Estabilização de solos residuais graníticos através da adição de cal

Abstract

A correcta estabilização dos solos de fundação constitui um aspecto cada vez mais importante no panorama actual da construção. De facto, a preocupação com o ambiente assume proporções cada vez maiores, existindo hoje em dia a clara consciência de que todos os esforços devem ser feitos no sentido de minorar os estragos ambientais causados pelo desenvolvimento das mais variadas infra-estruturas. Nessa óptica, é urgente não só encontrar métodos construtivos que permitam atingir este objectivo, como ac elerar a sua implementação. O aproveitar dos materiais existentes no local da obra, independentemente da sua qualidade e adequabilidade ao projecto em questão, permite não só evitar a sua substituição por materiais de melhor qualidade, recolhidos noutro local, com graves consequências ao nível dos impactos ambientais; como também eliminar a necessidade de um local de depósito dos materiais não compatíveis. O recurso à estabilização de solos através da inclusão de materiais como o cimento ou a cal permite atingir os objectivos propostos e, para além de constituir um método relativamente pouco dispendioso e de fácil aplicação, pode ser aplicado em praticamente todos os tipos de solo. Os solos residuais graníticos podem ser encontrados em extensas áreas da zona norte do país, possuindo uma fracção argilosa que, embora significativa em termos quantitativos, é constituída maioritariamente por caulinite. Ora, este mineral é pouco reactivo com a cal, quando comparado com outros tipos de minerais argilosos. Por outro lado, o elevado volume da fracção argilosa diminui a adequabilidade deste tipo de solo à estabilização com cimento. Neste trabalho pretende assim quantificar-se os benefícios alcançados com a estabilização com cal de um solo residual granítico, quer no que respeita à sensibilidade à água (melhoramento), quer no que respeita aos ganhos de resistência mecânica (estabilização). Foram estudadas as características de dois solos, distintos na relação material arenoso / material argiloso, tendo sido monitorizada a evolução dessas características após a mistura com cal. A cal utilizada neste trabalho era do tipo calcítica hidratada, e foi adicionada aos solos nas percentagens de 2, 6 e 10%, em função dos efeitos que se pretendiam estudar. São apresentados e analisados os resultados obtidos em provetes com períodos de cura até 10 semanas. Em termos de resistência mecânica, registaram -se aumentos até 10 vezes o valor inicial da resistência do solo. Foram também testadas as respostas dos dois solos sob condições de saturação, sendo que também neste caso se registaram melhorias, relativamente às condições originais. Foi ainda estudado o efeito da mistura da cal com cloreto de sódio, verificando-se que esta constitui uma opção viável, na medida em que permite uma redução dos custos, sem perda de qualidade em termos de resistência mecânica e susceptibilidade à água. Foi também feita uma revisão do estado da arte respeitante aos métodos de estabilização de solos, nas vertentes de estabilização mecânica, estabilização física e estabilização química.

The correct stabilization of foundation soils constitutes an increasingly important issue in the present civil engineering world. Concerns over the environment have taken significant proportions, and there is the awareness today that efforts must be made to diminish the environmental damage caused by the development of infrastructures. Therefore, it has become urgent not only to find building procedures, which will allow this objective to be achieved, but also to accelerate their implementation. Recycling material from the original site, independently of the simplicity avoids its substitution by better materials, recovered elsewhere; which has severe consequences for the environment. This also eliminates the need for a deposit site of unused material. Soil stabilization with cement and/or lime is a way of achieving the proposed goals, which is at the same time inexpensive and easy to apply in practically any type of soil. Residual granite soils can be found in large areas of northern Portugal. Their clay fraction, being significant in quantity, is formed almost exclusively by kaolin, a mineral which in comparision with other types of clays does not react very much with lime. On the other hand, the high percentage of clay reduces the fitness of the this type of soil for stabilization with cement. The main goal in this research work is to quantify the benefits achieved with the lime stabilisation of a residual granite soil, with respect to water sensibility and mechanical resistance. The characteristics of two soils, with different clay fractions are discussed and the evolution of their properties after mixing with 2, 6 and 10% lime is studied. A calcitic hydrated lime was used in this research work. The results were monitored up to ten weeks after the admixture, at which point resistance had improved more than ten times the initial values. The compressive strengths of both soils in saturated conditions were also tested, once again significant improvements relatively to the initial values were observed. The effects of the addition of sodium chloride and lime are also reported. It was concluded that this is an efficient way of reducing costs, without losing the strength gains and water sensibility already achieved.. Furthermore, a review of the state-of-the art was also undertaken with regard to mechanical, physical and chemical stabilization of soils.