A técnica de estabilização de solos através da incorporação de agentes cimentantes é uma opção eficaz e amplamente utilizada em obras de engenharia geotécnica. Portanto, são relevantes os estudos que contemplam aspectos ainda não bem compreendidos relativos aos efeitos causados pela adição de agentes cimentantes na porosidade dos materiais obtidos e, por consequência, nas propriedades de desempenho destas misturas. Neste sentido, o presente trabalho pretende contribuir no que tange ao conhecimento da estrutura de poros de solos compactados tratados com cal e cimento e sua relação com o comportamento hidráulico destes materiais. Os solos utilizados têm granulometria arenosa e areno-siltosa. As variáveis de controle envolvidas nas análises são os teores dos agentes de cimentação empregados (cal e cimento), densidades de compactação e tempos de cura (para amostras com cal). Para a caracterização dos sistemas de poros empregou-se porosimetria por intrusão de Mercúrio e, de forma complementar, na quantificação das porosidades globais, microtomografia computadorizada de raios x. Um permeâmetro de parede flexível foi utilizado para as determinações das condutividades hidráulicas das amostras estudadas através de ensaios de carga constante. Para as amostras de matriz arenosa pura, os volumes de intrusão indicaram maior refinamento da rede porosa, sob efeito da cimentação, para as condições mais densas de moldagem. Para as amostras de matriz areno-siltosa, ao se variarem as condições de cimentação, e fixando-se o peso específico aparente seco, os volumes intrudidos indicaram o refinamento dos poros quando da adição de cal ou cimento em comparação à condição não cimentada. Com respeito à análise da influência do tempo de cura para as amostras moldadas com cal, os resultados sugeriram que a adição de cal (aos 7 dias de cura) não causou variação da porosidade, comparada à condição sem cimentação, mas aos 28 dias foi possível perceber o aumento da porosidade global e, com o passar do tempo (180 dias) verificou-se a redução da porosidade. O refinamento dos poros se tornou cada vez mais pronunciado conforme a evolução do tempo. Para a matriz arenosa, foi identificado que a adição de cimento e a variação da porosidade de moldagem não implicaram em mudanças mensuráveis no valor da condutividade hidráulica, quando comparadas às condições com e sem cimento. Para as amostras da matriz areno-siltosa, sob diferentes condições analisadas (adição de cal aos diferentes tempos investigados e adição de cimento), foi evidenciado que o peso específico aparente seco de moldagem causou influência significativa sobre a condutividade hidráulica. Foram obtidos bons ajustes para as correlações condutividade hidráulica versus relação porosidade/teor volumétrico do agente cimentante ao se aplicar a potência de 0,032 sobre o parâmetro teor volumétrico do agente cimentante. As curvas obtidas apresentaram relações distintas e sinalizaram aspectos do comportamento do material: aumento da condutividade hidráulica para 28 dias de cura da cal, em relação a 7 dias; para 180 dias e amostras nas condições menos densas, não ocorreu modificação em relação à idade de 28 dias, mas na condição mais densa o parâmetro investigado tornou-se sensível às modificações promovidas por efeitos do tempo de cura; ainda, para as amostras moldadas com cimento, ocorreu redução mais pronunciada da condutividade hidráulica relacionada às condições mais densas de moldagem. / The soil stabilization technique which incorporates cementing agents is an effective alternative and widely used in geotechnical engineering works. Therefore, research on the aspects not well understood related to the effects caused by the addition of cementing agents on the porosity of the obtained materials and, consequently, on the performance properties of cemented blends, are relevant. In this sense, this study aims to contribute improving the knowledge on the pore structure of compacted soils treated with lime and cement, as well as to the relationship between pore structure and the hydraulic behavior of these materials. The used soils have a sandy and sandy-silty grain size distribution. The studied variables involved in the analysis are: the cement and lime contents; compaction density; and curing time (for samples with lime). To characterize the pore systems it was employed the Mercury intrusion porosimetry test and, additionally, in order to quantify the global porosities, it was used x-ray computed microtomography tests. A flexible wall permeameter was used to determinate the hydraulic conductivity of the samples through constant head tests. For sandy samples, the intrusion volumes indicated a more significant reduction of the porous media, under the effect of the cementation, when compacted in denser conditions. For the sandy-silt samples, it was observed that by maintaining the specific dry unit weight constant and by varying the cementation conditions, the intruded volumes indicated a reduction of the pores after the addition of lime or cement compared to the uncemented samples. With regards to the influence of the curing time for samples treated with lime, the results suggested that the addition of lime after 7 days of curing did not cause variation in porosity, compared to condition without cementing additions; however, after 28 days of curing it was observed a slight increase on the overall porosity and, after 180 days of curing, it was observed a reduction of the porosity. The reduction of the pores became more significant with the curing time. Related to the sandy soil, the results indicated that addition of cement to the soil and variations on the molding porosity did not result in measurable changes in the hydraulic conductivity, when compared the conditions with and without cement. For the sandy-silt samples, which were analyzed under different conditions (addition of lime and different curing times, and addition of cement), it was shown that the specific dry unit weight caused significant influence on the hydraulic conductivity. It was observed a satisfactory correlation between hydraulic conductivity and porosity/cementing agent ratio when the volumetric cementing agent content is to the power of 0,032. The obtained curves showed distinct relationships and indicated the following aspects of the material behaviour: the increasing of the hydraulic conductivity after 28 days of curing of the sample with lime, compared to 7 days of curing; after 180 days of curing and under low compaction conditions, it was observed no changes when compared to the samples tested after 28 days of curing; however, in the densest condition the investigated parameter became dependent on the curing time; moreover, for the samples molded with cement, it was observed a more significant reduction of the hydraulic conductivity related to denser molded conditions.

Pesquisas recentes têm mostrado que a utilização de camada de reforço em solo-cimento é uma alternativa para o aumento da capacidade de carga e redução dos recalques de fundações superficiais em solos de baixa resistência. Os métodos para previsão da capacidade de carga em sistemas de dupla camada encontrados na literatura trazem implícita a premissa de que a camada superior é contínua ou suficientemente maior que a largura da fundação. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um novo método para o cálculo de capacidade de carga de fundações superficiais assentes sobre uma camada de reforço em solo-cimento, considerando sua extensão lateral. Para tanto, foram realizados ensaios em modelos reduzidos de fundações contínuas assentes sobre um solo arenoso fofo, bem como, análises numéricas através do método dos elementos finitos. Observaram-se dois tipos distintos de ruptura. No primeiro, a camada de reforço é puncionada para dentro do solo natural, sem apresentar fissuras, até o deslocamento correspondente à capacidade de carga do solo natural No segundo, após um recalque inicial, a camada de reforço rompe com o aparecimento de uma fissura, que pode localizar-se junto à borda ou no eixo da fundação, e se propaga de baixo para cima, à medida que aumentam os recalques. Verificou-se que a máxima tensão de tração na camada de reforço é função da reação do solo na base do reforço e da relação Tr/Hr, onde Tr é a distância horizontal entre a borda da fundação e a borda do reforço e Hr é a espessura do reforço. A partir destas observações, foi desenvolvido um novo método de cálculo com a premissa de que a ruptura ocorra no solo e não na camada de reforço. Assim, é possível calcular a capacidade de carga considerando que fundação e reforço atuam como um elemento único, apoiado na mesma profundidade de assentamento do reforço. Ao mesmo tempo, é apresentada uma equação para previsão da máxima tensão de tração que atuará no reforço, a partir da qual, se pode dimensioná-lo com segurança. / Recent researches have shown that the use of soil-cement reinforcement layer is an alternative to increase bearing capacity and reduce settlements of shallow foundations in low resistance soils. The existing methods for predicting bearing capacity of double layer systems implicitly assume that the top layer is continuous or sufficiently greater than the foundation width. This study aims to develop a new method for bearing capacity calculation of shallow foundations supported by a soil-cement reinforcing layer, considering its lateral extension. Therefore, small scale tests of continuous foundations on a loose sandy soil, as well as, numerical analysis by the finite element method were carried out. It was observed two distinct types of failure. In the first, the reinforcement layer is punched through the sandy soil, without showing any cracking, up to a settlement which corresponds to the sand bearing capacity. In the second, after an initial settlement, the reinforcement layer breaks up, showing a fissure, which may be located near the edge or the axis of foundation, and propagates upward as the settlements continues. It was found that the maximum tensile stress in the reinforcement layer is a function of soil reaction on the reinforcement and the ratio Tr/Hr, where Tr is the horizontal distance between the edge of the foundation and the edge soil-cement layer and Hr is the thickness of the soil-cement layer. From these observations, it was developed a new calculation method, with the assumption that the failure occurs in the soil and not in the reinforcement layer. Thus, it is possible to calculate the bearing capacity considering that foundation and reinforcement act as a single element, supported at the same depth of the reinforcement base. In order to design the soil-cement layer, an equation for the maximum tensile stress prediction is provided.

Este trabalho realizou o estudo do comportamento de misturas de solo arenoso e argila, estabilizado quimicamente com cimento, para aplicação em barreiras de proteção ambiental. A proposta essencial foi a utilização de um solo arenoso, proveniente da Formação Botucatu, presente em vastas áreas do território brasileiro e através de um processo de alteração, torná-lo apto à utilização em barreiras de proteção ambiental. O projeto e análise de experimentos foram realizados através da técnica de planejamento fatorial 23 composto. Foram consideradas três variáveis independentes: teor de umidade (w), porcentagem de cimento (C) e quantidade de argila (A), variando em dois níveis cada. Foi utilizado cimento Portland CP II-Z 32 e argila bentonita sódica comercial. Foram avaliados os comportamentos de fluxo e transporte de água e contamintante (KCl), realizados através de ensaios de percolação em coluna e com permeâmetros de parede rígida com carga constante e ensaios de equilíbrio em lote. Foram avaliados os parâmetros de resistência do solo com os ensaios de resistência à compressão simples (RCS) e cisalhamento direto (CD). Também foram avaliados os comportamentos de expansão e contração das misturas. Foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio para verificar a alteração microestrutural das misturas. Após realização dos ensaios, as analises estatísticas permitiram avaliar os efeitos das variáveis independentes sobre as propriedades das misturas. Os fatores w, C e A se mostraram adequados para descrever o comportamento das propriedades avaliadas das misturas. Os parâmetros de fluxo e transporte se mostraram adequados para a finalidade do material. As misturas solo-cimento-argila apresentaram ganho elevado de resistência e comportamento mais estável frente a contração quando comparadas as misturas solo-argila. Foi empregado o método de superfície de respostas para interpretar o comportamento e identificar a tendência de alteração das propriedades. Com o procedimento proposto foi possível avaliar a influência dos fatores e descrever as alterações causadas pelas misturas com cimento e argila. / In this research the behavior of sandy soil and clay mixtures, chemically stabilized with cement, for application in environmental protection barriers was determined. The essential proposal was to use of a sandy soil, from Botucatu Formation, present in vast areas of the Brazilian territory and through an alteration process, make it suitable for use in environmental protection barriers. The design and analysis of experiments were performed using the 23 factorial composite technique. Three independent variables were considered: moisture content (w), percentage of cement (C) and amount of clay (A), varying in two levels each. Portland cement CP II-Z 32 and commercial sodium bentonite clay were used. Flow and transport behavior of water and contaminant (KCl) were evaluated through column percolation tests and with rigid wall permeameters with constant load and batch equilibrium tests. The soil resistance parameters were tested with the simple compression strength (RCS) and direct shear test (CD). The expansion and contraction behavior of the mixtures were also evaluated. Mercury intrusion porosimetry tests were performed to verify the microstructural alteration of the mixtures. After the statistical analysis, it was possible to evaluate the effects of the independent variables on the properties of the mixtures. The moisture, cement and clay contents were adequate to describe the behavior of the evaluated properties of the mixtures. The flow and transport parameters were adequate for the purpose of the material. The soil-cement-clay mixtures presented a high gain of resistance and a more stable behavior against contraction when compared to soil-clay mixtures. The response surface method was used to interpret the behavior and to identify the tendency of the properties. With the proposed procedure it was possible to evaluate the influence of the factors and to describe the changes caused by the mixtures with cement and clay.

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.

A técnica de estabilização de solos através da incorporação de agentes cimentantes é uma opção eficaz e amplamente utilizada em obras de engenharia geotécnica. Portanto, são relevantes os estudos que contemplam aspectos ainda não bem compreendidos relativos aos efeitos causados pela adição de agentes cimentantes na porosidade dos materiais obtidos e, por consequência, nas propriedades de desempenho destas misturas. Neste sentido, o presente trabalho pretende contribuir no que tange ao conhecimento da estrutura de poros de solos compactados tratados com cal e cimento e sua relação com o comportamento hidráulico destes materiais. Os solos utilizados têm granulometria arenosa e areno-siltosa. As variáveis de controle envolvidas nas análises são os teores dos agentes de cimentação empregados (cal e cimento), densidades de compactação e tempos de cura (para amostras com cal). Para a caracterização dos sistemas de poros empregou-se porosimetria por intrusão de Mercúrio e, de forma complementar, na quantificação das porosidades globais, microtomografia computadorizada de raios x. Um permeâmetro de parede flexível foi utilizado para as determinações das condutividades hidráulicas das amostras estudadas através de ensaios de carga constante. Para as amostras de matriz arenosa pura, os volumes de intrusão indicaram maior refinamento da rede porosa, sob efeito da cimentação, para as condições mais densas de moldagem. Para as amostras de matriz areno-siltosa, ao se variarem as condições de cimentação, e fixando-se o peso específico aparente seco, os volumes intrudidos indicaram o refinamento dos poros quando da adição de cal ou cimento em comparação à condição não cimentada. Com respeito à análise da influência do tempo de cura para as amostras moldadas com cal, os resultados sugeriram que a adição de cal (aos 7 dias de cura) não causou variação da porosidade, comparada à condição sem cimentação, mas aos 28 dias foi possível perceber o aumento da porosidade global e, com o passar do tempo (180 dias) verificou-se a redução da porosidade. O refinamento dos poros se tornou cada vez mais pronunciado conforme a evolução do tempo. Para a matriz arenosa, foi identificado que a adição de cimento e a variação da porosidade de moldagem não implicaram em mudanças mensuráveis no valor da condutividade hidráulica, quando comparadas às condições com e sem cimento. Para as amostras da matriz areno-siltosa, sob diferentes condições analisadas (adição de cal aos diferentes tempos investigados e adição de cimento), foi evidenciado que o peso específico aparente seco de moldagem causou influência significativa sobre a condutividade hidráulica. Foram obtidos bons ajustes para as correlações condutividade hidráulica versus relação porosidade/teor volumétrico do agente cimentante ao se aplicar a potência de 0,032 sobre o parâmetro teor volumétrico do agente cimentante. As curvas obtidas apresentaram relações distintas e sinalizaram aspectos do comportamento do material: aumento da condutividade hidráulica para 28 dias de cura da cal, em relação a 7 dias; para 180 dias e amostras nas condições menos densas, não ocorreu modificação em relação à idade de 28 dias, mas na condição mais densa o parâmetro investigado tornou-se sensível às modificações promovidas por efeitos do tempo de cura; ainda, para as amostras moldadas com cimento, ocorreu redução mais pronunciada da condutividade hidráulica relacionada às condições mais densas de moldagem. / The soil stabilization technique which incorporates cementing agents is an effective alternative and widely used in geotechnical engineering works. Therefore, research on the aspects not well understood related to the effects caused by the addition of cementing agents on the porosity of the obtained materials and, consequently, on the performance properties of cemented blends, are relevant. In this sense, this study aims to contribute improving the knowledge on the pore structure of compacted soils treated with lime and cement, as well as to the relationship between pore structure and the hydraulic behavior of these materials. The used soils have a sandy and sandy-silty grain size distribution. The studied variables involved in the analysis are: the cement and lime contents; compaction density; and curing time (for samples with lime). To characterize the pore systems it was employed the Mercury intrusion porosimetry test and, additionally, in order to quantify the global porosities, it was used x-ray computed microtomography tests. A flexible wall permeameter was used to determinate the hydraulic conductivity of the samples through constant head tests. For sandy samples, the intrusion volumes indicated a more significant reduction of the porous media, under the effect of the cementation, when compacted in denser conditions. For the sandy-silt samples, it was observed that by maintaining the specific dry unit weight constant and by varying the cementation conditions, the intruded volumes indicated a reduction of the pores after the addition of lime or cement compared to the uncemented samples. With regards to the influence of the curing time for samples treated with lime, the results suggested that the addition of lime after 7 days of curing did not cause variation in porosity, compared to condition without cementing additions; however, after 28 days of curing it was observed a slight increase on the overall porosity and, after 180 days of curing, it was observed a reduction of the porosity. The reduction of the pores became more significant with the curing time. Related to the sandy soil, the results indicated that addition of cement to the soil and variations on the molding porosity did not result in measurable changes in the hydraulic conductivity, when compared the conditions with and without cement. For the sandy-silt samples, which were analyzed under different conditions (addition of lime and different curing times, and addition of cement), it was shown that the specific dry unit weight caused significant influence on the hydraulic conductivity. It was observed a satisfactory correlation between hydraulic conductivity and porosity/cementing agent ratio when the volumetric cementing agent content is to the power of 0,032. The obtained curves showed distinct relationships and indicated the following aspects of the material behaviour: the increasing of the hydraulic conductivity after 28 days of curing of the sample with lime, compared to 7 days of curing; after 180 days of curing and under low compaction conditions, it was observed no changes when compared to the samples tested after 28 days of curing; however, in the densest condition the investigated parameter became dependent on the curing time; moreover, for the samples molded with cement, it was observed a more significant reduction of the hydraulic conductivity related to denser molded conditions.

Pesquisas recentes têm mostrado que a utilização de camada de reforço em solo-cimento é uma alternativa para o aumento da capacidade de carga e redução dos recalques de fundações superficiais em solos de baixa resistência. Os métodos para previsão da capacidade de carga em sistemas de dupla camada encontrados na literatura trazem implícita a premissa de que a camada superior é contínua ou suficientemente maior que a largura da fundação. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um novo método para o cálculo de capacidade de carga de fundações superficiais assentes sobre uma camada de reforço em solo-cimento, considerando sua extensão lateral. Para tanto, foram realizados ensaios em modelos reduzidos de fundações contínuas assentes sobre um solo arenoso fofo, bem como, análises numéricas através do método dos elementos finitos. Observaram-se dois tipos distintos de ruptura. No primeiro, a camada de reforço é puncionada para dentro do solo natural, sem apresentar fissuras, até o deslocamento correspondente à capacidade de carga do solo natural No segundo, após um recalque inicial, a camada de reforço rompe com o aparecimento de uma fissura, que pode localizar-se junto à borda ou no eixo da fundação, e se propaga de baixo para cima, à medida que aumentam os recalques. Verificou-se que a máxima tensão de tração na camada de reforço é função da reação do solo na base do reforço e da relação Tr/Hr, onde Tr é a distância horizontal entre a borda da fundação e a borda do reforço e Hr é a espessura do reforço. A partir destas observações, foi desenvolvido um novo método de cálculo com a premissa de que a ruptura ocorra no solo e não na camada de reforço. Assim, é possível calcular a capacidade de carga considerando que fundação e reforço atuam como um elemento único, apoiado na mesma profundidade de assentamento do reforço. Ao mesmo tempo, é apresentada uma equação para previsão da máxima tensão de tração que atuará no reforço, a partir da qual, se pode dimensioná-lo com segurança. / Recent researches have shown that the use of soil-cement reinforcement layer is an alternative to increase bearing capacity and reduce settlements of shallow foundations in low resistance soils. The existing methods for predicting bearing capacity of double layer systems implicitly assume that the top layer is continuous or sufficiently greater than the foundation width. This study aims to develop a new method for bearing capacity calculation of shallow foundations supported by a soil-cement reinforcing layer, considering its lateral extension. Therefore, small scale tests of continuous foundations on a loose sandy soil, as well as, numerical analysis by the finite element method were carried out. It was observed two distinct types of failure. In the first, the reinforcement layer is punched through the sandy soil, without showing any cracking, up to a settlement which corresponds to the sand bearing capacity. In the second, after an initial settlement, the reinforcement layer breaks up, showing a fissure, which may be located near the edge or the axis of foundation, and propagates upward as the settlements continues. It was found that the maximum tensile stress in the reinforcement layer is a function of soil reaction on the reinforcement and the ratio Tr/Hr, where Tr is the horizontal distance between the edge of the foundation and the edge soil-cement layer and Hr is the thickness of the soil-cement layer. From these observations, it was developed a new calculation method, with the assumption that the failure occurs in the soil and not in the reinforcement layer. Thus, it is possible to calculate the bearing capacity considering that foundation and reinforcement act as a single element, supported at the same depth of the reinforcement base. In order to design the soil-cement layer, an equation for the maximum tensile stress prediction is provided.

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.

Fundações diretas submetidas a carregamentos de compressão vertical têm sido frequentemente ensaiadas e seus comportamentos já são bem conhecidos no ramo de projeto de fundações. Fundações submetidas à tração têm crescido em importância devido ao aumento de perspectivas de uso de fontes de energia renováveis tais como turbinas de energia eólica e não renováveis tais como plataformas petrolíferas, bem como torres de transmissão de energia, cujas cargas de tração podem ser de grande importância. Contudo, esforços de tração em fundações é ainda um tema não consolidado que merece atenção tanto quanto ao comportamento carga-deslocamento quanto ao s modos de ruptura, principalmente quanto ao potencial uso de camadas de solos reaterrados reforçados com fibras e ou cimentados. Para isso, ensaios triaxiais para obtenção de parâmetros de resistência da areia e da areia reforçada com fibras foram realizados e analisados. Uma metodologia para determinação do ângulo de atrito e da coesão de areia cimentada com e sem fibras também foi proposta, baseada apenas em resultados de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral, ensaios que podem ser realizados em praticamente todos os laboratórios de solos devido a sua simplicidade, sem a necessidade de execução de ensaios mais complexos como os triaxiais e de cisalhamento direto. Ensaios de arrancamento de placas circulares embutidas em camadas de areia, areia-fibra, areiacimento, e areia-cimento-fibra foram executados, a fim de se obter cargas de ruptura e acréscimo de resistência com o aumento dos agentes de reforço e também com o aumento da relação de embutimento da placa nas camadas de areia e areia reforçada. As formas de ruptura também são avaliadas através da exumação das camadas de solo após a realização dos ensaios em areia e areia reforçada com fibras. A metodologia proposta para determinação de ângulo de atrito e coesão através de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral se mostrou eficiente, com resultados satisfatórios dos materiais estudados. Resultados indicam aumento da força necessária para arrancamento das placas embutidas nas camadas de areia-cimento, areia-cimento-fibras e até mesmo nas camadas somente de areia-fibra, quando comparadas ao arrancamento de placas embutidas em areia. A forma de ruptura também se apresentou diferente na areia em relação ao solo tratado e reforçado, indicando a influência dos agentes cimentantes e de reforço não só na resistência, como também ocasionando uma mudança na forma de ruptura. / Shallow foundations submitted to vertical compression loading have been largely tested and their behavior is well understood in project conception. Foundations submitted to tension have growing importance with increasing perspectives of worldwide developments of new energy sources such as wind turbines farms and oil platforms, as well as for energy transmission towers, whose tension loads might be of great importance. However, vertical tension is a non-consolidated matter that deserves attention regarding general behavior and failure modes, mainly after potential use of fiberreinforced and/or cemented soils for backfilling. Triaxial testing was carried out in present research to establish strength parameters of sand and fiber-reinforced sand. A methodology to determinate friction angle and cohesion intercept of fiber-reinforced and non-reinforced artificially cemented sands, based on unconfined compression and splitting tensile test results, was developed in present research as an alternative to complex lab testing such as triaxial and simple shear tests, once it could be accomplished in any basic soil laboratory. Such methodology has been shown to be quite efficient. Pullout testing of circular plates embedded in layers of sand, fiber-reinforced sand, cemented sand and fiber-reinforced cemented sand were carried out in order to achieve increasing pullout forces after fiber-reinforcement of soils and/or due to soil stabilization with cement insertion. Results indicate a growth of pullout forces for artificially cemented sands, fiber-reinforced cemented sands and for fiber-reinforced sands, when compared to plain sands. Failure modes were assessed through exhumation of soil layers after testing was finished. Failure shapes were deeply affected by insertion of cement, fibers and increasing embedment depth.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-28Bitstream added on 2014-06-13T19:53:00Z : No. of bitstreams: 1 fioratti_na_me_ilha.pdf: 4780447 bytes, checksum: 4d7a8999b3e1a6db619819e0e04948e9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta pesquisa foi executado um reforço (cilíndrico com 1 m de diâmetro e 1 m de profundidade) de solo-cimento (cujo solo foi corrigido granulometricamente com resíduo de concreto triturado) compactado ao redor do fuste de estacas de concreto escavadas com trado mecânico (com 32 cm de diâmetro e profundidade de 8,71 m) em solo arenoso do Campo Experimental da UNESP em Ilha Solteira-SP com o intuito de avaliar sua contribuição para neutralização das cargas horizontais. A mistura entre solo e resíduo na proporção de 1:1 em massa, estabilizada com 8% de cimento (em massa seca de mistura) foi testada e mostrou-se bastante adequada para a utilização neste propósito, pois, para ser estabilizada com cimento, a mistura necessitou de menor quantidade de cimento que o solo natural (2 pontos percentuais) e o solo-cimento daí resultante apresentou resistência aos 28 dias de 6,32 MPa. Após ensaio de carregamento horizontal nas estacas reforçadas e comparação com os resultados de ensaios nas mesmas estacas sem reforço obtidos de Del Pino Jr. (2003), observou-se que para uma mesma carga aplicada os deslocamentos sofreram grande redução, enquanto para atingir um mesmo deslocamento foi necessário elevado acréscimo de carga. O coeficiente de reação horizontal do solo (nh) do conjunto estaca-solo em questão teve uma elevação da ordem de 200% do valor original. Também foram calculados os esforços (cortantes e fletores) e deslocamentos ao longo do fuste das estacas, que apresentaram sensível redução, para mesma carga aplicada, após reforço. Os resultados apontam o resíduo de concreto triturado como excelente material para correção granulométrica de solos utilizados para confecção de solocimento compactado e o solo-cimento compactado como um cilindro no entorno de estacas escavadas em solo arenoso sendo um reforço bastante eficiente para absorver esforços horizontais / This research produced one improvement (cylindrical – 1 meter diameter and 1 meter deep) made of soil-cement (wich soil was granulometrically corrected with concrete ground remains) compacted around the concrete bored piles head (32 cm diameter and 8,71 meters deep) on a sandy soil from the Trial Field of UNESP, Ilha Solteira – SP, in order to measure it’s contribution to neutralize the horizontal loading. The mix between soil and remains in proportions 1:1 in mass, stabilized with 8% of cement (dry mass of mix) was tested and proved to be very adequate for the research purpose, because the mix needed less quantity of cement than natural soil (2 percentage points) to be stabilized and the soil-cement resulting presented resistance in 28 days of 6,32 MPa. After the test of horizontal loading on the reinforced piles, compared with the results of tests with the same piles without improvement obtained from Del Pino Jr (2003), it was observed that for the same applied load the displacements had a great reduction, while for reaching the same displacement need high load increasing. The coefficient of the soil’s horizontal reaction (nh) from the set pile-soil concerned has it’s value increased to 200% from the original value. Also were measured the efforts and displacements along the stem piles, that had significant reduction after improvement. Results indicate ground concrete remains as an excellent material for granulometric correction of soil for confection of compacted soil-cement and the compacted soil-cement as a cylinder around the excavated piles head on sandy soil proved to be very efficient to absorb horizontal efforts

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.