Comportamento cíclico de um solo mole estabilizado quimicamente com adição de fibras de polipropileno

Abstract

O crescimento populacional tem conduzido a um aumento da densidade de ocupação do solo, e consequentemente à construção em zonas constituídas por solos de fundação com fracas caraterísticas geotécnicas (nomeadamente reduzida capacidade resistente e elevada deformabilidade). Como resultado, tem-se assistido ao desenvolvimento de técnicas de reforço e melhoramento de solo. Uma dessas técnicas é o Deep Soil Mixing, caraterizada pelo melhoramento/ estabilização química de um solo, sendo executada in situ mediante a adição de ligantes e sua mistura com o solo, formando elementos verticais de solo estabilizado. A presente dissertação tem como objetivo estudar o comportamento do solo mole do Baixo Mondego estabilizado quimicamente, com a adição de cimento Portland e escória granulada de alto-forno à proporção de 3:1, com a inclusão de fibras de polipropileno, quando sujeito a carregamento cíclico não confinado. Para tal é executado um conjunto de ensaios à compressão não confinado (monotónico e cíclico) que contemplam a análise da influência da dosagem de fibras e de ligante, da amplitude e da frequência de aplicação da carga cíclica. De acordo com os resultados obtidos, a inclusão das fibras introduz uma mudança de comportamento ao material compósito, de frágil para dúctil, à medida que a dosagem aumenta. Por outro lado, o aumento da dosagem de ligante traduz-se na mudança de comportamento, de dúctil para frágil, e assiste-se ao aumento da resistência à compressão não confinada. Os resultados indicam ainda, que os provetes após serem submetidos a carregamento cíclico, registam um aumento da resistência à compressão não confinada e aumento de rigidez. Regista-se ainda a existência de uma relação (proporcionalmente crescente) entre a amplitude de carga cíclica e os deslocamentos verticais acumulados ao longo do ensaio cíclico. A análise da frequência de carga cíclica não introduziu nenhum efeito extra para além dos que foram analisados anteriormente, mas foi possível concluir que a deformação vertical acumulada depende do número de ciclos e não do tempo de carregamento cíclico.

The quick growth of the population has been lead to an increase of the soil occupation density, and consequently to the use of areas with poor geotechnical foundations characteristics (characterized by reduced strenght and high deformability) to construct infrastructures. To improve the conditions of this unexpected occupancy of the soil, we have been assisting to a development of ground improvement techniques. One of them is Deep Soil Mixing, which consists on the mechanical mixing of the in situ natural soil with binders (in situ chemical stabilization). The main focus of present dissertation is to study the behavior of a chemical stabilized soft soil, designated by ‘Baixo Mondego’, with Portland cement and granulated slag from blast furnace with 3:1 ratio, and inclusion of polypropylene fibers, under unconfined cyclic loading. To do this, was carried out an experimental program of monotonic and cyclic unconfined compression tests, in order to investigate the effect of fibers content, binder content, cyclic load amplitude and cyclic load frequency on the composite material. The results indicate that the inclusion of fibers change the behavior of the composite material, from brittle to a more ductile one, when the fibers content increases. On the other hand, the increase of binder content cause an increase of unconfined compressive strength and turn the behavior from ductile to brittle one. Furthermore, results of specimens after being subjected to cyclic loading shows that there are an increase of stiffness and unconfined compressive strength. It was also found that there is a relation between cyclic load amplitude and vertical accumulated deformations, where the two variables increase proportionally. Cyclic load frequency did not introduce any extra effect in the behavior of composite material, but lead to the conclusion that number of cycles is the factor of vertical accumulated deformations, instead the time of cyclic loading.