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Clayton Zorzi
R.A. n° 002200300585 – 10° Semestre
CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS TROPICAIS
LATERÍTICOS PARA REFORÇO DE PAVIMENTOS
Itatiba/SP
2008
Clayton Zorzi
R.A. n° 002200300585 – 10° Semestre
CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS TROPICAIS
LATERÍTICOS PARA REFORÇO DE PAVIMENTOS
Projeto de pesquisa apresentado à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil da Universidade São Francisco, sob a orientação do Professor Mestre Ribamar de Jesus Gomes, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação.
Itatiba/SP
2008
ZORZI, Clayton. “Caracterização dos Solos Tropicais Lateríticos para reforço de
Pavimentos”. Trabalho de Conclusão de Curso defendido e aprovado na Universidade São
Francisco em 10 de Dezembro de 2008 pela banca examinadora constituída pelos professores:
Professor Mestre Ribamar de Jesus Gomes
USF – Orientador
Professor Dr. Adão Marques Batista
USF – Examinador
Professor Dr. André Bartholomeu
USF - Examinador
Aos Professores
Pelo exemplo de profissionais que são: compromissados, orientadores, investigadores,
instigadores, pesquisadores, estimuladores, que me fizeram crescer pessoalmente e
profissionalmente.
AGRADECIMENTOS
A realização desta Monografia só foi possível pelos anos que passei nesta instituição,
que me deu a oportunidade de conhecer, trocar, aprender e aprimorar meu conhecimento com
grandes professores, mestres e doutores, onde a todos manifesto minha gratidão, em particular
ao meu professor e mestre Ribamar de Jesus Gomes, pela sua orientação, estímulo e
enriquecimento deste trabalho.
Aos meus colegas Fernando, Wendel, Saulo, Wilson, Carlos Eduardo, Ronald, entre
outros, que não apenas nesta fase final estiveram presentes, mas no decorrer deste curso, onde
discutimos criticamente, apoiamos, estudamos, aprendemos, trocamos e criamos um grande
laço de amizade.
Aos meus pais, que me deram a base de minha formação.
A minha esposa, que sempre me incentivou, apoiou, sendo o meu alicerce nos
momentos mais difíceis.
Ao meu filho, que mesmo pequenino sempre me esperou ao retorno da faculdade.
E enfim a Deus, exemplo que pelo caminho trilhado certo, mesmo se encontre
obstáculos, com garra, amor e determinação, conseguimos alcançar os nossos objetivos
Nas coisas pequenas, mais do que nas grandes, se conhece, muitas vezes, o esforço do
homem.
(Baldassaus Castiglione)
ZORZI, Clayton. “Caracterização dos Solos Tropicais Lateríticos para Reforço de
Pavimentos.” 2008. 63f. Trabalho de Conclusão de Curso (Título de Engenheiro Cívil) –
Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e Tecnológicas
da Universidade Sâo Francisco, Itatiba.
RESUMO
Observando-se o grande número de rodovias e pavimentos em nossa região que sofrem
com a acomodação do solo ou o recalque e conseqüentemente através disto o surgimento de
depressões, buracos, rachaduras, etc, que ocorrem na malha viária devido à uma série de
fatores: como o aumento da frota de veículos, fluxo intenso de veículos, veículos cada vez
mais pesados e velozes, juntamente com a falta de manutenção em alguns casos e
principalmente o nosso tema de estudos, o solo, onde outros profissionais nem se dão conta
como este é o fator mais importante, ou até talvez o principal, que associado com outros,
desencadeie todos esses acontecimentos. Este trabalho de Conclusão de Curso (TCC), tem
como objetivo através de pesquisas bibliográficas o conhecimento sobre solos Tropicais,
classificados como lateríticos, solo este que compõe a maioria do território brasileiro.
Apresenta também as recomendações das Normas técnicas vigentes para o manuseio correto
desse tipo de material, que impedira o surgimento das patologias mencionadas.
Palavras-Chave: Pavimento, solo, reforço
ABSTRACT
Observing the large number of roads and pavements in our region who suffer with the
accommodation of the soil or the repression and consequently through it the appearance of
depressions, holes, cracks, etc., that occur in the loop road due to a number of factors: such as
increasing the fleet of vehicles, intense flow of vehicles, vehicles increasingly heavy and fast,
along with the lack of maintenance in some cases and especially our theme of study, the soil,
where other professionals are not reported having such is the most important factor, or maybe
even the main, which combined with others, triggering all these events. Completion of this
work of Course (TCC), aims to bibliographic searches through the knowledge on Tropical
soils, classified as Lateritic, this land that makes up the majority of Brazil's territory. It also
presents the recommendations of the Technical Standards applying for the correct handling of
such material, which would prevent the emergence of diseases mentioned.
Keywords: FLOOR, PAVEMENT, GROUND, REIFORCEMENT
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
LISTA DE TABELAS
1 – INTRODUÇÃO 13
2 – OBJETIVO ____________ 15
3 – JUSTIFICATIVA 16
4 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 17
4.1 – Solos 17
4.1.2 – Origem e Composição 19
4.1.2.1 – Solos Residuais 20
4.1.2.2 – Solos Transportados 22
4.1.2.3 – Solos Orgânicos 24
4.1.2.4 – Solos Pedogênicos 24
4.2 – Solo Tropical___ 25
4.2.1 – O Clima Tropical Úmido 26
4.2.2 – Equilíbrio Hídrico nas Regiões Tropicais 27
4.2.3 – Congelamento, Degelo e Gradiente Térmico no Subsolo 28
4.2.4 – Posição do Nível D’água 30
4.3 – Solo Laterítico__ 31
4.3.1 – Solos Superficiais Lateríticos 33
4.3.2 – Peculiaridades dos Solos Superficiais Lateríticos 34
4.3.2.1 – Latossolos 34
4.3.2.2 – Solos Podzólicos 35
4.3.2.3 – Terras Roxas Estruturadas 35
4.3.2.4 – Linha de Seixos 36
4.4 – Argila___ 38
4.4.1 – Argilas Lateríticas 39
4.5 – Materiais Granulares Empregados em Base, Sub-Base ou Reforços 40
4.6 – Solos e Solo - Agregado Empr. em Base, Sub-Base ou Reforços 43
4.7 – Lateritas, Saibros e Mat. Reciclados Empr. Base, Sub-Base e Refo. 47
4.8 – Materiais Cimentados Empregados em Base, Sub-Base ou Refor. 51
4.9 – Recomendações do DNIT para a Execução de Base
Estabilizada com Utilização de Solos Lateríticos_______________ 53
4.9.1 – Material 53
4.9.2 – Beneficiamento 54
4.9.3 – Características 54
4.9.4 – Equipamentos 56
4.9.5 – Execução da base 57
4.9.6 – Manejo Ambiental 57
4.9.7 – Controle do Material 58
4.9.8 – Controle da Execução 60
5 – CONCLUSÃO 61
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 62
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Perfil resultante da decomposição e rochas (DNER, 1996)
Figura 2 – Depósito de Tálus (DNER, 1996)
Figura 3 – Perfil esquemático de ocorrências de solos em ambientes tropicais
(NOGAMI et al, 2000)
Figura 4 – Perfil de solo mostrando os horizontes A,B e C (MARAGON, 2004)
Figura 5 – Ocorrência de solos Lateríticos no território Brasileiro
(NOGAMI et al, 2000)
Figura 6 – Brita graduada simples
Figura 7 – Brita corrida
Figura 8 – Macadame hidráulico
Figura 9 – Rachão
Figura 10 – Macadame seco
Figura 11 – Macadame seco: detalhe da graduação
Figura 12 – Solo-brita descontínuo: mistura na pista
Figura 13 – Solo-brita descontínuo: detalhe da camada compactada
Figura 14 – Solo-brita
Figura 15 – Solo-areia: mistura em pista
Figura 16 – Solo arenoso fino Laterítico LA
Figura 17 – Argila arenosa Laterítica LG
Figura 18 – Laterita “in natura”
Figura 19 – Saibro: camada compactada
Figura 20 – Saibro: detalhe da graduação
Figura 21 – Agregado reciclado de resíduo sólido
Figura 22 – Agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil: detalhe da
graduação
Figura 23 – Escória de Acíaria
Figura 24 – Brita graduada tratada com cimento
Figura 25 – Brita graduada tratada com cimento: camada de sub- base
Figura 26 – Solo cimento
Figura 27 – Solo – Cal
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials
Al - Alumínio
CFA – Classificação Climática de Koppen “Clima subtropical úmido quente”
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infra - Estrutura de Transportes
DEF – Deficiência Hídrica Anual
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias
EP – Evapotranspiração Potencial
EXC – Excedente Hídrico Anual
Fe – Ferro
GC – Grau de Compactação
IM – Índice de Umidade
IP – Índice de Plasticidade
IPT – Instituto de Pesquisa Tecnológica do Estado de São Paulo
IPR – Instituto de Pesquisa Rodoviária
ISC – Índice de Suporte Califórnia
ISSMFE – International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering
LA – Solo Arenoso Fino Laterítico
LG – Argila Arenosa Laterítica
LL – Limite de Liquidez
MCT – Miniatura, Compactado, Tropical; designação de uma metodologia de
ensaios geotécnicos
mm - Milímetro
PRE – Precipitação Pluviométrica
PRF – Precipitação Efetiva
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Decomposição de Rochas (DNER, 1996)
Tabela 2 – Equilíbrio Hídrico (Medina e Motta, 1989).
Tabela 3 – Quadro de Composição Granulométrica (DNIT, 098/2007).
Tabela 4 – Tolerância Máxima Granulométrica (mm) (DNIT, 098/2007).
Tabela 5 – Amostragem Variável (DNIT, 098/2007).
13
1. INTRODUÇÃO
Desde que se introduziu, no Brasil, no fim da década de 30, o uso da Mecânica dos
Solos na solução de problemas ligados à construção de pavimentos e rodoviários, foram
encontradas várias discrepâncias entre as previsões efetuadas com a aplicação dos princípios
desenvolvidos por essa especialidade e o real comportamento dos solos nas obras. Essas
discrepâncias têm sido atribuídas, em grande parte, às peculiaridades dos solos e do ambiente
tropical. Para que elas possam ser devidamente consideradas, há necessidade de caracterizá-
las apropriadamente, as peculiaridades dos solos tropicais são divididas nos itens:
a) Ocorrência de solos tropicais;
b) Constituição dos solos tropicais;
c) Fábrica de solos tropicais;
d) Propriedades e índices de solos tropicais;
e) Ambiente de solos tropicais.
Uma das dificuldades em abordar as peculiaridades dos solos tropicais reside na
ausência de uma terminologia consagrada para os mesmos. Disso resulta que termos iguais
são freqüentemente usados para significar materiais bastante diferentes e materiais iguais
podem receber várias designações. Confusões daí resultantes acontecem tanto no âmbito
nacional como internacional.
Solos Tropicais são aqueles que apresentam peculiaridades de propriedade e de
comportamento, em decorrência da atuação nos mesmos de processo geológico e/ou
pedológico, típico das regiões úmidas. Encontram-se os seguintes solos nas regiões tropicais:
lateríticos, saproliticos e transportados, o objetivo principal desse trabalho é o estudo do solo
laterítico para reforço de pavimentos.
Os solos Lateríticos, “Later” significa “tijolo” em latim e “Ito” significa material
Pétreo, são solos superficiais, típicos das partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas,
resultante de uma transformação da parte superior do subsolo pela atuação do intemperismo.
No processo de laterização há um enriquecimento no solo de óxido hidratado de ferro e/ou
alumínio e a permanência da caolinita como argilo-mineral predominante e quase exclusivo,
conferindo a estes solos uma coloração típica: vermelho, amarelo, marrom e alaranjado.
Solo Laterítico é definido pelo Comitê de Solos Tropicais da Associação Internacional
de Mecânica Solos e Engenharia de Fundações (ISSMEF) como aquele que pertence aos
horizontes “A” (camada mineral com enriquecimento de matéria orgânica) e “B” (apresenta
14
máxima expressão de cor, estrutura e/ou que possuem materiais translocados), de perfis
drenados, desenvolvidos sob atuação de clima tropical úmido. Possuem sua fração argila
constituída essencialmente de argilominerais do grupo das caulinitas e de óxido e hidróxido
de ferro e/ou alumínio o que confere a estrutura poros e agregações altamente estáveis. Estes
solos têm tendências a possuírem uma grande parcela da sua granulometria menor que 2mm
de diâmetro e em alguns locais podem apresentar, inseridos em sua constituição, pedregulhos
lateríticos denominados de lateritas, que são massas consolidadas, maciças ou porosas, de
mesma mineralogia dos solos lateríticos e que tem sido muito aproveitada como materiais de
construção rodoviária.
Neste trabalho será apresentado o conhecimento disponível sobre o assunto, enfocando
a utilização do Solo Laterítico como material na construção de bases e sub-bases de
pavimento.
15
2. OBJETIVO
O objetivo deste projeto é estudar através de uma revisão bibliográfica as importâncias
dos solos no reforço de pavimentos para rodovias. Procurar entender melhor a influência do
solo no desempenho do pavimento e apresentar de um modo geral os tipos de solos mais
usados como subleito de rodovias e as suas características geológicas.
Serão apresentadas também particularidades dos solos tropicais lateríticos, pela sua
abrangência em grande parte do território nacional.
16
3. JUSTIFICATIVA
Mediante aos inúmeros problemas que se tem tido nas rodovias da região de Itatiba/SP,
como afundamentos, trincas, etc e o tipo de solo destas rodovias é igual a quase toda parte do
território Brasileiro, ou seja, o solo Laterítico, juntamente com os veículos cada vez mais
pesados e velozes com fluxo mais intenso, torna-se imprescindível o estudo deste solo através
de uma revisão bibliográfica para deixar mais claro os cuidados necessários para a prevenção
desses problemas.
17
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1 Solos
O termo “solo” vem do latim “solum”, e é a porção da superfície terrestre onde se anda
e se constrói, etc. Material da crosta terrestre, não consolidado, que ordinariamente se
distingue das rochas, de cuja decomposição em geral provém, por serem suas partículas
desagregáveis pela simples agitação dentro da água (definição do dicionário Aurélio).
Para NOGAMI et al (2000) o solo é um material natural não consolidado, isto é,
constituído de grãos separáveis por processos mecânicos e hidráulicos relativamente suave,
como dispersão em água com uso de aparelhos dispersor de laboratório, e que podem ser
escavados com equipamentos comuns de terraplenagem (pá carregadeira,
motoescavotransportadora, etc.).
No âmbito da engenharia rodoviária, considera-se solo todo tipo de material orgânico ou
inorgânico, inconsolidado ou parcialmente cimentado, encontrado na superfície da terra. Em
outras palavras, considera-se como solo qualquer material que possa ser escavado com pá,
picareta, escavadeira, em necessidade de explosivos. (DNER, 1996).
A parte mais superficial da crosta terrestre é o que chamamos de solo, de uma maneira
geral, os materiais constituintes da crosta terrestre que não satisfizerem a condição de solo
serão considerados como ROCHA, mesmo que isso contrarie as conceituações geralmente
adotadas em geologia e em pedologia. Cabe acrescentar que o solo no sentido aqui adotado
pode apresentar-se com estrutura natural ou artificial.
O solo terá estrutura artificial quando transportado e/ou compactado, como em aterros,
barragens de terra, reforços do subleito de pavimentos, etc., já o natural é como o
encontramos na natureza sem nenhuma intervenção humana.
Pela Engenharia Civil, o solo é definido como todo material da crosta terrestre que não
oferece resistência intransponível à escavação mecânica e que perde totalmente sua
resistência, quando em contato prolongado com a água.
Segundo (Vargas 1977) “o solo tem sua origem imediata ou remota na decomposição
das rochas pela ação das intempéries, fato que já lhe confere uma primeira possibilidade de
classificação: “Solo Residual” como sendo aquele que permanece no local da rocha matriz e
“Solo Transportado” para aquele que após a desagregação das rochas é levado por algum
agente (água, vento ou gravidade) para outros locais. Esta classificação geral implica em uma
18
série de propriedades físicas e de comportamento que podem ser previstas para o material a
partir deste processo de formação”.
Nas obras de engenharia civil, a análise geotécnica que é realizada, sob o prisma da
Mecânica dos Solos, deve sempre se apoiar neste processo dinâmico do relevo e procurar
resgatar a história geológica do solo antes de qualquer projeto.
Especificamente sobre este processo dinâmico, Freire (1995), sintetiza informações de
vários pesquisadores do tema e ressalta: “o relevo e seu processo de transformação tem sido
abordado com destaque pelas várias disciplinas das Ciências Naturais. A Geografia Física
através da Geomorfologia, a Ecologia e principalmente a Geologia, têm demonstrado a
importância de tal consideração”.
A Geomorfologia faz uma abordagem ampla desta dinâmica ao considerar a atuação do
relevo como suporte das interações naturais e sociais. Destaca o antagonismo entre as forças
endógenas e exógenas sendo os trabalhos gerados entre tais forças, produtos em permanente
transformação, dada a constante ação e reação entre matéria e energia, interagindo através dos
diferentes componentes da natureza.
A tese ecológica do Desenvolvimento Sustentável, em um de seus grupos de ações
previstas, refere-se aos esforços do desenvolvimento científico e tecnológico voltados a
compatibilizar as atividades humanas com a dinâmica do meio físico.
Também num contexto ambientalista, Santos et al. (1998) comenta as intensas e
dinâmicas transformações internas e externas do planeta, forjadas pelo movimento de seu
calor interno e pela transformação da energia solar em trabalho mecânico, através
principalmente da movimentação das águas superficiais e subsuperficiais. Acrescenta ainda
que a Geotecnia, sendo uma interface entre a geologia e a engenharia civil, como ciência
natural e tecnológica, tem em seu material de trabalho e suas características gerais a
manifestação destas constantes transformações do relevo.
Freire (1995) comenta também em seu trabalho que varias abordagens tem sido feitas
pela comunidade geotécnica sobre a consideração deste aspecto. O Instituto Tecnológico do
Estado de São Paulo (IPT) ressalta ser a superfície do planeta o resultado entre as chamadas
forças internas que atuam no sentido de elevar a superfície da terra e as externas, que
tendem a arrasar estas elevações. Para o entendimento desta dinâmica natural Freire ressalta
ser fundamental a consideração dos processos de formação, que estão geralmente associados
a movimentos orogenéticos ou decorrentes da epirogêneses, e dos processos de erosão.
19
Freire acrescenta os comentários de Wolle sobre a atuação antagônica da natureza: “de um lado o diastrofismo, através de dobramentos e flexuras ou através de tectônica rígida, falha mentos e basculamentos, cria os relevos acidentados, a elevação dos terrenos de que resultam serras e montanhas e os afundamentos que dão origem a vales, planícies, lagos e mares. Por outro lado ocorre a ação dos processos erosivos, através de seus agentes principais, que são a água e o vento, sob a condicionante básica da gravidade, procurando transportar para cotas mais baixas o material presente em maiores altitudes, numa permanente tendência a peneplanização”.
A partir destas considerações iniciais sobre o processo de formação dos solos de uma
forma geral e sua relação com a dinâmica do relevo, o presente trabalho pretende-se ater
especificamente sobre os solos denominados de “formação pedogenética” (LATERÍTICOS),
ou seja, aqueles que adquiriram características próprias em função da atuação das condições
climáticas, após e independentemente de sua condição de “residual” ou ‘transportado”.
4.1.2 Origem e Composição
Todo o solo tem sua origem imediata ou remota na decomposição das rochas pela ação
das intempéries. A formação originária dos solos depende de pelo menos cinco fatores: 1 – a
natureza da rocha mãe; 2 – o clima da região; 3 – o agente intempérico de transporte; 4 – a
topografia da região; 5 – os processos orgânicos.
Sob este ponto de vista, segundo VARGAS (1978), os solos seriam divididos em quatro
grandes grupos, que serão destacados na sequência.
20
4.1.2.1 Solos Residuais
São aqueles proveniente da decomposição e alteração das rochas “in situ”. Sua
composição depende do tipo e da composição mineralógica da rocha original que lhe deu
origem. Todos os tipos de rocha formam solo residual. São bastante comuns no Brasil,
principalmente na região Centro-Sul, em função do clima. (DNER, 1996).
O quadro à seguir mostra alguns exemplos de formação de solos proveniente da
decomposição de rochas.
Tabela 1 - Decomposição de rochas (DNER, 1996)
TIPO DE ROCHA COMPOSIÇÃO
MINERAL
TIPO DE SOLOS COMPOSIÇÃO
Basalto Plagioclásio
Piroxênios
Argiloso (pouca
areia)
Argila
Quartzito Quartzo Arenoso Quartzo
Filito Micas (sericita) Argiloso Argila
Granito Quartzo Feldspato
Mica
Areno-argiloso
(micáceo)
Quartzo e a argila
(micáceo)
Calcário Calcita Argila
São subdivididos em horizontes e se organizam da superfície para o fundo. A transição
entre um horizonte e o outro é gradativa de modo que a separação entre eles pode ser
arbitrária. Não existe um contato ou limite direto e brusco entre o solo e a rocha que originou.
Em geral tem-se o seguinte esquema, mostrado na figura abaixo:
21
Figura 1 – Perfil resultante da decomposição e rochas (DNER, 1996)
A – Solo residual maduro: é o solo que perdeu toda a estrutura original da rocha madre e
tornou-se relativamente homogêneo. Não se consegue observar restos da estrutura da rocha
nem de seus minerais.
B – Solo de alteração de rocha (Saprolítico): já mostra alguns elementos da rocha madre,
mantendo a estrutura original inclusive veios intrusivos, fissuras, xistosidade e camadas, mas
perdeu totalmente a consistência. Pode ser confundido com rocha alterada, porém ao ser
pressionado pelos dedos esboroa-se completamente.
C – Rocha alterada: lembra a rocha madre no aspecto. É o horizonte em que a alteração
progrediu, preservando parte da estrutura e dos seus minerais. Sua dureza ou resistência é
inferior à da rocha madre.
D – Rocha sã: é a rocha inalterada.
22
4.1.2.2 Solos Transportados
São solos sedimentados por um agente transportador. Formam geralmente depósitos
mais inconsolidados e fofos que os solos residuais e tem profundidades variáveis. De um
modo geral são menos homogêneos que os solos residuais. Ocorrem somente em áreas mais
restritas enquanto que os residuais são mais comuns e de ocorrência generalizada. (DNER,
1996).
De acordo com a capacidade do agente transportador podem exibir grandes variações
laterais e verticais na sua composição. De acordo com o agente transportador temos os
seguintes tipos: aluviais, coluviais, sedimentos e eólicos.
Os solos de aluvião são aqueles transportados pelas águas e depositados quando a
corrente sofre uma diminuição da velocidade. Quando o transporte é feito por grandes
volumes de água formam-se os terraços aluvionais das margens e as planícies recentes dos
deltas dos grandes rios. A princípio são carregados os detritos das erosões. Os primeiros a
serem depositados são os grandes blocos e depois os pedregulhos. Ao se perder a velocidade,
também vai se perdendo a capacidade de carrear os sedimentos e então os rios passam a
depositar as camadas de areia e em seguida os grãos de menor diâmetro formandos leitos de
areia fina e silte. Por fim, somente os micro-cristais de argila permanecem em suspensão na
água e sua sedimentação se dará por floculação. (VARGAS, 1978).
A variação do regime do rio possibilita o aparecimento de depósitos de aluviões
bastante heterogêneos segundo a granulometria do material. As águas dos rios em seu
caminho para o mar transportam os detritos de erosão e os sedimentam em camadas, na ordem
decrescente de seu diâmetro. Em princípio sedimentam-se as camadas de pedregulho, depois
de areia e siltes e por fim às camadas de argila. Os cascalhos encontrados ao longo do rio
Paraná são usados como agregado natural para concreto são exemplos de solos de aluvião
assim como a argila cerâmica do rio Tietê em São Paulo. (DNER, 1996).
Os solos Coluviais são aqueles cujo agente transportador é a gravidade, que faz cair
massas de solo e rochas ao longo dos taludes. Também são conhecidos por depósitos de talus.
Ocorrem via de regra ao pé de escavações e encostas. Sua composição depende do tipo de
rocha existente nas partes mais elevadas. Estes solos normalmente são desaconselháveis para
projetos de engenharia, pois são materiais inconsolidados, permeáveis e sujeitos a
escorregamentos. (DNER, 1996).
23
Os depósitos assim constituídos são formados por grãos de tamanho muito variável,
inclusive blocos de rocha. Os grãos de argila são levados pelas enxurradas e carregados pelas
ribeiras que descem a serra. Porém nem todo transporte coluvial é tão violento, pois podemos
encontrar locais de topografia suavemente ondulada que é o resultado da erosão do topo dos
morros e cuja deposição coluvial se deu nos vales. (VARGAS, 1978).
A figura a seguir mostra exemplos de depósitos de talus:
Figura 2 – Depósito de Tálus (DNER, 1996)
Os sedimentos são incluídos na classe dos solos coluviais por serem solos constituídos
por camadas, recentes ou antigas, que não estejam ainda consolidados.
Os solos Eólicos são aqueles transportados pelo vento. Seus dois tipos mais comuns são
as dunas (encontradas nas praias litorâneas) e os depósitos “loess” (não identificados no
Brasil). Os ventos sopram sobre as areias e as carreiam, indo depositar seus grãos mais além,
formando as dunas. Uma característica deste tipo de formação é a uniformidade dos grãos,
pois a força do vento seleciona os pesos dos grãos que podem ser transportados. Os “loess”
são formados por partículas muito finas que são levadas pelos ventos a elevadas alturas e
depositadas a grandes distâncias. (VARGAS 1978).
24
4.1.2.3 Solos Orgânicos
Segundo VARGAS (1978), a formação dos solos orgânicos ocorre pela impregnação de
matéria orgânica em sedimentos preexistente ou pela transformação carbonífera de materiais,
geralmente, de origem vegetal contida no material sedimentado.
Uma parte dos produtos da decomposição da matéria orgânica é um produto escuro e
relativamente estável que impregna os solos orgânicos, chamado húmus. E este só impregna
permanentemente solos finos como a argila e silte. Geralmente são os solos de cor escura das
baixadas litorâneas ou das várzeas dos rios interioranos. Não existem areias grossas ou
pedregulhos orgânicos, pois a alta velocidade de percolação carreia toda matéria orgânica.
Quando há grande deposição de folhas caules e troncos formam-se um solo fibroso
essencialmente de carbono, que se chama turfa, tendo esta uma densidade menor que os
outros solos orgânicos.
4.1.2.4 Solos Pedogênicos
Dá-se o nome de evolução pedogênica há uma complexa série de processos físico-
químico e biológico que governam a formação dos solos da agricultura. Compreendem a
lixiviação do horizonte superficial e concentração de partículas coloidais no horizonte
profundo e impregnação com húmus do horizonte superficial. Na engenharia, esta camada
recebe o nome de “solo superficial” e têm pouco interesse técnico.(VARGAS, 1978).
Um outro solo, de grande valor técnico para engenharia, são os chamados “solos
porosos”, cuja formação se deve a uma evolução pedogênica em clima tropical de alternância
secas (no inverno) e extremamente úmidas (no verão) resultando assim os solos lateríticos.
Estes solos recobrem extensas zonas do Brasil Centro-Sul e as espessuras podem atingir mais
de 10 metros.
As concreções formadas em clima de profunda alternância de estações secas e úmidas
recebem o nome de pedregulho laterítico, as chamadas lateritas, cuja importância técnica é
cada vez maior para a construção de base rodoviárias. (VARGAS, 1978).
Devido à sua grande utilização em obras rodoviárias e pavimentos, este tipo de solo será
abordado separadamente.
25
4.2 Solo Tropical
Solo Tropical é aquele que apresenta peculiaridades de propriedades e de
comportamento, relativamente aos solos não tropicais, em decorrência da atuação no mesmo
de processo geológicos e/ou pedológicos, típicos das regiões tropicais úmidas (Committee on
Tropical Soils of ISSMFE. 1985).
Conseqüentemente, para que um solo possa ser considerado como Tropical, não basta
que tenha sido formado na faixa astronômica tropical ou em região de clima tropical úmido. É
indispensável que possua peculiaridades de interesse geotécnico, a serem consideradas à
seguir. Essa definição é essencialmente tecnológica: portanto, não necessariamente cientifica.
Nas regiões de solos tropicais, encontram-se os seguintes solos: LATERÍTICOS,
SAPROLÍTICOS E TRANSPORTADOS. Um perfil esquemático da ocorrência desses solos
pode ser visto na figura abaixo:
Figura 3 – Perfil esquemático de ocorrência de solos em ambientes tropical (NOGAMI
et al, 2000).
Grande parte das peculiaridades dos solos tropicais é atribuída às condições climáticas
vigentes nas áreas em que eles se situam ou na ocasião de sua evolução. Alguns solos
tropicais ocorrem, atualmente, em áreas de clima não tipicamente tropicais, estando, portanto,
em fase de transformação para se adaptar às novas condições climáticas.
26
Vários problemas geotécnicos peculiares das áreas de ocorrência de solos tropicais
estão relacionados ao clima quente e úmido, típico da região climática tropical. Daí a
oportunidade de melhor caracterizar o ambiente tropical úmido e compará-lo com aqueles
prevalecentes nos climas temperados e frios, onde se desenvolveram grande parte dos
procedimentos adotados nas obras viárias. Só após melhor familiaridade com eventuais
diferenças ambientais, será possível desenvolver procedimentos mais apropriados para as
regiões tropicais úmidas, por isso a importância dos profissionais de engenharia estarem
realizando tais estudos para que sua obra tenha uma adequação de alta qualidade e garantia.
4.2.1 O Clima Tropical úmido
O clima tropical úmido caracteriza-se pelas altas temperaturas médias anuais,
geralmente superiores a 20° C, sem ocorrência de congelamento do subsolo, e elevada
pluviosidade, isto é, superior a 1000 mm/ano. Para fins comparativos, caracterizar-se essa
condição mediante o uso de classificações climáticas.
Uma das classificações climáticas mais adotadas é a de KOPPEN, (193l) que é bastante
antiga e simples. Assim, por exemplo, o clima CFA ocorre tanto no sul do Estado de São
Paulo, incluindo as cidades de Itapetininga e Juquiá, onde o ambiente é nitidamente tropical,
não ocorrendo portanto o congelamento do subsolo, como na região de Washington EUA.,
onde, durante cerca de um mês, o subsolo fica congelado.
No hemisfério Sul, o tipo climático CFA ocorre desde o sul do Estado de São Paulo,
onde predominam nitidamente solos tropicais lateríiticos, até as proximidades de Bahia
Branca, na Argentina, a cerca de 500 Km ao sul de Buenos Aires, onde o ambiente não é nada
tropical, com predominância de solos do grupo chernozêmico.
No estado atual de desenvolvimento da geotécnica das regiões tropicais, a
caracterização climática, mediante o uso das classificações disponíveis , pouco contribuiria
para o desenvolvimento de critérios geotécnicos e construtivos mais apropriados para as
regiões tropicais.
27
4.2.2. Equilíbrio Hídrico nas Regiões Tropicais
O equilíbrio Hídrico de um solo, ou seja, o conhecimento deste é muito importante
quando se tem como finalidade atividades agrícolas e hidrológicas, na superfície do terreno,
isso é expresso pela fórmula abaixo, proposta por Thornthwaite, em 1948, e por Penman, em
1950:
PRF = precipitação efetiva, geralmente expressa em mm, que pode ser positiva ou
negativa: se positiva, haverá excesso d’água que se escoará por drenagem superficial ou
subterrânia; se negativa, o teor de umidade do solo tenderá a diminuir;
PRE = precipitação pluviométrica durante o período (geralmente um mês), expressa
quase sempre em mm;
EP = evapotranspiração potencial, isto é, a quantidade máxima de água possível de ser
evaporada no local, coberto por vegetação baixa e com suprimento ilimitado de água no solo,
expressa em mesma unidade de PRE. Esse valor pode ser determinado de várias maneiras,
sendo que geralmente é calculado em função da temperatura média mensal e da posição
geográfica do local. Valores aproximados de EP mensal podem ser obtidos multiplicando-se a
temperatura média mensal por 4 a 5.
A precipitação efetiva PRF positiva significa disponibilidade de água para alimentar a
evaporação potencial, não havendo, portanto perda de umidade junto da superfície do solo. Na
prática, o fenômeno é mais complexo, sendo necessário considerar uma evapotranspiração
real, porquanto poderá haver deficiência de água em certos períodos do ano. Além disso, o
solo funciona como reservatório de água, cedendo-a as plantas, quando há deficiência de
precipitação, e armazenando o excesso de precipitação, logo após o período de seca.
A caracterização anual do equilíbrio hídrico pode ser feita pelo uso do ÍNDICE DE
UMIDADE (IM), expresso pela formula:
100 EXC 60 DEFEP
EXC = excedente hídrico anual, geralmente em mm, obtido de gráficos de equilíbrio
hídrico;
28
DEF = deficiência hídrica anual, geralmente em mm, obtida de gráficos de equilíbrio
hídrico;
EP = evapotranspiração potencial anual, obtida de gráficos de equilíbrio hídrico.
Segundo esse índice, a elevada temperatura tem grande efeito em diminuir o seu valor,
de maneira que mesmo com elevada precipitação anual pode resultar um IM relativamente
baixo, como acontece na cidade do Rio de Janeiro, onde esse índice é +5, como observaram
Medina e Motta (1989). Utiliza-se, em geral, para caracterização qualitativamente o equilibrio
hídrico, a escala a seguir:
Tabela 2 – Equilíbrio Hídrico (Medina e Motta, 1989)
TIPO ÍNDICE – IM
Superúmido >100
Úmido 20 a 100
Subúmido 0 a 20
Seco -20 a 0
Semi-Árido -40 a -20
Árido -60 a -40
Para o planejamento da construção de pavimentos e de outras partes de obras viárias,
geralmente, mais do que o valor de IM, há maior interesse de se conhecer o equilíbrio hídrico
apresentado sob formas gráficas.
4.2.3 Congelamento, Degelo e Gradiente Térmico no Subsolo
Uma das conseqüências da elevada temperatura média anual, prevalecente nos climas
tropicais, é a ausência do congelamento no subsolo e conseqüente degelo na primavera.
Os livros tradicionais de pavimentação, de origem estrangeira, enfatizam os efeitos
prejudiciais desse fenômeno, que se associa à expansão, perda de suporte e redução do
módulo de resiliência das camadas envolvidas. A expansão pode ocorrer tanto pelo aumento
da espessura das lentes de gelo, que se formam no subsolo, como conseqüente ao aumento do
teor de umidade na ocasião do degelo. A perda de suporte e a redução do módulo de
resiliência associam-se ao degelo da primavera, porquanto o gelo contribui para aumentar a
29
capacidade de suporte e do módulo de resiliência, enquanto estiver presente. Segundo
AASHTO (1986), na ocasião do degelo, o módulo de resiliência pode atingir valores da
ordem de 20% daqueles prevalecentes no verão.
Outra peculiaridade do ambiente prevalecente nas camadas do pavimento e do subleito,
nas regiões tropicais, é o gradiente térmico predominante, que se estabelece da superfície do
pavimento para as camadas subjacentes. Nas regiões de clima tropical, este gradiente é
tipicamente decrescente, durante o dia, e crescente, durante a noite.
Nas regiões de climas frios e temperados, o gradiente térmico mais importante que se
estabelece é no sentido crescente, durante os períodos mais frios. Esse gradiente faz com que
o teor de umidade se desloque do subleito para as camadas mais superficiais do pavimento. E
isso pode ser altamente prejudicial, por quanto significa aumento no teor de umidade nas
camadas superficiais. Já nas regiões tropicais, o gradiente térmico diurno faz com que o teor
de umidade das camadas superficiais tenda a se deslocar em direção ao subleito.
Observe-se que a movimentação d’água sob o efeito do gradiente térmico, transferindo-
a das partes mais quentes para as mais frias, sob a forma de vapor, só é significativa se a
camada envolvida tiver vazios comunicáveis em quantidade elevada. Assim, se o solo for
argiloso e compactado nas condições de massa específica aparente seca máxima, a sua
importância só ocorre se essa camada for submetida a uma secagem prévia. Essa secagem não
só permite o estabelecimento de vazios intergranulares preenchidos de ar como, também, de
trincas e fissuras de contração.
Outra condição essencial para que o gradiente térmico proporcione significativa
movimentação d’água, é que esse gradiente seja elevado. Nas regiões tropicais, durante o dia,
a superfície do pavimento atinge temperaturas superiores a 60°C, enquanto que o subleito
permanece com temperatura de cerca da metade desse valor. Durante a noite, o gradiente
contrário que se estabelece é incapaz de inverter o processo de maneira completa, porquanto o
subleito nunca atingirá valores próximos de 60°C.
Para que a movimentação d’água do tipo em consideração tenha importância, é
necessário, ainda, que a camada em que o fenômeno ocorre esteja muito próxima da
superfície. Espessas camadas de revestimento ou base granular tornam o processo pouco
importante. Tudo indica que o processo pode ser relevante nos pavimentos que utilizam bases
arenoargilosas ou argilosas, revestidas por camadas betuminosas delgadas.
30
4.2.4 Posição do Nível D’água
Uma das conseqüências das grande espessura das camadas saprolíticas e lateríticas é a
grande profundidade em que geralmente se situa o lençol freático. Admite-se que o horizonte
pedogenético de tipo laterítico só se desenvolve acima do nível d’água. A grande espessura da
camada saprolítica também é atribuída, em grande parte, ao abaixamento sucessivo do nível
d’água, à medida que o processo de intemperismo evolui.
Nas regiões tropicais úmidas, raramente o nível d’água nos cortes, onde ocorrem
espessas camadas lateríticas e saprolíticas, aparece a menos de cerca de 5 metros da superfície
do terreno. Nessas condições, raramente a plataforma da rodovia intercepta o lençol freático.
Observa-se que, nas regiões de climas frios e temperados úmidos, a emergência do lençol
freático nos cortes é muito freqüente, o que tem levado ao uso generalizado de valetas laterais
profundas.
31
4.3 Solo Laterítico
É considerado solo de comportamento geotécnico laterítico, a não ser que
especificadamente observando o contrário. Aquele que é caracterizado por possuir uma série
de propriedades que levam a classificá-lo como solo de comportamento laterítico, segundo
classificação MCT.
No processo de laterização há um enriquecimento no solo de óxido hidratados de ferro
e/ou alumínio e a permanência da caolinita como argilo-mineral predominante e quase
exclusivo, conferindo a estes solos uma coloração típica: vermelho, amarelo, marrom e
alaranjado.
Pedologicamente, o solo laterítico é uma variedade de solo superficial pedogenético,
típico das partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas. Nos meios rodoviários
brasileiros, o termo solo laterítico é freqüentemente usado como significando pedregulho
laterítico.
Segundo NOGAMI et al (1985) apud MARANGON (2004) solo laterítico é definido pelo Comitê de Solos Tropicais da Associação Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações (ISSMEF) como aquele que pertence aos horizontes A (camada mineral com enriquecimento de matéria orgânica) e B (apresenta máxima expressão de cor, estrutura e/ou que possuem materiais translocados), de perfis bem drenados, desenvolvidos sob atuação de clima úmido. Possuem sua fração argila constituída essencialmente de argilominerais do grupo das caulinitas e de óxido e hidróxido de ferro e/ou alumínio o que confere a estrutura poros e agregações altamente estáveis.
Estes solos têm tendência a possuírem uma grande parcela da sua granulometria menor que 2 mm de diâmetro e em alguns locais podem apresentar, inseridos em sua constituição, pedregulhos lateríticos denominados de lateria, que são massas consolidadas, maciças ou porosas, de mesma mineralogia dos solos lateríticos e que tem sido muito aproveitadas como materiais de construção rodoviária.
Na figura a seguir é mostrado um perfil de solo onde pode-se identificar a distinção
clara entre os horizontes A, B (lateríticos) e C (saprolíticos):
32
Figura 4 – Perfil de solo mostrando os horizontes A, B e C (MARANGON, 2004)
A figura abaixo mostra-se a ocorrência de solos lateríticos no território brasileiro:
Figura 5 – Ocorrência de solos lateríticos no território brasileiro (NOGAMI et al, 2000)
33
4.3.1 Solos Superficiais Lateríticos
Os solos superficiais lateríticos apresentam uma mineralogia relativamente simples. O
quartzo é um mineral encontrado com muita freqüência e, quase sempre, de maneira
predominante nas frações areia e pedregulho desses solos, como acontece também nos solos
não tropicais. Aliás, esse mineral é considerado normal na Mecânica dos Solos tradicional.
Conseqüentemente, quando não se especifica o mineral da fração areia e pedregulho dos
solos, pode-se admitir que o constituinte é o quartzo.
Outro mineral (a rigor, uma associação de minerais) que freqüentemente ocorre nos
solos superficiais lateríticos, sobretudo na fração pedregulho, é a LATERITA ou
CONCREÇÃO LATERITICA, constituída essencialmente de óxidos hidratados de ferro e de
alumínio. A essa substância associam-se freqüentemente a magnetita, a ilmenita, a hematita e
sobretudo o quartzo.
A laterita possui uma série de peculiaridades como constituinte dos grãos de solos, das
quais se destacam as seguintes:
• Massa específica real consideravelmente maior que a do quartzo (cerca de 3,0 a
5,0 g/cm³);
• Resistência mecânica consideravelmente menor que o quartzo, podendo,
muitas vezes, ser fragmentada facilmente com uso de martelo de madeira;
• Absorção d’água da ordem de alguns porcentos.
Similarmente ao caso da fração areia, a constituição mineralógica desta fração é quase
sempre muito simples, sendo nítida a predominância do quartzo. Nos solos desenvolvidos
com contribuição importante de rochas básicas, sobretudo basaltos, podem ocorrer siltes nos
quais os constituintes predominantes são a magnetita e a ilmenita.
É bastante freqüente a presença de TORRÕES DE ARGILA, não totalmente
desagregáveis pelo processo de dispersão utilizado na separação desta fração para
determinação granulométrica. A porcentagem desses torrões, geralmente, varia muito com a
intensidade da dispersão mecânica e do defloculante utilizado.
A LATERITA (forma concrecionada de óxido hidratados de ferro e/ou alumínio)
também pode ocorrer nessa fração; contudo, e difícil de ser distinguida dos torrões de argila.
A fração argila dos solos lateríticos caracteriza-se por conter elevada porcentagem de
óxido e hidróxido de Fe e de Al. Em casos extremos, pode-se, inclusive, solos lateríticos nos
quais na fração argila predominam minerais não argílicos.
34
O argilo-mineral geralmente presente na fração argila dos solos lateríticos é a caolinita,
que é o membro da família dos argilo-minerais menos ativo coloidalmente. Essa atividade é
ainda reduzida quando se associa aos óxidos e hidróxidos de Fe ou de Al. Esses óxidos
geralmente envolvem a caolinita, somando esses fatos às peduliaridades dos óxidos e
hidróxidos considerados, pode-se justificar o comportamento peculiar dos solos lateríticos.
4.3.2 Peculiaridades dos Solos Superficiais Lateríticos
Esses solos constituem perfis naturais caracterizados pedologicamente por conterem
horizontes B, designados:
1) “B” latossólicos, que integram perfis designados LATOSSOLOS,
2) “B” texturais, que integram designados SOLOS PODZOLIZADOS ou
PODZÓLICOS e TERRAS ROXAS ESTRUTURADAS.
As características desses horizontes pedológicos e dos perfis que integram, para
finalidades essencialmente pedológicas, podem ser encontradas nas referências seguintes.
Vieira e Vieira (1983), Committee on Tropical Soils of ISSMFE (1985), Topic 1.2; e
Camargo et al (1987).
De interesse geotécnico são sobretudo importantes as características descritivas
seguintes:
4.3.2.1 Latossolos
• Pequena diferenciação de horizontes, sendo que mesmo o horizonte vegetal ou
orgânico pode ser pouco distinto;
• Cores predominantemente vermelha, amarela e marrom ou (bruna);
• Grande espessura, podendo atingir mais de uma dezena de metros;
• Elevada porosidade aparente, elevada permeabilidade, com agregação
geralmente bem desenvolvida (torrões bem distintos);
• Variedade granulométricamente, desde argila até areia argilosa;
• Principais grupos pedológicos: Latossolo Roxo (Terra Roxa Legítima);
Latossolo Vermelho-Escuro; e Latossolo Vermelho-Amarelo.
35
4.3.2.2 Solos Podzólicos
• Diferenciação de horizontes bastante nítida, podendo-se distinguir o horizonte
orgânico ou vegetal (horizonte pedológico A), que se sobrepõe a um horizonte
nitidamente mais rico em argila, designado horizonte B textual;
• Cores predominantes: vermelha e amarela no horizonte B;
• Espessura: desde menos de um metro a até alguns metros;
• Fábrica caracterizada por possuir, freqüentemente, agregados (torrões) bem
desenvolvidos nas variedades argilosas e presença de cerosidade (superfície argilosa
brilhante);
• Condições de drenagem freqüentemente prejudicadas pela presença do
horizonte argiloso;
• Granulometria variada, desde variedades arenosas até argilosas;
• Grupos pedológicos mais freqüentes: Podzólico Vermelho-Amarelo; Podzólico
Vermelho-Escuro, Podzólico Bruno-Acinzentado; Podzólico Amarelo.
4.3.2.3 Terras Roxas Estruturadas
• Diferenciação dos horizontes pouco nítidas, sobretudo no que se refere à cor;
• Cores predominantes: vermelha e marron (bruna), semelhante aos latossolos
roxos;
• Possuem um horizonte “B” textural, isto é, um enriquecimento nítido de argila
nesse horizonte, que possui granulometria tipicamente de argila;
• O horizonte “B” apresenta uma agregação muito desenvolvida, caracterizada
por formar blocos centimétricos, que se desagregam intensamente quando expostos às
intempéries, porosidade aparente e permeabilidade elevadas;
• O horizonte “B” apresenta cerosidade muito nítida;
• Espessura da ordem de até vários metros;
• Dão efervescência com água oxigenada e contêm elevada porcentagem de
grãos de óxido de ferro anidros (magnetitas e ilmenita, principalmente), associando-se
às rochas básicas;
36
• Grupos pedológicos mais freqüentes: Terra Roxa Estruturada, Terra Bruna
Estruturada.
4.3.2.4 Linha de Seixos
Uma feição muito comum no horizonte superficial ou no seu limite inferior é a presença
de uma linha de seixos (“Stone line”, em inglês). Essa feição não se restringe aos perfis
tipicamente tropicais, porém é nos solos lateríticos que essas linhas aparecem com maior
freqüência e desenvolvimento.
De uma maneira geral, a presença da linha de seixos significa descontinuidade genética
no perfil.
Quase sempre o solo sobrejacente à linha de seixos tem origem diferente daquele
subjacente. Devido a esse fato, em pedologia, costuma-se caracterizar as partes geneticamente
distintas, separadas por linhas de seixos, por números romanos.
Geotecnicamente, a linha de seixos tem em geral significado prático importante. Isso
porque, com freqüência, essa linha limita inferiormente o horizonte superficial laterítico.
Abaixo da linha de seixos, podem ser encontrados tanto solo saprolítico como transportado e,
mais raramente, o pedogenético superficial.
Se a camada subjacente for saprolítica, portando de origem residual, certamente o
horizonte superficial não será mais residual e sim, transportado. Além disso, a camada
saprolítica terá propriedades e comportamento bastante diferentes do horizonte superficial
sobrejacente.
Se, abaixo da linha de seixos, o solo for de origem transportada, o mesmo terá também
propriedades e comportamento bem distintos do horizonte superficial sobrejacente à linha de
seixos. Isso porque o solo sobrejacente à linha de seixos, apesar de também ser transportado,
teve processo de transporte geralmente bem diferente; além disso, foi submetido a intensos
processos pedogenéticos de laterização.
A linha de seixos pode ter várias origens, existindo uma razoável bibliografia sobre o
assunto. Do ponto de vista geotécnico e para as regiões de clima tropical úmido, têm
importância sobretudo aquelas originadas:
a) Pelo coluvionamento superficial, isto é, deslocamento ao longo de
encostas, devido sobretudo à ação da gravidade e sucessivos umedecimentos e
secagens. Esse tipo de linha de seixos geralmente associa-se a uma fonte definida de
37
seixos, que pode ser tanto de origem sedimentar como magmática ou metamórfica.
Quando de origem magmática ou metamórfica, os seixos são angulosos;
b) Pelas mudanças de clima seco para úmido. O clima possibilita o
acúmulo de seixos na superfície do terreno. A mudança de clima, com aumento de
pluviosidade, faz com que se desenvolva nova superfície do terreno, que, em muitos
lugares resulta em sobreposição de material transportado sobre a camada de seixos.
Observe-se que, em grande parte das áreas atualmente úmida do Brasil, o clima
precedente foi tipicamente seco.
c) Muitas linhas de seixos são de origem fluvial e de origens mistas,
envolvendo, sobretudo, processos de formação de concreções e couraças lateríticas. A
interpretação apropriada dessas linhas de seixos requer razoável treino em geologia e
em pedologia.
38
4.4 Argila
Aglomerado de argilo minerais e de outros elementos tais como quartzo, feldspato e
mica, e ainda certo teor de impurezas, tais como óxido de ferro e matéria orgânica. Quanto a
influência dos processos geológicos e da composição dos solos no seu comportamento, a
composição mineralógica pode ser um dado valioso para prever ou resolver alguns problemas
pouco usuais na engenharia de solos. Entretanto, sozinha é insuficiente para explicar o
comportamento dos solos, havendo a necessidade da consideração de outros fatores: arranjo
das partículas, origem geológica, tamanho e forma das partículas, características do fluído dos
poros e dos íons adsorvidos, e finalmente da natureza complexa das características
mineralógicas dos solos naturais (Massad, 1996).
Com relação ao processo de formação, como foi comentado no item anterior, todo solo
tem sua origem imediata ou remota na decomposição das rochas pela ação das intempéries.
Concomitantemente com a fragmentação pela expansão e contração térmica a rocha sofre
oxidação e ataque de águas aciduladas por ácidos orgânicos. A argila é formada através da
decomposição dos feldspatos e mica, pela água acidulada.
O termo argila não pode ter em mecânica dos solos o significado de rocha que tem em
geologia, pois se referirá sempre a um solo. (Vargas, 1977).
A primeira característica que diferencia o solo é o tamanho das partículas que os
compõe. Existem grãos de areia com dimensões de 1 a 2 mm e existem partículas de argila
com espessura da ordem de 10 angstrons (0,000001 mm). Há porém situações de grãos de
areia envoltos por grande quantidade de partículas argilosas finíssimas ficando com o mesmo
aspecto de uma aglomeração formada exclusivamente de partículas argilosas. Quando secas
as duas formações (areia/argila) são dificilmente diferenciadas, quando úmidas, entretanto a
aglomeração de partículas argilosas, se transforma em uma pasta fina enquanto a partícula
arenosa revestida é facilmente reconhecida pelo tato. (Sousa Pinto, 1998).
Granulometricamente os solos são classificados em quatro tipos básicos (pedregulho,
areia, silte e argila), a partir do diâmetro médio dos grãos, conforme especificado em Vargas
(1977), apresentado a seguir:
Pedregulho – diâmetro médio > 2 mm
Areia – 0,02 mm < diâmetro médio < 2 mm
Silte – 0,002 mm < diâmetro médio < 0,02 mm
Argila (micro cristais) – diâmetro médio < 0,002 mm
39
4.4.1 Argilas Lateríticas
Grandes áreas do território brasileiro, assim como de muitos outros países tropicais,
estão cobertas de um manto de solo com características pedogenéticas, ou seja, estruturados a
partir da laterização: fenômeno característico de regiões de clima tropical e intertropical
(quente e úmido), condicionado pela lixiviação de bases e sílica produzidos por hidrólise,
acumulação de sesquióxidos de ferro e alumínio e produção de argilo minerais do grupo
caulinítico. A denominação de lateríticos se incorporou na terminologia dos engenheiros,
embora não seja mais usada nas classificações pedológicas que atualmente utilizam o termo
Latossolo (EMBRAPA, 1999). Os solos lateríticos têm sua fração argila constituída
predominantemente de minerais cauliníticos e apresentam elevada concentração de ferro e
alumínio na forma de óxido, hidróxidos e oxihidróxidos donde sua peculiar coloração
avermelhada. Estes sais se encontram, geralmente, recobrindo agregações de partículas
argilosas.
Os solos lateríticos apresentam-se, na natureza, geralmente não saturados, com índice de
vazios elevado, e conseqüentemente pequena capacidade de suporte, porém podendo ser
reestruturado a partir de compactação. Por isto são muito empregados em pavimentação. Após
compactado, apresenta contração se o teor de umidade diminuir, mas não apresenta expansão
na presença de água (Sousa Pinto, 1998).
40
4.5 Materiais Granulares Empregados em Bases, Sub- Bases ou Reforços
Os Materiais Granulares mais empregados em base, sub – base ou reforço de
pavimentos são a Brita Graduada Simples, figura 6, Brita Corrida, figura 7, Macadame
Hidráulico, figura 8, Rachão, figura 9 e o Macadame Seco, figura 10 e 11.
Figura 6 - Brita graduada simples
Figura 7 - Brita corrida
41
Figura 8 - Macadame Hidráulico (Foto: Nogami, década de 1950, Rodovia Presidente Dutra)
Figura 9 - Rachão
42
Figura 10 - Macadame Seco
Figura 11 - Macadame seco: detalhe da graduação
43
4.6 Solos e Solo - Agregados Empregados em Bases, Sub-Bases ou Reforços
Os Solos e Solos-Agregados mais empregado em Bases, Sub-Bases ou Reforço de
pavimentos são: Solo-Brita descontínuo (misturado em pista), figura 12 e 13, Solo-Brita,
figura 14, Solo-Areia (misturado em pista), figura 15, Solo Arenoso fino Laterítico (LA),
figura 16 e a Argila Arenosa Laterítica (LG), figura 17.
Figura 12 - Solo-brita descontínuo: mistura em pista
44
Figura 13 - Solo-brita descontínuo: detalhe da
camada compactada
Figura 14 - Solo-brita
45
Figura 15 - Solo-areia: mistura em pista
Figura 16 - Solo arenoso fino laterítico LA’: trincas devido
à perda de umidade da camada compactada
46
Figura 17 - Argila arenosa laterítica LG’: trincas devido
à perda de umidade da camada compactada
47
4.7 Lateritas, Saibros e Materiais Reciclados Empregados em Bases
Reforços, Sub – Bases
As Lateritas, Saibros e Materiais Reciclados mais Empregados em Bases, Reforços e
Sub-Bases são as Lateritas (in natura) figura 18, Saibro, figura 19 e 20, os Agregados
Reciclados de Resíduo Sólido da Construção Civil, figura 21 e 22 e Escória de Aciaria, figura
23.
Figura 18 - Laterita in natura
48
Figura 19 - Saibro: camada compactada
Figura 20 - Saibro: detalhe da graduação
49
Figura 21 - Agregado reciclado de resíduo sólido
da construção civil
(Foto: Abdou, 2005)
Figura 22 - Agregado reciclado de resíduo sólido da
construção civil: detalhe da natureza e graduação
(Foto: Abdou, 2005)
50
Figura 23 - Escória de aciaria
51
4.8 Materiais Cimentados Empregados em Bases, Sub - Bases ou Reforço
Os materiais Cimentados mais Empregados em Base, Sub-Bases ou Reforço de
pavimento são a Brita graduada tratada com cimento, figura 24 e 25, Solo – Cimento, figura
26 e o Solo – Cal, figura 27.
Figura 24 - Brita graduada tratada com cimento
Figura 25 - Brita graduada tratada com cimento:
camada de sub-base
52
Figura 26 - Solo-cimento
Figura 27 - Solo-cal: trincas devido à retração
53
4.9 Recomendações do DNIT para execução de Base Estabilizada com
Utilização de Solos Lateríticos
O Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT), criou juntamente
com o Instituto de Pesquisa Rodoviárias (IPR) a Norma DNIT 098/2007-ES, para servir no
estabelecimento da sistemática a ser empregada na execução de camada de base de
pavimentos com solo Laterítico, e está formatado de acordo com a Norma DNIT 001/2002-
PRO.
Este item prescreve a sistemática empregada na execução da camada de base de
pavimento utilizando solos lateríticos de graduação graúda e estabelece os requisitos
concernentes a material, equipamento, manejo ambiental, execução e controle da qualidade
dos materiais empregados, além dos critérios para aceitação, rejeição e medição dos serviços.
Este solo pode ser empregado como encontrado “in natura” ou beneficiado.
Para efeito desta Norma, é adotada a seguinte definição:
Base com solo laterítico – camada granular de pavimentação, utilizando solo laterítico,
executada sobre a sub-base, subleito ou reforço do subleito, devidamente regularizado e
compactado.
Para efeito desta Norma, é adotada a seguinte condição:
Não se deve permitir a execução dos serviços, objeto desta Norma, em dias chuvosos.
4.9.1 Material
Os materiais constituintes são solos lateríticos de graduação graúda, entendendo-se
como tais aqueles cuja relação molecular sílica-sesquióxido, determinada pelo Método
DNER-ME 030/94, for menor que 2, e que apresentarem expansão inferior a 0,2%, medida no
ensaio DNER-ME 049/94 Solos – determinação de Índice Suporte Califórnia, utilizando
amostras não trabalhadas, com 26 ou 56 golpes por camada.
0²60
²0³102
²0³160
Onde:
S/R = Relação molecular sílica-sesquióxido
54
SiO² = Sílica
Al²O³ = Sesquióxido de alumínio
Fe²O³ = Sesquióxido de ferro
Admite-se valor da expansão até 0,5% no ensaio de ISC desde que , no ensaio de
expansibilidade DNER-ME 029/94, o valor obtido seja menor que 10%.
4.9.2 Beneficiamento
Os solos lateríticos “in natura”, de graduação graúda, para efeito do emprego e
aceitação, podem ser beneficiados por um ou mais dos seguintes processos:
a) Britagem;
b) Mistura com outros solos arenosos;
c) Desagregação na pista;
d) Peneiramento com ou sem lavagem.
4.9.3 Característica
Os materiais lateríticos graúda “in natura” ou beneficiados, destinados à construção da
base, quando submetidos aos ensaios DNER-ME 054/97, DNER-ME 080/94, DNER-ME
082/94 e DNER-ME 122/94, devem apresentar as seguintes características:
a) O Índice de Suporte Califórnia (ISC) deverá obedecer aos seguintes
valores relacionados ao número N de operações do eixo padrão de 8,2t, para o período
de projeto:
ISC > 60% para N < 5x10(elevado à sexta)
ISC > 80% para N > 5x10(elevado à sexta)
b) O material será compactado no laboratório, conforme a norma DNER-
ME 49/74, com 26 ou 56 golpes por camada, para atender aos valores mínimos de ISC
especificados no item a. Os valores mínimos do ISC devem ser verificados dentro de
uma faixa de variação de umidade, a qual será fixada pelo Projeto e pelas
Especificação Particulares.
c) A fração que passa na peneira n° 40 deverá apresentar limite de liquidez
inferior ou igual a 40% e índice de plasticidade inferior ou igual a 15%.
55
d) Os solos lateríticos com IP > 15% poderão ser usados em misturas
como outros materiais de IP < 6%, satisfazendo a mistura resultante aos seguintes
requisitos:
- LL < 40% e IP < 15%
- A relação S/R e a expansão e/ou expansibilidade definidas nesta Especificação.
- Ausência de argilas das famílias das nontronitas e/ou montmorilonitas, constatadas
em análises mineralógicas.
-E a todos os demais requisitos desta Especificação.
e) O agregado retido na peneira de 2mm deve ser constituído de partículas
duras e duráveis, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, isento de
matéria vegetal ou outra substância prejudicial e apresentado valores de abrasão “Los
Angeles” menores ou igual a 65%.
f) Possuir composição granulométrica satisfazendo uma das faixas do
Quadro a seguir:
Tabela 3 - Quadro de Composição Granulométrica (DNIT 098/2007)
Peneira Abertura (mm) Faixas
Granulométricas (%,
em Peso Passando) –
Faixa A
Faixas
Granulométricas (%,
em Peso Passando) –
Faixa B
2” 50,8 100-100 -
1” 25,4 100-75 100-100
3/8” 9,5 85-40 95-60
N° 4 4,8 75-20 85-30
N° 10 2,09 60-15 60-15
N° 40 0,42 45-10 45-10
N° 200 0,075 30-5 30-5
A curva granulométrica, indicada no projeto poderá apresentar as seguintes tolerâncias
máximas:
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Tabela 4 – Tolerâncias Máxima Granulométricas (mm), (DNIT 098/2007)
Peneiras Mm % em Pesso Passando
3/8” – 1” 9,5 – 25,4 +ou- 7
N° 40 – N° 4 0,42 – 4,8 +ou- 5
N° 200 0,074 +ou- 2
g) O equivalente em areia deverá ser maior que 30%.
h) A percentagem do material que passa na peneira n° 200 não deve ultrapassar
2/3 da percentagem que passa na peneira n° 40.
i) Quando submetido aos Ensaios DNER-ME 049/94 e DNER-ME 129/94
(Método C), o agregado retido na peneira n° 10 deverá ser constituído de partículas duras
e resistentes, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, e isentas de matéria
vegetal ou outra substância prejudicial. Quando submetido ao ensaio Los Angeles
(DNER-ME 035/94), não deve apresentar desgaste superior a 65%, admitindo-se a não
realização desse ensaio nos casos em que utilização anterior do material tenha apresentado
desempenho satisfatório.
4.9.4 Equipamentos
Constituido por:
a) Motoniveladora;
b) Escarificador;
c) Carro-tanque distribuidor de água;
d) Rolos compactadores tipos pé-de-carneiro, liso-vibratório e
pneumático;
e) Grade de discos;
f) Pulvimisturador;
g) Central de mistura.
Além destes poderão ser usados outros equipamentos aceitos pela Fiscalização.
57
4.9.5 Execução da Base
Compreende as operações de mistura e pulverização, umedecimento ou secagem dos
materiais (realizados na pista ou em central de mistura), bem como espalhamento,
compactação e acabamento na pista, devidamente preparada na largura desejada com as
quantidades de material que permitam, após compactação, atingir a espessura projetada.
Os materiais de base serão explorados, preparados e espalhados de acordo com
Especificações Complementares.
A compactação será executada com o teor de umidade dentro dos limites para os quais
se verifica o valor mínimo do ISC especificado pelo projeto.
A espessura mínima da camada de base será de 10 cm, após a compactação.
Quando o projeto fixar a camada de base com espessura final superior a 20 cm, esta será
subdividida em camadas parciais, nenhuma delas excedentes a espessura de 20 cm.
O grau de compactação deverá ser, no mínimo, 100%, em relação a massa especifica
aparente, seca, máxima, obtida segundo o método adotado.
Concomitantemente às operações de execução da base, serão realizados os controles
prescritos nos itens 9.7.e 9.8.
4.9.6 Manejo Ambiental
Visando a preservação do meio ambiente, no decorrer das operações destinadas à
execução da camada de base estabilizada granulometricamente, devem-se observar os
seguintes cuidados:
De modo geral:
a) Atender às recomendações preconizadas na Norma DNER-ES 281/97,
no Manual para atividades ambientais rodoviárias e nas Diretrizes básicas para
elaboração de estudos e programas ambientais rodoviários: escopos básicos/ instruções
de serviço.
De modo particular, em relação à exploração das ocorrências de materiais (pedreiras):
a) Apresentar a Licença Ambiental de Operação da pedreira, para
arquivamento de uma cópia anexada ao Livro de Ocorrências da Obra.
b) Evitar a escolha de pedreira e a instalação de britagem em área de
preservação ambiental.
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c) Planejar adequadamente a exploração da pedreira de modo a minimizar
os danos durante essa fase e a possibilitar a recuperação ambiental após a retirada dos
equipamentos e materiais.
d) Impedir o emprego de queimadas como forma de desmatamento.
e) Seguir as recomendações da Norma DNER-ES 279/97 na implantação
de estradas de acesso (ou caminhos de serviços).
f) Usar bacias de sedimentação junto às instalações de britagem para
retenção do pó de pedra produzido em excesso ou dos resíduos da lavagem da brita,
evitando o carregamento indesejável para cursos d’água.
g) Disciplinar e sinalizar o tráfego e o estacionamento de veículos e
equipamentos para evitar acidentes, a poluição e outros danos ao meio ambiente. Em
especial, proibir o tráfego pesado e desordenado fora do corpo estradal e localizar as
áreas de estacionamento e de serviço de manutenção dos equipamentos de forma que
os resíduos de lubrificantes e combustíveis não sejam levados aos cursos d’água.
h) No caso em que a brita seja fornecida por terceiros, exigir
documentação atestando a regularidade das instalações e da operação e exibi-a ao
órgão ambiental competente.
4.9.7 Controle do Material
Devem ser adotados os seguintes procedimentos:
a) Ensaio de caracterização do material espalhado na pista. Usar os
métodos DNER-ME 054/97, DNER-ME 080/94, DNER-ME 082/94 e DNER-ME
122/94 em locais escolhidos aleatoriamente. Deve-se coletar uma amostra por camada
para cada 300m de pista ou por jornada de 8 horas de trabalho. No caso de emprego de
materiais homogêneos, pode-se reduzir para uma amostra por camada para cada
1000m de extensão. No caso de emprego de usina de solos, as amostras
correspondentes serão coletadas na saída do misturador.
b) Ensaios de compactação. Usar o método DNER-ME 129/94 (Método C)
com materiais coletados na pista, em locais escolhidos aleatoriamente. Em relação ao
número de amostras e ao uso de usina de solo, adotar as indicações do item “a”. Nota:
Quando for usado material laterítico britado, com ou sem mistura de solo, a energia de
compactação de projeto deverá ser modificada quanto ao número de golpes, de modo a
59
atingir o máximo da densificação, determinada em trechos experimentais em
condições reais de trabalho no campo.
c) Ensaios de Índice Suporte Califórnia (ISC) e expansão.Usar o método
DNER-ME 049/94, para material coletado na pista em locais escolhidos
aleatoriamente. Em relação ao número de amostras e ao uso de usina de solo, adotar as
indicações do item “a”. Nota: O número de ensaios e de determinação de controle do
material será definido pelo executante em função do risco de rejeitar um serviço de
boa qualidade, conforme a tabela seguinte:
Tabela 5 - Amostragem Variável (DNIT 098/2007)
Onde “N” é o número de amostras, “K” o coeficiente multiplicador e “α” o risco do
executante.
N K Α
5 1,55 0,45
6 1,41 0,35
7 1,36 0,30
8 1,31 0,25
9 1,25 0,19
10 1,21 0,15
11 1,19 0,13
12 1,16 0,10
13 1,13 0,08
14 1,11 0,06
15 1,10 0,05
16 1,08 0,04
17 1,06 0,03
19 1,04 0,02
21 1,01 0,01
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4.9.8 Controle da Execução
a) Ensaio de umidade higroscópica do material, feiro imediatamente antes da
compactação, por camada, para cada 100m de pista a ser compactada, em locais
escolhidos aleatoriamente. Usar os métodos DNER-ME 052/94 ou DNER-ME 088/94. As
tolerâncias admitidas para a umidade higroscópica serão de +ou- 2% em torno da umidade
ótima.
b) Ensaio de massa especifica aparente seca “in situ” , feito em locais escolhidos
aleatoriamente, por camada, para cada 100m de extensão, pelos métodos DNER-ME
036/94 e DNER-ME 092/94. Para pistas de extensão inferior a 4000 m², deverão ser feitas
no mínimo cinco determinações para o calculo do Grau de Compactação (GC). Nota 1: Os
cálculos para GC maior do que 100% utilizarão os valores da massa especifica aparente
seca obtidos no laboratório e da massa especifica “in situ” obtida no campo. Nota 2: O
número de determinações do GC será definido em função do risco de rejeição de um
serviço de boa qualidade assumido pelo executante, de acordo com a tabela do item 9.7.c
acima.
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5. CONCLUSÃO
As pesquisas realizadas e apresentadas neste trabalho demonstram que é de suma
importância o tipo de solo utilizado no subleito de pavimentos de rodovias.
Prova ainda mais que para se ter uma boa pista de rodagem e necessário que o solo seja
adequado, ou seja, preparado para o tipo de carregamento, intensidade, velocidade, pela qual
a rodovia se proponha a oferecer.
Para isso é preciso realizar vários estudos de compactação, grau de umidade,
preocupação com a fauna e flora e acima de tudo perceber que tipo de solo estamos lidando,
pois isto é que vai determinar realmente se a rodovia irá corresponder com a expectativa
prevista em projeto, e em muitos casos substituindo o solo se necessário, para evitar
problemas futuros.
No caso dos solos lateríticos, deve-se tomar cuidado com a reação com água por
apresentar problemas de contração, entretanto quando reestruturados por compactação,
apresentam um bom comportamento em bases, sub-bases e reforço de pavimentos.
62
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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