Comportamento geotécnico de um solo expansivo estabilizado com cinza de casca de arroz e cal hidratada

Abstract

Solos expansivos são solos não-saturados, que contêm argilominerais que na estação chuvosa aumentam de volume e no período seco contraem em sua superfície. A partir de ensaios de laboratório é possível avaliar a tensão de expansão, grau de expansividade e tipo de argilomineral constituinte. Para reduzir ou anular a expansão do solo, utiliza-se métodos de estabilização com o uso de aditivos estabilizantes. Este artigo apresenta a caracterização física e química do solo expansivo localizado no município de Agrestina, no Agreste de Pernambuco, assim como dos percentuais de suas misturas com cal-hidratada e com cinza de casca de arroz (CAA), para combater a expansão deste solo. Foi analisada a expansividade do solo em seu estado natural e após a compactação ótima, e também nos diversos percentuais das misturas do solo com CCA substituição, em peso, de 2%, 4% 6% 8%, 10%, 12% e 14% e com substituição, em peso de cal, nas proporções de 3%, 5%, 7%, 9%, 11% e 13%. Para identificar o argilomineral do solo foi realizado o ensaio de Difração de Raio X. O solo, em estado natural, apresentou expansão livre de 6,58%, com sobrecarga de 10 kPa e tensão de expansão média de 155 kPa. A substituição do solo natural por Cal-Hidratada e CCA reduziu a expansão, influenciando suas características físicas e químicas, mostrando-se eficaz no combate a expansão.

Full text

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 232
Journal of Environmental
Analysis and Progress
Journal homepage: www.jeap.ufrpe.br/
10.24221/jeap.5.2.2020.3205.232-256
ISSN: 2525-815X
Comportamento geotécnico de um solo expansivo estabilizado com
cinza de casca de arroz e cal hidratada
Geotechnical behavior of an expansive soil stabilized with rice husk ash
and hydrated lime
Jayne Araújo Silvaa, Maria Isabela Marques da Cunha Belloa, Silvio Romero de Melo Ferreirab
a Universidade Federal de Pernambuco-UFPE, Centro Acadêmico do Agreste. Rodovia BR-104, Km 59, s/n, Nova
Caruaru, Caruaru, Pernambuco, Brasil. CEP: 55002-970. E-mail: jayne.a.silva@hotmail.com,
isabelamcvbello@hotmail.com.
b UFPE, Centro de Tecnologia e Ciências. Avenida Prof. Moraes Rego, n. 1235, Cidade Universitária, Recife,
Pernambuco, Brasil. CEP: 50670-901. E-mail: sr.mf@hotmail.com.
A R T I C L E I N F O
Recebido 10 Mar 2020
Aceito 30 Jun 2020
Publicado 30 Jun 2020
A B S T R A C T
Expansive soils are unsaturated soils, which are stored clay mined in the increased
rainy season and the dry period against its surface. Based on laboratory tests, it is
possible to evaluate the expansion stress, the degree of expansion, and the type of
clay-mineral component. To reduce or expand the annular soil, use stabilization
methods with the use of additive stabilizers. This study presents a physical and
chemical characterization of the expansive soil located in the municipality of
Agrestina in the State of Pernambuco and the percentages of its mixtures with
hydrated lime and rice husk ash (CAA) to combat the soil expansion. Soil expansion
was analyzed under natural condition and after optimum compaction, and also in the
various percentages of soil mixtures with CCA substitution, by weight, of 2%, 4%
6% 8%, 10%, 12%, and 14 % and with substitution, in lime weight, in the proportions
of 3%, 5%, 7%, 9%, 11%, and 13%. The X-ray diffraction test was performed to
identify the soil or clay mineral. The soil, in natural condition, showed variation of
6.58%, overload with 10k Pa, and the average expansion voltage of 155kPa. The
replacement of the soil by hydrated lime and CCA reduces the expansion, affects the
chemical and physical characteristics, proving to be effective in combating the
expansion.
Keywords: Expansiveness, additives, geotechnical property, stabilization.
R E S U M O
Solos expansivos são solos não-saturados, que contêm argilominerais que na estação
chuvosa aumentam de volume e no período seco contraem em sua superfície. A partir
de ensaios de laboratório é possível avaliar a tensão de expansão, grau de
expansividade e tipo de argilomineral constituinte. Para reduzir ou anular a expansão
do solo, utiliza-se métodos de estabilização com o uso de aditivos estabilizantes. Este
artigo apresenta a caracterização física e química do solo expansivo localizado no
município de Agrestina, no Agreste de Pernambuco, assim como dos percentuais de
suas misturas com cal-hidratada e com cinza de casca de arroz (CAA), para combater
a expansão deste solo. Foi analisada a expansividade do solo em seu estado natural e
após a compactação ótima, e também nos diversos percentuais das misturas do solo
com CCA substituição, em peso, de 2%, 4% 6% 8%, 10%, 12% e 14% e com
substituição, em peso de cal, nas proporções de 3%, 5%, 7%, 9%, 11% e 13%. Para
identificar o argilomineral do solo foi realizado o ensaio de Difração de Raio X. O
solo, em estado natural, apresentou expansão livre de 6,58%, com sobrecarga de 10
kPa e tensão de expansão média de 155 kPa. A substituição do solo natural por Cal-
Hidratada e CCA reduziu a expansão, influenciando suas características físicas e
químicas, mostrando-se eficaz no combate a expansão.

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Palavras-Chave: Expansividade, aditivos, propriedade geotécnica, estabilização.
Introdução
A instabilidade volumétrica ocasionada
nos solos expansivos acontece por influência de
fatores como tipo de solo, climatologia, estado de
tensões, variação da umidade, além da estrutura
laminar dos argilominerais tipo 2:1, que englobam
as montmorilonitas ou vermiculitas. Na época de
estiagem, este solo apresenta altas resistências,
sendo difícil a sua remoção. Em períodos mais
chuvosos ou em ocasiões que gerem uma elevação
da sua umidade, pode-se alcançar valores de
expansão elevados (Ferreira, 1995).
Diversas soluções estão disponíveis para
corrigir o comportamento expansivo em solos.
Ferreira (1995) comenta sobre a necessidade de
identificação dos solos problemáticos, pois estes
podem causar sérios danos às obras de engenharia.
As estabilizações em solos expansivos
podem ser físicas, mecânicas ou químicas. Pinto
(2008) relata sobre a influência, quando aplicada a
correção granulométrica de solos, da forma,
tamanho e distribuição das partículas. Bento (2006)
comenta sobre a estabilização química, na qual
utiliza aditivos orgânicos ou inorgânicos, como cal,
cimento, materiais betuminosos e resinas. Este tipo
de estabilização busca melhorar a resistência ao
cisalhamento através da adição de ligantes entre o
contato dos grãos. Gondim (2008) relata que a
estabilização mecânica altera, apenas, a forma
como as partículas de solo estão dispostas, ou a
granulometria dele, e afirma que se sobressai à
compactação e à correção granulométrica.
A cal provém da calcinação do metal de
cálcio, sendo um óxido de cálcio (CaO) ou misturas
de cálcio e magnésio (CaO, MgO). A adição de
água na cal virgem gera a cal hidratada, através de
uma reação química exotérmica. Quando se
adiciona cal ao solo, observam-se variações em seu
aspecto e nas propriedades, como plasticidade,
expansão e contração. A troca de íons e a
floculação são reações que são interdependentes,
que são ocasionadas logo após a mistura, reduzindo
o índice de plasticidade do solo, que pode ser pelo
aumento do limite de plasticidade e/ou pela
diminuição do limite de liquidez. A contração e a
expansão do solo deixando-o mais estável as
variações de umidade (Azevêdo, 2010).
Hilt & Davidson (1960) comentam que as
reações que ocorrem lentamente são responsáveis
pelo ganho de resistência da mistura entre solo e cal
com o passar do tempo. Isso se deve ao caráter
pozolânico dos minerais estabilizados. A adição de
água a cal gera uma crosta cimentante envolta das
partículas de cal e em resultado, a parte externa do
aglomerado se hidrata, transformando-se em cal
hidratada, e seu núcleo ainda permanece como
óxido de cálcio e com a formação da crosta, a
velocidade de mistura entre a água e a cal diminui
e as condições de equilíbrio podem não serem
atingidas rapidamente.
Serafini et al. (2004) estudaram o efeito do
tempo e da temperatura no processo de reações
pozolânicas, observando que houve aumento
significativo na resistência nas misturas, ao longo
do tempo de cura, propondo curas de 28 dias.
Para a realização das misturas, uma das
metodologias bastante recorrida é o Método do pH,
proposto por Eades & Grim (1966), no qual
afirmam que a menor porcentagem de cal aplicada
ao solo e que gere a este um pH de 12,4, após uma
hora de realizada a mistura, é a necessária para
estabilizar o solo.
A casca de arroz é um resíduo agrícola que
tem atraído a atenção de ambientalistas. A principal
aplicação das cascas de arroz é a sua utilização no
processo de secagem e parboilização do arroz, pois
oferece um alto poder calorífico, se tornando fonte
alternativa de energia, e gerando elevado teor de
cinza, comumente descartada de forma
inadequada.
O uso da cinza de casca de arroz (CCA) na
estabilização de solos como material aditivo tem
sido bastante estudado. Alhassan (2008), Patel &
Mahiyar (2014) estudaram a adição de CCA em
teores de 5, 10, 15 e 20%, em um solo expansivo.
Tashima et al. (2011) relatam que para haver a
reação pozolânica na CCA é necessário que o
material utilizado para a adição tenha elevada
finura, grandes quantidades de SiO2 + Al2O3 em sua
composição e uma estrutura mineralógica amorfa.
Pouey (2006) apresentou relatos sobre a
composição mineralógica das cinzas provenientes
da queima em diferentes temperaturas e tempos,
afetando a estrutura da sílica da CCA.
A superfície específica da CCA, que está
correlacionada com a finura do material, influencia
a sua atividade pozolânica, devido a distribuição
dos grãos, a forma, a rugosidade das partículas e
como os poros estão distribuídos (Tiboni, 2007).
Este estudo objetiva avaliar a estabilização
do comportamento expansivo de um solo coletado
no município de Agrestina, Pernambuco, tanto no
seu estado natural indeformado, quanto no seu
estado natural deformado e misturado com CCA e
cal-hidratada em diversos percentuais.
Material e Métodos
Características da área de estudo
A cidade de Agrestina, em Pernambuco,
ocupa uma área de 200,581 km² e apresenta um

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bioma de Caatinga e Mata Atlântica. Está situada a
22,5 km de Caruaru e 149 km de Recife.
No Mapa Exploratório-Reconhecimento
de Solos do Município de Agrestina (EMBRAPA,
2017b) são encontrados os tipos: Regossolos,
Podzólicos Vermelho-Amarelos e Podzólicos
Amarelos, além dos Planossolos e Solonetz
Solodizados.
O clima é tropical e a pluviometria, durante
o ano, varia de forma bastante considerável. Nos
meses de julho e novembro, respectivamente,
encontra-se as maiores e menores precipitações do
ano, sendo a maior precipitação média registrada
de 130 mm e a menor precipitação média registrada
de 13 mm. O gradiente térmico durante o ano é de
4ºC, sendo a maior temperatura média registrada de
24ºC e a menor temperatura média registrada de
20ºC (Climate-data, 2017).
A área do estudo é caracterizada por uma
obra civil de um pavimento térreo, com 1000 m² de
área construída. Na fase de projeto, a investigação
geotécnica foi realizada com as sondagens à
percussão (SPT). Durante a execução da obra,
percebeu-se pequenas fissuras no solo, resolvendo-
se portanto, verificar seu comportamento de
expansão. Após realizar ensaios de caracterização
e adensamento, detectou-se ser um solo expansivo.
Sistema de estudo
O estudo seguiu as seguintes etapas: (a)
caracterização física e química do solo e das
misturas solo-cal e solo com CCA; (b) investigação
do teor, em peso, de cal-hidratada e de CCA a ser
adicionada para estabilizar o solo, quanto à
expansão livre e tensão de expansão; (c) obtenção
dos parâmetros mecânicos e de deformação para
análise das tensões de expansão do solo e das
misturas com diferentes períodos de cura.
Foi retirada uma amostra indeformada tipo
bloco a 40 cm de profundidade para moldagem dos
corpos de prova a serem ensaiados nas umidades
ótimas, tanto do solo in natura, quanto das misturas
em diferentes proporções de cal. Foram também
retirados sacos com 130 kg de solo amolgado.
No campo, havia um horizonte com 3
transições. O primeiro horizonte tinha 40 cm de
profundidade, constituído de um solo mais solto. O
segundo, também com 40 cm de profundidade,
continha um solo mais resistente. O terceiro
horizonte, com 1,0 m de profundidade, era
constituído de rocha alterada.
A cal utilizada na mistura solo-cal é uma cal
hidratada, caracterizada por Barbosa (2013) como
de ótima qualidade, classificando-se, segundo a
NBR 6473 (ABNT, 2003), como CH I. Os ensaios
de Espectrometria de Fluorescência de Raio X
indicaram um teor de óxido de cálcio de 66,42%.
A CCA foi caracterizada no seu estado
bruto, sem beneficiamento. Apresentou tonalidade
acinzentada, granulometria fina e presença de
alguns resíduos de casca de arroz, que foram
retirados com a peneira #16, deixando apenas o
material de potencial pozolânico (Lacerda, 2018).
Os ensaios de pH foram realizados no solo
natural, nas misturas de solo com cal-hidratada
(1%, 3%, 5%, 7%, 9%. 11% e 13%), solo com CCA
(2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% e 14%) e por
horizontes, sendo estas análises feitas 1 hora após
realizadas as misturas. Na medida de pH nas
amostras de solo-cal-hidratada, utilizou-se a
metodologia proposta para avaliação da fertilidade
do solo, chamada de “cachimbada” pela
EMBRAPA (2017a). Foram realizados os ensaios
de carbono orgânico e matéria orgânica nas
amostras de solo-CCA e nas amostras dos
horizontes. Outras análises químicas foram feitas
no solo natural, por horizontes e nas amostras de
solo-CCA, como Al++, Ca++ + Mg++, Na+ e K+
trocável, H+ + Al+++ extraível.
O espectrômetro de fluorescência de raios-
X foi realizado para a cinza pura, para as três
camadas de solo em profundidade e para as
misturas com CCA nas porcentagens de 2, 4, 6, 8 e
10%. Os resultados da varredura semi-quantitativa
foram recalculados para 100% após a incorporação
do valor da perda ao fogo.
O ensaio de DRX foi realizado para os três
horizontes em estudo e no solo usado nos ensaios
laboratoriais. As lâminas foram preparadas através
dos seguintes tratamentos: (a) Tratamento do solo
com Potássio, na temperatura ambiente e aquecida
a 550ºC; e (b) Tratamento do solo com Magnésio
Glicol, na temperatura ambiente. O ensaio foi
realizado com tensão de 40 KV, corrente de 40 A,
passo de 0,020U, incremento a cada 1 s e
velocidade de varredura de 2º min-1, com o
intervalo da angulação de 2º a 42º.
Após a compactação das amostras na
umidade ótima e moldagem dos anéis, esperou-se
as idades de 7, 14 e 21 dias de cura (mistura com
cinza) e as idades de 7, 14, 28 e 120 dias de cura
(mistura com Cal-Hidratada) para realização dos
ensaios de expansão a volume constante e
expansão livre, no edômetro, para avaliar a
influência das porcentagens de aditivos e idades
nas respectivas expansões. Para avaliar a expansão
máxima que cada mistura alcançava, moldou-se
um corpo de prova para cada uma delas e deixou-
as no edômetro, sob umidade por 4 dias, com uma
tensão aplicada de 10 kPa, até que seu potencial
expansivo se tornasse constante.
Aplicou-se as seguintes metodologias para
caracterização mecânica da expansividade e das
tensões de expansão dos solos: (a) Expansão

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“Livre”, (b) Carregamento após expansão com
diferentes tensões de consolidação, (c) Expansão e
Colapso sob Tensão, (d) Tensão de Expansão a
Volume Constante. Nas misturas, as Tensões de
Expansão foram determinadas com a metodologia
de Tensão de Expansão a Volume constante e a
caracterização da expansão com a metodologia de
Expansão “Livre”. Essas metodologias foram
aplicadas em estudos de Barbosa (2013) e Paiva
(2016). O ensaio de expansão livre mede a
expansão do solo quando submetido a variação da
umidade com uma pequena carga aplicada, que
pode ser de 7 kPa ou 10 kPa. O objetivo é avaliar a
deformação do solo, medindo-se as variações dele
ao longo do tempo até sua completa estabilização,
com uma carga aplicada de 10 kPa. A altura final
com relação à altura inicial permite saber o
potencial de expansão deste solo.
No ensaio de Tensão de Expansão a
Volume Constante determina-se a carga que
impede o solo de expandir quando sua umidade
varia. No ensaio de Expansão sob Tensão,
acompanha-se a evolução da expansão de um corpo
de prova com uma tensão aplicada previamente. As
sobrecargas aplicadas neste estudo foram de 10
kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa e 160 kPa.
No ensaio de Carregamento após
expansão, avalia-se a tensão necessária para
regredir a expansão máxima do solo, aplicando-se
incrementos de tensões.
O ensaio de expansão e colapso, avalia os
coeficientes de compressão do solo e de re-
compressão. Foi realizado este processo para duas
amostras: uma inundada previamente, por 24 horas
e outra sem inundação, sendo as duas extraídas do
bloco indeformado. Para o ensaio de compressão
simples, foram moldados dois corpos de prova para
o solo natural e para cada mistura do solo.
Resultados
O ensaio de granulometria do solo natural,
mostrou um solo bem graduado, com fração mais
fina de aproximadamente 52% do solo (silte e
argila). O argilomineral presente e o teor de silte e
argila definem o grau de expansão que o solo terá.
Segundo a Classificação Unificada dos Solos, este
solo pode ser classificado como um CH ou CL.
A umidade de campo que o solo apresentou
foi de 14%. Os valores obtidos de LL foi de 50%,
de LP de 20%, e IP de 30, enquadrando-se nos
valores típicos de Caulinita, com plasticidade alta,
segundo Das (2007). O peso específico natural foi
de 19,66 kN m-³, peso específico real dos grãos de
26,8 kN m-³, umidade ótima de 16 % e peso
específico aparente seco máximo de 17,9 kN m-³.
Pelas Cartas de Skempton (1953), de
Williams & Donaldson (1980) e de Seed (1962),
que associam a atividade da argila e a sua
expansibilidade com o IP do solo e a fração fina de
argila, o solo apresentou-se com potencial de
expansão inativo, alto e médio, respectivamente,
verificando grande variação nos resultados de
caracterização do potencial de expansão entre as
três cartas. O índice de atividade foi de 0,73.
A curva de compactação apresentou uma
umidade ótima de 16% e uma densidade seca
máxima de 17,9 kN m-³. O formato da curva é
típico de solos mais argilosos.
Para o ensaio de expansão e tensão de
expansão na umidade e densidade de campo, as
cargas de tensão de inundação foram de 10, 20, 40,
80 e 160 kPa, para avaliar o comportamento
expansivo do solo e a carga necessária para
combater a expansão. Com a sobrecarga de 10 kPa,
a expansão foi de 6,58%.
Critérios de expansibilidade
De acordo com o mapa de susceptibilidade
à expansão dos solos em Pernambuco, de Amorim
(2004), a região em estudo possui uma
probabilidade de baixa expansão (Figura 1).
O mapa pedológico da EMBRAPA
(2017b) mostra que a região apresenta Planossolos
e Solonetz-Solodizado, considerando os critérios
de suscetibilidade à expansão e ao colapso para as
unidades de solo componentes, possui grau de
expansão baixo/alto e alto, respectivamente.
Na Tabela 1 estão os resultados das
classificações, segundo critérios orientativos e
qualitativos, para os solos de Agrestina, de Ipojuca,
Cabrobó e Paulista. Verifica-se grande variação
nos resultados de caracterização do potencial de
expansão, entre os diferentes critérios e entre os
cinco locais comparados.
Ensaios de expansão
Na Figura 2 é apresentado o
comportamento da expansão do solo com
diferentes tensões aplicadas. O comportamento
compressivo apresentado nas cargas de 40 kPa e
160 kPa ocorre pelo fato de a pressão externa ser
maior que a pressão interna no solo, no intervalo de
tempo determinado. Quando a pressão interna
supera a externa, o solo volta a expandir e elevar
seus valores para patamares positivos. Após 48
horas de inundação, na sobrecarga de 160 kPa,
houve uma expansão próxima a 0,8%, sendo,
portanto, a tensão de expansão por este método.

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Figura 1. Localização da cidade de Agrestina no mapa de susceptibilidade à expansão dos solos em
Pernambuco. Fonte: Amorim (2004).
Tabela 1. Critério de classificação quanto a expansão do solo. Fonte: Barbosa (2013), Paiva (2016) e Silva
(2018).
Probabilidade ou Critério de
Classificação
Grau de expansão
Barbosa
(2013)
Paiva
(2016)
Silva
(2018)
Cabrobó
Ipojuca
Cabrobó
Paulista
Agrestina
Amorim (2004)
Médio/Alto
Baixo/Médio
Médio/alto
Baixo
Baixo
EMBRAPA
Alto
Baixo
Alto
-
Baixo/Alto
WES
Baixo
Alto
Baixo/Alto
Médio/Alto
Médio/Alto
Chen (1975)
Baixo
Muito Alto
Médio
Alto/Muito Alto
Alto/Médio
Seed et al. (1962)
Médio
Muito Alto
Médio
Alto
Alto
Daksanamurthy & Raman (1973)
-
Muito Alto
Médio
Alto
Médio
Vijayvergiya & Ghazzaly (1973)
Alto
Muito Alto
Alto
Muito Alto
Alto
Holtz & Gibbs (1956)
Baixo
Alto
Baixo
Médio
Alto
Cuellar (1978)
Média
Muito Alta
Média
Alta
Média
USBR – Holtz (1953)
Muito
Alta/Média
Muito Alta
Muito
Alta/Média
Muito
Alta/Alta
Muito
Alta/Média
Figura 2. Curva de expansão sob tensão do solo natural com diferentes tensões. Fonte: Silva (2018).
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,1 110 100 1000 10000
Deformação de Expansão (%)
Tempo (minutos)
10 kPa
20 kPa
40 kPa
80 kPa
160 kPa

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A Tabela 2 mostra índices físicos antes e
após a inundação do solo, como a umidade (h),
índice de vazios, peso específico aparente seco (ρd),
peso específico úmido (ρh), grau de saturação (Sr)
e potencial de expansão (SP). Para avaliar a
expansão, um dos métodos a ser aplicado pode ser
o de expansão livre. Este método usa a aplicação de
uma tensão baixa (7 kPa ou 10 kPa) para obter o
valor de expansão do solo quando inundado. A
expansão com 10 kPa, mostrou que o solo
consegue expandir 6,58%. A tensão de 160, medida
pelo método de Tensão de Expansão a Volume
Constante, o solo apresentou uma Tensão de
Expansão de 100 kPa. O solo de Cabrobó
apresentou 87 kPa e os solos de Ipojuca e Paulista
apresentaram 87 kPa, 245 kPa e 275 kPa,
respectivamente. Realizando-se uma média entre
as tensões resultantes de cada método, pode-se
inferir que o solo em campo oferece uma Tensão
de Expansão de 155,25 kPa (Tabela 3).
Tabela 2. Índices físicos do solo indeformado no início e término dos ensaios Edométricos Simples. Fonte:
Silva (2018). W = umidade; e = índice de vazios inicial; ρd = peso específico aparente seco; ρh = peso específico
úmido; Sr = grau de saturação.
Tensão de Inundação
Índices Físicos Antes da Inundação
Índices Físicos Depois da Inundação
SP
W
e
ρd
ρh
Sr
W
e
ρd
ρh
Sr
(%)
(kN m-3)
(%)
(kN m-3)
(%)
10 kPa
14,21
0,588
16,87
19,27
64,73
20,71
0,555
17,23
20,80
100
6,58
20 kPa
13,20
0,562
17,16
19,43
63,01
18,66
0,500
17,87
21,20
100
6,24
40 kPa
12,97
0,609
16,66
18,82
57,08
19,81
0,531
17,50
20,97
100
2,95
80 kPa
12,54
0,617
16,57
18,65
54,46
19,15
0,513
17,71
21,10
100
1,84
160 kPa
13,95
0,649
16,25
18,51
57,58
22,20
0,594
16,81
20,54
100
0,78
Tabela 3. Tensões de expansão aplicadas por diversos métodos no solo natural nas condições de campo,
segundo Barbosa (2013), Paiva (2016) e Silva (2018).
Método de Ensaio para
Tensão de Expansão
Tensão de Expansão (kPa)
Silva (2018)
Barbosa (2013)
Paiva (2016)
Agrestina
Cabrobó
Cabrobó
Ipojuca
Paulista
Expansão sob tensão com
diferentes tensões aplicadas
160
320
-
-
-
Carregamento após expansão
160
90
90
190
300
Expansão e colapso
201
100
100
220
180
Volume constante
100
87
87
245
275
O solo de Cabrobó, uma expansão de 7,45%,
ou seja, 0,87 ponto percentual a mais no valor de
expansão em relação ao solo de Agrestina, mostrou
que, por este método, a tensão de expansão foi de
320 kPa, induzindo que este solo pudesse ser
submetido a mais uma tensão. Porém, não se
prosseguiu nos ensaios com esta tensão, pois com
a tensão de 160 kPa havia ocorrido uma boa
redução da expansão do solo.
Pelo método de Carregamento após
Expansão, a tensão que não haverá expansão é a de
160 kPa (Figura 3). Por este método, o solo de
Cabrobó apresentou uma tensão de expansão 90
kPa e os solos de Ipojuca e Paulista apresentaram
90 kPa, 190 kPa e 300 kPa, respectivamente.
Pelo método de Expansão e Colapso, a
tensão de expansão foi de 201 kPa. Não foram
aplicadas as cargas até 160 kPa, o que não levou a
uma expansão nula ou ao colapso, utilizando-se da
equação da linha de tendência para determinar o
valor de tensão de expansão, obtendo-se uma boa
correlação entre os dados (Figura 4).
O solo de Cabrobó apresentou uma tensão
de expansão 100 kPa e os solos Ipojuca e Paulista
uma expansão de 100 kPa, 220 kPa e 180 kPa,
respectivamente.
Solo compactado em laboratório
Para avaliar a expansão do solo após a sua
compactação em umidade ótima, onde alcança-se a
maior densidade seca máxima em um corpo de
prova, ainda que sem mistura, aplicou-se a sua
umidade ótima (16%) e foram realizados os ensaios
de Expansão Livre sob uma tensão de 7 kPa e
Tensão de Expansão. Para a Expansão Livre, o solo
expandiu, nestas condições, 20%. O método de
estabilização mecânica não é eficiente para
combater a expansão deste solo, pois houve um
aumento da expansão em relação ao corpo de prova
moldado com o solo indeformado (Figura 5).

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 238
Figura 3. Curva de expansão com carregamento após expansão. Fonte: Silva (2018).
Figura 4. Curva de expansão e colapso. Fonte: Silva (2018).
Figura 5. Curva de expansão após compactação do solo em umidade ótima. Fonte: Silva (2018).
A densidade superior entre um corpo de
prova em bloco indeformado e um corpo de prova
moldado após a compactação revela que há um
maior peso de solo no segundo caso. Isso também
auxilia na compreensão de que, com uma maior
superfície específica de solo em um mesmo
volume, a expansão apresentaria a tendência de ser
mais alta, como realmente revelou o resultado
obtido. O grau de compactação (GC) do solo, foi
de 96,34%.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 10 100 1000
Deformação de Expansão (%)
Tensão de Consolidação - Log (kPa)
10 kPa
20 kPa
40 kPa
80 kPa
160 kPa
Carregamento após expansão
0
1
2
3
4
5
6
7
8
110 100 1000
Deformação de Expansão (%)
Tensão de consolidação - Log (kPa)
0
5
10
15
20
0,1 1 10 100 1000 10000
Deformação de Expansão (%)
Tempo (minutos)
Expansão Livre na umidade
ótima
160 kPa
201 kPa

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 239
Para os corpos de prova ensaiados, para 20%
de Expansão e umidade ótima de 16%, a Tensão de
Expansão foi de 215 kPa.
Granulometria dos horizontes
As granulometrias dos horizontes próximos
a superfície apresentam uma grande proximidade
em suas curvas, com teores de argila entre 35% de
sua caracterização granulométrica. O último
horizonte tem granulometria predominantemente
grossa, com um teor de finos, silte e argila, inferior
a 15% de sua caracterização. Todos os ensaios de
caracterização física, compactação, Tensões de
Expansão e Expansão “Livre”, foram realizados no
Horizonte A.
Pode-se classificar os horizontes A e B como
um solo residual maduro e o horizonte C, como um
solo saprolítico. Segundo o IBGE (2007), o
Horizonte A é o horizonte mineral, superficial, com
acúmulo de matéria orgânica decomposta e
extravio ou decomposição de elementos minerais
como Fe, Al e argila. O Horizonte B é o horizonte
subsuperficial de aglomeração de argila, Fe, Al, Si,
húmus, CaCO3, CaSO4, ou de extravio de CaCO3,
ou de aglomeração de sesquióxidos; ou com bom
avanço estrutural. O Horizonte C é possui material
não consolidado embaixo do solum, levemente
afetado por processos pedogenéticos, a contar do
qual o solum pode ter se formado ou não, sem
expressão ou com pouca expressão de propriedades
que levem a identificação de outro horizonte.
Os dois primeiros horizontes apresentam LL
= 50%, LP = 20%, IP = 30% e LL = 45,29%, LP =
21,43% IP = 32,86%, respectivamente, enquanto o
último, não apresenta valores. Existe um teor de
finos considerável nos dois primeiros horizontes e
o último, tem uma granulometria grossa. Os
horizontes que apresentam um potencial de
expansão são os dois primeiros. O terceiro
horizonte, por ter uma granulometria grossa, e não
apresentar limites de Atteberg, seu potencial para
expansão é muito baixo, o que não exclui a
possibilidade de ser constituído do mesmo
argilomineral expansivo dos demais horizontes.
Espectometria de raio X dos horizontes
No ensaio de espectometria de raio X para os
três horizontes, os constituintes químicos do solo
mais observados foram a Sílica (SiO2) e o Óxido de
Mágnésio (MgO). Percebe-se altos teores de SiO2
e MgO no solo natural, nos três horizontes. No
horizonte A, a SiO2 constitui 71,90% do solo e o
MgO, 1,33%. No horizonte B, a SiO2 constitui
56,41% do solo e o MgO, 2,69%. No horizonte C,
a SiO2 constitui 61,65% do solo e o MgO, 1,99%.
Os cátions favorecem a acidez, neutralidade
e basicidade de uma amostra. Estes foram
calculados, como os Na+, K+, Ca2+, Mg2+ e os íons
H+ + Al3+, para conhecer a acidez extraível, ou seja,
a quantidade de cátions nas amostras que podem
ser observadas dispersas em solução (Silva, 2018).
Caracterização química dos horizontes
Os ensaios químicos foram realizados nos
três horizontes do solo. Os pHs em água, tiveram
valores que mostram proximidade da neutralidade.
Nas demais soluções, apenas a amostra de rocha do
horizonte C foi básica, sendo as demais ácidas.
A Matéria Orgânica presente no solo
mostrou-se com baixo percentuais em todas as
amostras, sendo o maior valor de 0,011%. Segundo
a EMBRAPA (1997), este solo é pobre em matéria
orgânica, com teor inferior a 5%.
A soma do valor S e da acidez extraível
resulta no valor de capacidade de troca catiônica da
amostra. Segundo a EMBRAPA (2001), valores
superiores a 27 cmol kg-1, como os das amostras do
horizonte B e horizonte C, são classificadas com
alta capacidade de troca catiônica.
Os teores de Óxido de Ferros nas amostras
variaram entre 1,30 g kg-1 e 4,50 g kg-1, estando
com valores inferiores a 80 g kg-1, caracterizando-
as como hipoférricas, segundo a Ageitec (2018).
Quanto a condutividade elétrica, as amostras dos
horizontes A, B, C apresentaram 33,73 μS, 251,70
μS, 830 μS e 103,20 μS, respectivamente. Segundo
a EMBRAPA (2001), para valores maiores que 7
μS, pode-se inferir que há uma alta condutividade
elétrica, com indicação de alta salinidade.
Os valores de saturação com sódio no
horizonte A apresentaram valores entre 6% e 15%
(12,30%), caracterizando-o com o caráter solódico,
segundo Ageitec (2018). Os demais horizontes
apresentam valores maiores que 15%, que
caracterizam o caráter sódico do solo. Os valores
para saturação por alumínio foram menores que
1%. Segundo Osaki (1991), menor do que 5% é
considerada um valor de saturação muito baixo.
Edométrio duplo
Na Figura 6 estão as curvas de edométrio
duplo do solo inundado previamente e sem
inundação. Observa-se um comportamento mais
expansivo do solo quando inundado. Apesar de ser
um solo expansivo, mesmo quando inundado, a
aplicação dos estágios de cargas resultou na
diminuição dos vazios na amostra. O índice de
vazios com o solo inundado previamente teve um
valor mais elevado em relação à amostra não
inundada exatamente pelo fato de haver a expansão
do solo quando em contato com a água e afastando
os grãos uns dos outros. Na primeira aplicação de
carga, 10 kPa, a amostra apresentava um índice de

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 240
vazios de 0,68. No solo não inundado, este índice
era um pouco inferior a 0,60.
Figura 6. Edométrio duplo do solo inundado previamente ao ensaio e natural – sem inundação prévia. Fonte:
Silva (2018).
Quanto aos coeficientes de compressão e re-
compressão, observa-se uma maior inclinação das
retas referentes a estes coeficientes na curva com a
amostra pré-inundada. Isto ocorre pelo fato da
amostra inundada ter alto valor de índice de vazios
em relação à amostra não inundada, favorecendo
maior compressibilidade e re-compressão.
Para a amostra previamente inundada,
obteve-se um coeficiente de compressão () de
0,1777 e um coeficiente de re-compressão () de
0,08306. Para a amostra não inundada, o
coeficiente de compressão () foi de 0,04114 e o
coeficiente de re-compressão () foi de 0,01219.
Os índices de expansão () apresentados foram de
0,050 na amostra não inundada e de 0,077 na
amostra previamente inundada.
Caracterização mineralógica - DRX
De acordo com os picos gerados e seus
respectivos valores obtidos no ensaio de DRX, os
argilominerais presentes em cada horizonte são: (a)
Horizonte A: Caulinita e Montmorilonita; (b)
Horizonte B: Caulinita e Mica; (c) Horizonte C:
Caulinita e Vermiculita.
Havia fortes indícios de uma caracterização
do argilomineral como sendo Caulinita, de acordo
com o IP do solo, e com a Espectrometria de Raio
X dos horizontes, que era um solo decomposto pelo
intemperismo da rocha local. Com a identificação
do argilomineral dos horizontes confirmou-se estes
indícios, visto que em todos os horizontes havia
presença de Caulinita, que tem expansão baixa. A
presença da Montmorilonita, Vermiculita e Mica
nos horizontes são o que caracteriza a condição de
expansão deste solo.
Espectometria da CCA
Este ensaio traz a composição da CCA na
sua forma pura. Quanto maior o teor de Dióxido de
Silício ou Sílica (SiO2) e de Óxido de Alumínio
(Al2O3) maior será o potencial para a reação
pozolânica. O teor de SiO2 foi bastante elevado,
sendo igual a 95,37% da composição da cinza de
casca de arroz, o de MgO com um valor baixo,
0,37%, o de CaO com um valor de 0,75% e o de
Al2O3 com um valor igual a 0,80%.
A CCA pura utilizada por Patel & Mahiyar
(2014), apresentou valor de SiO2 igual a 90,23%,
MgO igual a 0,53%, CaO igual a 1,58% e Al2O3 de
2,54% da sua composição. A cinza de utilizada em
Agrestina tem percentual similar, comprovando
bons indicativos de excelência para ser aplicada na
estabilização.
Shrivastava et al. (2014) caracterizaram a
CCA para avaliar o percentual de SiO2 constituinte.
Eles encontram um teor de 85,14%. Segundo
Alhassan (2008), a caracterização da cinza pura
apresentou o valor de SiO2 igual a 67,3%, Óxido de
Magnésio igual a 1,81%, Óxido de Cálcio igual a
1,36% e Al2O3 igual a 4,90%. Pode-se observar que
há um bom percentual de Sílica, fundamental para
o processo de reação pozolânica.
Misturas de solo com CCA
As curvas granulométricas, tanto do solo
natural quanto das misturas nas diferentes
porcentagens com cinza de casca de arroz (CCA)
realizadas com o horizonte A, se mantiveram muito
próximas umas das outras. Isto ocorre pelo fato da
CCA ter uma densidade leve e a substituição de
solo pelo teor de cinza não influenciar muito
durante as pesagens nos ensaios granulométricos.
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
1 10 100 1000
Índices de vazios
Tensão de Consolidação - Log (kPa)
Inundado Previamente
Natural - Não Inundado

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 241
Por este motivo, a fração fina das misturas
apresentaram comportamentos similares entre si.
Em um peso padrão qualquer, aplicado a todas as
misturas, é possível observar um aumento do
volume, devido à baixa densidade da cinza em
relação ao mesmo peso apenas com o solo natural.
Na Tabela 4 é possível observar os
percentuais da caracterização granulométrica das
amostras com CCA e solo natural. É possível
observar que houve uma redução da relação silte e
argila, pois ocorreu o aumento do teor de argila nas
misturas em relação ao solo natural.
Tabela 4. Caracterização do solo e das misturas solo-cinza de casca de arroz (CCA). Fonte: Silva (2018).
Caracterização
física (%)
Solo
Solo +
2%
CCA
Solo +
4%
CCA
Solo +
6%
CCA
Solo +
8%
CCA
Solo +
10%
CCA
Solo +
12% CCA
Solo +
14%
CCA
Pedregulho
1
1
0
1
0
0
0
0
Areia
47
46
42
43
45
44
45
40
Silte
11
11
15
14
13
15
14
15
Argila
41
42
43
42
42
41
41
40
Silte/Argila
27
26
35
33
31
37
24
38
Umidade das misturas com CCA
Nas análises das umidades higroscópica
(Figura 7) observou-se uma pequena variação na
umidade nas misturas com cinza, flutuando dos
valores entre os valores de 7 a 7,8%. O solo e a
CCA estavam secos ao ar no momento dos ensaios.
A CCA se apresentava com um aspecto mais seco,
quando comparado ao solo. Com a substituição de
uma fração de solo pela CCA, a umidade final
acabou sendo inferior a uma amostra sem CCA.
Figura 7. Umidade das misturas Solo + cinza de casca de arroz (CAA) com Teor de CAA como aditivo. Fonte:
Silva (2018).
As umidades não foram realizadas em um
mesmo dia, podendo ter influenciado em alguns
acréscimos nas misturas.
Densidade real dos grãos das misturas com CCA
As misturas com cinza apresentaram uma
variação média de, aproximadamente, 0,07% entre
os resultados da densidade real dos grãos. A
mistura com 14% de cinza obteve uma redução em
sua densidade na ordem de 17,68% do valor de
densidade, em relação ao solo natural (Figura 8).
5
6
7
8
9
10
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Umidade (%)
Teor de aditivo da mistura (%)
Solo + CCA

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 242
Figura 8. Densidade real dos grãos das misturas com cinza de casca de arroz (CCA). Fonte: Silva (2018).
Como houve a substituição de uma
porcentagem do solo, mais denso, por uma fração
de cinza, menos densa, o volume da mistura em
relação ao volume do solo sem mistura se torna
maior ao longo dos teores, levando em
consideração o mesmo peso entre eles. Por este
motivo, era esperado que houvesse uma redução
gradativa dos valores de densidade.
Compactação das misturas com CCA
A Figura 9 mostra as curvas de
compactação do solo natural e das misturas com
cinza, assim como uma linha de tendência da
umidade ótima das misturas. O comportamento
apresentado com o aumento do teor de cinza nas
misturas foi a diminuição da densidade seca
máxima e um aumento da umidade ótima. O
aumento desta umidade é ocasionado pela maior
absorção de água pelas cinzas adicionadas.
Observa-se um aumento de oito pontos percentuais
na umidade ótima da mistura com 14% de cinza em
relação a umidade ótima do solo natural.
Figura 9. Curvas de Compactação do solo natural e misturas com cinza de casca de arroz. Fonte: Silva (2018).
2,68
2,42
2,38 2,377 2,34 2,29 2,221 2,206
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Densaidade Real dos Graõs (g cm-3)
Teor de adição na mistura (%)
Solo +CCA
13
13,5
14
14,5
15
15,5
16
16,5
17
17,5
18
5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45
Densidade Seca Máxima (kN m-³)
Umidade (%)
Solo Natural Solo + 2% de Cinza Solo + 4% de Cinza
Solo + 6% de Cinza Solo + 8% de Cinza Solo + 10% de Cinza
Solo + 12% de Cinza Solo + 14% de Cinza Umidade ótima

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 243
Os picos de umidade ótima e densidade
seca máxima apresentam uma tendência
decrescente, constituindo uma envoltória, que
descreve o comportamento ao longo das misturas,
sendo uma linha de tendência de comportamento
de misturas com maiores teores de CCA.
Na Figura 10 estão os valores de densidade
seca máxima e umidade ótima extraídos das curvas
de compactação do solo e das misturas com CCA.
Nota-se o comportamento crescente da umidade e
decrescente da densidade seca máxima.
Figura 10. Massa específica aparente seca do solo com as diversas porcentagens de cinza de casca de arroz
(CCA) e suas respectivas umidades ótimas. Fonte: Silva (2018).
Lacerda (2018) comenta sobre o CCA ser
um resíduo agrícola com características
pozolânicas, porque contém sílica e que este
também possui uma elevada superfície específica.
Isto explica a maior absorção de água quando
aumentado os incrementos de CCA nas misturas,
elevando sua umidade ótima. Patel & Mahiyar
(2014) também mostram o mesmo comportamento
na compactação das misturas em relação ao solo
natural. Com o aumento do teor de cinza houve um
decréscimo da densidade seca máxima e um
aumento na umidade ótima.
O comportamento ao longo da adição de
CAA mostrou um aumentando de LP e uma certa
constância nos LL, decaindo os IP (Figura 11).
Figura 11. Limites de Atteberg para as diversas misturas com cinza de casca de arroz (CCA). Fonte: Silva et
al. (2018).
Com a mistura de solo com 14% de CCA,
conseguiu-se trazer a muito próximo de zero o IP.
Os valores de LL foram, aproximadamente,
constantes, ocorrendo leve redução deste valor, em
relação ao solo sem CCA, para as porcentagens
entre 2 a 12%, com um acréscimo de 3,12% na
umidade na mistura de 14%. Os valores de LP
mostram forte influência da reação pozolânica
característica destas misturas, elevando seus
valores diretamente, sofrendo um decréscimo de
97,03% em comparação com o valor do solo sem
mistura.
17,9
17,15 16,85 16,58 16,2 15,8 15,25 14,1
16
18,3 18,9 19,3 20 21,5
24
28
10
13
16
19
22
25
28
31
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Densidade Seca Máxima (kN m-³)
Cinza (%)
Densidade Seca Máxima (kN/m³)
Umidade Ótima (%)
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Umidade (%)
Cinza (%)
LL LP
IP

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 244
Com o aumento da CCA na mistura, eleva-
se a necessidade da absorção de água, podendo ser
constatado, com o aumento dos valores de LP, onde
houve a necessidade de um maior teor de água para
tornar a mistura plástica e aproximando-se cada
vez mais, dos valores do respectivo LL. Como o IP
é a diferença entre as umidades do LL e LP,
justifica-se o decréscimo deste índice, tornando as
misturas cada vez menos plásticas. Segundo
Burmister (1949), IP entre 1 e 5, classifica-se como
ligeiramente plástica, sendo o valor encontrado
para o IP da mistura com 14% de CCA muito
próximo a este intervalo.
Adhikary & Jana (2016) observaram o
mesmo comportamento nos IP com o aumento da
umidade. No estudo deles, os LL e LP se elevaram
gradativamente ao longo das misturas em relação
aos valores do solo sem CCA, mas o acréscimo
destes índices não ocorreu na mesma proporção,
resultando na queda dos valores dos IP. Este
comportamento foi associado à propriedade
cimentícia entre as partículas, afirmado que houve
um impacto direto sobre os dois Limites. No estudo
de Patel & Mahiyar (2014), os IP se mantiveram
quase que constantes e, no maior teor de CCA
aplicado na mistura (20% CCA), não houve valores
para os Limites de Atteberg. O LL do solo natural
obteve um valor maior do que os LL das misturas
apresentando um comportamento similar ao
observado nas análises deste estudo. Os valores de
LP se mantiveram constantes nas misturas, assim
como os IP.
Pode-se compreender que houve uma
junção de dois comportamentos descritos nos
estudos apresentados nesta pesquisa, com os LL
com comportamento similar aos de Patel &
Mahiyar (2014) e o LP com comportamento similar
aos de Adhikary & Jana (2016), tornando os
valores obtidos aceitáveis.
Ensaios químicos das misturas de solo com CCA
Apesar de não haver nenhum indicativo de
associação do método de Eades & Grim (1966)
para este tipo de mistura, realizou-se o pH nestas
misturas para investigar alguma correlação entre
este método e as misturas solo-CCA, para observar
se poderia utilizá-lo como método de dosagem para
este tipo de mistura. Era esperado que o solo
estabilizasse com teores próximos a 10% de CCA,
porém, não foi obtido este comportamento quando
realizado os ensaios de expansão. Seguiram-se os
ensaios com teores superiores a 10% de CCA, não
sendo realizados ensaios para teores de 12% e 14%.
Os pHs em água e CaCl2 das misturas
apresentaram-se com valores próximos da
neutralidade; na solução de KCl mostrou valores
levemente ácidos.
A matéria orgânica presente nas misturas
mostrou-se com baixo percentuais em todas as
amostras (0,21%), sendo caracterizado como solo
pobre em matéria orgânica, segundo a EMBRAPA
(1997). Segundo a EMBRAPA (2001), as amostras
foram classificadas com alta capacidade de troca
catiônica, por ter valores superiores ao de
referência.
Os teores de óxido de ferro nas amostras
variaram entre 1,60 g Kkg-1 e 2,40 g kg-1, estando
com valores inferiores a 80 g kg-1, caracterizando
as misturas como hipoférricas, segundo a Ageitec
(2018a). Quanto à condutividade elétrica, as
misturas apresentaram valores entre 1758 μS e
1949 μS. Segundo a EMBRAPA (2001), como
todos estes valores são maiores que 7 μS, pode-se
inferir que há uma alta condutividade elétrica, com
indicação de alta salinidade nas misturas.
Os valores de saturação na base, em todas
as misturas, são superiores a 50%, o que as
caracterizam como eutróficas, sendo, portanto,
consideradas férteis, segundo a Ageitec (2018). Os
valores de saturação com sódio nas misturas
apresentam-se com valores maiores que 15%, que
caracterizam o caráter sódico delas, segundo
Ageitec (2018). A saturação por alumínio, observa-
se que os valores foram nulos (0%). Quando a
saturação por Al% é menor que 5%, segundo Osaki
(1991), é considerada um valor de saturação muito
baixo.
Espectrômetro de fluorescência de raio-x para solo
e misturas com CCA
Em todas as análises das misturas de solo
com CCA e solo natura, os valores de SiO2
variaram de 60 a 69% e o Óxido de Magnésio com
valores baixos, abaixo de 1,2% (Silva, 2018).
O solo sem adição de CCA tem em sua
constituição um valor mais elevado de SiO2 em
relação as misturas. Houve uma queda de 8% deste
constituinte na primeira mistura, solo + 2% CCA,
e ao longo do aumento do teor de CCA, o SiO2 foi
aumentando, mas se tornou praticamente constante
a partir de 6% de CCA. O Al2O3 mostrou valores
crescentes em relação ao solo natural nas três
primeiras misturas e nas misturas de 8 e 10%, seus
valores foram inferiores ao solo natural. O CaO
mostrou o mesmo comportamento nas misturas. O
FeO3 se comportou da mesma forma, mas seu
decréscimo se deu apenas na última porcentagem
analisada, sendo menor que no solo natural. O
MgO, apresentou comportamento similar ao FeO3.
Expansão das misturas com CCA
As expansões são as resultantes do solo
natural compactado em laboratório e das misturas

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 245
de 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% e 14% de CCA, nas
idades de 7, 14 e 21 dias.
A Figura 12 mostra o comportamento
expansivo das misturas ao decorrer das idades de
ensaio, em seus respectivos períodos de cura.
Percebe-se tendência decrescente às
expansões ao longo do aumento dos teores das
amostras e com os diferentes períodos de cura,
influenciado diretamente, pelas propriedades
cimentícias geradas na reação solo-CCA, onde o
teor de sílica presente na CCA, que é superior a
95%, favorece uma boa reação pozolânica devido
ao seu potencial a esta reação. Quanto maior o teor
de sílica presente na amostra de CCA, maior o
potencial em relação a reação pozolânica,
provando a eficiência do material na aplicação de
estabilização.
Figura 12. Expansão das misturas ao longo das idades. Fonte: Silva (2018).
Houve redução da expansão do solo com a
adição de CCA em 4 pontos. O gráfico foi iniciado
com a expansão do solo sem nenhum teor de CCA,
mas com o valor da expansão do solo obtida após a
compactação da amostra no laboratório, quando
adicionado 2% de CCA, a expansão foi bastante
superior ao valor obtido na expansão do solo nas
condições de campo, e que só passou a apresentar
valores próximos ou inferiores a ele, com
porcentagens a partir de 10% de CCA.
Dentro da mesma idade de cura, o
decréscimo das expansões foi alcançado em todas
idades propostas. Na Tabela 5 são apresentados os
valores das expansões das misturas.
Tabela 5. Valores de expansões para as misturas. Fonte: Silva (2018).
Percentagem de
CCA
Expansão aos
7 dias (%)
Expansão aos
14 dias (%)
Expansão aos
21 dias (%)
Média das
expansões (%)
Expansão
Máxima (96h)
0* (Campo)
6,58
6,58
6,58
6,58
-
0** (Compactado)
20
20
20
20
22,34
2
14,35
12,23
13,5
13,36
11,09
4
10,4
9,23
13,65
11,09
13,91
6
12,15
11,5
9,07
10,91
12,6
8
9,7
7,18
8,35
8,41
9,80
10
6,87
4,5
2,65
4,67
6,11
12
5,77
3,65
3,5
4,31
5,91
14
1,27
1,6
1,55
1,47
1,63
* e ** Valores repetidos ao obtido no ensaio da data zero, pois foi dispensada análises nas referidas datas, por
não haver aditivo na amostra.
Observa-se, na Tabela 5, um leve aumento
da expansão nas idades de 7 e 14 dias de cura, na
mistura com 6% CCA, quando se esperava um
valor menor ao obtido no ensaio de expansão com
4% de CCA. Ambas as expansões tiveram
acréscimos próximos a 2% em relação ao anterior,
comportamento diferente do esperado. Avaliando
os índices físicos, percebe-se que dentro das
porcentagens de 6% de CCA, os corpos de prova se
mantiveram, basicamente, iguais quanto aos seus
Expansão = -1,1322*Teor + 16,662
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0 2 4 6 8 10 12 14
Expansão (%)
Teor de cinza de casca de arroz (%)
Expansão aos 7 dias
Expansão aos 14 dias
Expansão aos 21 dias
Estabilização da Expansão da amostra (4 dias de inundação)

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 246
volumes. Esta elevação da expansão nos corpos de
prova de 6% de CCA aos 7 e 14 dias é justificada
pela perda de umidade durante a preparação do
ensaio, que modificaram a suas condições de
sucção iniciais e que permitiu uma maior absorção
de umidade e uma expansão mais elevada. Existe a
possibilidade de criar uma linha de tendência entre
2 a 14% de CCA, que mostrariam claramente o
sentido decrescente da expansão.
Avaliando dentro da mesma idade, houve
uma diminuição da expansão de 93,65% na idade
de 7 dias, 93% na idade de 14 dias e 92,25% na
idade de 21 dias no solo com 14% de CCA, relativa
ao corpo de prova compactado em laboratório.
Com relação à expansão da amostra indeformada
de campo, que se apresentou com potencial
expansivo de 6,58%, houve uma redução na
expansão em um valor igual a 80,69% na idade de
7 dias, 75,68% na idade de 14 dias e de 76,08% na
idade de 21 dias para o solo com 14% de CCA.
Quando avaliado por mesmas
porcentagens com idades distintas, percebe-se que
não há uma diminuição gradativa entre as idades
em todas as misturas. Em algumas amostras houve
decréscimo dos valores de expansão ao longo dos
períodos de cura, enquanto outras, especificamente
as amostras de 2% CCA e 4% CCA na cura de 21
dias, os valores se elevaram. O valor obtido no
ensaio com a amostra de 14% de CCA aos 7 dias,
que foi inferior aos valores subsequentes, mas que
estes dois últimos mostram tendência sutil, de
diminuição dos valores ao longo do tempo. O fator
de maior impacto na aplicação da CCA é o teor
utilizado nas amostras e não o tempo de cura, pois
este apresentou pouca influência na expansão.
Na Tabela 6 estão os dados relativos aos
constituintes de cada corpo de prova, com as
respectivas porcentagens de solo, CCA, água e ar
da amostra. O teor de solo vai diminuindo, para ser
substituído por CCA, água e ar. O teor de CCA
aumenta gradativamente, interferindo no aumento
da água, pois conforme observado nas curvas de
compactação, a umidade ótima aumentava
paralelamente ao teor de CCA e também há o
aumento da porção de ar, pois a densidade seca
máxima diminui, aumenta os vazios na amostra,
sendo preenchidos por água e ar.
Na Figura 13 são apresentados os
percentuais constituintes de cada amostra.
Compreende-se que a redução dos valores
para o solo e o aumento dos valores para CCA,
devido aos teores, de água, pois se eleva a umidade
ótima em relação ao solo sem CCA e,
consequentemente, o teor de água na amostra, e o
de ar, pois além do aumento da umidade ótima ao
longo das misturas, há uma queda do peso
específico destas, ocasionando um maior teor de
vazios ocupados por água e ar.
Tabela 6. Porcentagem constituinte das amostras de solo-CCA. Fonte: Silva et al. (2018).
Misturas
Solo
CCA
Água
Ar
(%)
Solo (umidade ótima)
86,21
0
2,21
11,59
Solo + 2% de CCA
82,84
1,69
2,83
12,64
Solo + 4% de CCA
80,74
3,36
3,00
12,89
Solo + 6% de CCA
78,79
5,03
3,12
13,06
Solo + 8% de CCA
76,67
6,67
3,33
13,33
Solo + 10% de CCA
74,07
8,23
3,80
12,89
Solo + 12% de CCA
70,97
9,68
4,65
14,71
Solo + 14% de CCA
67,19
10,94
6,13
15,75
Os valores de umidade inicial e final após
o ensaio de Expansão Livre serviram para observar
a perda de umidade durante o processo de cura das
amostras. As amostras não alcançaram saturação
após as 48 horas inundadas. Caso haja uma
discrepância entre os valores de umidade inicial, a
amostra poderá obter um valor de sua expansão
muito mais elevado em relação a uma amostra com
mesmo teor de CCA, mas com uma umidade maior,
pois ocorre mudança nas condições de sucção da
amostra. Nas amostras de expansão livre, o teor de
umidade é maior que nas amostras submetidas a
expansão sob tensão, pois esta tensão impede a
expansão e acaba por não favorecer a infiltração
vertical da água em grandes quantidades.

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 247
Figura 13. Percentual dos constituintes de cada amostra com cinza de casca de arroz (CCA) em análise. Fonte:
Silva (2018).
Na Tabela 7 estão as tensões de expansão
das amostras em suas respectivas idades de cura.
Considerando as mesmas porcentagens, as
amostras não mostraram um comportamento
uniforme nestas tensões. Na maioria das tensões
obtidas se pode observar que houve um decréscimo
delas na idade de 21 dias de cura em relação a idade
de sete dias. Apenas na amostra com 4% de CCA
este comportamento não foi observado, havendo
um acréscimo na tensão de 21 dias de cura em
relação a de sete dias de cura, mantendo os valores
de Tensão de Expansão, nas demais idades, ainda
superior ao de sete dias. No geral, houve
diminuição das tensões de expansão com o
aumento do teor de CCA.
Tabela 7. Tensão de Expansão a Volume Constante nas misturas. Fonte: Silva (2018).
Tensão de Expansão (kPa)
Percentagem de CCA
Dias
Média
7
14
21
0* (Campo)
100
100
100
100
0** (Compactado)
215
215
215
215
2
54,17
63,50
26,66
48,11
4
28,33
59,17
43,33
43,61
6
45,83
27,5
38,33
37,22
8
36,67
44,17
30,83
37,22
10
31,67
20,00
15,00
22,22
12
20,83
20,00
15,83
18,88
14
11,67
10,83
8,33
10,27
* e ** Valores repetidos ao obtido na data zero, pois foi dispensada análises nas referidas datas por não haver
aditivo na amostra.
Na Tensão de Expansão aos 21 dias com
14% de CCA foi a que mostrou ter o menor valor
em relação aos demais. Esta diminuição
representou, em relação ao solo nas condições de
campo, um decréscimo de 94,79% da tensão obtida
pelos ensaios de Carregamento após Expansão e
Expansão com Diferentes Tensões Aplicadas,
95,85% da tensão obtida com o ensaio de Expansão
e Colapso e 91,67% da tensão obtida no ensaio de
Tensão a Volume Constante. Na amostra obtida
após a compactação em laboratório (215 kPa), o
decréscimo foi de 96,12%. Nas médias das Tensões
de Expansão, observa-se comportamento de
decréscimo com o aumento do teor de CCA.
Considerando o critério de Jimenez (1980),
as tensões oferecidas para a mistura de 14% de
CCA não oferecem possibilidade de danos às
estruturas, estando todas inferiores a 20 kPa
(Tabela 7).
Os valores de Tensão de Expansão
diminuíram com a substituição das parcelas de solo
por CCA, pois a reação pozolânica ocasionada
entre eles oferecem resistência à expansão e é
necessária cada vez uma menor tensão a ser
aplicada para combater a expansão resiliente.
Os valores de umidades iniciais e finais das
amostras submetidas ao ensaio de Tensão de
Expansão serviram para observar a perda de
umidade durante o processo de cura das amostras e
0
20
40
60
80
100
0246810 12 14
Porcentagem da composição das
amostras (%)
Teor de CCA na mistura (%)
Teor de solo na mistura (%) Teor de CCA na mistura (%)
Teor de água na mistura (%) Teor de ar na mistura (%)

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 248
os valores destas umidades após o ensaio. As
umidades finais deste ensaio são inferiores àquelas
obtidas no ensaio de Expansão livre. Os teores de
umidade infiltrado nestas amostras são ainda mais
baixos dos que os teores infiltrados nos ensaios de
Expansão Livre, pois a Tensão aplicada na amostra
impede-a de absorver mais umidade, condição não
imposta nas amostras do ensaio de Expansão Livre.
Compressão simples das misturas com CCA
Com os dados de densidade seca máxima e
umidade ótima das misturas de CCA, o volume do
cilindro utilizado nas moldagens, determina-se o
valor aproximado da massa úmida necessária a ser
colocado no cilindro e realizar a compressão da
amostra e deixá-la na densidade seca máxima
referente a sua porcentagem de CCA.
O valor a ser compactado é decrescente, pois
enquanto a umidade se eleva, a densidade seca
máxima diminui, resultando em uma menor massa
a ser colocada em um determinado volume para
alcançar a densidade seca máxima da amostra.
Na Tabela 8 estão os valores das tensões de
compressão simples dos dois corpos de prova
avaliados para cada mistura de CCA na idade zero.
Observa-se que o valor do solo sem CCA
tem um valor médio de compressão simples de 308
kPa. Na porcentagem que se obteve uma baixa
expansão, que foi a de 14% de CCA, o valor médio
de compressão simples foi de 43,5 kPa,
representando um decréscimo de 85,87% em
relação ao valor do solo natural. Ao longo da
substituição do solo por CCA foi notado uma
diminuição na tensão de compressão simples nas
porcentagens de 2% a 8% de CCA, sendo
diminuições sutis. Estas diminuições eram
esperadas, pois há um aumento gradativo da
umidade das amostras, e consequentemente,
diminui a quantidade de massa por volume,
influenciando nos valores de tensões de
compressão, que são maiores quando há um maior
contato entre os grãos.
Tabela 8. Tensões de compressão para o solo natural e para misturas de CCA. Fonte: Silva (2018).
Solo e Misturas
Tensão de Compressão Simples (kPa)
CP1
CP2
Média
Solo Natural
286
330
308
Solo + 2% CCA
131
165
148
Solo + 4% CCA
123
143
133
Solo + 6% CCA
143
105
124
Solo + 8% CCA
130
116
123
Solo + 10% CCA
132
132
132
Solo + 12% CCA
124
83
103,5
Solo + 14% CCA
41
46
43,5
Para Millet (1979), o um material com
características pozolânicas é aquele que quando
misturado com cal, água e em condições de
temperatura ambiente, gera compostos com
propriedades ligantes. Este autor também fala
sobre o ganho de resistência da mistura solo-cal
com o tempo. Como as misturas de CCA também
tratam de reações pozolânicas, entende-se que um
fenômeno similar ocorre. É possível compreender
que as ligações das reações pozolânicas são
resistentes e acabam por absorver parte das tensões
nas quais são submetidas as amostras, porém, no
caso de amostras com CCA, não se mostraram o
suficiente para atingir valores maiores que o solo
sem a presença de CCA.
Nas porcentagens de 8% e 10% observa-se
uma elevação dos valores desta resistência a
compressão simples, que pode ser explicado por
uma maior eficácia da reação pozolânica e da
cimentação entre os grãos, quando comparada as
demais porcentagens. Os valores apresentados
pelas amostras de 10% de CCA são próximos aos
das amostras com 2% de CCA, e apresentaram
valores iguais nos dois corpos de prova, mostrando
a eficiência da cimentação pozolânica, pois em
10%, há menor contato grão a grão na amostra com
2% de CCA e mesmo assim, apresenta um valor
próximo de resistência a compressão.
Nas porcentagens de 12% e 14% os valores
decaem. Adhikary & Jana (2016) e Alhassan
(2008) relatam que o aumento na tensão de
compressão simples é atribuído à formação de
compostos cimentícios entre o Hidróxido de
Cálcio, presente no solo, e os compostos
pozolânicos presentes na CCA. A diminuição dos
valores de tensão de compressão pode ser devido
ao excesso de CCA introduzido no solo,que geram
ligações fracas entre solo e compostos formados.
Na Figura 14 estão os valores das tensões
de expansão média e resistência a compressão
simples média para as misturas de CCA estudadas.

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 249
Figura 14. Tensões de expansão média e resistência a compressão simples média. Fonte: Silva (2018).
Adhikary & Jana (2016) mostraram um
comportamento, na data zero de cura, com valores
decrescentes de compressão em porcentagens
anteriores as de 10% de CCA, subindo de valores
em 10% de CCA, mas não superando o valor do
solo natural com porcentagens menores de 15% de
CCA, divergindo com Silva (2018) apenas nas
porcentagens superiores a 10% de CCA. Alhassan
(2008), mesmo não estudando a compressão
simples na data zero, observou que após o teor de
10% de CCA, sempre há diminuição da tensão de
compressão, independente do período de cura das
amostras.
Misturas de solo com cal-hidratada
As curvas granulométricas do solo natural e
das misturas nas diferentes porcentagens de cal-
hidratada, permaneceram próximas entre si (Silva,
2018).
A Tabela 9 mostra os dados relativos à
caracterização das curvas do solo e das misturas
com cal-hidratada. A maior influência da cal-
hidratada na granulometria das misturas ocorre na
fração fina das amostras, silte e argila. No solo
natural, todas as misturas elevaram a porcentagem
de silte, diminuindo a fração de argila.
Tabela 9. Caracterização do solo e das misturas com cal-hidratada. Fonte: Silva (2018).
Caracterização
física (%)
Solo
Solo +
3% de
Cal
Solo +
5% de
Cal
Solo +
7% de
Cal
Solo +
9% de
Cal
Solo +
11% de
Cal
Solo +
13% de
Cal
Pedregulho
1
0
0
0
0
0
0
Areia
47
49
48
45
44
37
38
Silte
11
13
16
15
20
26
27
Argila
41
38
36
40
36
37
35
Relação Silte/Argila
27
35
44
38
55
70
77
A avaliação da relação silte/argila é
necessária para compreender se houve o processo de
floculação. Nas misturas solo-cal-hidratada, um
fenômeno comumente observado é a floculação,
onde há o aumento das partículas argila, ficando
retidas na fração de silte das amostras. Azevedo
(2010) fala sobre este aumento da dimensão das
partículas. Por este motivo, há uma diminuição da
fração argilosa e um aumento da fração siltosa em
algumas das misturas. As curvas granulométricas de
Barbosa (2013) e Paiva (2016) também apresentam
comportamento da floculação.
Os resultados das umidades das misturas de
solo com cal hidratada. Com o aumento do teor de
cal-hidratada no solo, houve um decréscimo deste
valor, de cerca de 1,3% na umidade na mistura com
13% de cal-hidratada em relação ao solo natural.
Esta variação é ocasionada pela substituição do
solo pela cal-hidratada, que praticamente não
apresentava umidade. O solo natural se encontrava
seco ao ar. Quando em uma mesma massa há a
retirada de parte deste solo e substituição por um
material que tenha uma umidade menor, há a
tendência deste decréscimo ao longo do aumento
das porcentagens no solo (Ferreira & Ferreira,
2009), comprovando os resultados obtidos.
A variação média dos resultados dos
ensaios de densidade real dos grãos das misturas
com cal-hidratada foi próxima a 9,71%. A mistura
com 13% de cal-hidratada obteve uma redução em
sua densidade na ordem de 25,37% do valor de
densidade, em relação ao solo natural. Houve uma
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14
Tensão de Expansão (%)
Teor de cinza de casca de arroz (%)
Tensão de expansão média
resistência a compressão simples média

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 250
redução gradativa dos valores de densidade,
mostrando-se mais acentuada ao longo dos
acréscimos das porcentagens em relação a CCA,
pois a densidade da cal-hidratada era maior que a
densidade da CCA, então a substituição do solo
pela cal-hidratada precisaria de um volume menor
de cal-hidratada do que a relação à cinza.
Em Cabrobó, o solo natural apresentou um
valor de Peso Específico Real dos Grãos de 26,06
kN m-³ e, com o aumento das porcentagens de cal-
hidratada no solo, estes valores tiveram um leve
aumento, voltando ao valor próximo a 26,1 kN m-³
na porcentagem de 7% de cal-hidratada. Em
Ipojuca e Paulista, os valores foram praticamente
iguais. O solo de Cabrobó apresentou-se com valor
de 26,06 kN m-³, Ipojuca, 36,36 kN m-³ e Paulista,
26,14 kN m-³. Com a porcentagem estabilizante, os
valores obtidos foram 26,10 kN m-³, 26,75 kN m-³
e 26,48 kN m-³, respectivamente.
Compactação das misturas de solo com cal
A Figura 15 apresenta as curvas de
compactação do solo natural e das misturas com
cal-hidratada. Com o aumento do teor de cal-
hidratada nas misturas, houve diminuição da
densidade seca máxima e um aumento da umidade
ótima.
Figura 15. Densidade real dos grãos do solo e das misturas com cal-hidratada. Fonte: Silva (2018).
Na Figura 16 apresentam-se os dados
interpretados das curvas de compactação com respectivas densidades seca máximas e as
umidades ótimas em cada teor de cal-hidratada.
Figura 16. Curvas de Compactação do solo natural e misturas com cal-hidratada. Fonte: Silva (2018).
Nota-se um comportamento pouco
crescente da umidade e decrescente da densidade
seca máxima, conforme observado, inclusive, nas
misturas de 7% de cal-hidratada. Depois há a
inversão de comportamento, mas as variações da
densidade seca máxima e da umidade ótima são
baixas entre as misturas de 9% a 13% de cal-
hidratada.
2,69 2,52
2,31 2,28 2,18 2,10
2…
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Densidade Real dos Graõs (g cm-³)
Teor de adição na mistura (%)
Solo + Cal
14
15
16
17
18
5 9 13 17 21 25 29
Densidade Seca Máxima (kN m-
³)
Umidade (%)
Solo Natural Solo + 3% de Cal Solo + 5% de Cal
Solo + 7% de Cal Solo + 9% de Cal Solo + 11% de Cal
Solo + 13% de Cal

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 251
Na Figura 17 observa-se um acréscimo da
umidade e decréscimo da densidade seca máxima
nos teores de 3%, 5% e 7% de cal-hidratada.
Figura 17. Massa específica aparente seca do solo com diversas porcentagens de cal-hidratada e suas
respectivas umidades ótimas. Fonte: Silva (2018).
O comportamento não segue o padrão
subsequente nas demais porcentagens, mesmo que
nelas, o fenômeno do aumento da umidade e
decréscimo da densidade seca máxima ocorra. Isto
aconteceu porque nas três primeiras porcentagens,
usou-se uma amostra de solo e nas demais, 9%,
11% e 13%, usou-se outra amostra de solo. Mesmo
as amostras sendo do mesmo local, não notou-se
comportamento seguido entre todas, podendo gerar
uma envoltória, como nas amostras com CCA.
Nas amostras acima de 9% de cal-
hidratada, percebe-se um sutil aumento da umidade
ótima em relação a porcentagem anterior em
apenas 0,3%. A partir de certa porcentagem de cal-
hidratada na amostra, a elevação da umidade e a
diminuição da densidade seca máxima se torna
cada vez menor. Barbosa (2013) e Paiva (2016)
também observaram este fenômeno nas misturas, a
partir do teor de 5% de cal-hidratada no solo.
Com as misturas de cal-hidratada, o
comportamento se manteve como o da CCA,
crescentes para LP, praticamente constantes para
os LL e decrescentes para os IP. O maior teor de
cal, 13%, trouxe o IP para valores próximos a 13%,
reduzindo 55,13% em relação ao valor inicial.
Brandl (1981) relata que as variações que ocorrem
rapidamente nos valores dos Limites de Atteberg
quando se adiciona a cal no solo, ocorre devido as
modificações na estrutura e a floculação.
Segundo Burmister (1949), IP entre 5 e 10,
classifica-se como de plasticidade baixa e entre 10
e 20, plasticidade média, sendo os valores
encontrado para os IP’s das duas últimas misturas
com 11% e 13% de Cal-Hidratada, muito próximo
a este intervalo. Quanto ao valor do solo natural,
confirma-se diminuição da plasticidade do solo
quando adicionado Cal-Hidratada.
Barbosa (2013) observou decréscimo dos IP
com o aumento das porcentagens de cal-hidratada.
Paiva (2016) observou-se elevação do IP no solo de
Ipojuca e decréscimo do IP no solo de Paulista.
Ensaios químicos das misturas de solo com cal
Estes ensaios foram realizados para
encontrar o teor mínimo do pH de 12,42, necessário
para atender o critério de Eades & Grim (1966),
após uma hora da realização da mistura. De acordo
com este método, a porcentagem estabilizante
química do solo foi de 13%. Barbosa (2013) e
Paiva (2016) atenderam aos critérios de Eades &
Grim (1966), com os respectivos teores: 3% e 7%
de cal-hidratada no solo de Ipojuca e 5% de cal-
hidratada no solo de Paulista.
Expansão das misturas com cal-hidratada
Na Figura 18 estão os valores de expansão
do solo natural e das misturas de solo-cal-
hidratada, nos quatro períodos de cura escolhidos
para análise da expansão neste estudo, avaliados
pelo método da expansão livre.
Como se pode observar, com o aumento da
porcentagem de cal-hidratada, houve uma redução
da expansão tanto ao longo dos teores quanto ao
longo dos períodos de cura. O gráfico se iniciou
com o valor da expansão do solo obtida na amostra
indeformada, nas condições de campo, pois com a
adição de 3% de Cal-Hidratada, percebeu-se que a
expansão foi inferior a esta, ocorrendo o inverso ao
comportamento obtido com a CCA.
17,9 17,2
16,4 16,3
16,98 16,7 16,55
16
17
18
20
17,2 17,5 17,8
15
16
17
18
19
20
21
012345678910 11 12 13
Densidade Seca Máxima (kN m-³)
Cal (%)
Densidade Seca Máxima (kN/m³)
Umidade Ótima (%)

Journal of Environmental Analysis and Progress V. 05 N. 02 (2020) 232-256
Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 252
Figura 18. Comportamento de Expansão Livre das misturas em diferentes períodos de cura das misturas solo-
cal-hidratada. Fonte: Silva (2018).
Com 9% de cal-hidratada, houve a
estabilização quase completa da mistura, mantendo
um valor constante nas misturas subsequentes.
Pode-se dizer que houve a estabilização do solo
com o teor de 9% de cal-hidratada adicionada e que
esta estabilização mecânica ocorreu anteriormente
ao pH de 12,42 que atendia o método de Eades &
Grim (1966), com o valor de 13% de cal-hidratada.
A expansão em períodos de cura superiores
a sete dias não foi mais avaliada a partir de 9% de
cal-hidratada, como pode ser analisado nas
porcentagens anteriores ao longo dos períodos de
cura, há uma tendência de redução com o aumento
da idade das amostras. Como as amostras acima de
9% de cal-hidratada apresentaram valores de
expansão baixos aos sete dias, dispensou-se as
análises posteriores, pois estas apresentariam
valores inferiores aos obtidos aos 7 dias.
Houve redução de 96,73% da expansão do
da mistura com 9% de cal-hidratada em relação ao
solo natural de campo, que apresentou expansão de
6,58% e uma redução de 98,93% em relação ao
solo natural, sem mistura, compactado em
laboratório, que apresentou uma expansão de 20%.
A redução da expansão do solo com a
adição de cal-hidratada ocorre devido a cimentação
pozolânica que ocorre entre o solo e a cal-hidratada
quando umedecidos, como discutido
anteriormente. Segundo Herrin & Mitchell (1961),
a cal gera influência no comportamento expansivo
dos solos e que até certa quantidade, existe a
redução de volume. Ao contrário das misturas com
CCA, onde em determinado teor há uma máxima
resistência à compressão e após este valor, há um
de caimento desta resistência, nas misturas com
cal-hidratada, quanto maior o teor aplicado, maior
será o valor de resistência a compressão simples,
como observado nos estudos com cal-hidratada.
Barbosa (2013) e Paiva (2016) afirmam
que ocorreu a redução da expansão dos solos com
o aumento dos teores de cal-hidratada, e embora
tenha sido dispensada a análise da resistência a
compressão, nos estudos destes autores, foi
realizado este ensaio e comprovado o aumento da
resistência à compressão simples.
Os valores de umidade inicial
permaneceram praticamente constantes ao longo
dos períodos de cura, mostrando boa conservação
das amostras. Isto também reflete na expansão e na
avaliação destas amostras de mesma porcentagem
e em idades diferentes, pois quando há uma perda
da umidade nas amostras, possibilita aumento de
sucção e consequentemente, uma maior expansão.
Na Tabela 11 estão os valores de Tensão de
Expansão avaliados pelo método da Tensão a
Volume Constante.
Tabela 11. Tensão de Expansão a Volume Constante das misturas de solo com cal-hidratada. Fonte: Silva
(2018).
Percentagem de cal
Tensão de expansão (kPa)
Dias
Média
7
14
28
120
0* (Campo)
100
100
100
100
100
0** (Compactado)
215
215
215
215
215
3
17,5
15
10
19,17
15,42
5
5
3,75
5
4,17
4,48
7
1,25
2,5
2,5
2,5
2,19
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Expansão (%)
Teor de cinza de casca de arroz (%)
Expansão aos 7 dias
Expansão aos 14 dias
Expansão aos 28 dias
Expansão aos 120 dias

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 253
9
0,83
-
-
-
0,83
11
0,83
-
-
-
0,83
13
0,83
-
-
-
0,83
* e ** Valores repetidos ao obtido no ensaio da data zero, pois foi dispensada análises nas referidas datas, por
não haver aditivo na amostra.
Observa-se redução das tensões ao longo
do aumento das porcentagens de cal-hidratada nas
misturas. Na porcentagem de 9% de cal-hidratada
a Tensão Média de Expansão foi de 0,83 kPa,
representando uma redução de 99,48% da tensão
do solo obtida em relação aos métodos de
Expansão sob tensão e Carregamento após
Expansão, de 99,58% em relação a tensão obtida
através do método de Expansão e Colapso e de
99,17% em relação a tensão obtida pelo método de
Tensão de Expansão a Volume Constante.
Com a redução volumétrica das misturas,
observa a redução da Tensão de Expansão das
misturas com cal-hidratada. Evans & Bell (1981)
afirmam que nos primeiros acréscimos de cal
ocorrem as maiores reduções do comportamento
expansivo do material, que podem ser constatadas
nos valores obtidos por Silva (2018), Barbosa
(2013) e Paiva (2016), sendo um comportamento
típico das misturas de solo com cal-hidratada.
Foi observado as umidades iniciais e finais
das amostras submetidas ao ensaio de Tensão de
Expansão, com a mesma finalidade aplicada com o
acompanhamento destas umidades no ensaio das
amostras de solo-cal-hidratada submetidas ao
ensaio de Expansão Livre. Comportamento similar
ao obtido nas amostras submetidas a Expansão
Livre foi observado, mas com uma umidade final
inferior àqueles valores obtidos no ensaio de
Expansão Livre, pois a imposição de uma tensão
nas amostras favorece o impedimento de uma
maior absorção de água nas amostras em relação ao
ensaio anterior, que permite uma maior infiltração
de água nos corpos de prova.
Na Tabela 12 estão os dados dos
constituintes de cada corpo de prova, com as
respectivas porcentagens de solo, cal-hidratada,
água e ar da amostra. O teor de solo vai
diminuindo, para ser substituído pela cal-hidratada,
água e ar.
Tabela 12. Porcentagem constituinte das amostras de solo-cal-hidratada analisadas. Fonte: Silva (2018).
Teor de Cal (%)
Solo (%)
Cal-Hidratada (%)
Água (%)
Ar (%)
Total (%)
0
86,21
0
2,21
11,59
100
3
86,21
2,56
2,47
12,06
100
5
82,91
4,24
2,75
12,51
100
7
80,51
5,83
3,33
13,33
100
9
77,50
7,68
2,52
12,15
100
11
77,65
9,36
2,61
12,29
100
13
73,85
11,04
2,69
12,42
100
A Figura 19 mostra os valores dos
percentuais constituintes de cada amostra.
Figura 19. Percentual dos constituintes de cada amostra com Cal-Hidratada em análise. Fonte: Silva (2018).
O teor de cal-hidratada aumenta
gradativamente, interferindo no aumento da água, pois a umidade ótima aumentava paralelamente ao
teor de cal-hidratada e há o aumento da porção de
0
20
40
60
80
100
0357911 13
Porcentagem da composição das
amostras (%)
Teor de cal-hidratada na mistura (%)
Teor de ar na mistura (%) Teor de água na mistura (%)
Teor de Cal-Hidratada na mistura (%) Teor de solo na mistura (%)

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Silva, J.A.; Bello, M.I.M.C.; Ferreira, S.R.M. 254
ar, pois a densidade seca máxima diminui e com
isto, há mais vazios na amostra, sendo preenchidos
por água e ar. Este conceito é aplicado em todas as
amostras, mas ressalta-se que, pela mudança de
solo usado nas amostras entre 3% e 7% e entre 9%
e 13%, houve variação na composição das amostras
entre 7% e 9% de cal-hidratada, mas com
comportamentos similares nas amostras dentro de
seus intervalos.
Compreende-se a redução dos valores para
o solo e o aumento dos valores para cal-hidratada,
devido aos teores, de água, pois se eleva a umidade
ótima em relação ao solo sem mistura e,
consequentemente, o teor de água na amostra, e o
de ar, pois além do aumento da umidade ótima ao
longo das misturas, há uma queda do peso
específico destas, ocasionando um maior teor de
vazios ocupados por água e ar.
Conclusão
As misturas de solo com CCA
apresentaram granulometrias próximas, pois a
substituição do solo por CCA ofereceu pouca
influência, devido a leveza da CCA. A densidade
foi decrescente ao longo do aumento das
porcentagens de CCA, pois esta apresenta baixa
densidade e quando substituída no solo, diminui a
massa da amostra. Houve aumento da umidade
ótima e diminuição da densidade seca máxima nas
amostras, ocasionada pela maior necessidade de
absorção de água pela CCA quando se eleva seu
teor. O acréscimo de CCA influenciou diretamente
nos LP das misturas, elevando-os, e decaindo os IP,
ocasionado pela cimentação pozolânica.
A CCA mostrou-se muito eficaz no
combate a expansão do solo, necessitando para
estabilização deste solo, um teor de 14% de CCA
para alcançar valores de expansão próximos a
1,5%, reduzindo a Tensão de Expansão a Volume
Constante para valores inferiores a 10 kPa.
Influenciou na resistência a compressão axial
simples, diminuindo os valores em relação ao solo
natural e mostrando que há um limite ótimo entre
as misturas quando se trata de compressão axial
simples, que em Agrestina foi de 135 kPa para 10%
de CCA, decaindo consideravelmente estes valores
após isto. As fases das misturas com CCA mostram
decréscimo da porcentagem de solo e aumento
gradativo da porcentagem de água, CCA e ar.
As granulometrias das curvas de solo com
cal-hidratada apresentaram uma elevação da
relação silte/argila, mostrando que houve o
fenômeno da floculação, chegando a 77% esta
relação aos 13% de cal-hidratada. A densidade das
amostras decaiu com o aumento do teor de cal-
hidratada, também ocasionado pela menor
densidade da cal-hidratada, em relação ao solo. As
curvas de compactação, mostraram que houve o
aumento da umidade ótima e a diminuição da
densidade seca máxima nas misturas. O LP decaiu
com a elevação da porcentagem de cal-hidratada,
apresentando uma tendência ao decréscimo do IP.
A porcentagem de cal-hidratada no solo que
atendeu o pH, aplicando metodologia selecionada
neste estudo, foi de 13%.
A expansão do solo diminuiu com o
aumento das porcentagens, estabilizando com 9%
de cal-hidratada, ocorrendo a estabilização
mecânica antes da estabilização química. A Tensão
de Expansão diminuiu ao longo dos teores das
misturas, alcançando valores próximos a 1 kPa a
partir da porcentagem de 9% de cal-hidratada.
Houve decréscimo da fração de solo e aumento das
frações de água, ar e cal-hidratada. O solo, em
estado natural e umidade e densidade de campo,
apresentou expansão livre de 6,58% (com
sobrecarga de 10 kPa) e tensão de expansão média
de, aproximadamente, 155 kPa.
A substituição do solo por Cal-Hidratada e
CCA reduziu significativamente a expansão,
influenciando em suas características físicas e
químicas, em relação ao solo natural, e mostrando-
se eficaz na aplicação em solos expansivos para
reduzir e/ou combater a expansão associada.
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