Avaliação do comportamento mecânico do solo estabilizado com asfalto utilizando emulsão asfálticaResumo
A estabilização do solo com asfalto é uma técnica que pode melhorar as características mecânicas do solo, sendo uma opção viável tanto do ponto de vista econômico (reduzindo os custos com transporte de materiais) quanto ambiental (principalmente na fase construtiva, diminuindo as emissões relacionadas ao transporte e utilizando materiais locais, o que também reduz a exaustão de jazidas). Nesta pesquisa, foi utilizado um método de estabilização com baixos teores de asfalto e uma emulsão asfáltica de ruptura lenta. Analisou-se a influência da estabilização na ocorrência de shakedown. Os resultados demonstraram uma melhora no módulo resiliente (MR) e uma redução da deformação permanente (DP) do solo em comparação com o solo in natura, mas observou-se uma piora da DP em relação ao solo controle. O MR alcançou valores de 600 MPa no último ciclo de carregamento, enquanto a DP foi reduzida em aproximadamente 189%. Esses resultados indicam que a estabilização do solo com asfalto é uma técnica promissora para aplicações em pavimentação.
Palavras-chave:
Módulo Resiliente; Deformação Permanente; Multiestágio; Estabilização Asfáltica; Emulsão Asfáltica
ABSTRACT
Soil stabilization with asphalt is a technique that can improve the mechanical properties of soil, being a viable option both economically (reducing transportation costs of materials) and environmentally (mainly in the construction phase, reducing emissions from material transportation by using local materials, and depleting fewer quarries). In this research, a stabilization method with low asphalt content and a slow-setting asphalt emulsion was used. The influence of stabilization on the occurrence of shakedown was analyzed. The results showed an improvement in the resilient modulus (MR) and a reduction in the permanent deformation (PD) of the soil compared to natural soil, but a worsening in PD compared to the control soil. The MR reached values of 600 MPa in the last loading cycle, and PD was reduced by approximately 189%. These results indicate that soil stabilization with asphalt is a promising technique for pavement applications.
Keywords:
Resilient Load Text; Permanent Deformation; Multiplestage; Asphalt Stabilization; Asphalt emulsion
1. INTRODUÇÃO
A utilização da emulsão asfáltica tem se mostrado uma opção vantajosa pelos projetistas, pois contribui para o aumento da resistência ao cisalhamento e capacidade de suporte dos solos, melhorando suas propriedades mecânicas [1,2,3]. Além disso, a emulsão asfáltica permite a utilização de solos locais, reduzindo os custos de transporte e promovendo a sustentabilidade ambiental. Essa tecnologia também possibilita a aplicação a baixa temperatura, resultando em menor consumo de energia e emissões reduzidas de poluentes, o que contribui para a preservação do meio ambiente e proporciona eficiência energética ao projeto [1, 4].
A hipótese dessa investigação é que com baixos teores de cimento asfáltico de petróleo (CAP) na estabilização de solos é possível se incrementar sua resposta mecânica. Adicionalmente, existe a possibilidade de tornar o solo mais resistente à ação da umidade desde que os finos não comandem sua resposta mecânica.
A imagem da Figura 1 apresenta uma micrografia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 1.200 vezes e uma barra de escala de 50 micrômetros. Nessa imagem, observa-se uma superfície que contém partículas e fragmentos de diferentes tamanhos, com características morfológicas irregulares. À direita, é possível ver uma estrutura que lembra lâminas empilhadas ou camadas finas de minerais de argila. A emulsão, por mais fluida ou menos viscosa que seja, não consegue envolver cada um desses grãos. Por isso, quando os finos comandam a resposta mecânica do solo, a emulsão tende a formar grumos que pouco auxiliará na melhoria do seu comportamento mecânico.
Para comprovar a validade da hipótese, foram utilizados três filmes delgados de asfalto, utilizando três distintos percentuais de emulsão, 1, 2 e 3% em relação ao peso seco do solo.
Este estudo tem como objetivo contribuir para a ampliação do conhecimento sobre o uso do CAP contido nas emulsões asfálticas como estabilizador de solos, melhorando seu desempenho mecânico sem a necessidade de aquecer o CAP para sua aplicação, o que se torna um benefício ambiental, pois é possível utilizar materiais locais, diminuindo emissões com transporte e otimizando recursos econômicos, principalmente em obras de infraestrutura de pavimentação rodoviária longe de jazidas. O objetivo secundário é avaliar especificamente a influência do filme de asfalto na estabilização. O solo estabilizado foi ensaiado na umidade ótima do solo in natura, garantindo que a umidade fosse uma variável fixa a mesma em todos os ensaios.
A estabilização do solo com betume ocorre quando se acrescenta ao solo um ligante asfáltico, conferindo à mistura resultante uma melhora em sua capacidade de resistir às solicitações mecânicas e um efeito impermeabilizante, tornando o solo estabilizado com betume mais resistente tanto a esforços de tráfego quanto a efeitos de variação de umidade, conforme [5].
Os autores [6], conduziram um estudo para avaliar o comportamento mecânico do solo estabilizado com emulsão asfáltica sob condições de carregamento multiestágio. O foco da pesquisa foi investigar como a estabilização com emulsão asfáltica influencia as propriedades do solo, especialmente em relação à deformação permanente e capacidade de suportar cargas variadas. A dosagem adequada de emulsão asfáltica e seu impacto na estabilização do solo foram aspectos-chave abordados no estudo, visando melhorar o desempenho do solo para aplicações em pavimentos rodoviários. Os ensaios realizados abrangeram a aplicação de cinco conjuntos de tensões desviadoras, variando de 35, 70, 140, 210 a 280 kPa, mantendo uma tensão confinante constante de 70 kPa, ao longo de 10.000 ciclos, totalizando 50.000 ciclos durante o teste de carregamento multiestágio, conforme normativa europeia [7]. Essas cargas foram selecionadas para simular condições proporcionais de carregamento encontradas em ambientes de pavimentação, permitindo avaliar o comportamento do solo em uma faixa representativa de estresses.
Os resultados, do referido estudo, revelaram que a estabilização do solo com emulsão asfáltica levou a uma redução da deformação permanente, especialmente nas primeiras etapas de carregamento. No entanto, à medida que a tensão desvio aumentava, observou-se uma diminuição na resistência do solo estabilizado, indicando certa limitação em sua capacidade de acomodação e resistência mecânica.
Em [2] observou-se que nas condições saturadas, não há influência do tempo de cura no comportamento cisalhante e nas rigidezes das misturas. Os resultados obtidos nos ensaios foram bastante semelhantes para todos os níveis de deformação axial induzidos nos corpos de prova. Portanto, o tempo de cura não desempenha um papel significativo nessas condições de teste do ensaio triaxial não drenado com amostras saturadas.
O artigo [8] demonstrou que em comparação com rocha britada (RB) estabilizada com cimento, a RB estabilizada com geopolímero de cinzas volantes com emulsão (FA-AE) asfáltica, apresentou maior resistência à flexão, resistência à tração indireta, módulo resiliente e vida de fadiga. Os autores concluíram que a emulsão asfáltica é apropriada para aplicações em pavimentos. Quando a água na emulsão evapora, possibilita que o asfalto forme um filme que reveste o agregado, resultando em um material mais coeso e impermeável, características cruciais na estabilização asfáltica.
Em [9], os autores investigaram as propriedades mecânicas de um solo argiloso estabilizado com emulsão de betume e calcário, utilizando testes de compressão não confinada, testes de tração indireta, testes de módulo resiliente e testes de deformação permanente. Os autores chegaram num teor ótimo de emulsão de 6% e o teor ótimo de calcário de 10% para alcançar a máxima resistência e rigidez do solo estabilizado.
Observou-se que o solo estabilizado apresentou um índice de plasticidade menor, uma maior durabilidade e uma melhor resistência a danos causados pela umidade em comparação com o solo não tratado. Concluíram que o solo argiloso estabilizado com emulsão e calcário poderia ser utilizado como material adequado para camadas de subleito ou base de pavimentos.
No que tange ao uso das emulsões [10], os autores concluem em seu artigo de revisão que as emulsões asfálticas são um material eficaz para melhorar as propriedades dos solos fracos, especialmente em regiões com clima tropical e subtropical. Os autores afirmam que as emulsões asfálticas oferecem vantagens como facilidade de aplicação, baixo consumo de energia, menor impacto ambiental e maior durabilidade do pavimento. Por fim, destacam que existem desafios e limitações para o uso de emulsões asfálticas, como a necessidade de controle de qualidade, a seleção adequada da dosagem e do tipo de emulsão, a influência das condições climáticas e a falta de normas e especificações padronizadas.
Sendo a emulsão um material de fácil manuseio e com inúmeras vantagens em sua aplicação, pesquisadores buscam aprimorar a técnica para utilização da emulsão asfáltica na estabilização de solos. Porém como visto, ainda há muito a ser feito na busca por uma padronização do método de dosagem, ensaios e estandardizações normativas a serem seguidas.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Ensaios, normas e procedimentos
A caracterização física e mecânica do material utilizados neste estudo foram balizados conforme padronização dos ensaios descritos nas normas elencadas na Tabela 1.
Os corpos de prova estabilizados foram submetidos a um processo de cura em estufa a uma temperatura de 40°C por um período de 3 dias, seguindo as diretrizes estabelecidas no manual para o projeto e construção de materiais estabilizados com emulsão betuminosa da África do Sul [18]. Após o término do período de cura, os corpos de prova foram resfriados por 1 hora em um ambiente refrigerado a uma temperatura de 24°C antes de serem submetidos aos ensaios.
Como controle do desempenho mecânico, foram moldados dois corpos de prova: 1 CP passou pelo mesmo processo de cura dos solos estabilizados, aqui sendo designado como solo controle (CTR) e o outro solo foi ensaiado logo após a moldagem, sendo nesta pesquisa designado como solo in natura ou solo 0% de emulsão asfáltica.
Para metodologia deste estudo, utilizou-se o a técnica de solicitações em multiestágio com 10.000 ciclos de carregamento por par de tensão. Os ensaios foram realizados na umidade ótima do solo in natura, sendo este do tipo drenado, totalizando 40 mil ciclos de aplicação de carga e uma frequência de 5 Hz (com 0,1 s de aplicação de carga e 0,1 s de repouso). Utilizando-se moldes cilíndricos de 100 × 200 mm com amostras passantes na peneira 25,4 mm (1 pol).
Os testes de carregamento em multiestágio foram realizados seguindo a norma europeia [7]. Essa norma apresenta dois conjuntos de níveis de estresse, designados como “nível de estresse alto” e “nível de estresse baixo”. Cada conjunto é dividido em cinco sequências. Cada uma dessas sequências contém vários pares de tensões solicitantes, com uma tensão de confinamento constante e 10.000 ciclos de carregamento. Para os testes realizados aqui, as sequências foram aplicadas utilizando o “nível de estresse baixo”, condizente com as tensões a que o material estaria submetido em campo. Na Tabela 2 estão relacionadas as tensões utilizadas neste trabalho conforme explicitado.
Optou-se por utilizar a energia intermediária de compactação, considerando a hipótese de que o solo aprimorado pudesse ser empregado na sub-base de um pavimento rodoviário de uma via com baixo volume de tráfego. No topo da sub-base, a tensão confinante é de aproximadamente 0,07 MPa. Portanto, a intenção foi investigar o comportamento desse solo estabilizado na energia de compactação mencionada nessas condições de contorno.
Para a análise de ocorrência de shakedown, seguiu-se a metodologia adotada por [19], que apresentou em sua pesquisa limites de deformação permanente para cada categoria que configura o comportamento do material pela quantidade de ciclos e cargas aplicadas dinamicamente conforme ilustrado na Figura 2.
Comportamento de deformação permanente de acordo com a teoria de shakedown (WERKMEISTER et al. [19]).
2.2. Amostras de solo
A jazida onde foi coletado o material, se encontra na latitude 22°34’19,416’’ S e longitude, 44°01’4,875’’ W, no município de Pinheiral, localizada a cerca de 2 km de distância da BR-116 (Rodovia Presidente Dutra), no estado do Rio de Janeiro, Brasil.
Na Tabela 3, encontra-se um resumo dos valores médios dos parâmetros geotécnicos do solo, que foi classificado como areia siltosa (SM), de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), e como A-2-4, conforme metodologia [20].
A Figura 3 apresenta a curva de compactação do solo in natura com densidade máxima seca de 2,25 g/cm3 e a umidade ótima em torno de 9,42%. Através da Figura 4 é possível observar que o solo possui uma distribuição granulométrica mal graduada, com diâmetro efetivo (D10) de 0,074 mm, diâmetro intermediário (D30) de 0,166 mm e diâmetro máximo (D60) de 0,641 mm.
Utilizando-se o triângulo de Ferret para classificar a fração fina do solo, há a seguinte distribuição: 74,2% de areia, 2,0% de silte e 0,20% de argila. A soma total dessas frações é de 76,43%. O solo é considerado grosso e mal graduado e com 18% passando na peneira número 200, conforme pode ser visto no gráfico da Figura 4.
2.3. Emulsão
Conforme pode ser visto na classificação da emulsão exibida na Tabela 4, o CAP residual em cada percentual de emulsão é a seguinte: 1% de emulsão (0,62%), 2% de emulsão (1,24%) e 3% de emulsão (1,86%).
O percentual de emulsão foi determinado com base no peso seco do solo em estufa. Para uma amostra de 4000 g, foram utilizados 40 g de emulsão na estabilização com 1% de emulsão e assim por diante. Esses 40 g de emulsão, cujo volume equivalem a aproximadamente 43 ml a uma temperatura de 26°C, possui 62% de CAP (Resíduo por evaporação). O percentual de água restante, após descontar o da emulsão, foi adicionado até atingir a umidade ótima do solo.
Toda a água foi incorporada à emulsão, o que resultou em uma mistura menos viscosa. Em seguida, o solo foi homogeneizado. Por fim, amostras da mistura (solo + emulsão + água) foram coletadas para verificar a umidade, a fim de assegurar que a presença da água não estaria influenciando a resposta mecânica dos ensaios como uma variável adicional. Em média, os corpos de prova perderam 60% da sua umidade em comparação ao CP moldado na umidade ótima. Mesmo se tratando de um ensaio drenado, como os CP estavam com pouca umidade, não se percebeu alteração na umidade antes e depois dos ensaios.
2.4. Amostras para os ensaios
Conforme a metodologia estabelecida, cinco amostras foram condicionadas, conforme a Tabela 5. Destas, três amostras de solo estabilizado com emulsão do tipo RL (ruptura lenta) receberam condicionamento térmico após a compactação, ou seja, foram conduzidas a uma estufa com temperatura constante e controlada de 40ºC por um período de 72 horas, para permitir a evaporação do agente emulsificante e da umidade. O solo sem emulsão, denominado solo controle, recebeu o mesmo condicionamento térmico aplicado aos solos emulsionados. A última condição foi o solo in natura, que não recebeu condicionamento térmico. Dessa maneira, após a compactação, os ensaios de desempenho mecânico foram realizados normalmente.
3. RESULTADOS
3.1. Módulo resiliente
As taxas médias de crescimento do MR para o solo in natura, solo controle e os solos estabilizados com emulsão asfáltica são, respectivamente de 5,97 MPa/ciclo, 12,69 MP/ciclo (1%), 19,89 MPa/ciclo (2%) e 21,33 MPa/ciclo (3%). Isso indica que, em média, o MR aumenta com o incremento de emulsão asfáltica no processo de estabilização.
O MR médio do solo in natura é de aproximadamente 107,46 MPa. A estabilização com 1% de emulsão asfáltica resulta em um MR médio aproximadamente 233,20% maior que o do solo in natura. Para o solo estabilizado com 2% e 3% de emulsão asfáltica, a melhoria é ainda mais significativa, com aumentos de aproximadamente 257,30% e 304,68%, respectivamente.
O MR médio do solo controle é de aproximadamente 228,49 MPa. A estabilização com 1% de emulsão asfáltica resulta em um MR médio aproximadamente 56,70% maior que o do solo CTR. No entanto, para os solos estabilizados com 2% e 3% de emulsão asfáltica, observa-se aumentos significativos de aproximadamente 68,04% e 90,32%, respectivamente, em comparação com o solo controle. Estas informações podem ser atestadas conforme os resultados exibidos na Tabela 6.
No programa Geogebra 3D [21], utilizou-se modelo composto para representar o comportamento do solo in natura, solo controle e dos solos estabilizados com asfalto, a Figura 5 apresenta a disposição dos gráficos gerados com a aplicação do modelo composto, proposto por [22] Esse modelo é usado para analisar e prever o desempenho do solo em diferentes condições de carregamento.
A análise dos resultados demonstra que a resistência do solo aumenta consideravelmente à medida que a concentração de emulsão aumenta, quando comparamos os valores de MR do solo in natura com aqueles do solo estabilizado com 1%, 2% e 3% de emulsão. Contudo, vale destacar que os valores de MR não apresentam uma tendência consistentemente crescente ao longo dos ciclos e concentrações de emulsão. É importante ressaltar um notável aumento na resistência do solo quando a concentração de emulsão passa de 2% para 3%, sobretudo em ciclos subsequentes, como ilustrado na Figura 4.
É possível observar nas funções geratrizes que tanto o solo in natura e solo controle quanto o solo estabilizado com diferentes percentuais de asfalto melhoram seu desempenho à medida que se incrementa a tensão confinante, representada pelo coeficiente k2 do modelo. Isso significa que, quanto maior a tensão confinante aplicada ao solo, melhor será sua capacidade de suportar cargas e resistir à deformação.
É importante notar que, apesar de os solos estabilizados apresentarem um coeficiente k1 significativamente maior em comparação com o solo in natura, o coeficiente k3 assume um valor negativo nos solos estabilizados, sendo ligeiramente mais negativo no solo estabilizado com 1% de emulsão. Isso indica que o módulo de resiliência (MR) do solo estabilizado diminui à medida que a tensão de desvio aumenta, conforme pode ser observado na Tabela 7.
O módulo de resiliência é uma medida da capacidade do solo de recuperar sua forma original após sofrer deformação. Portanto, um valor negativo para o coeficiente k3 indica que, à medida que a tensão de desvio aumenta, a capacidade de recuperação do solo estabilizado diminui. Isso pode ter implicações na estabilidade e no desempenho do solo sob determinadas condições de carregamento.
3.2. Deformação permanente
Conforme é exibido no gráfico da Figura 6, a deformação permanente aumenta de forma distinta à medida que a tensão desvio aumenta para todos os tipos de solo e porcentagens de CAP presentes na emulsão. O solo in natura apresenta a maior deformação permanente em todos os ciclos de carregamento e a adição de CAP através da emulsão na estabilização, reduz significativamente a deformação permanente dos solos estabilizados em comparação com o solo in natura.
DP(%) acumulada do solo e dos compostos estabilizados com CAP residual da emulsão asfáltica.
Porém, após o segundo ciclo de carregamento, ao observar o desempenho dos solos estabilizados, nota-se um aumento na deformação permanente, o que não ocorre com o solo in natura nem o solo controle. No caso do solo sem o CAP (in natura e CTR), à medida que o histórico de tensões aumenta, e consequentemente sua compactação, a deformação permanente diminui em cada ciclo de carregamento.
A porcentagem de CAP presente na emulsão sugestiona redução da deformação permanente. a estabilização com 2% de emulsão asfáltica alcançou os menores valores de DP em todos os ciclos de carregamento. Essa análise reforça a conclusão de que a estabilização do solo utilizando emulsão asfáltica pode ser eficaz na redução da deformação permanente. No entanto, importante ressaltar que outros fatores, como características do solo e condições de ensaio, também devem ser considerados para uma avaliação completa do comportamento da deformação permanente.
Em todos os ciclos de carregamento (10.000, 20.000, 30.000 e 40.000), exibidos na Tabela 8, o percentual de CAP presente na estabilização, que utilizou 2% de emulsão, mostrou-se o mais eficaz ou ótimo, uma vez que apresentou uma menor deformação permanente em comparação com as outras porcentagens de emulsão e com o solo in natura. Isso indica que esse percentual de emulsão é mais eficaz na redução da deformação permanente do solo, alcançando uma redução de 81,85% em relação ao solo in natura, e melhor que o solo CTR nos dois primeiros ciclos de carregamento.
3.3. Ocorrência de shakedown
A adição de emulsão melhora significativamente a estabilidade do material em comparação com o solo in natura, especialmente em concentrações de 2% e 3%. No entanto, o solo CTR apresenta a melhor performance em termos de estabilidade, mantendo-se no domínio A em todos os estágios. A emulsão em concentrações mais altas (2% e 3%) oferece uma boa estabilidade até os estágios iniciais, mas tende a perder eficácia nos estágios mais avançados, conforme indicado pela mudança para o domínio B. A concentração de 2% de emulsão parece ser a mais equilibrada, oferecendo uma boa estabilidade até o estágio 3. Estas análises podem ser acompanhadas na Tabela 9.
Para uma melhor visualização, a Figura 7 apresenta o gráfico com os valores de DP conforme os estudos desenvolvidos por [19], os valores abaixo de 0,045 indicam o domínio A, acima de 0,045 até 0,40 domínio B e acima de 0,40 domínio C.
4. DISCUSSÃO
Em [23], os autores investigaram a deformação permanente (DP) dos solos da microrregião mossoroense, utilizando ensaios triaxiais de carga repetida de múltiplos estágios (RLT). O objetivo é analisar a capacidade estrutural dos solos sob diferentes simulações de cargas, determinar parâmetros de deformabilidade e desenvolver modelos para estimar a DP dos materiais granulares, utilizando técnicas como Redes Neurais Artificiais (RNA) para a análise dos dados e a previsão do comportamento da DP dos materiais. Cada estágio foi composto por 10.000 ciclos de carga, totalizando 40.000 ciclos por corpo de prova, utilizando uma frequência de carregamento de 1Hz, baseado na norma europeia [7] e utilizando as tensões confinantes previstas na norma [24], e as tensões desvio variando da razão 1:1 a1:4.
A conclusão do estudo [23] indica que a metodologia de ensaios triaxiais de múltiplos estágios demonstrou um comportamento satisfatório na obtenção dos valores de DP dos materiais estudados. Os valores obtidos foram considerados admissíveis, mostrando que os materiais são adequados para uso em obras de pavimentação. Além disso, os modelos preditivos desenvolvidos com base nos ensaios realizados apresentaram uma previsão satisfatória do comportamento dos materiais.
Os autores seguem também, a norma europeia [7] utilizando a técnica de ensaios triaxiais de carga repetida de múltiplos estágios para investigar a DP dos solos, mas com um foco adicional na estabilização dos solos com emulsão asfáltica. Foram aplicadas tensões com uma tensão de confinamento constante e 10.000 ciclos de carregamento por estágio, utilizando o “nível de estresse baixo”, utilizando uma frequência de 5Hz utilizando uma tensão confinante fixa de 70KPa e variando as tensões desvio de 1:1 a 1:4.
A principal contribuição do carregamento multiestágio em ambos os estudos é a capacidade de simular de forma realista as condições de campo a que os materiais de pavimentação estarão submetidos. Essa abordagem permite avaliar como os solos e misturas estabilizadas respondem a diferentes níveis de tensão ao longo do tempo, fornecendo dados críticos para o desenvolvimento de modelos preditivos precisos. Enquanto um artigo foca na análise de solos da região nordeste do Brasil, o outro investiga o impacto da estabilização com emulsão asfáltica, ambos contribuindo significativamente para o avanço do conhecimento em pavimentação rodoviária.
Ao analisar os dados oriundos desta pesquisa e o trabalho desenvolvidos por [25], que visaram examinar como a adição de uma emulsão de betume aniônica de cura lenta (RL), em concentrações de 1%, 2% e 3% do peso seco dos agregados, afetaria a estabilização de materiais reciclados e tijolo britado, em comparação com amostras sem emulsão. Após a compactação, os agregados foram secos até atingirem 70% e 90% da umidade ótima. Os materiais foram compactados com energia modificada e, com base em revisão da literatura, os autores optaram por realizar testes de carga multiestágio com 40 kPa de tensão de confinamento e tensões desviadoras variando de 140 a 460 kPa.
Foi observado, no referido trabalho, que a estabilização asfáltica melhorou a resposta resiliente, aumentando a resistência do material, assim como observado no presente estudo.
Os resultados indicaram que, apesar do aumento da deformação permanente em todas as tensões de cisalhamento devido à adição de emulsão de betume, a maioria das misturas permaneceu dentro da faixa B de classificação de ajustamento, sugerindo sua adequação para uso como camadas de base e sub-base. Entretanto, sob tensões de cisalhamento mais altas, algumas misturas caíram na faixa C, indicando que podem não ser adequadas para camadas de pavimento mais exigentes, devido ao acréscimo indesejável da DP. Apesar de não ocorrer mudança de domínio na maioria dos ciclos, observa-se uma ampliação da diferença da DP (5000)-DP(3000) entre os solos com e sem emulsão, indicando que houve um acréscimo na taxa de acúmulo de DP para os materiais estabilizados.
Além disso, este estudo também utilizou emulsão catiônica em concentrações de 1%, 2% e 3% para estabilizar o solo na energia intermediária. Os resultados mostraram um aumento da deformação permanente, especialmente em ciclos de carga mais elevados, para o solo estabilizado com emulsão asfáltica, embora as tensões aplicadas fossem menores em comparação com os estudos mencionados anteriormente.
Observa-se que a estabilização asfáltica age de forma distinta da resposta elástica e plástica, conforme resultados do presente estudo e na discussão.
5. CONCLUSÃO
A adição de emulsão ao solo resultou em um aumento significativo do MR em comparação com o solo in natura e um razoável melhora em comparação com solo controle. O solo estabilizado com CAP presente em 3% de emulsão asfáltica, apresentou o maior ganho médio de resistência por ciclo, seguido pelo solo estabilizado com 2% e 1% de emulsão. Porém sua resposta mecânica em relação as tensões solicitantes (tensão desvio) mudaram, em comparação com o solo in natura e solo CTR. O coeficiente K3 negativo do modelo composto, para o solo estabilizado, demonstra que a estabilização tornou o solo menos resiliente ao incremento da tensão desvio.
O acréscimo de emulsão ao solo reduz significativamente a deformação permanente em comparação com o solo in natura. A porcentagem de CAP presente na emulsão asfáltica, afeta a redução da deformação permanente. O solo estabilizado com CAP presente em 2% de emulsão asfáltica apresentou os melhores resultados na redução da deformação permanente em todos os ciclos de carregamento comparado ao solo in natura, e nos dois primeiros ciclos comparado ao solo CTR. Todavia, a resposta mecânica após o segundo ciclo de carregamento, para os solos estabilizados, piorou apesar do solo com emulsão estar mais compactado, principalmente se observado o desempenho do solo CTR.
Sob a perspectiva do intertravamento dos grãos, nota-se que mesmo considerando o histórico de tensões no corpo de prova, a partir do segundo ciclo de carga, as deformações plásticas começaram a aumentar em todas as amostras estabilizadas, o que não ocorreu com o solo in natura e nem com solo CTR. Isso sugere que o filme de betume teve um impacto negativo na resposta mecânica do solo à medida que a tensão desvio aumentava.
A análise do shakedown revelou que a adição de emulsão melhora a estabilidade dos materiais em comparação com o solo in natura, especialmente nas concentrações de 2% e 3%, mas a eficácia diminui nos estágios mais avançados de carga. Entre os materiais analisados, o solo controle (CTR) apresentou a melhor performance, mantendo-se estável em todos os estágios. A concentração de 2% de emulsão parece ser a mais equilibrada, oferecendo boa estabilidade até o estágio 3, mas perde desempenho no estágio 4.
Para pesquisas futuras, é essencial aprofundar a compreensão das causas subjacentes dessas mudanças na resposta mecânica, bem como explorar estratégias de otimização da dosagem da emulsão para garantir uma melhoria sustentável das propriedades do solo. Além disso, investigações sobre o impacto ambiental e a durabilidade a longo prazo desses solos estabilizados podem fornecer informações valiosas para aplicações práticas em engenharia civil e geotécnica.
6. AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – (CAPES) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – (CNPq).
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