SÉRIE TÉCNICA | ESTUDO DE DOSAGEM | PARTE 3 - Final Do ensaio ao desempenho: quatro linhas de dosagem, quatro leituras diferentes

Como a Suporte produz dados comparáveis em estudos de solo-cal, solo-cimento, solo-brita-cimento e solo-brita

Figura 1 - Corpos de prova em imersão para acompanhamento da expansão e posterior determinação do CBR/ISC. Fonte: acervo fotográfico da Suporte.

Na primeira parte desta série mostramos como a caracterização identifica as limitações do material. Na segunda, discutimos os mecanismos físicos e químicos associados à brita, à cal e ao cimento. Nesta etapa final, vamos observar como esses mecanismos aparecem nos resultados de laboratório, mantendo cada linha de dosagem separada para não misturar materiais, composições ou objetivos experimentais.

Um valor elevado de CBR ou de resistência à compressão, isoladamente, não encerra um estudo de dosagem. A mistura precisa ser comparada sob condições controladas de compactação, cura e umidade, e os resultados precisam ser lidos em conjunto. Resistência, rigidez, tração e sensibilidade à água respondem a mecanismos diferentes.

Na Suporte, o foco está na qualidade e na rastreabilidade dessa comparação. As composições são identificadas, preparadas, moldadas, curadas e ensaiadas sob condições registradas, permitindo entregar ao projetista e ao responsável técnico um conjunto coerente de dados para avaliar o comportamento de cada alternativa.

Um programa experimental precisa permitir comparação

Comparar dosagens exige controlar o que pode alterar o resultado. Origem dos materiais, proporção, tipo de ligante, umidade, energia de compactação, idade de cura e condição de ensaio precisam ser registrados. Sem essa rastreabilidade, diferenças de resultado podem ser confundidas com diferenças de preparação.

• Caracterização dos materiais constituintes;
• Composição de referência e teores ou proporções definidos para comparação;
• Determinação da compactação de cada mistura;
• Moldagem com controle de massa, volume, energia;
• Cura em condições e idades previamente definidas;
• Condicionamento e ensaio conforme o método aplicável;
• Réplicas e critérios de repetibilidade compatíveis com o programa de ensaio.

O programa definido para o estudo também pode prever critérios para interromper combinações que apresentem comportamento inadequado, grande dispersão ou dificuldade de reprodução. Isso evita ampliar etapas mais complexas sem evidência de que a composição merece investigação adicional.

O que cada ensaio acrescenta à leitura da dosagem

CBR e expansão

O CBR, ou ISC, mede a resistência à penetração em condição padronizada. É muito útil para solos e misturas granulares e, associado à expansão durante a imersão, ajuda a avaliar suporte e estabilidade volumétrica. Em materiais fortemente cimentados, porém, valores superiores a 100% podem deixar de diferenciar composições que apresentam comportamentos distintos em resistência, tração e rigidez.

CBR = (pressão do material / pressão de referência) × 100

Figura 2 - Detalhe do extensômetro utilizado na leitura de expansão durante a imersão. Fonte: acervo fotográfico da Suporte.

Resistência à compressão simples

A resistência à compressão simples (RCS) mede a capacidade do corpo de prova de resistir à ruptura axial sem confinamento. O resultado responde ao teor de ligante, à porosidade, à compactação e à cura. É um indicador importante para materiais cimentados, mas não representa sozinho o comportamento sob carregamentos repetidos.

RCS = carga máxima / área inicial do corpo de prova

Figura 3 - Corpo de prova submetido ao ensaio de resistência à compressão simples (RCS), com fissuração desenvolvida durante a aplicação da carga axial. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Módulo de resiliência

O módulo de resiliência (MR) relaciona a tensão repetida aplicada à deformação recuperável. Ele descreve a rigidez resiliente do material e fornece um parâmetro diretamente associado à resposta da camada sob o tráfego. Solos e materiais estabilizados quimicamente possuem procedimentos específicos de ensaio; por isso, método, estado de tensão e condição do corpo de prova precisam acompanhar o resultado.

MR = tensão axial repetida (σ₁) / deformação resiliente (εᵣ)

Figura 4 - Sistema de carregamento repetido empregado na determinação do módulo de resiliência. Fonte: acervo fotográfico da Suporte.

Deformação permanente, tração e fadiga

Um material pode apresentar MR elevado e ainda acumular deformação permanente. Nas misturas cimentadas, a resistência à tração e a fadiga também ganham importância, porque uma camada rígida pode fissurar sob solicitações repetidas mesmo apresentando alta resistência à compressão. O conjunto de ensaios precisa acompanhar o mecanismo de deterioração relevante para a aplicação estudada.

Figura 5 – Mecanismos de deformação permanente, tração e fadiga em pavimentos. Fonte: elaboração própria.

Quatro linhas de estudo, analisadas separadamente

Os resultados a seguir foram organizados em quatro blocos independentes. Solo + cal, solo + cimento e solo + brita + cimento pertencem ao mesmo programa experimental, mas são tratados como famílias distintas. O bloco solo + brita vem de outro estudo de composição granulométrica da Suporte e é apresentado separadamente. Não foram feitas médias entre famílias nem transferidos ganhos de uma solução para outra.

1. Solo + cal: ganho de suporte e controle da expansão

Nas cinco séries completas analisadas, a incorporação de cal produziu duas respostas simultâneas: aumento progressivo do CBR e redução da expansão. O CBR médio passou de 7,54% no solo natural para 33,14% com 4% de cal. Já a expansão média, inicialmente de 1,34%, caiu para 0,74% com 2% e foi registrada como 0,00% nas séries com 3% e 4% de cal.

Tabela 1 - Síntese dos resultados médios de CBR e expansão na linha solo + cal. Médias de cinco séries completas. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Figura 6 - Evolução do CBR médio com o teor de cal. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Figura 7 - Redução da expansão média com o teor de cal. Fonte: acervo técnico da Suporte, com dados anonimizados.

Leitura principal: neste conjunto experimental, a expansão foi registrada como 0,00% a partir de 3% de cal, enquanto o CBR continuou aumentando. Isso mostra que controle volumétrico e ganho de suporte são respostas complementares e devem ser avaliadas em conjunto.

A rigidez também apresentou evolução. O MR médio aos sete dias passou de aproximadamente 523 MPa com 2% de cal para 677 MPa com 3% e 858 MPa com 4%. Ainda assim, a dispersão entre os solos permaneceu significativa, reforçando que esses valores descrevem o conjunto ensaiado e não constituem teores universais de aplicação.

Figura 8 - Evolução do MR médio com o teor de cal. Fonte: acervo técnico da Suporte.

2. Solo + cimento: resistência e rigidez evoluem com o teor

Na linha solo + cimento, seis solos foram moldados na mesma energia e avaliados aos sete dias com 2%, 3%, 4% e 5% de cimento. As médias mostram crescimento progressivo tanto da resistência à compressão simples quanto do módulo de resiliência, sem necessidade de incorporar agregados à composição.

Tabela 2 - Solo + cimento: resultados médios de seis solos ensaiados aos sete dias. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Figura 9 - Evolução média da RCS e do MR na linha solo + cimento. Fonte: acervo técnico da Suporte.

A média, entretanto, não deve esconder a variabilidade. Mantidos o teor de 4% de cimento e a idade de cura de sete dias, o MR médio dos seis solos variou de aproximadamente 711 MPa a 2.498 MPa, enquanto a média do conjunto foi de 1.420 MPa. A amplitude dos resultados mostra que a resposta depende fortemente das características de cada solo; por isso, um teor de ligante não deve ser transferido automaticamente de um material para outro.

Figura 10 - Variabilidade do MR aos sete dias entre seis solos tratados com 4% de cimento. Fonte: acervo técnico da Suporte, com dados anonimizados.

3. Solo + brita + cimento: esqueleto granular associado à cimentação

A terceira linha foi mantida com composição granular fixa: 30% de solo + 20% de brita 02 + 40% de brita 01 + 10% de pedrisco. Sobre essa composição foram avaliados 4%, 5% e 6% de cimento. Para manter a série homogênea, o comparativo abaixo utiliza cinco conjuntos com identificação consistente dos três teores nos relatórios.

Tabela 3 - Solo + brita + cimento: composição fixa de 30% de solo, 20% de brita 02, 40% de brita 01 e 10% de pedrisco. Médias de cinco séries aos sete dias. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Figura 11 - Evolução da RCS, da tração diametral e do MR na linha solo + brita + cimento. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Aqui a leitura deixa de ser apenas “70% de brita”. Os 70% correspondem a uma distribuição definida entre brita 02, brita 01 e pedrisco, enquanto 30% da massa é solo. Essa descrição é essencial, porque alterar a proporção ou a graduação dos agregados modifica o esqueleto granular e, consequentemente, a resposta da mistura cimentada.

4. Solo + brita: correção granulométrica sem cimento

Em outro estudo independente da Suporte, a linha analisada foi apenas solo + brita, sem cimento. O objetivo do documento era ajustar a distribuição granulométrica. Um solo com 20,4% passante na peneira nº 200 foi combinado, em uma das composições, com 40% de brita 02 e 30% de pedrisco, mantendo 30% de solo. O passante na nº 200 caiu para 6,4%, e a curva resultante foi reposicionada dentro da faixa de referência considerada no estudo.

Figura 12 - Curva do solo in natura e da composição 30% solo + 40% brita 02 + 30% pedrisco. Estudo independente de correção granulométrica. Fonte: acervo técnico da Suporte.

Esse caso deve ser lido de forma diferente dos três anteriores. O documento de composição demonstra a correção da curva granulométrica, mas não contém, por si só, comprovação de ganho de CBR, MR ou resistência. Por isso, o artigo não atribui um ganho mecânico que o estudo não mediu. Quando o programa prevê continuidade, essas propriedades precisam ser verificadas em ensaios próprios da mistura corrigida.

O que os quatro blocos mostram

Os quatro exemplos não formam uma única curva de dosagem e não devem ser comparados como se fossem variações da mesma mistura. Cada um responde a uma pergunta diferente: a cal permite observar alteração de suporte e expansão em solos finos; o cimento mostra evolução de resistência e rigidez no próprio solo; a combinação solo-brita-cimento associa esqueleto granular e cimentação; e o solo-brita pode corrigir a distribuição granulométrica sem ligante químico.

Na Suporte, o valor do estudo está justamente em manter essas condições rastreáveis. Composição, teor, energia de compactação, idade de cura e método de ensaio precisam permanecer identificados para que o responsável técnico consiga interpretar cada resultado dentro do contexto em que foi obtido.

Da porcentagem de laboratório à escala de campo

Nos estudos que utilizam cimento, uma diferença aparentemente pequena de teor pode representar grande quantidade de material em escala de obra. Em uma camada hipotética de 1.000 m de comprimento, 7,20 m de largura, 0,20 m de espessura e massa específica seca de 1,90 t/m³, cada ponto percentual de cimento equivale a aproximadamente 27,36 toneladas por quilômetro. O cálculo é apenas ilustrativo: a definição do teor não cabe ao laboratório e deve considerar desempenho, projeto, execução e custo global.

Do laboratório ao campo: o controle precisa acompanhar a execução

Os resultados de laboratório pertencem à composição e às condições efetivamente ensaiadas. Na execução, mudanças de solo, agregado, tipo e teor de ligante, umidade, espessura, energia de compactação ou cura podem alterar a resposta do material. Por isso, o controle tecnológico de campo deve verificar se as condições essenciais previstas no projeto e no procedimento executivo estão sendo atendidas.

• Controle da taxa de aplicação e do teor incorporado;
• Verificação da profundidade efetiva e da homogeneidade da mistura;
• Controle de umidade imediatamente antes da compactação;
• Massa específica in situ, espessura e regularidade da camada;
• Tempo entre distribuição, mistura e compactação;
• Cura e proteção contra perda de umidade ou tráfego prematuro;
• Segmento experimental, quando previsto no projeto ou na especificação.

Quando previsto no projeto ou na especificação, o segmento experimental permite verificar homogeneidade, sequência executiva, produtividade e capacidade de controle antes da produção em escala. Os resultados obtidos em campo podem então ser confrontados com os parâmetros laboratoriais e com os critérios definidos para a obra, mantendo separadas as responsabilidades de ensaio, execução e projeto.

Essa continuidade entre laboratório e obra também faz parte dos serviços da Suporte. Além dos estudos e ensaios laboratoriais, a Suporte atua em controle tecnológico e acompanhamento de obras, permitindo que a rastreabilidade iniciada na coleta, identificação e caracterização dos materiais se estenda à mistura, compactação e verificação das camadas executadas. Quando essas etapas integram o escopo, o acompanhamento contínuo reforça o controle da qualidade desde a coleta até a aplicação em campo, sem alterar a responsabilidade dos projetistas e responsáveis técnicos pelas decisões de projeto.

Conclusão da série: dosagem é comparação, não receita

Ao longo das três partes desta série, partimos da caracterização do material, passamos pelos mecanismos de atuação de brita, cal e cimento e chegamos à comprovação experimental. Nesta etapa final, os exemplos mostram por que as linhas de dosagem precisam permanecer separadas: solo-cal, solo-cimento, solo-brita-cimento e solo-brita respondem a mecanismos e objetivos diferentes.

Na Suporte, nossa contribuição está em transformar cada etapa em dado rastreável: da coleta e caracterização dos materiais à preparação das composições, moldagem, cura e ensaios, podendo se estender ao controle tecnológico e ao acompanhamento da execução em campo. A definição da solução permanece com os projetistas e responsáveis técnicos; a Suporte fornece ensaios, informações e controles para que essas decisões sejam apoiadas em resultados coerentes com os materiais e as condições efetivamente avaliadas.

“Da caracterização do solo à aplicação em campo, uma dosagem tecnicamente consistente não se sustenta em expectativas, mas em resultados mensuráveis, rastreáveis e reproduzíveis.”

Samuel Calura
Coordenador de Laboratório