Solos que contem sulfatos apresentam complicações no seu comportamento quando são tratados com estabilizadores à base de cálcio como a cal. Quando um solo que contem sulfatos reage com cal, formam-se minerais expansivos como a etringita e a taumasita que são responsáveis pela deterioração e falha de vários projetos de solos estabilizados. Tem-se bem demostrado sob ensaios de laboratório que a relação vazios/(agente cimentante) é um parâmetro adequado para a avaliação e previsão de comportamentos mecânicos, como a resistência à compressão simples de vários tipos de solos cimentados artificialmente. Este trabalho pretende encontrar se as previsões da relação vazios/cal na resistência à compressão simples são efetivas para dimensionar misturas de solos sulfatados estabilizados com cal construídas em campo. Para lograr esse objetivo executou-se um programa experimental de ensaios de laboratório em conjunto com a construção de trechos experimentais de solo-cal. Os ensaios de laboratório ajudaram comprender o comportamento de solos sulfatados estabilizados com cal, e demostraram que a relação vazios/cal controla a resistência à compressão simples desses solos estabilizados evidenciando uma relação coerente com os resultados das resistências de campo, encontrando-se que as resistências de campo e laboratório são controladas por essa relação e que podem ser previstas pela mesma Ensaios de Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) identificaram minerais expansivos (etringita) nas amostras estabilizadas com cal e cinza-cal. Finalmente em laboratório foram testadas algumas soluções recomendadas na literatura para melhorar a estabilização de solos sulfatados mediante um projeto experimental demostrando que a estabilização com cinza volante e cal melhoram consideravelmente a resistência, a durabilidade e a estabilidade volumétrica de solos sulfatados enquanto que a técnica do mellowing mostrou melhoras apenas na estabilidade volumétrica do material. / Sulfate rich soils present complications in their behavior when are treated with calcium-based stabilizers such as lime. When a soil containing sulfates reacts with lime, expansive minerals such as ettringite and thaumasite are formed which are responsible for the deterioration and failure of various stabilized soil projects. It has been well demonstrated under laboratory tests that the relationship porosity/cementing agent ratio is an appropriate parameter for the evaluation and prediction of mechanical behavior, such as the unconfined compression strength of various types of artificially cemented soils. This work intends to find out if the predictions of the relation porosity/lime in the unconfined compression strength are effective to design lime stabilized soils mixtures built in field. In order to achieve this objective an experimental program of laboratory tests was carried out together with experimental road sections of lime stabilized soils were built. The laboratory tests helped to understand the behavior of lime stabilized sulfate soils, and demonstrated that the void/lime ratio controls the unconfined compression strength of these stabilized soils and that exist a consistent relationship with the field unconfined compression strength results, finding that both, field and laboratory strengths are controlled and can be predicted by this ratio X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) tests were performed to identify expansive minerals (ettringite) on soils samples stabilized whit lime and fly ash-lime. Finally, some solutions recommended in the literature have been tested in laboratory to improve the stabilization of sulfate rich soils through an experimental design, showing that the fly ash-lime stabilization improve considerably the strength, durability and volumetric stability of the sulfate rich soils whereas that for the mellowing the improve was observed only on the volumetric stability of the material.

Na engenharia geotécnica o principal material utilizado, o solo, é complexo e muito variável, sendo que nem sempre satisfaz as necessidades da obra a ser realizada. Com a constante busca de soluções que proporcionem melhoria no solo, redução de custos e preservação dos recursos naturais, o aproveitamento de resíduos vem se destacando, como é o caso da utilização da cinza volante na estabilização de solos com cal. Contudo, ainda não existem metodologias de dosagem dessas misturas baseadas em critérios mais racionais, como a relação água/cimento para o concreto. Assim, esta pesquisa tem como objetivo quantificar a influência das variáveis de interesse quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e do tempo de cura sobre a resistência de um solo estabilizado com cal e cinza volante, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da resistência à compressão simples destas misturas. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples e medidas de sucção matricial. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal e cinza volante, do peso específico aparente seco e do tempo de cura provoca o aumento da sua resistência à compressão simples. Sendo que, a resistência à compressão simples cresce linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da sua porosidade. Assim, verifica-se que, a relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por um expoente, demonstra ser um parâmetro adequado na estimativa da resistência à compressão simples das misturas estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples do solo estudado em função da porosidade, do teor volumétrico de cal e da quantidade de cinza volante para 28, 60 e 90 dias de cura mostrou-se muito eficiente para relações de dosagem. Contudo, a análise estatística dos dados obtidos em um experimento é de extrema importância. Uma metodologia utilizada para analisar estes dados é a metodologia de Projeto de Experimentos, que é apoiada fortemente em conceitos estatísticos, destinada a otimizar o planejamento, a execução e análise de um experimento. Assim, a análise a ser realizada neste experimento baseia-se em um projeto fatorial completo que investiga todas as combinações de níveis dos fatores controláveis quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e tempo de cura. Os resultados demonstram, a partir da análise da variância, que todos os fatores controláveis escolhidos no experimento são significativos, bem como todas as interações entre eles. A metodologia de Projeto de Experimentos mostrou-se eficiente na determinação de quais fatores intervenientes são importantes para o fenômeno em estudo. / The main material used in the geotechnical engineering, the soil, is complex and highly variable, and does not always meet the needs of the work to be performed. With the constant search for solutions that provide soil improvement, costs reduction and natural resources preservation, the waste recovery has been increasing, such as the use of fly ash in the soils stabilization with lime. However, there are still no dosage methods of these mixtures based on more rational criteria such as the water/cement ratio for the concrete. Thus, this research aims to quantify the influence of variables of interest lime amount, the fly ash quantity, porosity and curing time on the strength of soil stabilized with lime and fly ash, verifying the adaptation of the use of the voids/lime ratio in the estimation of unconfined compression strength of these mixtures. Unconfined compression strength tests and measurement of matric suction were carried out in present work. The results show that increasing lime and/or fly ash amount, dry unit weight and curing time has as consequence the increase of unconfined compression strength. Unconfined compression strength increases linearly with the increase of lime amount and exponentially with the reduction of its porosity. The voids/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the unconfined compression strength of the soil-ash-lime studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the soil studied as a function of porosity, lime volumetric content and fly ash quantity for 28, 60 and 90 days of curing was very efficient for dosage relationships. However, the statistical analysis of data from an experiment is utmost importance. A methodology to analyze these data is the methodology of Design of Experiments, which is strongly supported by statistical concepts, designed to optimize the planning, the implementation and analysis of an experiment. The analysis to be performed in this experiment is based on a complete factorial design to investigate all combinations of levels of controllable factors lime amount, fly ash quantity, porosity, and time curing. The results show, from the analysis of variance, that all controllable factors chosen in the experiment and all interactions between them are significant. The methodology of Design of Experiments was efficient in determining which involved factors are important for the phenomenon under study.

A técnica de tratamento de solos com cal ou cimento vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e muito variável nem sempre satisfaz as necessidades da obra a ser realizada. As últimas pesquisas em solos tratados com cal mostram o desenvolvimento de metodologias de dosagem baseadas em critérios racionais (como a relação água/cimento para o concreto), onde a relação volume de vazios/volume de cal desempenha papel fundamental na obtenção da resistência desejada. O volume de vazios (ou a porosidade) é um fator importante nestas metodologias de dosagem, e ainda não existem técnicas que quantifiquem este fator (como o ensaio de porosimetria por injeção de mercúrio para o concreto) e também modelos que permitam o entendimento do comportamento da porosidade dessas misturas o longo do tempo de cura (como o modelo de Powers para o concreto). Assim, esta pesquisa tem como objetivo verificar a influência da quantidade de cal (Ca), da porosidade (h), do teor de umidade (w) e do tempo de cura (t), sobre a resistência à compressão simples (qu), sobre a resistência à tração (qt) e sobre a rigidez inicial (Go) de um solo siltoso estabilizado com cal (misturas caulim-cal), verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa de qu, qt e Go. Além disso, esta pesquisa busca quantificar a porosidade dessas misturas solo-cal e também desenvolver um modelo, que permita o entendimento do comportamento da sua porosidade ao longo do tempo de cura. Para atingir os objetivos da pesquisa foram realizados ensaios de resistência à compressão simples, ensaios de resistência à tração por compressão diametral, ensaios para a medida de Go, ensaios de sucção matricial e ensaios de porosimetria por injeção de mercúrio. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão simples, de resistência à tração e de rigidez inicial demonstram que o aumento da quantidade de Ca, a diminuição da h e o aumento do t provoca o aumento de qu, qt e Go. Sendo que, qu, qt e Go crescem linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da sua porosidade. Assim, verifica-se que, a relação vazios/cal (h/Cav), definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, demonstra ser um parâmetro adequado na estimativa de qu, qt e Go. A partir desses mesmos resultados, observase que a w também desempenha um papel fundamental na previsão de qu, qt e Go. Além disso, a partir dos ensaios de resistência à compressão simples, resistência à tração e rigidez inicial, observa-se que a existência de relações únicas e distintas no controle de qu, qt e Go em função da h, do Cav e da w mostrou-se muito eficiente para relações de dosagem. Relações entre qu, qt, Go e h/Cav também, foram muito satisfatórias. Além disso, foram realizadas análises estatísticas dos dados obtidos neste experimento, e os resultados demonstram, a partir da análise da variância, que todos os fatores controláveis escolhidos no experimento são significativos. Os resultados dos ensaios de porosímetro por intrusão de mercúrio demonstram que a porosidade diminui com o tempo de cura. Porém, o modelo de Powers não se adaptou perfeitamente na previsão da variação da porosidade das misturas caulim-cal estudadas. / The technique of treating soil with lime or cement has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the needs of the earthwork to be performed. The last researches in soils treated with lime are in the development of dosage methodologies based on rational criteria (such as water/cement ratio for concrete), where the voids/lime ratio plays a fundamental role in the assesstment of the target strength. The void volume (or porosity) is an important factor in these dosage methodologies, and there are not techniques that quantify this factor (as the test porosimetry with intrusion of mercury, for concrete) and also models that allow understanding the behavior of porosity for these mixtures in long curing times (such as the Powers’s model for concrete). Thus, this research aims to determine the influence of the amount of lime (Ca), porosity (h), moisture content (w) and curing time period (t) on the unconfined compression strength (qu), tensile strength (qt) and initial stiffness (Go) of a silty soil stabilized with lime (kaolin-lime mixtures), checking the suitability of the use of voids/lime ratio in estimating qu, qt and Go. Besides, this research aims to quantify the porosity of these soil-lime mixtures and also adjusting a model that allows understanding the behavior of their porosity during the curing time. For that, a number of unconfined compression tests, splitting tensile tests, the measurement of Go, measurement of matric suction and porosimetry with intrusion of mercury tests were carried out in present work. The results of unconfined compression strength, tensile strength and initial stiffness show that increasing the amount of Ca, decreasing of h and increasing of t, causes increased of qu, qt and Go. Further, qu, qt and Go grow linearly with the increased amount of lime and exponentially with reducing its porosity. The voids/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the qu, qt and Go. From these results, it is observed that the w also plays a fundamental parameter in predicting the qu, qt and Go. Moreover, it is noted that the existence of distinct and unique relationships in the control of qu, qt and Go according to h, Cav and w proved to be very efficient for dosage relationships. Relations between qu, qt, Go and h/Cav were very satisfactory too. Furthermore, statistical analyzes were performed of the results obtained in this experiment, and results demonstrate, through analysis of variance, that all controllable factors chosen in the experiment are significant. The results of test porosimetry with intrusion of mercury show that the porosity decreases with increasing curing time. However, the Powers’s model has not adapted perfectly to predict the variation of the porosity of kaolin-lime mixtures studied.

O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas cituaçoes não apresenta condições de suportar o carregamento imposto, tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica porem não apresenta um método racional de dosagem. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente /(Liv) na variação de resistência à compressão simples e à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas, devido a natureza endotérmica das reações de hidratação da cal. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples e de tração por compressão diametral em corpos de prova com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com pesoespecifica aparente seca de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35 e 50ºC por 28 dias e com 25% de cinza volante. Os resultados encontrados demonstram que ambas as resistências estudadas aumentam linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da porosidade. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência a tração e compressão para todas as temperaturas estudadas. A temperatura mostrou ter grande influência em ambas as resistências estudadas, sendo que até uma dada temperatura, representada por 35°C para tração e 27°C para compressão, a relação [ ( ) ] com a temperatura é linear, após esta temperatura torna-se uma assíntota. A razão entre a resistência a tração e a compressão foi de 0,18, 0,14, 0,20 e 0,19 para as temperaturas de 20, 27, 35 e 50°C, respectivamente. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but there are still no dosage methods of these mixtures based on more rational criteria. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient /(Liv) in the assessment of splitting tensile and unconfined compressive strength at different temperatures, due to the endothermic nature of the reactions of lime hydration. For this research splitting tensile tests and unconfined compression tests were carried out with cylindrical specimens with diameter and height equal to 50 and 100mm, respectively, with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing period of 28 days and fly ash content of 25%. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing linearly with the increase of lime amount and exponentially with the reduction of its porosity. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the unconfined compressive and the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied. The temperature has influence in both resistances studied. For a given curing time period, the relation [ ( ) ] versus T is shown to vary linearly up to a threshold, 35°C for the splitting tensile strength and 27°C for the unconfined compressive strength, when becomes an asymptote. Finally, the qt/qu relationship is not unique for the mixture studied, being 0,18, 0,14, 0,20 e 0,19 for the temperatures 20, 27, 35 e 50°C, respectively.

Na engenharia geotécnica o principal material utilizado, o solo, é complexo e muito variável, sendo que nem sempre satisfaz as necessidades da obra a ser realizada. Com a constante busca de soluções que proporcionem melhoria no solo, redução de custos e preservação dos recursos naturais, o aproveitamento de resíduos vem se destacando, como é o caso da utilização da cinza volante na estabilização de solos com cal. Contudo, ainda não existem metodologias de dosagem dessas misturas baseadas em critérios mais racionais, como a relação água/cimento para o concreto. Assim, esta pesquisa tem como objetivo quantificar a influência das variáveis de interesse quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e do tempo de cura sobre a resistência de um solo estabilizado com cal e cinza volante, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da resistência à compressão simples destas misturas. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples e medidas de sucção matricial. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal e cinza volante, do peso específico aparente seco e do tempo de cura provoca o aumento da sua resistência à compressão simples. Sendo que, a resistência à compressão simples cresce linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da sua porosidade. Assim, verifica-se que, a relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por um expoente, demonstra ser um parâmetro adequado na estimativa da resistência à compressão simples das misturas estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples do solo estudado em função da porosidade, do teor volumétrico de cal e da quantidade de cinza volante para 28, 60 e 90 dias de cura mostrou-se muito eficiente para relações de dosagem. Contudo, a análise estatística dos dados obtidos em um experimento é de extrema importância. Uma metodologia utilizada para analisar estes dados é a metodologia de Projeto de Experimentos, que é apoiada fortemente em conceitos estatísticos, destinada a otimizar o planejamento, a execução e análise de um experimento. Assim, a análise a ser realizada neste experimento baseia-se em um projeto fatorial completo que investiga todas as combinações de níveis dos fatores controláveis quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e tempo de cura. Os resultados demonstram, a partir da análise da variância, que todos os fatores controláveis escolhidos no experimento são significativos, bem como todas as interações entre eles. A metodologia de Projeto de Experimentos mostrou-se eficiente na determinação de quais fatores intervenientes são importantes para o fenômeno em estudo. / The main material used in the geotechnical engineering, the soil, is complex and highly variable, and does not always meet the needs of the work to be performed. With the constant search for solutions that provide soil improvement, costs reduction and natural resources preservation, the waste recovery has been increasing, such as the use of fly ash in the soils stabilization with lime. However, there are still no dosage methods of these mixtures based on more rational criteria such as the water/cement ratio for the concrete. Thus, this research aims to quantify the influence of variables of interest lime amount, the fly ash quantity, porosity and curing time on the strength of soil stabilized with lime and fly ash, verifying the adaptation of the use of the voids/lime ratio in the estimation of unconfined compression strength of these mixtures. Unconfined compression strength tests and measurement of matric suction were carried out in present work. The results show that increasing lime and/or fly ash amount, dry unit weight and curing time has as consequence the increase of unconfined compression strength. Unconfined compression strength increases linearly with the increase of lime amount and exponentially with the reduction of its porosity. The voids/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the unconfined compression strength of the soil-ash-lime studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the soil studied as a function of porosity, lime volumetric content and fly ash quantity for 28, 60 and 90 days of curing was very efficient for dosage relationships. However, the statistical analysis of data from an experiment is utmost importance. A methodology to analyze these data is the methodology of Design of Experiments, which is strongly supported by statistical concepts, designed to optimize the planning, the implementation and analysis of an experiment. The analysis to be performed in this experiment is based on a complete factorial design to investigate all combinations of levels of controllable factors lime amount, fly ash quantity, porosity, and time curing. The results show, from the analysis of variance, that all controllable factors chosen in the experiment and all interactions between them are significant. The methodology of Design of Experiments was efficient in determining which involved factors are important for the phenomenon under study.

Orientador: Mauro Dal Secco de Oliveira / Banca: Jane Maria Bertocco Ezequiel / Banca: Maria Lúcia Pereira Lima / Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do tratamento alcalino da canade- açúcar in natura, variedade IAC 862480, submetida ou não a hidrólise com 0,5% de cal virgem (CaO) ou cal hidratada (Ca(OH)2) durante 12, 36 e 60 horas de armazenamento, sobre a composição bromatológica, pH, temperaturas externa e interna, e digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS), fibra em detergente neutro (DIVFDN) e da fibra em detergente ácido (DIVFDA). Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x3, cujos tratamentos foram três tipos de cana = Cana in natura; Cana hidrolisada com 0,5% de cal virgem e Cana hidrolisada com 0,5% de cal hidratada x 3 tempos de armazenamento (12, 36 e 60 horas). Notouse efeito significativo (P<0,01) tanto para os tipos de cana como para os tempos de armazenamento sobre a temperatura externa dos amontoados. Para pH e temperatura interna observou-se interação significativa entre os tipos de cana e tempos de armazenamento (P<0,01). Houve influência dos tipos de cana sobre os teores de matéria orgânica, matéria mineral, carboidratos totais e hemicelulose (P<0,01) e fibra em detergente neutro e nutrientes digestíveis totais (P<0,05). Os tempos de armazenamento influenciaram os teores de proteína bruta (P<0,01) e matéria orgânica carboidratos totais e hemicelulose (P<0,05). Para o teor de carboidratos não fibrosos, observou-se interação significativa entre os tipos de cana e tempos de armazenamento (P<0,05)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of the present work was to evaluate the effect of the alkaline treatment of a "in natura" sugarcane variety, IAC 86-2480, submitted or not to hydrolysis with 0,5 % virgin lime (CaO) or hydrated lime (Ca(OH)2) during 12, 36 and 60 hours of storage, on the bromatologic composition, pH, external and internal temperatures, and in vitro dry matter ruminal digestibility (IVDMD), neutral detergent fiber (IVNDFD) and acid detergent fiber (IVADFD). The experiment was carried out in a completely randomized design, in a 3x3 factorial scheme, with the treatments being composted by the combination of three types of sugarcane (in natura sugarcane; hydrolyzed sugarcane with 0,5 % virgin lime; and hydrolyzed sugarcane with 0,5 % hydrated lime) and three storage timings (12, 36 and 60 hours). A significant (P <0.01) effect of the external temperature was noticed, not only for the types of sugarcane but also for the storage timing. For pH and internal temperature there was a significant interaction between the types of sugarcane and the storage timings (P<0.01). It was noticed an influence of the sugarcane types on the content of organic and mineral matter, total carbohydrates and hemicellulose (P<0.01) and neutral detergent fiber and total digestible nutrients (P<0.05)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A técnica de tratamento de solos com cal ou cimento vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e muito variável nem sempre satisfaz as necessidades da obra a ser realizada. As últimas pesquisas em solos tratados com cal mostram o desenvolvimento de metodologias de dosagem baseadas em critérios racionais (como a relação água/cimento para o concreto), onde a relação volume de vazios/volume de cal desempenha papel fundamental na obtenção da resistência desejada. O volume de vazios (ou a porosidade) é um fator importante nestas metodologias de dosagem, e ainda não existem técnicas que quantifiquem este fator (como o ensaio de porosimetria por injeção de mercúrio para o concreto) e também modelos que permitam o entendimento do comportamento da porosidade dessas misturas o longo do tempo de cura (como o modelo de Powers para o concreto). Assim, esta pesquisa tem como objetivo verificar a influência da quantidade de cal (Ca), da porosidade (h), do teor de umidade (w) e do tempo de cura (t), sobre a resistência à compressão simples (qu), sobre a resistência à tração (qt) e sobre a rigidez inicial (Go) de um solo siltoso estabilizado com cal (misturas caulim-cal), verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa de qu, qt e Go. Além disso, esta pesquisa busca quantificar a porosidade dessas misturas solo-cal e também desenvolver um modelo, que permita o entendimento do comportamento da sua porosidade ao longo do tempo de cura. Para atingir os objetivos da pesquisa foram realizados ensaios de resistência à compressão simples, ensaios de resistência à tração por compressão diametral, ensaios para a medida de Go, ensaios de sucção matricial e ensaios de porosimetria por injeção de mercúrio. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão simples, de resistência à tração e de rigidez inicial demonstram que o aumento da quantidade de Ca, a diminuição da h e o aumento do t provoca o aumento de qu, qt e Go. Sendo que, qu, qt e Go crescem linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da sua porosidade. Assim, verifica-se que, a relação vazios/cal (h/Cav), definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, demonstra ser um parâmetro adequado na estimativa de qu, qt e Go. A partir desses mesmos resultados, observase que a w também desempenha um papel fundamental na previsão de qu, qt e Go. Além disso, a partir dos ensaios de resistência à compressão simples, resistência à tração e rigidez inicial, observa-se que a existência de relações únicas e distintas no controle de qu, qt e Go em função da h, do Cav e da w mostrou-se muito eficiente para relações de dosagem. Relações entre qu, qt, Go e h/Cav também, foram muito satisfatórias. Além disso, foram realizadas análises estatísticas dos dados obtidos neste experimento, e os resultados demonstram, a partir da análise da variância, que todos os fatores controláveis escolhidos no experimento são significativos. Os resultados dos ensaios de porosímetro por intrusão de mercúrio demonstram que a porosidade diminui com o tempo de cura. Porém, o modelo de Powers não se adaptou perfeitamente na previsão da variação da porosidade das misturas caulim-cal estudadas. / The technique of treating soil with lime or cement has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the needs of the earthwork to be performed. The last researches in soils treated with lime are in the development of dosage methodologies based on rational criteria (such as water/cement ratio for concrete), where the voids/lime ratio plays a fundamental role in the assesstment of the target strength. The void volume (or porosity) is an important factor in these dosage methodologies, and there are not techniques that quantify this factor (as the test porosimetry with intrusion of mercury, for concrete) and also models that allow understanding the behavior of porosity for these mixtures in long curing times (such as the Powers’s model for concrete). Thus, this research aims to determine the influence of the amount of lime (Ca), porosity (h), moisture content (w) and curing time period (t) on the unconfined compression strength (qu), tensile strength (qt) and initial stiffness (Go) of a silty soil stabilized with lime (kaolin-lime mixtures), checking the suitability of the use of voids/lime ratio in estimating qu, qt and Go. Besides, this research aims to quantify the porosity of these soil-lime mixtures and also adjusting a model that allows understanding the behavior of their porosity during the curing time. For that, a number of unconfined compression tests, splitting tensile tests, the measurement of Go, measurement of matric suction and porosimetry with intrusion of mercury tests were carried out in present work. The results of unconfined compression strength, tensile strength and initial stiffness show that increasing the amount of Ca, decreasing of h and increasing of t, causes increased of qu, qt and Go. Further, qu, qt and Go grow linearly with the increased amount of lime and exponentially with reducing its porosity. The voids/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the qu, qt and Go. From these results, it is observed that the w also plays a fundamental parameter in predicting the qu, qt and Go. Moreover, it is noted that the existence of distinct and unique relationships in the control of qu, qt and Go according to h, Cav and w proved to be very efficient for dosage relationships. Relations between qu, qt, Go and h/Cav were very satisfactory too. Furthermore, statistical analyzes were performed of the results obtained in this experiment, and results demonstrate, through analysis of variance, that all controllable factors chosen in the experiment are significant. The results of test porosimetry with intrusion of mercury show that the porosity decreases with increasing curing time. However, the Powers’s model has not adapted perfectly to predict the variation of the porosity of kaolin-lime mixtures studied.

O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas cituaçoes não apresenta condições de suportar o carregamento imposto, tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica porem não apresenta um método racional de dosagem. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente /(Liv) na variação de resistência à compressão simples e à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas, devido a natureza endotérmica das reações de hidratação da cal. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples e de tração por compressão diametral em corpos de prova com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com pesoespecifica aparente seca de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35 e 50ºC por 28 dias e com 25% de cinza volante. Os resultados encontrados demonstram que ambas as resistências estudadas aumentam linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da porosidade. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência a tração e compressão para todas as temperaturas estudadas. A temperatura mostrou ter grande influência em ambas as resistências estudadas, sendo que até uma dada temperatura, representada por 35°C para tração e 27°C para compressão, a relação [ ( ) ] com a temperatura é linear, após esta temperatura torna-se uma assíntota. A razão entre a resistência a tração e a compressão foi de 0,18, 0,14, 0,20 e 0,19 para as temperaturas de 20, 27, 35 e 50°C, respectivamente. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but there are still no dosage methods of these mixtures based on more rational criteria. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient /(Liv) in the assessment of splitting tensile and unconfined compressive strength at different temperatures, due to the endothermic nature of the reactions of lime hydration. For this research splitting tensile tests and unconfined compression tests were carried out with cylindrical specimens with diameter and height equal to 50 and 100mm, respectively, with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing period of 28 days and fly ash content of 25%. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing linearly with the increase of lime amount and exponentially with the reduction of its porosity. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the unconfined compressive and the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied. The temperature has influence in both resistances studied. For a given curing time period, the relation [ ( ) ] versus T is shown to vary linearly up to a threshold, 35°C for the splitting tensile strength and 27°C for the unconfined compressive strength, when becomes an asymptote. Finally, the qt/qu relationship is not unique for the mixture studied, being 0,18, 0,14, 0,20 e 0,19 for the temperatures 20, 27, 35 e 50°C, respectively.

Solos que contem sulfatos apresentam complicações no seu comportamento quando são tratados com estabilizadores à base de cálcio como a cal. Quando um solo que contem sulfatos reage com cal, formam-se minerais expansivos como a etringita e a taumasita que são responsáveis pela deterioração e falha de vários projetos de solos estabilizados. Tem-se bem demostrado sob ensaios de laboratório que a relação vazios/(agente cimentante) é um parâmetro adequado para a avaliação e previsão de comportamentos mecânicos, como a resistência à compressão simples de vários tipos de solos cimentados artificialmente. Este trabalho pretende encontrar se as previsões da relação vazios/cal na resistência à compressão simples são efetivas para dimensionar misturas de solos sulfatados estabilizados com cal construídas em campo. Para lograr esse objetivo executou-se um programa experimental de ensaios de laboratório em conjunto com a construção de trechos experimentais de solo-cal. Os ensaios de laboratório ajudaram comprender o comportamento de solos sulfatados estabilizados com cal, e demostraram que a relação vazios/cal controla a resistência à compressão simples desses solos estabilizados evidenciando uma relação coerente com os resultados das resistências de campo, encontrando-se que as resistências de campo e laboratório são controladas por essa relação e que podem ser previstas pela mesma Ensaios de Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) identificaram minerais expansivos (etringita) nas amostras estabilizadas com cal e cinza-cal. Finalmente em laboratório foram testadas algumas soluções recomendadas na literatura para melhorar a estabilização de solos sulfatados mediante um projeto experimental demostrando que a estabilização com cinza volante e cal melhoram consideravelmente a resistência, a durabilidade e a estabilidade volumétrica de solos sulfatados enquanto que a técnica do mellowing mostrou melhoras apenas na estabilidade volumétrica do material. / Sulfate rich soils present complications in their behavior when are treated with calcium-based stabilizers such as lime. When a soil containing sulfates reacts with lime, expansive minerals such as ettringite and thaumasite are formed which are responsible for the deterioration and failure of various stabilized soil projects. It has been well demonstrated under laboratory tests that the relationship porosity/cementing agent ratio is an appropriate parameter for the evaluation and prediction of mechanical behavior, such as the unconfined compression strength of various types of artificially cemented soils. This work intends to find out if the predictions of the relation porosity/lime in the unconfined compression strength are effective to design lime stabilized soils mixtures built in field. In order to achieve this objective an experimental program of laboratory tests was carried out together with experimental road sections of lime stabilized soils were built. The laboratory tests helped to understand the behavior of lime stabilized sulfate soils, and demonstrated that the void/lime ratio controls the unconfined compression strength of these stabilized soils and that exist a consistent relationship with the field unconfined compression strength results, finding that both, field and laboratory strengths are controlled and can be predicted by this ratio X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) tests were performed to identify expansive minerals (ettringite) on soils samples stabilized whit lime and fly ash-lime. Finally, some solutions recommended in the literature have been tested in laboratory to improve the stabilization of sulfate rich soils through an experimental design, showing that the fly ash-lime stabilization improve considerably the strength, durability and volumetric stability of the sulfate rich soils whereas that for the mellowing the improve was observed only on the volumetric stability of the material.

Na engenharia geotécnica o principal material utilizado, o solo, é complexo e muito variável, sendo que nem sempre satisfaz as necessidades da obra a ser realizada. Com a constante busca de soluções que proporcionem melhoria no solo, redução de custos e preservação dos recursos naturais, o aproveitamento de resíduos vem se destacando, como é o caso da utilização da cinza volante na estabilização de solos com cal. Contudo, ainda não existem metodologias de dosagem dessas misturas baseadas em critérios mais racionais, como a relação água/cimento para o concreto. Assim, esta pesquisa tem como objetivo quantificar a influência das variáveis de interesse quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e do tempo de cura sobre a resistência de um solo estabilizado com cal e cinza volante, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da resistência à compressão simples destas misturas. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples e medidas de sucção matricial. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal e cinza volante, do peso específico aparente seco e do tempo de cura provoca o aumento da sua resistência à compressão simples. Sendo que, a resistência à compressão simples cresce linearmente com o aumento da quantidade de cal e exponencialmente com a redução da sua porosidade. Assim, verifica-se que, a relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por um expoente, demonstra ser um parâmetro adequado na estimativa da resistência à compressão simples das misturas estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples do solo estudado em função da porosidade, do teor volumétrico de cal e da quantidade de cinza volante para 28, 60 e 90 dias de cura mostrou-se muito eficiente para relações de dosagem. Contudo, a análise estatística dos dados obtidos em um experimento é de extrema importância. Uma metodologia utilizada para analisar estes dados é a metodologia de Projeto de Experimentos, que é apoiada fortemente em conceitos estatísticos, destinada a otimizar o planejamento, a execução e análise de um experimento. Assim, a análise a ser realizada neste experimento baseia-se em um projeto fatorial completo que investiga todas as combinações de níveis dos fatores controláveis quantidade de cal, quantidade de cinza volante, porosidade e tempo de cura. Os resultados demonstram, a partir da análise da variância, que todos os fatores controláveis escolhidos no experimento são significativos, bem como todas as interações entre eles. A metodologia de Projeto de Experimentos mostrou-se eficiente na determinação de quais fatores intervenientes são importantes para o fenômeno em estudo. / The main material used in the geotechnical engineering, the soil, is complex and highly variable, and does not always meet the needs of the work to be performed. With the constant search for solutions that provide soil improvement, costs reduction and natural resources preservation, the waste recovery has been increasing, such as the use of fly ash in the soils stabilization with lime. However, there are still no dosage methods of these mixtures based on more rational criteria such as the water/cement ratio for the concrete. Thus, this research aims to quantify the influence of variables of interest lime amount, the fly ash quantity, porosity and curing time on the strength of soil stabilized with lime and fly ash, verifying the adaptation of the use of the voids/lime ratio in the estimation of unconfined compression strength of these mixtures. Unconfined compression strength tests and measurement of matric suction were carried out in present work. The results show that increasing lime and/or fly ash amount, dry unit weight and curing time has as consequence the increase of unconfined compression strength. Unconfined compression strength increases linearly with the increase of lime amount and exponentially with the reduction of its porosity. The voids/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the unconfined compression strength of the soil-ash-lime studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the soil studied as a function of porosity, lime volumetric content and fly ash quantity for 28, 60 and 90 days of curing was very efficient for dosage relationships. However, the statistical analysis of data from an experiment is utmost importance. A methodology to analyze these data is the methodology of Design of Experiments, which is strongly supported by statistical concepts, designed to optimize the planning, the implementation and analysis of an experiment. The analysis to be performed in this experiment is based on a complete factorial design to investigate all combinations of levels of controllable factors lime amount, fly ash quantity, porosity, and time curing. The results show, from the analysis of variance, that all controllable factors chosen in the experiment and all interactions between them are significant. The methodology of Design of Experiments was efficient in determining which involved factors are important for the phenomenon under study.