos resultados de ISC dos solos estudados
4.4.3 Ensaio LWT – Load Wheel Test
Os resultados dos ensaios realizados no simulador de trafego LWT serão
apresentados a seguir e divididos em diferentes análises. Todos os gráficos
possuem, à sua esquerda, o primeiro resultado sendo o solo no estado puro para
uma melhor visualização.
O valor de cada barra apresentada nos gráficos significa o número de passadas
que o simulador de trafego obteve até a ruptura, lembrando que a cada 1000
passadas a carga é aumentada de acordo com a Tabela 3-5.
Todos os corpos de prova foram curados ao ar livre, com um tempo de cura
de sete dias. Com exceção daqueles onde o objetivo foi verificar se o tempo de cura
influenciava no resultado da ruptura.
Os gráficos estão organizados com os três melhores valores de ruptura
encontrados dispostos do menor para o maior. Apesar de apresentar apenas os três
melhores resultados, foram feitos mais corpos de prova para cada mistura.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 91
4.4.3.1 Resultados Utilizando a Enzima EMC
A Figura 4-13 apresenta os resultados dos ensaios utilizando a enzima EMC
para diferentes dosagens (puro, 1:20, 1:30 e 1:40).
(a)
(b)
(c)
Figura 4-13 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima EMC (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
Observa-se que a enzima EMC melhorou os três tipos de solos, apresentando
em média valores acima da ruptura do solo puro, com valores de 380, 546 e 784
passadas, respectivamente, para os três solos.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 92
O solo preto apresentou um melhor desempenho, onde chegou a uma melhora
de 89,5% quando atingiu um valor de 1486 passadas no CP3 com uma dosagem na
proporção de 1:20.
Também houve 86,8% de melhora para o CP3 do solo amarelo e 59,5% de
melhora no CP3 do solo vermelho, ambos com uma dosagem na proporção de 1:20.
O fato de os melhores resultados serem encontrados na proporção de 1:20 é
explicado pela dosagem ser mais concentrada, ou seja, ter uma maior quantidade de
enzimas do que as outras proporções, de 1:30 e 1:40.
Alguns resultados ficaram abaixo do próprio valor da ruptura no solo puro,
isso pode ser explicado por alguma anormalidade do corpo de prova, seja no
momento da sua fabricação, manuseio ou cura, pois um corpo de prova com as
mesmas características apresentou valores mais elevados.
4.4.3.2 Resultados Utilizando a Enzima TZ
A Figura 4-14 apresenta os resultados dos ensaios utilizando a enzima TZ
para diferentes dosagens (puro, 1:20, 1:30 e 1:40).
Assim como observado para a enzima EMC, os corpos de prova com a enzima
TZ apresentaram melhoras em comparação com o solo puro.
No solo vermelho houve uma melhora de 356% em relação ao solo puro, já
no solo amarelo a melhora foi de 548% e no solo preto de 411%, todos na dosagem
de 1:20.
Já na dosagem de 1:30, a utilizada pelos fabricantes, a melhora também foi
significativa, sendo de 258% no solo vermelho, 454% no solo amarelo e 365% no
solo preto.
Já na dosagem de 1:40 a melhora foi mais modesta, porém também
significativa, acima de 70% nos três solos.
A mesma explicação vale para esse caso, onde a dosagem 1:20 apresenta-se
melhor devido à utilização de uma dosagem de enzima maior do que nas outras
proporções.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 93
(a)
(b)
(c)
Figura 4-14 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima TZ (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 94
4.4.3.3 Resultados Utilizando a Enzima PZ
A Figura 4-15 apresenta os resultados dos ensaios utilizando a enzima PZ
para diferentes dosagens (puro, 1:20, 1:30 e 1:40).
(a)
(b)
(c)
Figura 4-15 - Resultados ensaio LWT utilizando enzima PZ (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 95
Observa-se que como nas outras duas enzimas, a PZ também apresentou
melhoras significativas, porém apresenta os melhores resultados entre as três
enzimas estudadas.
Na dosagem 1:20 houve uma melhora de quase 500% no CP3 do solo preto,
atingindo quase que a capacidade máxima do equipamento, que são de 4000
passadas.
O solo amarelo também apresentou bons resultados nas dosagens 1:20 e 1:30,
ultrapassando as 2500 passadas, o que significa também quase 500% melhor do que
o solo no estado puro.
O solo vermelho apresentou melhoras, mas aquém das apresentadas pelo solo
amarelo e preto, não ultrapassando as 1500 passadas, porém, significando quase
400% de melhoria em relação ao solo puro.
As dosagens 1:40, como já comentado, apresentaram os piores resultados,
porém não menos significativos, isso pode ser explicado devido à menor quantidade
de enzima na sua mistura.
4.4.3.4 Resultados Utilizando a Dosagem 1:40
Na Figura 4-16 serão apresentados os resultados comparativos das análises
utilizando as dosagens na proporção 1:40 (1 litro de enzima para 40m³ de solo) para
os três tipos de enzimas estudados.
Na dosagem 1:40, a quantidade de enzimas na mistura é menor, talvez por
isso atinjam menores valores de ruptura, quando comparado às outras dosagens.
No comparativo entre os resultados da dosagem 1:40, a enzima PZ apresentou
um melhor resultado para os três solos, aumentando em até 250% os valores de
ruptura em relação ao solo no estado puro.
O solo que apresentou os melhores resultados nessa dosagem foi o solo preto,
suportando maior número de passadas, consequentemente mais cargas com valores
maiores (1848 e 1346 passadas), quando comparado ao solo amarelo (1568 e 1320
passadas) e ao solo vermelho (1020 e 912 passadas).
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 96
(a)
(b)
(c)
Figura 4-16 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:40 (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
4.4.3.5 Resultados Utilizando a Dosagem 1:30
Na Figura 4-17 serão apresentados os resultados comparativos das análises
utilizando as dosagens na proporção 1:30 (1 litro de enzima para 30m³ de solo) para
os três tipos de enzimas estudados.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 97
(a)
(b)
(c)
Figura 4-17 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:30 (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
A dosagem 1:30 é a utilizada pelos fabricantes e recomendada aos
consumidores pelos mesmos.
De fato, os corpos de prova ensaiados nessa dosagem mostraram melhores
resultados em relação à dosagem 1:40, tendo valores acima de 2000 passadas nos
solos preto e amarelo, quando tratados com as enzimas TZ e PZ.
Já a enzima EMC não mostrou um desempenho favorável quando comparado
às outras duas estudadas. Isso pode ocorrer por alguma diferença do produto, pois
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 98
as três enzimas são provenientes da mesma matéria prima, o melaço da cana-de-
açúcar, porém cada fabricante tem os seus procedimentos e segredos a respeito da
fabricação das mesmas, o que pode levar a diferenças na composição e
consequentemente no seu desempenho.
Percebe-se que, como visto nos outros resultados, os melhores corpos de
prova são os ensaiados com os solos preto e amarelo. Os resultados com o solo
vermelho apresentam menores valores de ruptura. Isso pode ser explicado pelo teor
de matéria orgânica presente no solo, visto que a enzima precisa de um substrato
orgânico para suas reações. Se o solo possui um teor maior de matéria orgânica, as
reações se desenvolvem mais facilmente do que um solo que possui uma
porcentagem menor.
4.4.3.6 Resultados Utilizando a Dosagem 1:20
Na Figura 4-18 serão apresentados os resultados comparativos das análises
utilizando as dosagens na proporção 1:20 (1 litro de enzima para 20m³ de solo) para
os três tipos de enzimas estudados.
Como já era esperado, em relação a dosagem, os melhores resultados foram
apresentados na relação 1:20, onde os valores dos solos amarelo e preto ficaram
próximos de 3000 passadas ou até mesmo ultrapassaram. Tendo uma melhora muito
significativa, devido à quantidade maior de enzima na mistura.
O solo vermelho novamente ficou abaixo dos resultados dos outros dois solos
estudados, mas não menos importantes, pois mesmo assim apresentou melhoras
acima de 400% em relação ao estado puro.
Já a enzima EMC, em todos os três solos e nas três dosagens (1:20, 1:30 e
1:40) não apresentou resultados expressivos quando comparado aos outros valores,
não ultrapassando as 1486 passadas do solo preto com dosagem 1:20. Isso pode ser
explicado novamente pela quantidade de matéria orgânica presente no solo, visto
que a enzima precisa de um substrato orgânico para suas reações e o solo vermelho
apresentou o menor teor de matéria orgânica entre os três solos estudados.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 99
(a)
(b)
(c)
Figura 4-18 - Resultados ensaio LWT utilizando dosagem 1:20 (a) solo vermelho (b) solo amarelo (c) solo preto
4.4.3.7 Resultados variando o tempo de Cura
Após a ruptura de todos os corpos de prova apresentados anteriormente,
optou-se em verificar a influência do tempo de cura, pois todos os corpos de prova
foram rompidos com sete dias de cura ao ar livre.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 100
Foi escolhido o melhor resultado de todos os ensaios realizados para compor
os ensaios individuais. A mistura escolhida foi o solo preto com a enzima PZ e
dosagem 1:20 (que apresentou resultados de até 3868 passadas).
Foram executados mais corpos de prova e estes foram curados e rompidos
nos seguintes períodos:
14 dias;
28 dias;
56 dias;
90 dias.
Os resultados destes ensaios estão apresentados na Figura 4-19.
Figura 4-19 - Variação do tempo de cura (solo preto, enzima PZ, dosagem 1:20)
Para todos os períodos de cura foram feitos corpos de prova no estado tratado
e no estado puro para se fazer as comparações. Como pode ser observado, os
resultados não diferem muito, ou seja, não existe uma tendência de melhoria ao
longo do tempo. Os valores são próximos e ficam próximos à média de 3000
passadas.
Os resultados com 7 dias, para essa mistura, mostram que não houveram
melhorias significativas para os outros períodos de tempo analisados, mostrando
que o período longo de cura não interfere no desempenho.
4.4.4 Compressão Simples
Os ensaios de compressão simples foram executados no Laboratório de Solos
do IME. Foram moldados quatro corpos de prova cilíndricos no tamanho 10x20 cm
(diâmetro x altura) (Figura 4-20), sendo dois com solo preto puro e dois com solo
preto tratado com PZ com dosagem 1:20.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 101
Todos os corpos de prova foram moldados e curados por sete dias ao ar livre,
assim como foram feitos com os corpos de prova para o LWT.
Figura 4-20 - Corpo de prova para ensaio de compressão simples – solo preto puro
A Figura 4-21 apresenta os resultados médios da compressão simples nas
amostras ensaiadas.
Observa-se que o comportamento à compressão simples do solo tratado com
a enzima é superior ao solo no estado puro. O pico de resistência atingido no solo
puro foi de 4,4MPa e no solo tratado foi de 6,5MPa, um aumento de quase 50%.
Figura 4-21 - Compressão simples - solo preto puro e tratado com PZ
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 102
4.5 Micromorfologia e Mineralogia
4.5.1 Micromorfologia – Microscopia Eletrônica de Varredura
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Microscopia Eletrônica,
Varredura e Transmissão da Seção de Ensino de Engenharia Mecânica e de
Materiais do Instituto Militar de Engenharia-IME.
Numa primeira etapa foram realizadas prospecções a 100x, 200x e 2000x com
os três tipos de solos no estado puro e também com os três tipos de solos no estado
tratado com a enzima PZ, escolhida por apresentar os melhores resultados nos
ensaios mecânicos com o LWT.
Numa segunda etapa foram realizadas prospecções de até 100.000x apenas
no solo preto puro e tratado com PZ, a fim de identificar níveis de transformações
sofridos ou constituintes das amostras.
As imagens estão organizadas em solo puro do lado esquerdo e solo tratado
do lado direito com o intuito de comparação, bem como em ordem de prospecção,
100x, 200x e 2000x.
A Figura 4-22 apresenta os resultados do solo vermelho, a Figura 4-23
apresenta os resultados do solo amarelo e a Figura 4-24 os resultados do solo preto.
O objetivo da microscopia foi identificar ligações, transformações ou
qualquer tipo de mudança que a enzima pudesse causar no solo puro. Porém em
todas as imagens analisadas após o tratamento com enzima, não se conseguiu
identificar nenhuma mudança na estrutura, bem como identificação de novos
constituintes, nem mesmo ligações físicas entre as partículas, estas se estimam que
existam pelo fato dos corpos de prova apresentarem mais rígidos quando tratados.
Decidiu-se fazer novas análises com prospecções maiores, chegando a
100.000x, porém fez-se apenas com solo preto no estado puro e no estado tratado
com PZ 1:20. Esses resultados apresentam-se na Figura 4-25.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 103
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 4-22 - Microscopia eletrônica de varredura - solo vermelho puro e tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) (a) solo vermelho puro (100x) (b) solo vermelho tratado com PZ 1:20 (100x) (c) solo vermelho puro (200x) (d) solo vermelho tratado com PZ 1:20 (200x) (e) solo vermelho puro (2000x) (f) solo vermelho tratado com PZ 1:20 (2000x)
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 104
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 4-23 - Microscopia eletrônica de varredura - solo amarelo puro e tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) (a) solo amarelo puro (100x) (b) solo amarelo tratado com PZ 1:20 (100x) (c) solo amarelo puro (200x) (d) solo amarelo tratado com PZ 1:20 (200x) (e) solo amarelo puro (2000x) (f) solo amarelo tratado com PZ 1:20 (2000x)
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 105
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 4-24 - Microscopia eletrônica de varredura - solo preto puro e tratado com PZ 1:20 (100x, 200x e 2000x) (a) solo preto puro (100x) (b) solo preto tratado com PZ 1:20 (100x) (c) solo preto puro (200x) (d) solo preto tratado com PZ 1:20 (200x) (e) solo preto puro (2000x) (f) solo preto tratado com PZ 1:20 (2000x)
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 106
A Figura 4-25, apresenta prospecções realizadas a 50.000x e 100.000x sobre
amostras de solo preto puro (a esquerda), e amostras de solo preto tratado com
enzima PZ com teor 1:20 do lado direito.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 4-25 - Microscopia eletrônica de varredura - solo preto puro e tratado com PZ 1:20 (50.000 e 100.000x) (a) solo preto puro (50.000x) (b) solo preto tratado com PZ 1:20 (50.000x) (c) solo preto puro (100.000x) (d) solo preto tratado com PZ 1:20 (100.000x)
Mais uma vez não foi possível encontrar as ligações entre as partículas de
argilas, nem mesmo pode-se identificar se houve ou não novas estruturas formadas
com a adição das enzimas no solo tratado.
4.5.2 Mineralogia – Difração de Raios-X
Os ensaios foram executados no Laboratório de Difração de Raios-X da
Seção de Ensino de Engenharia Mecânica e de Materiais do Instituto Militar de
Engenharia-IME.
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 107
Foram realizados ensaios nas três amostras de solo puro e também com três
amostras de solo tratado com a enzima PZ dosagem 1:20, totalizando 6 análises.
Solo preto puro;
Solo preto tratato com PZ;
Solo amarelo puro;
Solo amarelo tratado com PZ;
Solo vermelho puro;
Solo vermelho tratado com PZ.
A escolha pela enzima PZ na dosagem 1:20 se deu pelo fato desta apresentar
os melhores resultados quando comparada com as outras estudadas.
Apresentam-se os gráficos de Difração de Raios-X para o solo preto puro
(Figura 4-26) e solo preto tratado com PZ 1:20 (Figura 4-27).
Figura 4-26 – Resultado de difração de raios-x do solo preto no estado puro
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 108
Figura 4-27 - Resultado de difração de raios-x do solo preto tratado com enzima PZ
O objetivo da difração de raios-x foi apenas para identificar se houve ou não
modificação na estrutura da amostra devido à adição da enzima, tornando-se uma
análise qualitativa. Percebe-se que há picos no solo tratado que não aparecem no
solo puro, por volta de 80º e 95º do eixo 2Theta(º).
Isso significa aparente mudança de uma amostra para outra, porém não foi
estudado qual mudança ocorreu e em qual proporção, sabe-se apenas que houve
alteração no solo tratado.
Apresentam-se os gráficos de Difração de Raios-X para o solo amarelo puro
(Figura 4-28) e solo amarelo tratado com PZ 1:20 (Figura 4-29).
Figura 4-28 - Resultado de difração de raios-x do solo amarelo no estado puro
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 109
Figura 4-29 - Resultado de difração de raios-x do solo amarelo tratado com enzima PZ
O mesmo raciocínio do primeiro caso com o solo preto, repete-se para o solo
amarelo. No estado puro apresentam-se pequenos picos entre 80º e 100º, isso já não
ocorre no estado tratado, porém nota-se um pico maior próximo a 120º.
Significando mais uma vez que houve mudanças na estrutura do solo, porém não
pesquisadas por não fazer parte do objetivo desta pesquisa.
Apresentam-se os gráficos de Difração de Raios-X para o solo vermelho puro
(Figura 4-30) e solo vermelho tratado com PZ 1:20 (Figura 4-31).
Figura 4-30 - Resultado de difração de raios-x do solo vermelho no estado puro
Capítulo 4 - Resultados e Discussões 110
Figura 4-31 - Resultado de difração de raios-x do solo vermelho tratado com enzima PZ
Já no solo vermelho, os picos apresentados no solo puro se repetiram no solo
tratado, levando a concluir que não houveram mudanças significativas na estrutura
das amostras analisadas.
5 Conclusões e Sugestões para Futuros Trabalhos
5.1 Conclusões
A partir dos resultados apresentados e analisados foi possível se chegar às
conclusões abordadas neste Capítulo final.
A seguir estão apresentadas as principais contribuições a cerca desta pesquisa:
Os resultados obtidos permitem concluir que os solos estudados nesta
pesquisa são do tipo MH (Siltes) pela classificação SUCS. Foram
classificados como A-7-5 e A-7-6 pela classificação HRB como um solo
argiloso que, quando convenientemente compactados, podem ser ótimos
para subleito se forem lateríticos. Já pela classificação MCT foram
classificados como solos Lateríticos Argilosos. Estas classificações
assinalam que o comportamento deste material pode ser utilizado como
solo de base de pavimentos, resguardado os níveis de tráfego;
A composição química dos três solos é predominante de Alumínio (Al),
Silício (Si) e Ferro (Fe). Esses três elementos respondem por mais de 97%
da composição dos três solos. Os três solos são formados por
aproximadamente 90% dos três componentes: Óxido de Alumínio
(Alumina-Al2O3), Dióxido de Silício (Sílica–SiO2) e Óxido de Ferro
(Hematita-Fe2O3);
Os solos amarelo e preto apresentaram teores maiores de matéria orgânica
do que o solo vermelho, influenciando favoravelmente a atuação das
enzimas no melhoramento das misturas;
Os ensaios com o LWT foram totalmente satisfatórios, concluindo que a
metodologia desenvolvida para avaliação em solos é completamente
utilizável e recomendada;
O solo vermelho apresentou os piores resultados quando comparado aos
outros. Os solos amarelo e preto apresentaram melhores resultados,
Capítulo 5 - Conclusões e Sugestões para Futuros Trabalhos 112
chegando o preto quase a capacidade máxima do equipamento de 4000
passadas. Resultado explicado pelo maior teor de matéria orgânico
presente nos solos preto e amarelo, levando as enzimas a reagirem com
os substratos presentes. Diferente do solo vermelho que possui um teor de
matéria orgânico menor;
Quanto à avaliação das enzimas, as que se mostraram mais favoráveis
foram a PZ e TZ;
A dosagem de aplicação da enzima exerceu um fator importante nas
misturas, concluindo que quanto menor essa dosagem, isto é, mais
quantidade de enzima na mistura, melhor é o seu comportamento, tendo
assim a dosagem 1:20 como melhor avaliada;
Na análise do comportamento ao longo do tempo, não houve diferenças
significativas nos resultados por longos períodos, levando a concluir que
esse fator não altera no resultado final da cura, concluindo que as
principais reações acontecem nos primeiros sete dias após a fabricação
dos corpos de prova;
As análises utilizando Difração de Raios-X mostraram-se favoráveis para
uma avaliação simples e qualitativa como foi verificada, mostrando
claramente eventuais modificações que vieram a ocorrem nas misturas
com solo preto tratado e solo amarelo tratado.
Através de todas as análises e estudos realizados nesta pesquisa, conclui-
se que há sim viabilidade técnica para utilização de enzimas em obras de
pavimentação, porém, muitos estudos e entendimentos acerca de como
esses aditivos atuam devem ser realizados, a fim de se entender melhor a
respeito do seu comportamento.
Capítulo 5 - Conclusões e Sugestões para Futuros Trabalhos 113
5.2 Sugestões para Futuros Trabalhos
Algumas sugestões para a ampliação do conhecimento e o prosseguimento
dos estudos sobre a aplicabilidade de enzimas em solos são citadas a seguir:
Verificar o desempenho da utilização de enzimas patenteadas em outros
tipos de solos e outros tipos de enzimas;
Avaliar o comportamento das enzimas na tentativa de estabilização de
solos moles;
Repetir os ensaios com a metodologia utilizada, porém variando a
umidade para o ramo seco e úmido, inclusive com histerese;
Utilizar o equipamento WTAT (Wet Track Abrasion Test) para
complementar os ensaios realizados no LWT (Load Wheel Test);
Verificar o comportamento a cargas estáticas das misturas com enzimas
para outros fins geotécnicos;
Realizar estudos microbiológicos para ajudar no entendimento das
reações que ocorrem microscopicamente no solo;
Realizar ensaios de módulo resiliente, fadiga e tração para melhor
entendimento do comportamento mecânico das misturas.
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Carta de Reconhecimento de Baixa Intensidade dos Solos do Estado do Rio de Janeiro
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