Estabilização de solos tropicais com cal e impactos no dimensionamento mecanístico-empírico de pavimentos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Kleinert, Thaís Radünz
• Orientador(a): Nunez, Washington Peres
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estabilização do solo; Solo tropical; Cal; Comportamento mecânico
• Palavras-chave em Inglês: Lime-soil stabilization; Tropical soils; Mechanical behavior; Mechanistic-empirical design; Cemented layers
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/234945

A estabilização de solos com cal é uma técnica ambientalmente sustentável, de modo que se bem concebida e aplicada, pode representar grandes benefícios ao desempenho de pavimentos. Ao se incluírem camadas de elevada resistência e rigidez resultantes dessa técnica, surge uma nova concepção de pavimentos; pois os demais materiais (granulares e asfálticos) passam a se comportar de maneira satisfatória, proporcionando ao pavimento maior vida útil. Embora a técnica seja empregada universalmente há muitos anos, grande parte dos estudos remetem a solos de clima temperado. Visando solucionar dúvidas acerca da aptidão dos solos tropicais à estabilização com cal, esta tese tem como objetivo analisar os fatores que afetam o comportamento resistência-tensão-deformação dos solos tropicais estabilizados com cal e os impactos no dimensionamento mecanístico-empírico de pavimentos com camadas estabilizadas. Para isso, na primeira etapa da pesquisa desenvolveu-se um abrangente estudo experimental, envolvendo ensaios de caracterização, procedimentos de dosagem e ensaios mecânicos para a obtenção de parâmetros de resistência e de deformabilidade; complementados por análises mineralógicas. Foi estudado o comportamento de três solos residuais argilosos com diferentes classificações pedológicas (Argissolo, Luvissolo e Latossolo), ao serem tratados com cal hidratada; sendo verificada a aptidão dos mesmos à melhoria e à estabilização com dois tipos de cales (calcítica e dolomítica). A partir dos resultados da dosagem, foram selecionados dois teores de cal (3 e 5% em peso de solo seco), a fim de se quantificar seu efeito no comportamento mecânico das misturas. Quando se visavam modificações nas características volumétricas, trabalhabilidade e resistência em curto prazo (solo melhorado), as misturas eram compactadas na energia normal; sendo a energia modificada utilizada quando se procuravam aumentos significativos e duradouros de resistência e rigidez (solo estabilizado). Também foram avaliados os efeitos do tempo de cura e da imersão prévia nos resultados dos ensaios. A partir dos valores obtidos de módulo de elasticidade na flexão, deformação na ruptura e resistência à compressão simples, desenvolveu-se a segunda etapa da pesquisa, que consistiu na realização de análises mecanísticas de pavimentos semirrígidos e invertidos, com camadas das misturas estudadas. Os resultados experimentais e mecanísticos evidenciaram que a estabilização com cal calcítica proporciona notável aumento da capacidade estrutural aos pavimentos, sendo os efeitos mais significativos do que se empregada a cal dolomítica. Igualmente foi observado que quanto maior o teor de cal adicionado, maiores são os benefícios obtidos no comportamento mecânico das misturas, bem como seus impactos nos pavimentos; principalmente para tempos de cura mais elevados. Entre os fatores estudados, a energia de compactação foi o mais significativo, obtendo-se maiores resistências e módulos ao se compactarem as misturas na energia modificada. Globalmente, conclui-se que a inclusão de bases e/ou sub-bases dos solos argilosos estabilizados com cal resulta em notável aumento da capacidade estrutural dos pavimentos (NAASHTO), comparada àquela de estruturas flexíveis. Para auxiliar na realização de anteprojetos de pavimentos com camadas estabilizadas com cal, e na tomada de decisão entre estratégias construtivas, apresenta-se um guia de pré- dimensionamento, com base laboratorial e mecanístico-empírica.