Este trabalho realizou o estudo do comportamento de misturas de solo arenoso e argila, estabilizado quimicamente com cimento, para aplicação em barreiras de proteção ambiental. A proposta essencial foi a utilização de um solo arenoso, proveniente da Formação Botucatu, presente em vastas áreas do território brasileiro e através de um processo de alteração, torná-lo apto à utilização em barreiras de proteção ambiental. O projeto e análise de experimentos foram realizados através da técnica de planejamento fatorial 23 composto. Foram consideradas três variáveis independentes: teor de umidade (w), porcentagem de cimento (C) e quantidade de argila (A), variando em dois níveis cada. Foi utilizado cimento Portland CP II-Z 32 e argila bentonita sódica comercial. Foram avaliados os comportamentos de fluxo e transporte de água e contamintante (KCl), realizados através de ensaios de percolação em coluna e com permeâmetros de parede rígida com carga constante e ensaios de equilíbrio em lote. Foram avaliados os parâmetros de resistência do solo com os ensaios de resistência à compressão simples (RCS) e cisalhamento direto (CD). Também foram avaliados os comportamentos de expansão e contração das misturas. Foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio para verificar a alteração microestrutural das misturas. Após realização dos ensaios, as analises estatísticas permitiram avaliar os efeitos das variáveis independentes sobre as propriedades das misturas. Os fatores w, C e A se mostraram adequados para descrever o comportamento das propriedades avaliadas das misturas. Os parâmetros de fluxo e transporte se mostraram adequados para a finalidade do material. As misturas solo-cimento-argila apresentaram ganho elevado de resistência e comportamento mais estável frente a contração quando comparadas as misturas solo-argila. Foi empregado o método de superfície de respostas para interpretar o comportamento e identificar a tendência de alteração das propriedades. Com o procedimento proposto foi possível avaliar a influência dos fatores e descrever as alterações causadas pelas misturas com cimento e argila. / In this research the behavior of sandy soil and clay mixtures, chemically stabilized with cement, for application in environmental protection barriers was determined. The essential proposal was to use of a sandy soil, from Botucatu Formation, present in vast areas of the Brazilian territory and through an alteration process, make it suitable for use in environmental protection barriers. The design and analysis of experiments were performed using the 23 factorial composite technique. Three independent variables were considered: moisture content (w), percentage of cement (C) and amount of clay (A), varying in two levels each. Portland cement CP II-Z 32 and commercial sodium bentonite clay were used. Flow and transport behavior of water and contaminant (KCl) were evaluated through column percolation tests and with rigid wall permeameters with constant load and batch equilibrium tests. The soil resistance parameters were tested with the simple compression strength (RCS) and direct shear test (CD). The expansion and contraction behavior of the mixtures were also evaluated. Mercury intrusion porosimetry tests were performed to verify the microstructural alteration of the mixtures. After the statistical analysis, it was possible to evaluate the effects of the independent variables on the properties of the mixtures. The moisture, cement and clay contents were adequate to describe the behavior of the evaluated properties of the mixtures. The flow and transport parameters were adequate for the purpose of the material. The soil-cement-clay mixtures presented a high gain of resistance and a more stable behavior against contraction when compared to soil-clay mixtures. The response surface method was used to interpret the behavior and to identify the tendency of the properties. With the proposed procedure it was possible to evaluate the influence of the factors and to describe the changes caused by the mixtures with cement and clay.