RESUMO No presente artigo, aborda-se a técnica de estabilização dos solos para uso em estradas florestais, com a análise da influência da cal hidratada na estruturação da fração areia de um solo artificial composto pelas frações areia de dois solos naturais, de modo a simular um processo natural de formação de camadas arenosas no campo, empregando-se sistemas binários de empacotamento de partículas. A pesquisa abrangeu os seguintes tópicos: (i) caracterização da resistência mecânica e da condutividade hidráulica dos sistemas binários do solo artificial; e(ii) estudo da influência da cal hidratada na estruturação dos sistemas de empacotamentos binários do solo artificial. As amostras de solo foram submetidas a pré-tratamentos para obtenção da fração areia limpa e posterior peneiramento para separação em vinte e uma classes, entre os diâmetros de 0,053 e 2,000 mm, e trabalhando-se com relações entre o diâmetro maior (D) e o diâmetro menor (d) na faixa de 5,7 a 13,4. Sequencialmente, foram preparados corpos de prova de empacotamentos binários do solo artificial e deste com a adição de 2% de uma cal hidratada comercial. Posteriormente, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de laboratório de permeabilidade, para determinação da condutividade hidráulica, e de resistência à penetração empregando-se um cone penetrométrico quase-estático, para determinação da resistência de ponta. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que: (i) a condutividade hidráulica e a resistência à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial apresentaram reduções à medida que se aumentou a relação D/d; e (ii) a cimentação por cal hidratada reduziu a permeabilidade e elevou a resistência à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial.

ABSTRACT This paper addresses the topic soil stabilization for forest roads applications and analyzes the influence of the hydrated lime in structuring the sand fraction of an artificial soil composed of the sand fractions of two natural soils, simulating natural process of cementation of sands and using binary packing systems. The study included the following topics: (i) characterization of the mechanical strength and hydraulic conductivity of binary systems of the artificial soil; and (ii) effect of hydrated lime in structuring binary packing systems of the artificial soil. Soil samples were submitted to chemical pre-treatment, to obtain clean sand fractions from the two sandy soils with particle diameters ranging from 0.053 to 2 mm, following sieving and separation of them in twenty-two classes with maximum (D)/minimum (d) ratios varying from 5.7 to 13.4. Sequentially, binary packing specimens of the artificial soil were prepared and then stabilized with 2% of a commercial hydrated lime. Next, the specimens were submitted to permeability and quasi-static cone penetration tests, in order to determine their hydraulic conductivity and cone tip resistance. Based on the obtained results, it was concluded that: (i) in the artificial soil, an increase of D/d ratio led to an increase of cone tip resistance and decrease of hydraulic conductivity; and (ii) cementation with hydrated lime reduced the hydraulic conductivity and increased the cone tip resistance.

RESUMO Estudos de morfologia assumem importância expressiva na análise de fenômenos de empacotamento em sistemas granulares, em especial com vistas ao emprego da técnica de estabilização de solos denominada correção granulométrica em estradas florestais. Neste contexto, o presente artigo teve como objetivo desenvolver e tornar operacional um Sistema para a Captura de Imagens de Grãos de Areia e, por meio deste, determinar os índices morfológicos da fração areia de dois solos arenosos denominados João Pinheiro (JP) e Cachoeira da Prata (CP). As amostras dos solos, após secagem ao ar, foram passadas na peneira de abertura nominal 2,0 mm, para a retirada da fração pedregulho. Os materiais que passaram na peneira de 2,0 mm foram submetidos à dispersão, lavagem na peneira de abertura nominal 0,053 mm, remoção de matéria orgânica e de óxidos de ferro, para obtenção das frações areia limpa dos solos. Posteriormente, cada amostra de solo foi submetida a peneiramento, para separação em doze classes, entre os diâmetros de 0,149 mm e 1,190 mm, utilizando-se um agitador tipo Rotap. Na sequencia, foram realizados ensaios de caracterização dos atributos morfométricos das doze classes das frações areias dos solos. Para fins de validação dos resultados obtidos com o Sistema de Captura de Imagem de Grãos de Areia, adotou-se como base o conjunto de resultados de parâmetros morfométricos determinados previamente com um sistema tradicional de análise de imagens. A análise dos resultados possibilitou concluir que: (i) a fração areia do solo JP apresentou valores superiores para os índices morfométricos arredondamento, compacidade e alongamento em comparação com a fração areia do solo CP; e (ii) o Sistema de Captura de Imagem de Grãos de Areia funcionou de forma adequada, com praticidade.

ABSTRACT Morphology studies assume significant importance in analysis of phenomena of granular systems packaging, in particular with a view to the use of the technique of soil stabilization named particle size correction in forest roads. In this context, this study aimed to develop and operationalize a Sand Grain Image Capture System and, hereby, determine the morphological indices of the sand fractions of two sandy soils called João Pinheiro (JP) and Cachoeira da Prata (CP). Soil samples, air-dried, were sieved (2.0 mm nominal mesh size) for removal of gravels. The materials that passed through the sieve were subjected to dispersion, washing in 0.053 mm nominal mesh size sieve, removal of organic matter and iron oxides to obtain the clean sand fractions. Subsequently, each soil sample was sieved for separation into twelve classes, between the diameters of 0.149 mm and 1.190 mm, using a Rotap shaker. Next, tests were carried out to characterize the morphometric attributes of the twelve classes of sand fractions of the soils studied. For validation of the performance of the Sand Grain Image Capture System, the results were compared to those obtained using a standard procedure for image analysis. The analysis of the results led to the following conclusions: (i) the sand fraction of the JP soil presented higher values for the morphometric indices roundness, elongation and compactness compared to sand fraction of the CP soil; and (ii) the Sand Grain Image Capture System worked properly, with practicality.

RESUMONeste trabalho, estudou-se a influência do diâmetro e do número de camadas do corpo de prova nas curvas de compactação de laboratório e na resistência mecânica de dois solos residuais de gnaisse da Zona da Mata Norte de Minas Gerais, respectivamente, de texturas argilo-areno-siltosa (Solo 1) e areno-silto-argilosa (Solo 2), com vistas à construção de estradas florestais. Além dos resultados dos ensaios de compactação, determinou-se a resistência à compressão não confinada dos solos empregando corpos de prova compactados na umidade ótima (wot) e nos teores de umidade 3% abaixo e 2% acima, considerando como referência a energia de compactação do ensaio Proctor normal e empregando corpos de prova compactados em uma, duas e três camadas, bem como nos diâmetros de 35 mm, 73 mm e 100 mm, com nove repetições. Para fins práticos de engenharia e com base em análise estatística aplicada aos parâmetros massa específica aparente seca e resistência à compressão não confinada, pode-se concluir que: (i) há diferenças significativas entre as compactações realizadas em uma e em três camadas, não ocorrendo o mesmo nas compactações realizadas em duas e em três camadas, para ambos os solos; e (ii) há diferenças significativas entre a compactação de corpos de prova de diâmetro 100 mm e os demais de 73 mm e 35 mm, para o solo 1 (argiloso), bem como há também diferenças apenas no ramo seco da curva de compactação, para o solo 2 (arenoso).

ABSTRACTThis paper addresses the study of the influence of specimen diameter and number of layers on the laboratory compaction curves and mechanical strength of two gneiss residual soils from Zona da Mata Norte of Minas Gerais state, Brazil, respectively with grain size distributions classified as silty-sandy clay (Soil 1) and clayey-silty sand (Soil 2) for forest road applications. Besides compaction testing data, it was determined the unconfined compression strength of soils using specimens compacted at the optimum water content (wot), wot -3% and wot +2% referred to the standard Proctor compaction effort and using specimens compacted with one, two and three layers as well as diameters of 35 mm, 73 mm and 100 mm, with nine replicates. For practical engineering purpose and based on statistical analysis applied to the parameters dry specific weight and unconfined compression strength it can be concluded that: (i) for both soils, there are significant differences between the compactions carried out in one and three layers, and not the same for two and three layers; and (ii) for Soil 1 (clayey soil), there are significant differences between compaction using 100 mm and the 73 mm and 35 mm diameter specimens, as well as for Soil 2 (sandy soil) these differences occurs only in the dry branch of the compaction curve.

Este artigo apresenta um procedimento para estudo do comportamento mecânico de três solos oriundos da empresa CENIBRA S. A., localizada na cidade de Belo Oriente, Minas Gerais, Brasil, para fins de emprego em revestimento primário, reforço de subleito e sub-base de estradas florestais, classificados como argila amarela, argila vermelha e areia. Empregou-se, nesta investigação, a técnica de estabilização mecânica de solos com correção granulométrica. O programa de ensaios de laboratório englobou o uso de várias composições percentuais de solos, com base na mistura entre dois deles, de modo a obter um produto final eficiente para aplicações nas estradas florestais da CENIBRA S. A. Trabalhou-se com os percentuais de 60, 70 e 80% de areia e de 20, 30 e 40% das argilas nas composições das misturas, compactando estas na energia do ensaio Proctor Modificado. A melhor resposta mecânica foi obtida pela mistura de 80% de areia e 20% de argila amarela, com capacidade de carga representada pelo ISC de 63%.

This paper presents a procedure for studying the mechanical behavior of three soils from the cellulose company CENIBRA S. A. located in the city of Belo Oriente, the state of Minas Gerais, Brazil, to be used as a surface course, sub-grade reinforcing layer and sub-base on forest roads. The mechanical stabilization technique named textural proportioning was used throughout the study. The laboratory testing program encompassed the use of different amounts of soils in order to determine the most efficient combination of two of them to be used in the CENIBRA S. A. forest road system. Soil mixtures were produced using sand contents of 60, 70 and 80% and clayey soils contents of 20, 30 and 40%. Soils and mixtures specimens were compacted at the modified Proctor compaction effort. The best mechanical response was associated to the 80% sand and 20% yellow clay mixture, which presented bearing capacity via ISC of 63%.