Melhoramento de solos expansivos com uso de cal : uma revisão

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Main Author: SOUTO MAIOR, Jeovana da Silva
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFPE
Download full: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55442
Summary: Solos expansivos são encontrados em grandes áreas no mundo e a sua presença é considerada uma das causas mais comuns de problemas em estruturas, especialmente prédios e rodovias, causando prejuízos de ordem econômica e social todos os anos para reparar as edificações afetadas (JEFFREY, 2007). O uso de cal para estabilizar estes solos permite o reaproveitamento do solo natural e a prevenção de problemas pós-construção em estruturas. Esta pesquisa apresenta uma revisão de trabalhos publicados entre os anos de 1991 e 2022 em 25 países, sobre o melhoramento de solos expansivos com cal, servindo como base de dados da caracterização física, química, mineralógica, microestrutural e geomecânica. Foram analisados 80 trabalhos, selecionados em sítios eletrônicos de publicação científica e acadêmica. A análise dos solos naturais mostra a predominância da textura fina, com a média do limite de liquidez de 80% e limite de plasticidade de 47% se tratando de solos com um potencial de expansão “muito alto”, pelos critérios de Chen (1965), Seed et al (1962), e Daksanamurthy e Raman (1973). Condicionados ao tratamento, 24 % dos casos analisados utilizaram o teor de 6% de cal para tratar a expansão. 96% dos solos tratados apresentaram um decréscimo no índice de plasticidade, 75% obtiveram um aumento da umidade ótima e 76% apresentaram redução da densidade seca máxima. Testes de difração de Raios-X, TG, DTG, CBR, expansividade e resistência a compressão simples comprovaram que o aumento do teor de cal e do tempo, são proporcionais aos resultados dos solos expansivos a serem neutralizados pelas reações pozolânicas, mesmo a um baixo teor de cal. 32 solos apresentaram resultados quanto à expansão livre, 8 deles eliminaram completamente o potencial de expansão, enquanto em 19 casos, o potencial foi reduzido a menos de 1,5%, 97% dos solos reduziram seu potencial em no mínimo 16 %. Esta análise comprovou que o tratamento químico do solo com a cal, reduz a fração argilosa, reduz a umidade ótima e aumenta a densidade máxima seca depois de curado, aumenta o pH, aumenta a presença dos óxidos de cálcio, altera a microestrutura do solo criando ligações cimentícias, reduz a expansividade, incrementa o CBR e resistência a compressão simples.
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A análise dos solos naturais mostra a predominância da textura fina, com a média do limite de liquidez de 80% e limite de plasticidade de 47% se tratando de solos com um potencial de expansão “muito alto”, pelos critérios de Chen (1965), Seed et al (1962), e Daksanamurthy e Raman (1973). Condicionados ao tratamento, 24 % dos casos analisados utilizaram o teor de 6% de cal para tratar a expansão. 96% dos solos tratados apresentaram um decréscimo no índice de plasticidade, 75% obtiveram um aumento da umidade ótima e 76% apresentaram redução da densidade seca máxima. Testes de difração de Raios-X, TG, DTG, CBR, expansividade e resistência a compressão simples comprovaram que o aumento do teor de cal e do tempo, são proporcionais aos resultados dos solos expansivos a serem neutralizados pelas reações pozolânicas, mesmo a um baixo teor de cal. 32 solos apresentaram resultados quanto à expansão livre, 8 deles eliminaram completamente o potencial de expansão, enquanto em 19 casos, o potencial foi reduzido a menos de 1,5%, 97% dos solos reduziram seu potencial em no mínimo 16 %. Esta análise comprovou que o tratamento químico do solo com a cal, reduz a fração argilosa, reduz a umidade ótima e aumenta a densidade máxima seca depois de curado, aumenta o pH, aumenta a presença dos óxidos de cálcio, altera a microestrutura do solo criando ligações cimentícias, reduz a expansividade, incrementa o CBR e resistência a compressão simples.CNPqExpansive soils are found in large areas worldwide, and their presence is considered one of the most common causes of problems in structures, especially buildings and highways, causing economic and social losses every year to repair the affected constructions (JEFFREY, 2007). The use of lime to stabilize these soils allows for the reuse of natural soil and prevents post-construction problems in structures. This research presents a review of papers published between 1991 and 2022 in 25 countries on the improvement of expansive soils with lime, serving as a database for physical, chemical, mineralogical, microstructural, and geomechanical characterization. Eighty works were analyzed, selected from scientific and academic publication websites. The analysis of natural soils shows a predominance of fine texture, with an average liquid limit of 80% and plastic limit of 47%, indicating soils with "very high" expansion potential according to the criteria of Chen (1965), Seed et al (1962), and Daksanamurthy and Raman (1973). Subjected to treatment, 24% of the analyzed cases used a 6% lime content to address expansion, 96% of treated soils showed a decrease in plasticity index, 75% experienced an increase in optimum moisture content, and 76% exhibited a reduction in maximum dry density. X-ray diffraction, TG, DTG, CBR, expansivity, and simple compression strength tests confirmed that the increase in lime content and time is proportional to the results of expansive soils neutralized by pozzolanic reactions, even at low lime content. Thirty-two soils provided results regarding free expansion, with eight eliminating expansion potential, while in 19 cases, the potential was reduced to less than 1.5%. 97% percent of the soils reduced their potential by at least 16%. This analysis demonstrated that chemical treatment of soil with lime reduces the clay fraction, decreases optimum moisture content, increases maximum dry density after curing, raises pH, enhances the presence of calcium oxides, alters soil microstructure by creating cementitious bonds, reduces expansivity, increases CBR, and unconfined compression strength.Universidade Federal de PernambucoUFPEBrasilPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilFERREIRA, Silvio Romero de Melohttp://lattes.cnpq.br/0349479529660341http://lattes.cnpq.br/8035357058902261SOUTO MAIOR, Jeovana da Silva2024-03-14T14:19:37Z2024-03-14T14:19:37Z2023-11-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOUTO MAIOR, Jeovana da Silva. Melhoramento de solos expansivos com uso de cal: uma revisão. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2023.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55442porAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPE2024-03-15T05:24:08Zoai:repositorio.ufpe.br:123456789/55442Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212024-03-15T05:24:08Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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