Comportamento mecânico do solo mole do Baixo Mondego quimicamente estabilizado com adição de fibras metálicas

Abstract

A construção sobre solos com pobres características mecânicas encerra em si toda uma dificuldade que usualmente não se transpõe adoptando técnicas de construção correntes. Como tal, foram idealizadas diversas técnicas que visam melhorar as propriedades do solo, dando-se neste trabalho destaque às técnicas que envolvem a estabilização química do mesmo. Ainda que misturado com ligante, o comportamento do solo estabilizado quando solicitado a esforços de tracção é medíocre, obrigando, em certos casos, à utilização de dispendiosas armaduras e perfis metálicos que acabam por penalizar fortemente o custo final da obra. Surge pois como solução mais económica, conceber a estabilização do solo com ligante em conjunto com um outro elemento, cujo papel principal será conferir resistência à tracção ao solo melhorado, afastando totalmente ou em parte as ditas armaduras e perfis. A presente dissertação pretende estudar o comportamento de um solo de pobres características mecânicas (“solo mole” do Baixo Mondego) depois de estabilizado com ligante e melhorado com um segundo elemento: fibras metálicas, face a diferentes solicitações. Para tal, foi definido um plano de trabalho laboratorial composto de quatro tipos de ensaios: Compressão Simples (UCS), Compressão Diametral (CD), Tracção Simples (T) e Flexão Simples (F). Os provetes ensaiados apresentam diferentes teores em ligante e em fibras, procurando-se por este meio caracterizar mecanicamente o solo reforçado e definir aqueles que serão os melhores teores de ligante e de fibras a utilizar em obra. Findo o estudo, constatou-se que o comportamento do solo reforçado é, sobretudo, regulado pela dosagem de ligante usada na estabilização e não pela dosagem de fibras, ainda que estas sejam responsáveis por significativas mudanças no comportamento do material estabilizado pós rotura. Depreendeu-se ainda que, pelo facto de as fibras se introduzirem aleatoriamente no solo, dificilmente se obtém uma distribuição espacial óptima das mesmas, o que compromete a mobilização da resistência máxima das fibras, pelo que a variabilidade dos resultados obtidos é considerável.

The construction on soils with poor geotechnical characteristics presents difficulties usually not transposed by the current construction techniques. As such, various techniques have been developed to improve the soil properties, standing out on this work, those regarding the chemical stabilization. Even when mixed with binders, the behavior of the stabilized soil to tensile stresses is poor, requiring, in certain cases, the use of expensive steel reinforcement or metallic beams, which has impacts on the final cost of the work. Thus, for economical reasons, it is desirable to design the soil stabilization in conjuction with another element, whose primary role is to give tensile strength to the improved soil. The present thesis aims to study the mechanical behavior of a soil with poor geotechnical characteristics ("soft soil" of Baixo Mondego) after being stabilized with binders combined with a second element, metal fibers. To this end, it was defined a laboratory work plan, consisting of four types of tests: Unconfined Compression Strength (UCS), (tensile split strength) (CD), (direct Tensile strength) (T) and (Flexural strength) (F). The samples tested have different binder and fiber contents, which allows the mechanical characterization of the reinforced soil and the definition of those that will be the best binder and fiber contents for use in work. As a main conclusion of the work, it was found that the behavior of the reinforced soil is mainly governed by the binder quantity used in the stabilization and not by the fiber quantity, although the fibers being responsible for significant changes on the after failure behavior of the stabilized material. It was observed that, because the fibers are randomly introduced into the soil, it is difficult to get an optimal spatial distribution, which compromises the mobilization of maximum resistance of the fibers, justifying the considerable variability of the results.