A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

O emprego de resíduos da indústria como materiais alternativos na Engenharia vem sendo tópico recorrente em pesquisas de desenvolvimento de novos materiais, devido a uma maior consciência da opinião pública quanto ao impacto ambiental oriundo da produção industrial. Buscando colaborar com esta discussão, esta pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como alternativa de solução em Engenharia. Analisando-se a microestrutura da cinza volante, observa-se que ela é formada por esferas ocas e plerosferas (esferas ocas preenchidas por esferas menores). Foi estudado o ganho de resistência da mistura promovido pela moagem da cinza volante em um moinho de bolas cerâmicas, visando uma potencialização da reatividade do material. A fim de possibilitar a utilização destes resíduos, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. A presente pesquisa busca fornecer subsídios para que seja possível determinar o seu comportamento, através do uso da relação porosidade (η)/teor volumétrico de cal (LV) obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura dos dois resíduos, com e sem o processo de moagem da cinza, levando a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado para cinza volante com diferentes tempos de moagem e cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos de prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m3, curados por 7 dias, com umidade de 18% para os tempos de moagem 0, 2 e 6h nas temperaturas 23 e 40°C, e 0 e 6h a 60°C. Os resultados apontam que o aumento do teor de cal gerou ganhos de resistência para as maiores temperaturas de cura; a diminuição da porosidade proporcionou um ganho de resistência para todas as combinações; o aumento da temperatura foi importante no ganho de resistência entre 23oC e 40oC; a moagem da cinza por 2h promoveu ganhos significativos de resistência em relação à não moída, porém, para 6h de moagem os ganhos não foram significativos para as temperaturas de cura de 23oC e 60oC. A relação η/LV, ajustada por um expoente [η/(Lv)0,07], mostrou-se adequada na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de moagem estudados. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal, temperatura de cura e tempo de moagem, mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas suas interações. / The use of industry by-products as alternative materials in Engineering has been a recurring topic of research in development of new materials, mainly, due to a larger public conscience regarding the environmental impact of industrial production of waste. Aiming to contribute on this discussion, this research sought to introduce two by-products (fly ash and carbide lime), produced on the metropolitan area of Porto Alegre, as an alternative Engineering solution. Analyzing the microstructure of the fly ash, it is observed that it is composed by void spheres and plerospheres (void spheres filed with smaller ones). Having that in mind, it was studied the admix strength gain promoted by the grinding of de fly ash on a ceramic ball mill, aiming an enhancement of the reactivity of the material. In order to enable the use of these byproducts, it is necessary the study of its mechanical behavior due to the cementation provided by the mixture and compaction of these materials. The current research seeks to provide subsides in order to determine its behavior, through the use of the ratio porosity (η)/ volumetric lime content (LV), obtained from the identification and quantification of the most important variables on the control of the strength of the admixes of both by-products, with or without the process of fly ash grinding. This means, the formulation of equations for the simple compressive strength forecast of the cemented material for the fly ash with different grinding times and accelerated curing temperature. In order to do so, it were realized simple compression tests with 5, 10 and 15% of lime, with a specific dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m3, cured for 7 days, with water content of 18% for the grinding times of 0, 2 and 6h to the curing temperatures of 23 and 40oC, and 0 and 6h to 60oC. The results show that, the increase of lime content provided strength gains for the higher temperatures; the decrease of porosity generated strength gain to all the combinations; the increase in curing temperature was important on the strength gain between 23oC and 40oC; the grinding of fly ash for 2h promoted significant strength gains when compared to the not ground samples, however, for 6h of grinding the strength gain wasn’t significant for the 23oC and 60oC curing temperatures. The η/LV ratio, adjusted by an exponent [η/(LV)0,07], presented itself adequate for the formulation of the equations for the forecast of the strength gain of the cemented material to all the studied temperatures and grinding times. Besides that, the existence of unique and distinct relationships on the control of the simple compression strength depending on the porosity, volumetric lime content, curing temperature and grinding time, have been shown useful for the dosage formulation. The results were submitted to variance analysis, which demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant, as all their interactions.

O melhoramento de solos com cimento Portland para utilização em camadas de base de fundações rasas, liners de proteção ambiental ou proteção contra erosão em barragens de terra entre outros mostra grandes vantagens econômicas, evitando a necessidade de substituição do solo natural bem como, a necessidade de uma área de despejo. A presente pesquisa tem por objetivo quantificar a relação entre resistência à tração e a compressão de um solo fino (caulim) artificialmente cimentado bem como, quantificar a influência da porosidade, teor de cimento e teor de umidade na resistência à tração das misturas caulim-cimento. Um programa experimental foi delineado com esse objetivo. Dentro da faixa de valores estudados, os resultados mostram que o teor de umidade (w) tem uma influência linear sobre a resistência à tração (qt), ou seja, quanto maior o teor de umidade maior a resistência à tração da mistura estudada. Por fim, a relação vazios/cimento (h/Civ) demonstrou ser válida no dimensionamento de misturas caulim-cimento à tração. A relação resistência à tração/resistência à compressão (qt/qu) não é única para o solo estudado. qt/qu varia em função do teor de umidade de modo não-linear. / The addition of Portland cement to soil in order to base layers for shallow foundations, liners for environmental protection or protection against erosion in earth damns has shown great economic advantages, avoiding the need of soil substitution as well as waste area. This research aim to quantify the relation between tensile and compressive strength for fine grained, artificially cemented soils as well as, quantify the influence of porosity, water content and cement content on tensile strength of kaolin-cement mixtures. An experimental program was designed with this objective. For the range of values studied, results show that water content (w) affects linearly tensile strength (qt) of specimens, bigger the water content bigger the tensile strength of the mixture studied. Besides that, the relation porosity/cement content (h/Civ) has demonstrated to be valid for designing kaolin-cement mixtures under tensile strength. The relation between tensile and compressive strength (qt/qu) is not unique for the soil studied. qt/qu seems to be a function of water content in a non-linear function.

Neste trabalho foram realizados estudos referentes ao comportamento mecânico e ao contato nata-rocha de dois arenitos da Serra do Espigão, no estado de Santa Catarina, localizados em um trecho de 700m na BR-116 km 108 com histórico de problemas de instabilidade de encostas. No local, observam-se duas formações geológicas, a Formação Rio do Rastro, composta por sedimentos transicionais em pacotes de arenitos e lamitos, e a Formação Botucatu, composta por arenitos eólicos. Neste estudo foram obtidas mais de uma centena de amostras que foram submetidas a análises de lâmina delgada e difratometria de raio X, além de ensaios de granulometria, compressão simples e ensaios CCBT (Composity Cylinder Bond Test). As amostras foram extraídas diretamente da face do talude e também de blocos remanescentes de rupturas no bordo da pista através de uma perfuratriz manual. Para o arenito Botucatu, foram realizados cortes em posição paralela, perpendicular e angular em relação ao plano de estratificação natural da rocha sedimentar. No ensaio de compressão simples avaliou-se a influência da estratificação do arenito Botucatu, bem como a variação na resistência de amostras embebidas e, ainda, a relevância da profundidade amostral na resistência. Os resultados revelaram que a estratificação do arenito Botucatu apresenta forte influência na resistência desta. Para o arenito Rio do Rastro não foram observados planos de estratificação em escala amostral. Ambos os arenitos apresentam considerável queda de resistência ao serem embebidos. Os resultados dos ensaios CCBT puderam ser comparados com ensaios de arrancamento em campo, apresentando valores numéricos muito próximos. A adesão obtida através do ensaio CCBT representa o limite inferior de resistência de contato, podendo ser utilizado diretamente como parâmetro de projeto da adesão nata-rocha. Observou-se em laboratório que o material pulverizado do corte dos corpos de prova compostos tem influência na adesão nata-rocha uma vez que este material promove a colmatação da superfície porosa. As análises de lâmina delgada e difração de raio X contribuíram para a caracterização e identificação geológica dos materiais estudados, bem como para a interpretação dos resultados. / In this research, the grout-rock contact and the mechanical behavior of two sandstones were studied. The samples were collected from a highway cut slope (700m long) at km 108 of BR- 116 from Serra do Espigão in the State of Santa Catarina, which has an history of instability problems. There are two geological Formations: Rio do Rastro Formation, composed of transitional sediment packages of sandstones and mudstones and the Botucatu Formation composed of eolian sandstones. In this work more than one hundred samples were taken for optical thin section microscopy and X-ray diffraction, and tests of grading, uniaxial compression tests and CCBT (Composity Cylinder Bond Test). Samples were taken directly from the slope and also from rock blocks toppled by the road using a portable hand drill. For sampling Botucatu sandstone cuts were made in order to obtain specimens with the natural stratification parallel, perpendicular and angular in relation to its axis. Uniaxial compression test were used to evaluate the influence of these angles of stratification of Botucatu sandstone and the influence of previous soaking. For Rio do Rastro sandstone specimens no bedding planes were observed at the sample scale. The results showed that the Botucatu sandstone strength has a strong influence with respect to its stratification. Both sandstones exhibit considerable loss in strength due to soaking. Pullout field test results which compared well with CCBT. The CCBT results represents the lower limit of rock-grout contact strength and can be used directly as the bond strength design parameter. In the laboratory tests it was also observed that the powdered material resultant from the specimens cutting operations have a considerable influence on the grout-rock bond strength as this material promotes clogging of the porous surface. The grading and the microscopic and diffraction analyses contributed to the characterization and identification of geological materials studied and the results interpretation.

A abordagem do comportamento hidráulico associado ao comportamento mecânico de um material é de extrema importância. A técnica de tratamento de solos com cal vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e variável nem sempre satisfaz as necessidades requeridas para um projeto. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência da quantidade de cal e da porosidade sobre o comportamento hidráulico e mecânico de um solo residual tratado com cal, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da condutividade hidráulica, da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à tração (qt). Para isso, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e de resistência para corpos de prova com 5%, 7% e 9% de cal, com peso específico aparente seco de 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ e 18,5 kN/m³, curados por 28 dias. Foi observado que a porosidade da mistura é um parâmetro de influência sobre a condutividade hidráulica medida. Ambas as resistências, à compressão simples e à tração por compressão diametral, aumentaram potencialmente com a redução da porosidade. Verificou-se uma única relação qt/qu igual a 0,13, sendo independente da relação vazios/cal. A metodologia proposta por Consoli (2014), mostrou-se adequada para a determinação dos parâmetros de resistência (intercepto coesivo e ângulo de atrito) para uma relação [n/(Liv)0,12=35. A relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por uma potência, demonstrou ser um parâmetro eficaz na estimativa do comportamento hidráulico e mecânico do solo-cal estudado. / The approach of the hydraulic behavior associated with the mechanical behavior of a material is of utmost importance. The technique of treating soil with lime has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the required needs. In that sense, this study has for objective to quantify the influence of amounts of lime and of the porosity on the hydraulic and mechanical behavior a sandy silt soil stabilized with lime, checking the suitability of the use de voids/ lime ratio in estimating of the hydraulic conductivity, unconfined compression strength (qu) and tensile strength (qt). For that, number of hydraulic conductivity tests and strength tests were carried out for soil-hydrated lime blends, with lime contents of 5%, 7% e 9%, dry unit weight of 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ and 18,5 kN/m³, 28 days as curing time. It was observed that the porosity of the mixture is a parameter influence on the hydraulic conductivity measured. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing potentially with the reduction of its porosity. It was found a single qt/qu relationship equal to 0,13, being independent of the porosity/lime ratio. The methodology suggested by Consoli (2014), was adequate for determining of Mohr-Coulomb failure parameters (effective cohesion intercept effective angle of shearing resistance) for a ratio [n/(Liv)0,12=35. The voids/lime ratio, defined as the ratio between the porosity of the compacted mixture and volumetric lime content, adjusted by a power, demonstrated to be the most appropriate parameter to assess the hydraulic and mechanical behavior of the soil-lime mixture studied.

O concreto de alta resistência não é mais o concreto do futuro. Com a publicação da revisão da norma de estruturas de concreto armado de 2014, os tecnologistas do concreto são desafiados à utilizar o material de maneira cada vez mais competitiva. O custo sempre foi um grande entrave do emprego deste material, devido principalmente ao maior consumo de aglomerante, do uso de adições e aditivos. Trabalhos foram desenvolvidos nos últimos anos no Brasil buscando identificar quais dos métodos internacionalmente utilizados eram mais adequados aos materiais aqui disponíveis. Neste sentido o presente trabalho teve por objetivo contribuir com algumas lacunas existentes nos métodos de dosagem utilizados para o proporcionamento do concreto de alta resistência no estado fresco e no estado endurecido. A primeira contribuição foi no entendimento de como as propriedades mecânicas da rocha efetivamente influenciam a resistência à compressão do concreto. Foram estudados, separadamente, as fases pasta, argamassa e o agregado de diferentes concretos, caracterizando-se a resistência à compressão e o módulo de elasticidade de cada parte, estabelecendo uma relação de efeito causa entre as propriedades determinadas. A segunda contribuição foi a proposição de uma metodologia para avaliar a resistência à compressão das diferentes dimensões de partículas uma vez que a dimensão máxima característica é um importante limitador da resistência à compressão do concreto. A avaliação da resistência à compressão das diferentes frações do agregado foi realizada através da imersão do agregado numa matriz de elevada resistência. A terceira contribuição refere-se ao concreto no estado fresco e constituiu-se na discussão da eficácia da aplicação do empacotamento máximo do agregado como critério de dosagem dos concretos de alta resistência, bem como na proposição de um parâmetro alternativo a este. Foram realizados dois estudos em laboratório. Primeiramente avaliou-se a influência do empacotamento frente a demanda de água para diferentes misturas. A partir deste estudo fez-se então a proposição de um parâmetro alternativo para definição do esqueleto granular. Realizou-se então um comparativo do mesmo com um método que utiliza a compacidade máxima do esqueleto granular como parâmetro de dosagem. Comparou-se então a eficiência das diferentes abordagens através do indicador consumo de aglomerante por MPa para dois níveis de resistência à compressão. Realizou-se a caracterização reológica das diferentes pastas utilizadas na produção dos traços de concreto dosados no estudo. Como resultados finais destaca-se que a resistência à compressão do concreto de alta resistência é limitada pela diferença entre os módulos de elasticidade da fase argamassa e da fase rocha e diferentemente do que indicavam outros estudos a resistência potencial do agregado não se converte em incrementos de resistência no concreto. Demostrou-se experimentalmente que, diferente dos concretos convencionais produzidos com pastas pouco viscosas, para as pastas de elevada viscosidade utilizadas na produção de concreto de alta resistência o empacotamento máximo não se constitui como a alternativa mais eficaz de determinação do esqueleto granular em termos de custo. / The high strength concrete is no longer considered the concrete of the future. Since the revision of the Brazilian Standard for Reinforced Concrete Structures, in 2014, concrete technologists are challenged to use such material in an increasingly competitive way. The cost has always been an obstacle for concrete, mainly due to the higher binder consumption and to the use of additions and admixtures. In the recent years, researches were developed aiming to identify which of the internationally consolidated mix proportion method better suits to the materials available in Brazil. The main objective of the present work is to contribute to solve some gaps regarding mix proportion for high strength concrete in fresh and hardened states. The first contribution refers to the understanding about how the mechanical properties of the coarse aggregate can influence, effectively, the compressive strength of concrete. Binder paste, mortar and aggregate phases of different concretes were studied, separately. Compressive strength and elasticity modulus of each phase were characterized, aiming to stablish a cause-effect relationship between such properties. The second contribution was the proposition of a methodology to evaluate the compressive strength for the different aggregate particle sizes, since the maximum particle size is an important limiting for the compressive strength of concrete. The compressive strength of the different aggregate fractions was evaluated by the immersion of the aggregate in a high strength matrix. The third contribution refers to the fresh state of concrete and consisted in a discussion about the effectiveness of the maximum aggregate packing criteria used in mix proportion for high strength concrete, as well as the proposition of an alternative parameter to this one. Two experimental programs were developed. In the first one, the influence of packing due to water demand was evaluated and an alternative parameter to the definition of the granular skeleton was proposed. Then, a comparative study was performed, with a method that considers the compactness of the granular skeleton as one of the mix proportion parameter. The efficiency of these different approaches was compared by considering the binder consumption per MPa for two levels of compressive strength. The rheological characterization of the different binder pastes used to produce the concrete mixtures was performed. Results show that the compressive strength of high strength concrete is limited by the difference between the elasticity modulus of the coarse aggregate and mortar phases. Unlike other studies, it was verified that the potential compressive strength of the aggregate does not increase the compressive strength of concrete. Experimental results showed that unlike conventional concrete, produced with low viscosity pastes, for high viscosity pastes used in the production of high strength concrete, the maximum packing is not the most effective alternative for determining the granular skeleton.

O emprego de concreto com resistência à compressão ultrapassando 100 MPa e o aumento do número de aplicações do concreto de alto desempenho em diferentes regiões do país mostra que há espaço para a consolidação desta tecnologia no meio técnico nacional. Contudo na medida em que se eleva a resistência à compressão dos concretos, os agregados passam a exercer um papel cada vez mais importante no comportamento global do material. A busca constante pelo entendimento preciso da influência das características do agregado nas propriedades do concreto tem despertado o interesse de diversos trabalhos em todo o mundo. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da resistência à compressão da rocha e a influência da dimensão máxima característica do agregado graúdo, nas propriedades mecânicas de concretos no estado endurecido produzidos com diferentes consumos de água (200, 160, 145, 130 e 115 litros de água). Para a produção do concreto utilizou-se como referência os princípios estabelecidos no método de dosagem proposto por Mehta e Aïtcin (1990). A metodologia baseou-se em ensaios laboratoriais e no uso de ferramentas estatísticas para validação dos resultados. Com base nesses resultados obtidos foram propostos modelos de previsão de comportamento. Em termos de resistência à compressão observou-se que a influência da dimensão máxima característica é maior para concretos produzidos com consumo de água menor. Quanto à resistência do agregado, os resultados obtidos neste trabalho negam a teoria da resistência potencial do agregado. A resistência à tração mostrou-se somente influenciada pelo consumo de água. O módulo de elasticidade do concreto, no entanto foi diretamente influenciado pela resistência da rocha. / The use of concrete with compressive strength of 100 MPa and the number of applications of high performance concrete in different regions of Brazil shows that this technology seeks to consolidate the national technical means. But to the extent that amounts to the compressive strength of concrete, aggregates start to exert an increasingly important role in the global behavior of the material. The objective was to study the influence of the compressive strength of rock and the influence of maximum size of coarse aggregate characteristic, the mechanical properties of concrete in hardened produced with different water consumption (200, 160, 145, 130 and 115 liters of water). To produce the dosage of concrete was used as a reference the principles of the determination method proposed by Mehta and Aïtcin (1990). The methodology is based on laboratory tests and the use of statistical tools to validate the results. Based on these results were proposed prediction models of behavior. In terms of compressive strength was observed that the influence of the characteristic maximum dimension is greater for concretes with lower water consumption. As the aggregate’s resistance, the results obtained in this work deny the theory of the potential resistance. The tensile strength was found to be only influenced consumption of water. The modulus of elasticity of the concrete, however it was influenced by the strength of the aggregates.

Freqüentemente, a utilização de técnicas tradicionais da engenharia geotécnica depara-se com obstáculos de caráter econômico e ambiental. A técnica do solo-cimento torna-se atrativa quando a melhora das propriedades do solo do local constitui-se numa alternativa de projeto. A técnica de tratamento de solos com cimento encontra aplicação, por exemplo, na construção de bases para pavimentos, na proteção de taludes em barragens de terra e como camada de suporte para fundações superficiais. Entretanto, ainda não existem metodologias de dosagem e projeto das misturas de solo-cimento baseadas em critérios racionais como existe, por exemplo, para o concreto, onde a relação água/cimento desempenha papel fundamental na obtenção da resistência desejada. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência do teor de cimento, da porosidade e do teor de umidade de moldagem, sobre a resistência mecânica de um solo arenoso artificialmente cimentado e avaliar a adequação do uso das relações água/cimento e vazios/cimento na estimativa da sua resistência à compressão simples. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples, triaxiais não-drenados e medidas de sucção matricial. Os resultados mostram que a resistência à compressão simples cresceu linearmente com o aumento do teor de cimento e exponencialmente com a redução na porosidade da mistura compactada. Além disso, a variação do teor de umidade de moldagem afetou significativamente a resistência à compressão simples em misturas compactadas numa mesma massa específica aparente seca. Verificou-se que, para o solo-cimento no estado não-saturado (estado em que normalmente se encontram os aterros compactados), o fator água/cimento não é um bom parâmetro para estimativa da resistência à compressão simples. Ao contrário, a relação vazios/cimento, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cimento, ajustado por um expoente, demonstrou ser o parâmetro mais adequado na estimativa da resistência à compressão simples do solo-cimento estudado. / Often, the use of traditional techniques in geotechnical engineering faces obstacles of economical and environmental nature. The soil-cement technique becomes attractive when the improvement of the local soil is a project alternative. The treatment of soils with cement finds application, for instance, in the construction of pavement base layers, in slope protection of earth dams and as a support layer for shallow foundations. However, there are no dosage methodologies based on a rational criteria as it exists in the case of the concrete technology, where the water/cement ratio plays a fundamental role in the assessment of the target strength. In that sense, this study aims to quantify the influence of the amount of cement, the porosity and the moisture content on the strength of a sandy soil artificially cemented, as well as to evaluate the use of a water/cement ratio and a voids/cement ratio to assess its unconfined compression strength. A number of unconfined compression tests, undrained triaxial tests and measures of matric suction were carried out. The results show that the unconfined compression strength increased linearly with the increase of the amount of cement and exponentially with the reduction in the porosity of the compacted mixture. Besides, the change in moisture content has remarkably affected the unconfined compression strength of mixtures compacted in a same dry density. It was verified that, for the soil-cement in the unsaturated state (state usually met by compacted fills), the water/cement ratio is not a good parameter for assessment of unconfined compression strength. In the other hand, the voids/cement ratio, defined by the reason between the porosity of the compacted mixture and the volumetric cement content, adjusted by an exponent, demonstrated to be the most appropriate parameter in the assessment of unconfined compression strenght of the studied soil-cement.

Neste trabalho foram realizados estudos referentes ao comportamento mecânico e ao contato nata-rocha de dois arenitos da Serra do Espigão, no estado de Santa Catarina, localizados em um trecho de 700m na BR-116 km 108 com histórico de problemas de instabilidade de encostas. No local, observam-se duas formações geológicas, a Formação Rio do Rastro, composta por sedimentos transicionais em pacotes de arenitos e lamitos, e a Formação Botucatu, composta por arenitos eólicos. Neste estudo foram obtidas mais de uma centena de amostras que foram submetidas a análises de lâmina delgada e difratometria de raio X, além de ensaios de granulometria, compressão simples e ensaios CCBT (Composity Cylinder Bond Test). As amostras foram extraídas diretamente da face do talude e também de blocos remanescentes de rupturas no bordo da pista através de uma perfuratriz manual. Para o arenito Botucatu, foram realizados cortes em posição paralela, perpendicular e angular em relação ao plano de estratificação natural da rocha sedimentar. No ensaio de compressão simples avaliou-se a influência da estratificação do arenito Botucatu, bem como a variação na resistência de amostras embebidas e, ainda, a relevância da profundidade amostral na resistência. Os resultados revelaram que a estratificação do arenito Botucatu apresenta forte influência na resistência desta. Para o arenito Rio do Rastro não foram observados planos de estratificação em escala amostral. Ambos os arenitos apresentam considerável queda de resistência ao serem embebidos. Os resultados dos ensaios CCBT puderam ser comparados com ensaios de arrancamento em campo, apresentando valores numéricos muito próximos. A adesão obtida através do ensaio CCBT representa o limite inferior de resistência de contato, podendo ser utilizado diretamente como parâmetro de projeto da adesão nata-rocha. Observou-se em laboratório que o material pulverizado do corte dos corpos de prova compostos tem influência na adesão nata-rocha uma vez que este material promove a colmatação da superfície porosa. As análises de lâmina delgada e difração de raio X contribuíram para a caracterização e identificação geológica dos materiais estudados, bem como para a interpretação dos resultados. / In this research, the grout-rock contact and the mechanical behavior of two sandstones were studied. The samples were collected from a highway cut slope (700m long) at km 108 of BR- 116 from Serra do Espigão in the State of Santa Catarina, which has an history of instability problems. There are two geological Formations: Rio do Rastro Formation, composed of transitional sediment packages of sandstones and mudstones and the Botucatu Formation composed of eolian sandstones. In this work more than one hundred samples were taken for optical thin section microscopy and X-ray diffraction, and tests of grading, uniaxial compression tests and CCBT (Composity Cylinder Bond Test). Samples were taken directly from the slope and also from rock blocks toppled by the road using a portable hand drill. For sampling Botucatu sandstone cuts were made in order to obtain specimens with the natural stratification parallel, perpendicular and angular in relation to its axis. Uniaxial compression test were used to evaluate the influence of these angles of stratification of Botucatu sandstone and the influence of previous soaking. For Rio do Rastro sandstone specimens no bedding planes were observed at the sample scale. The results showed that the Botucatu sandstone strength has a strong influence with respect to its stratification. Both sandstones exhibit considerable loss in strength due to soaking. Pullout field test results which compared well with CCBT. The CCBT results represents the lower limit of rock-grout contact strength and can be used directly as the bond strength design parameter. In the laboratory tests it was also observed that the powdered material resultant from the specimens cutting operations have a considerable influence on the grout-rock bond strength as this material promotes clogging of the porous surface. The grading and the microscopic and diffraction analyses contributed to the characterization and identification of geological materials studied and the results interpretation.

A abordagem do comportamento hidráulico associado ao comportamento mecânico de um material é de extrema importância. A técnica de tratamento de solos com cal vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e variável nem sempre satisfaz as necessidades requeridas para um projeto. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência da quantidade de cal e da porosidade sobre o comportamento hidráulico e mecânico de um solo residual tratado com cal, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da condutividade hidráulica, da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à tração (qt). Para isso, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e de resistência para corpos de prova com 5%, 7% e 9% de cal, com peso específico aparente seco de 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ e 18,5 kN/m³, curados por 28 dias. Foi observado que a porosidade da mistura é um parâmetro de influência sobre a condutividade hidráulica medida. Ambas as resistências, à compressão simples e à tração por compressão diametral, aumentaram potencialmente com a redução da porosidade. Verificou-se uma única relação qt/qu igual a 0,13, sendo independente da relação vazios/cal. A metodologia proposta por Consoli (2014), mostrou-se adequada para a determinação dos parâmetros de resistência (intercepto coesivo e ângulo de atrito) para uma relação [n/(Liv)0,12=35. A relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por uma potência, demonstrou ser um parâmetro eficaz na estimativa do comportamento hidráulico e mecânico do solo-cal estudado. / The approach of the hydraulic behavior associated with the mechanical behavior of a material is of utmost importance. The technique of treating soil with lime has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the required needs. In that sense, this study has for objective to quantify the influence of amounts of lime and of the porosity on the hydraulic and mechanical behavior a sandy silt soil stabilized with lime, checking the suitability of the use de voids/ lime ratio in estimating of the hydraulic conductivity, unconfined compression strength (qu) and tensile strength (qt). For that, number of hydraulic conductivity tests and strength tests were carried out for soil-hydrated lime blends, with lime contents of 5%, 7% e 9%, dry unit weight of 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ and 18,5 kN/m³, 28 days as curing time. It was observed that the porosity of the mixture is a parameter influence on the hydraulic conductivity measured. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing potentially with the reduction of its porosity. It was found a single qt/qu relationship equal to 0,13, being independent of the porosity/lime ratio. The methodology suggested by Consoli (2014), was adequate for determining of Mohr-Coulomb failure parameters (effective cohesion intercept effective angle of shearing resistance) for a ratio [n/(Liv)0,12=35. The voids/lime ratio, defined as the ratio between the porosity of the compacted mixture and volumetric lime content, adjusted by a power, demonstrated to be the most appropriate parameter to assess the hydraulic and mechanical behavior of the soil-lime mixture studied.