Comportamento mecânico de compósitos solo-cimento-fibra : estudo do efeito das propriedades dos materiais constituintes

Abstract

Ensaios de resistência à compressão não-confinada, de resistência à tração por compressão diametral e de resistência à compressão triaxial drenada foram realizados para avaliar os efeitos da inclusão de três tipos de fibras e da adição de cimento sobre as propriedades de resistência e deformabilidade de um compósito solo-cimento-fibra. Uma areia fina uniforme, cimento Portland (CP V - ARI), fibras PET (polietileno tereftalato ), fibras de polipropileno e fibras de vidro foram utilizados para este fim Além da natureza da fibra, foi estudado o efeito da porcentagem de fibra, do comprimento da fibra, da porcentagem de cimento e da tensão confinante sobre as propriedades mecânicas do compósito. O presente trabalho busca estabelecer uma relação entre as propriedades dos materiais constituintes - fibras e matriz - e o comportamento mecânico do material compósito originado da sua combinação. Para consecução dos objetivos foi elaborado um extenso programa experimental desenvolvido a partir da teoria do projeto de experimentos. Análises de regressão múltipla permitiram uma leitura mais clara e confiável dos resultados experimentais. Ao término do trabalho concluiuse que: (1) a influência da inclusão de fibras sobre as propriedades mecânicas do compósito depende fundamentalmente das propriedades mecânicas da fibra e da matriz; (2) fibras relativamente rígidas exercem efeito mais pronunciado na resistência de ruptura; (3) fibras relativamente flexíveis exercem efeito mais pronunciado no modo de ruptura e no comportamento último; (4) a porcentagem de cimento e a tensão confinante exercem forte influência sobre as propriedades mecânicas do compósito; (5) o efeito da inclusão das fibras é mais evidente para maiores comprimentos e porcentagens de fibra.

Unconfined compression, splitting tension and drained triaxial compression (CID) tests were carried out to evaluate the effects o f three type o f fibers and cement inclusion on the response of a soil-cement-fiber composite to load. Glass, PET (polyethylene terephthalate) and polypropylene fibers besides an uniform fine sand were employed for this purpose. The e:ffects o f fiber length, fiber content, cement content and confining pressures on the behavior of composite were also investigated. The main objective of this study is to establish the linkage between the component materiais properties and the resulting composite behavior. A comprehensive experimental program was developed based on the theory of project of experiments. Multiple regression approach has been carried out to allow a more reliable interpretation o f test results. The results indicated that: ( 1) the influence o f fiber inclusion on the behavior o f soil-cement-fiber composites depends essentially on the intrinsic properties o f fiber and matrix (soil or soil-cement); (2) very high modulus fiber inclusion increased the peak strength of cemented and uncemented composite; (3) very low modulus fiber inclusion changed the mode of rupture and increased the ultimate strength of cemented composite; (4) cement content and confining pressures strongly affected the properties of soil; (5) the effect o f fiber inclusion was found to be more pronounced for longer fiber lengths and greater fiber contents.