Structural Analyze of low-volume roads covered with soil modified with lime with considering of laboratorial tests and monitoring of experimental sections

Os solos das regiões arrozeiras apresentam características geotécnicas inadequadas para uso como revestimentos primários de estradas. Isto força o transporte de materiais de jazidas distantes, o que, além de onerar o custo de construção, nem sempre é uma solução durável. Nesta tese relata-se uma pesquisa que apresenta uma solução para esse problema: a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego com solo local modificado com cal. Foram realizados estudos laboratoriais e de campo, e os resultados analisados através de uma abordagem mecanístico-empírica. Dois pavimentos experimentais com revestimentos de solo-cal foram construídos e monitorados próximo a Cebollatí, leste do Uruguai. Foram realizados ensaios de caracterização e comportamento mecânico do solo e de misturas de solo e cal, variando-se o teor de cal, o tempo de cura e a energia de compactação. Realizaram-se ensaios de módulo de resiliência, para o qual foi projetado, montado e operado o primeiro equipamento de ensaios de carga repetida na compressão triaxial do Uruguai. Também foram realizados ensaios de fadiga na compressão diametral para o solo modificado com 3% e 5% de cal, curado por 28 e 150 dias. Para entender o comportamento das camadas de solo modificado com cal submetidas ao tráfego, realizou-se uma análise conjunta dos resultados laboratoriais e do monitoramento dos trechos experimentais, com uso de modelos computacionais. Apesar das limitações construtivas, de terem sido liberados ao tráfego em plena safra e das más condições de drenagem da região, após 5 anos de trafego, os pavimentos não mostram trincas de fadiga ou afundamentos nas trilhas de roda. Assim, a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego em regiões arrozeiras com revestimentos de solo local modificado com cal provou ser uma alternativa economicamente vantajosa, por reduzir custos de construção e manutenção, e sustentável, por preservar materiais não-renováveis, como solos e rochas.Soils in rice plantation areas generally present geotechnical characteristics unsuitable for use as primary wearing course of roads. Because of that, it is necessary to import materials from distant sites, a solution that, besides increasing construction cost, is rarely long-lasting. In this thesis a research on paving low volume roads with lime modified local soils is reported, in order to present an alternative solution to that problem. Both laboratory and field studies were carried out and the results were analyzed by means of a mechanistic-empirical approach. Two test sections with wearing courses made of lime modified soil were built and monitored close to Cebollatí, a village in the east of Uruguay. Previously, laboratory characterization and mechanical tests on samples of the sedimentary soil were carried out. Lime contents for mixtures were determined and the stress-strain-strength behavior of mixes with different levels of lime content, curing time and compaction energy was studied. In order to analyze the elastic behavior of the lime modified soil under traffic, resilient modulus tests were carried out. This motivated the design, assembly and use of the first equipment for triaxial compression repeated loading tests in Uruguay. Besides, stress controlled fatigue tests were performed on cylindrical specimens of soil modified with 3% and 5% of lime, cured for 28 and 150 days. The results of laboratory tests and field monitoring were analyzed using computational models. In spite of the difficulties faced during pavements construction, including heavy traffic in early days, and the poor drainage, after 5 years of service no cracks or ruts are seen on top of the test pavements. Therefore, paving low volume roads in rice plantation areas with lime modified wearing courses has proved to be a cost-effective alternative, reducing construction and maintenance costs, and a sustainable practice, preserving non-renewable materials such as rocks and soils