A adoção de técnicas de melhoramento de solos é prática cada vez mais recorrente em obras geotécnicas, contudo, os critérios de dosagem e parâmetros de previsão do comportamento desses solos parecem não acompanhar a evolução tecnológica das referidas técnicas. O parâmetro de estado para areias (ψ) não consegue representar o comportamento de areias artificialmente cimentadas, por levar em consideração apenas a influência do índice de vazios e do estado de tensões. Propõe-se, neste estudo, instituir o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) como um parâmetro de estado para areias artificialmente cimentadas, por ser um critério racional que relaciona a porosidade da mistura compactada com o teor volumétrico de cimento adicionado. A partir da utilização desse parâmetro, é possível calibrar a quantidade de cimento e a energia de compactação utilizada, a fim de proporcionar uma mistura que atenda aos requisitos de projeto e que seja viável de executar em obra com os recursos materiais e financeiros disponíveis. O programa experimental compreendeu a realização de 17 ensaios triaxiais, drenados e não drenados, analisados em conjunto com resultados já obtidos em estudos anteriores. Análises do comportamento tensão-deformação, variação volumétrica-deformação axial, geração de poropressão, trajetórias de tensões drenadas e não drenadas, envoltórias de resistência, comportamento tensão-dilatância, da aplicação da teoria do estado crítico e uma breve análise estatística embasaram a comprovação de que o parâmetro η/Civ é adequado para previsão do comportamento de corpos de prova de areia artificialmente cimentados. / The adoption of soil improvement techniques is becoming more frequent in geotechnical works, however, the dosage criteria and the parameters used to predict the soil behavior do not seem to follow the technological evolution of these techniques. The state parameter for sands (ψ) cannot represent the behavior of artificially cemented sands because it considers only the influence of the void ratio and the stress state. It is proposed to establish the porosity/volumetric content of cement (η/Civ) as a state parameter for artificially cemented sands, since it is a rational criterion which relates the porosity of the compacted mixture to the volumetric content of cement added. By using this parameter, it is possible to calibrate the amount of cement and the compaction energy used in order to provide a mixture that meets the design requirements and that is feasible to perform on site construction with the material and financial resources available there. The experimental program included the realization of 17 triaxial testes, performed in the drained and undrained conditions, analyzed simultaneously with other results obtained from previous studies. Analysis of stress-strain behavior, volumetric variation-axial strain, pore pressure development, drained and non-drained stress paths, resistance envelope, stress-dilatation behavior, the application of the critical state theory, and a brief statistical analysis supported that the η/Civ parameter is suitable for predicting the behavior of artificially cemented sand specimens.

A adoção de técnicas de melhoramento de solos é prática cada vez mais recorrente em obras geotécnicas, contudo, os critérios de dosagem e parâmetros de previsão do comportamento desses solos parecem não acompanhar a evolução tecnológica das referidas técnicas. O parâmetro de estado para areias (ψ) não consegue representar o comportamento de areias artificialmente cimentadas, por levar em consideração apenas a influência do índice de vazios e do estado de tensões. Propõe-se, neste estudo, instituir o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) como um parâmetro de estado para areias artificialmente cimentadas, por ser um critério racional que relaciona a porosidade da mistura compactada com o teor volumétrico de cimento adicionado. A partir da utilização desse parâmetro, é possível calibrar a quantidade de cimento e a energia de compactação utilizada, a fim de proporcionar uma mistura que atenda aos requisitos de projeto e que seja viável de executar em obra com os recursos materiais e financeiros disponíveis. O programa experimental compreendeu a realização de 17 ensaios triaxiais, drenados e não drenados, analisados em conjunto com resultados já obtidos em estudos anteriores. Análises do comportamento tensão-deformação, variação volumétrica-deformação axial, geração de poropressão, trajetórias de tensões drenadas e não drenadas, envoltórias de resistência, comportamento tensão-dilatância, da aplicação da teoria do estado crítico e uma breve análise estatística embasaram a comprovação de que o parâmetro η/Civ é adequado para previsão do comportamento de corpos de prova de areia artificialmente cimentados. / The adoption of soil improvement techniques is becoming more frequent in geotechnical works, however, the dosage criteria and the parameters used to predict the soil behavior do not seem to follow the technological evolution of these techniques. The state parameter for sands (ψ) cannot represent the behavior of artificially cemented sands because it considers only the influence of the void ratio and the stress state. It is proposed to establish the porosity/volumetric content of cement (η/Civ) as a state parameter for artificially cemented sands, since it is a rational criterion which relates the porosity of the compacted mixture to the volumetric content of cement added. By using this parameter, it is possible to calibrate the amount of cement and the compaction energy used in order to provide a mixture that meets the design requirements and that is feasible to perform on site construction with the material and financial resources available there. The experimental program included the realization of 17 triaxial testes, performed in the drained and undrained conditions, analyzed simultaneously with other results obtained from previous studies. Analysis of stress-strain behavior, volumetric variation-axial strain, pore pressure development, drained and non-drained stress paths, resistance envelope, stress-dilatation behavior, the application of the critical state theory, and a brief statistical analysis supported that the η/Civ parameter is suitable for predicting the behavior of artificially cemented sand specimens.

A adoção de técnicas de melhoramento de solos é prática cada vez mais recorrente em obras geotécnicas, contudo, os critérios de dosagem e parâmetros de previsão do comportamento desses solos parecem não acompanhar a evolução tecnológica das referidas técnicas. O parâmetro de estado para areias (ψ) não consegue representar o comportamento de areias artificialmente cimentadas, por levar em consideração apenas a influência do índice de vazios e do estado de tensões. Propõe-se, neste estudo, instituir o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) como um parâmetro de estado para areias artificialmente cimentadas, por ser um critério racional que relaciona a porosidade da mistura compactada com o teor volumétrico de cimento adicionado. A partir da utilização desse parâmetro, é possível calibrar a quantidade de cimento e a energia de compactação utilizada, a fim de proporcionar uma mistura que atenda aos requisitos de projeto e que seja viável de executar em obra com os recursos materiais e financeiros disponíveis. O programa experimental compreendeu a realização de 17 ensaios triaxiais, drenados e não drenados, analisados em conjunto com resultados já obtidos em estudos anteriores. Análises do comportamento tensão-deformação, variação volumétrica-deformação axial, geração de poropressão, trajetórias de tensões drenadas e não drenadas, envoltórias de resistência, comportamento tensão-dilatância, da aplicação da teoria do estado crítico e uma breve análise estatística embasaram a comprovação de que o parâmetro η/Civ é adequado para previsão do comportamento de corpos de prova de areia artificialmente cimentados. / The adoption of soil improvement techniques is becoming more frequent in geotechnical works, however, the dosage criteria and the parameters used to predict the soil behavior do not seem to follow the technological evolution of these techniques. The state parameter for sands (ψ) cannot represent the behavior of artificially cemented sands because it considers only the influence of the void ratio and the stress state. It is proposed to establish the porosity/volumetric content of cement (η/Civ) as a state parameter for artificially cemented sands, since it is a rational criterion which relates the porosity of the compacted mixture to the volumetric content of cement added. By using this parameter, it is possible to calibrate the amount of cement and the compaction energy used in order to provide a mixture that meets the design requirements and that is feasible to perform on site construction with the material and financial resources available there. The experimental program included the realization of 17 triaxial testes, performed in the drained and undrained conditions, analyzed simultaneously with other results obtained from previous studies. Analysis of stress-strain behavior, volumetric variation-axial strain, pore pressure development, drained and non-drained stress paths, resistance envelope, stress-dilatation behavior, the application of the critical state theory, and a brief statistical analysis supported that the η/Civ parameter is suitable for predicting the behavior of artificially cemented sand specimens.

O chalk é uma rocha calcária formada de calcita, com até 95% de teor de carbonato de cálcio. Pode ser encontrado no oeste europeu e cobre aproximadamente 15% da área do Reino Unido. Muitas construções e obras de infraestrutura são realizadas sobre o chalk, e situações imprevisíveis ainda acontecem pela falta de conhecimento do seu comportamento geotécnico. Sem ser perturbado, o chalk é uma rocha fraca que permanece estável. Entretanto, quando esmagado, ele rompe facilmente. Estes desafios, somados à abundância deste material no Reino Unido, fez com que ele passasse a ser estudado nos últimos anos para um melhor entendimento de suas características e comportamento. Uma das formas de melhoramento do comportamento do chalk é com adição de cimento Portland ao material, desenvolvida nesta pesquisa. O chalk utilizado nos testes é da região de St. Nicholas, Kent, no Reino Unido, classificado, de acordo com a CIRIA, como A/B, com baixa a média densidade. O material foi moído em laboratório até a obtenção de um silte arenoso, com D50 de 0,035 mm. O material foi misturado com cimento Portland de alta resistência inicial, nas porcentagens 3, 5 e 7% em relação à massa de solo seco. Os resultados dos testes de compressão simples e de tração por compressão diametral e de rigidez inicial (G0) mostraram um ganho de resistência com o aumento do teor de cimento e dos pesos específicos aparentes secos nas amostras estudadas. Os dados de resistência foram analisados em função da porosidade pelo teor volumétrico de cimento (/Civ), mostrando a influência do nível de cimentação e do nível de compactação na resistência da mistura. O expoente de ajuste de 0,28 no volume de agente cimentante gerou melhores coeficientes de determinação nos resultados. Houve uma relação praticamente linear entre a rigidez inicial e a resistência à compressão simples. As curvas de rigidez ao longo do tempo mostraram uma tendência logarítmica da evolução de G0 com o tempo, para todas as amostras. Nos ensaios de durabilidade, quanto maior o peso específico e teor de cimento da amostra, menor a perda de massa. A rigidez permaneceu praticamente constante durante os 12 ciclos. / Chalk is a limestone formed by calcite, with up to 95% of calcium carbonate content. It can be found in Western Europe and it covers about 15% of the area of the United Kingdom. Many constructions and infrastructure works are carried out on chalk, and unpredictable situations still happen due to the lack of knowledge of its geotechnical behavior. Undisturbed, chalk is a weak rock that remains stable. However, when crushed, it breaks easily. These challenges, coupled with the abundance of this material in the UK, have led chalk to be studied in recent years for a better understanding of its characteristics and behavior. One of the ways of improving the chalk behavior is with the addition of Portland cement to the material, which is developed in this research. The chalk used in the testing was collected in St. Nicholas, Kent, UK, and characterised as CIRIA Grade A/B, low to medium density. The material was crushed in the laboratory until it became sandy silt, with D50 of 0.035 mm. The material was mixed with high initial strength Portland cement, at 3, 5 and 7% in relation to the dry soil mass The results of unconfined compression, traction by diametral compression and initial stiffness (G0) tests showed a gain of strength with the increase of cement content and specific dry unit weights in the studied samples. The strength data was analyzed as a function of the porosity by the volumetric content of cement (/Civ), showing the influence of the level of cementation and compaction in the strength of the mixture. The adjustment exponent of 0.28 in the cementing agent volume generated better determination coefficients in the results. There was an almost linear relationship between initial stiffness and unconfined compression strength. The stiffness versus time curves showed a logarithmic trend for the evolution of G0 with time in all samples. In the durability tests, the higher the dry unit weight and cement content of the sample, the lower the mass loss. The stiffness remained practically constant during the 12 cycles.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

O chalk é uma rocha calcária formada de calcita, com até 95% de teor de carbonato de cálcio. Pode ser encontrado no oeste europeu e cobre aproximadamente 15% da área do Reino Unido. Muitas construções e obras de infraestrutura são realizadas sobre o chalk, e situações imprevisíveis ainda acontecem pela falta de conhecimento do seu comportamento geotécnico. Sem ser perturbado, o chalk é uma rocha fraca que permanece estável. Entretanto, quando esmagado, ele rompe facilmente. Estes desafios, somados à abundância deste material no Reino Unido, fez com que ele passasse a ser estudado nos últimos anos para um melhor entendimento de suas características e comportamento. Uma das formas de melhoramento do comportamento do chalk é com adição de cimento Portland ao material, desenvolvida nesta pesquisa. O chalk utilizado nos testes é da região de St. Nicholas, Kent, no Reino Unido, classificado, de acordo com a CIRIA, como A/B, com baixa a média densidade. O material foi moído em laboratório até a obtenção de um silte arenoso, com D50 de 0,035 mm. O material foi misturado com cimento Portland de alta resistência inicial, nas porcentagens 3, 5 e 7% em relação à massa de solo seco. Os resultados dos testes de compressão simples e de tração por compressão diametral e de rigidez inicial (G0) mostraram um ganho de resistência com o aumento do teor de cimento e dos pesos específicos aparentes secos nas amostras estudadas. Os dados de resistência foram analisados em função da porosidade pelo teor volumétrico de cimento (/Civ), mostrando a influência do nível de cimentação e do nível de compactação na resistência da mistura. O expoente de ajuste de 0,28 no volume de agente cimentante gerou melhores coeficientes de determinação nos resultados. Houve uma relação praticamente linear entre a rigidez inicial e a resistência à compressão simples. As curvas de rigidez ao longo do tempo mostraram uma tendência logarítmica da evolução de G0 com o tempo, para todas as amostras. Nos ensaios de durabilidade, quanto maior o peso específico e teor de cimento da amostra, menor a perda de massa. A rigidez permaneceu praticamente constante durante os 12 ciclos. / Chalk is a limestone formed by calcite, with up to 95% of calcium carbonate content. It can be found in Western Europe and it covers about 15% of the area of the United Kingdom. Many constructions and infrastructure works are carried out on chalk, and unpredictable situations still happen due to the lack of knowledge of its geotechnical behavior. Undisturbed, chalk is a weak rock that remains stable. However, when crushed, it breaks easily. These challenges, coupled with the abundance of this material in the UK, have led chalk to be studied in recent years for a better understanding of its characteristics and behavior. One of the ways of improving the chalk behavior is with the addition of Portland cement to the material, which is developed in this research. The chalk used in the testing was collected in St. Nicholas, Kent, UK, and characterised as CIRIA Grade A/B, low to medium density. The material was crushed in the laboratory until it became sandy silt, with D50 of 0.035 mm. The material was mixed with high initial strength Portland cement, at 3, 5 and 7% in relation to the dry soil mass The results of unconfined compression, traction by diametral compression and initial stiffness (G0) tests showed a gain of strength with the increase of cement content and specific dry unit weights in the studied samples. The strength data was analyzed as a function of the porosity by the volumetric content of cement (/Civ), showing the influence of the level of cementation and compaction in the strength of the mixture. The adjustment exponent of 0.28 in the cementing agent volume generated better determination coefficients in the results. There was an almost linear relationship between initial stiffness and unconfined compression strength. The stiffness versus time curves showed a logarithmic trend for the evolution of G0 with time in all samples. In the durability tests, the higher the dry unit weight and cement content of the sample, the lower the mass loss. The stiffness remained practically constant during the 12 cycles.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

O chalk é uma rocha calcária formada de calcita, com até 95% de teor de carbonato de cálcio. Pode ser encontrado no oeste europeu e cobre aproximadamente 15% da área do Reino Unido. Muitas construções e obras de infraestrutura são realizadas sobre o chalk, e situações imprevisíveis ainda acontecem pela falta de conhecimento do seu comportamento geotécnico. Sem ser perturbado, o chalk é uma rocha fraca que permanece estável. Entretanto, quando esmagado, ele rompe facilmente. Estes desafios, somados à abundância deste material no Reino Unido, fez com que ele passasse a ser estudado nos últimos anos para um melhor entendimento de suas características e comportamento. Uma das formas de melhoramento do comportamento do chalk é com adição de cimento Portland ao material, desenvolvida nesta pesquisa. O chalk utilizado nos testes é da região de St. Nicholas, Kent, no Reino Unido, classificado, de acordo com a CIRIA, como A/B, com baixa a média densidade. O material foi moído em laboratório até a obtenção de um silte arenoso, com D50 de 0,035 mm. O material foi misturado com cimento Portland de alta resistência inicial, nas porcentagens 3, 5 e 7% em relação à massa de solo seco. Os resultados dos testes de compressão simples e de tração por compressão diametral e de rigidez inicial (G0) mostraram um ganho de resistência com o aumento do teor de cimento e dos pesos específicos aparentes secos nas amostras estudadas. Os dados de resistência foram analisados em função da porosidade pelo teor volumétrico de cimento (/Civ), mostrando a influência do nível de cimentação e do nível de compactação na resistência da mistura. O expoente de ajuste de 0,28 no volume de agente cimentante gerou melhores coeficientes de determinação nos resultados. Houve uma relação praticamente linear entre a rigidez inicial e a resistência à compressão simples. As curvas de rigidez ao longo do tempo mostraram uma tendência logarítmica da evolução de G0 com o tempo, para todas as amostras. Nos ensaios de durabilidade, quanto maior o peso específico e teor de cimento da amostra, menor a perda de massa. A rigidez permaneceu praticamente constante durante os 12 ciclos. / Chalk is a limestone formed by calcite, with up to 95% of calcium carbonate content. It can be found in Western Europe and it covers about 15% of the area of the United Kingdom. Many constructions and infrastructure works are carried out on chalk, and unpredictable situations still happen due to the lack of knowledge of its geotechnical behavior. Undisturbed, chalk is a weak rock that remains stable. However, when crushed, it breaks easily. These challenges, coupled with the abundance of this material in the UK, have led chalk to be studied in recent years for a better understanding of its characteristics and behavior. One of the ways of improving the chalk behavior is with the addition of Portland cement to the material, which is developed in this research. The chalk used in the testing was collected in St. Nicholas, Kent, UK, and characterised as CIRIA Grade A/B, low to medium density. The material was crushed in the laboratory until it became sandy silt, with D50 of 0.035 mm. The material was mixed with high initial strength Portland cement, at 3, 5 and 7% in relation to the dry soil mass The results of unconfined compression, traction by diametral compression and initial stiffness (G0) tests showed a gain of strength with the increase of cement content and specific dry unit weights in the studied samples. The strength data was analyzed as a function of the porosity by the volumetric content of cement (/Civ), showing the influence of the level of cementation and compaction in the strength of the mixture. The adjustment exponent of 0.28 in the cementing agent volume generated better determination coefficients in the results. There was an almost linear relationship between initial stiffness and unconfined compression strength. The stiffness versus time curves showed a logarithmic trend for the evolution of G0 with time in all samples. In the durability tests, the higher the dry unit weight and cement content of the sample, the lower the mass loss. The stiffness remained practically constant during the 12 cycles.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

O avanço das técnicas de melhoramento de solos vem permitindo o aproveitamento de locais nos quais, até pouco tempo atrás, era considerada a construção de muitas estruturas como inviáveis, seja técnica, financeira ou ambientalmente. Uma das técnicas que tem conseguido demostrar bons resultados é o reforço com fibras de diferentes origens, com ou sem presença de algum agente cimentante. A maioria dos estudos conduzidos sobre este tipo de materiais se têm centrado na caracterização dos materiais sob cargas estáticas, e outros estudos se limitam a avaliar o comportamento sob cargas cíclicas destes materiais para densidades relativas baixas, nas quais o fenômeno de liquefação governa o mecanismo de ruptura. O presente estudo tenta aprofundar no conhecimento sobre materiais compactos quando submetidos a carregamentos cíclicos, de maneira a fornecer insumos para o estudo deste campo. O estudo, de caráter experimental, foi feito através da caracterização de corpos de prova de areia e areia com 0,5% de fibras, além da consideração de dois índices de vazios: o primeiro de 0,63 (correspondente a uma densidade relativa de 90%), e o segundo com um índice de vazios igual a 0,75 (correspondente a uma densidade relativa de 50%) Foram executados 29 ensaios triaxiais, além da adoção dos valores de outros 15 feitos por outro autor, totalizando 44 ensaios. A totalidade dos ensaios divide-se assim: 12 ensaios monotônicos CID, 12 ensaios monotônicos CIU, e 20 ensaios cíclicos CIU sob tensão controlada. Nos ensaios monotônicos obtiveram-se incrementos no ângulo de atrito do material composto, sendo mais evidente para as amostras compactas. Em relação aos ensaios cíclicos, obteve-se incrementos nas resistência do material até atingir sua condição de ruptura, seja por liquefação em amostras pouco compactas (Dr= 50%), ou por mobilidade cíclica no caso de amostras compactas (Dr= 90%). A normalização dos resultados permitiu observar que, embora as fibras melhorem o desempenho das misturas quando submetidas a carregamentos cíclicos, não alteraram a estrutura do material em sua resposta em termos de módulo de elasticidade, pelo menos no que respeita a níveis de deformações medianos a grandes. Para pequenas deformações, evidenciou-se uma diminuição na rigidez das amostras, ocasionando assim maiores acréscimos de poropressão nos estágios iniciais dos ensaios, mais nas em areias com fibras do que sem elas. / The development of ground improvement techniques has allowed the use of certain places, which was in the past considered as non-viable for the construction of many types of structures. Fiber reinforced soils have shown good results, with or without presence of any cementitious agent. The focus of most studies performed on this type of materials, is the characterization under static loading, and other studies are limited to evaluating its behavior on cyclic loading at low level of relative density, in which cases the liquefaction phenomenon governs the mechanism of rupture. This study aims to improve the knowledge of cyclic loading effects in dense materials. Was carried out an experimental program by characterizing specimens of sand with 0% and 0.5% of randomly distributed fiber, considering two void ratios: 0.63 (dense sand, Dr = 90%) and 0.75 (moderately loose sand, Dr = 50%). In total, were performed 29 triaxial tests, in addition of another 15 executed by another author, totaling 44 The test were divided as follows: 12 monotonic CIU test, 12 monotonic CID test, and 20 CIU loading controlled cyclic test. In monotonic conditions, fibers addition increases the friction angle, mostly on dense samples (Dr = 90%) than on loose specimens (Dr = 50%). For cyclic tests, in both materials, fiber additions causes improvement on cyclic behavior, but with different failure mechanism, liquefaction for loose, and cyclic mobility for dense sands, regardless of the presence of fibers. The transformation of the number of cycles axis, or normalization of another cyclic results allowed observing that, despite the fiber addition can cause improvement of materials subjected to cyclic loading, the structure of the material did not change in elasticity modulus response, at least for medium to large strains levels. For small strains, occur a decrease in the stiffness of samples, causing greater increases of pore pressure in the initial stages of tests, more in reinforced sand than for none reinforced condition. / El avance de las técnicas para mejoramiento de suelos ha permitido el aprovechamiento de sitios en los cuales, hasta hace poco tiempo, se consideraba como no viable la construcción de muchas estructuras, sea por cuestiones técnicas, financieras o ambientales. Una técnica que ha demostrado buenos resultados es la incorporación de refuerzos con fibras de diferente origen, considerando o no la presencia de algún agente cementante. La mayoría de los estudios realizados a este tipo de materiales se han centrado en la caracterización bajo la acción de cargas estáticas, e otros se han limitado a evaluar el comportamiento bajo la acción de cargas cíclicas considerando únicamente densidades relativas bajas, para las cuales la ruptura está controlada por el fenómeno de licuación. El presente estudio busca ahondar en el conocimiento sobre el comportamiento bajo acción de cargas cíclicas de materiales compactos, buscando con ello ampliar la base experimental sobre este campo. El estudio, de carácter experimental, fue realizado a partir de la caracterización de especímenes de arena sin fibras y con 0,5% de fibras, además de la consideración de dos relaciones de vacíos: 0.63 (correspondiente a una densidad relativa de 90%), y 0,75 (correspondiente a una densidad relativa de 50%) Fueron realizados 29 ensayos triaxiales, además de haber adoptado los resultados de otros 15 realizados por otro autor, totalizando 44 ensayos. Los ensayos fueron divididos así: 12 ensayos monotónicos CID, 12 ensayos monotónicos CIU, y 20 ensayos triaxiales cíclicos CID con control de esfuerzos. En los ensayos monotónicos fueron obtenidos incrementos en el ángulo de fricción del material compuesto, siendo esta situación más evidente en muestras compactas. Con relación a los ensayos cíclicos, se obtuvo incremento en la resistencia de las muestras hasta alcanzar su condición de ruptura, bien sea por licuación (materiales relativamente sueltos, Dr = 50%), o por movilidad cíclica (materiales compactos, Dr = 90%). La normalización de los resultados permitió observar que, aunque las fibras mejoran el desempeño bajo cargas cíclicas de los materiales, no alteraron la estructura del material en términos de módulo de elasticidad, por lo menos para niveles medios y altos de deformación. Para pequeñas deformaciones, se evidenció una disminución en la rigidez de las muestras, lo que produjo mayores incrementos en las presiones de poros durante las fases iniciales de los ensayos, con mayor visibilidad en las arenas con fibras que cuando no hubo adición.