Comportamento de misturas solo-cimento-fibra submetidas a carregamentos estáticos e dinâmicos visando a pavimentação

Abstract

Este trabalho teve o intuito de avaliar os efeitos da inclusão de fibras poliméricas de diferentes propriedades mecânicas, distribuídas aleatoriamente, sob condições de carregamento estático e dinâmico, sobre as propriedades de resistência e deformabilidade em um solo residual artificialmente cimentado. Para atingir o objetivo foram realizados ensaios de compressão não-confinada, compressão diametral, módulo de resiliência, retração, resistência à tração na flexão, fadiga e de resistência à compressão triaxial drenados. Utilizou-se um solo residual de arenito, cimento Portland de alta resistência inicial e dois tipos de fibras de polipropileno com características físicas diferentes, sendo a primeira (tipo I) em forma de filamentos e a segunda (tipo II) fibrilada, ou tipo mesh, formada por pequenos filamentos unidos. As amostras cimentadas foram moldadas com 3,5 e 7,0% de cimento em relação ao peso de solo seco. As fibras de polipropileno utilizadas possuíam 12 e 36 mm de comprimento, adicionadas na proporção de 0,25, 0,50 e 0,75% em relação ao peso seco da mistura de solo-cimento. Análises de regressão múltipla e variança permitiram uma visualização mais clara dos resultados experimentais e pode-se chegar aos seguintes conclusões: (1) ambas as fibras aumentam a ductilidade e a tenacidade do compósito; (2) fibras de caráter extensivo, as do tipo I, são mais efetivas na melhoria das características de pós-ruptura do compósito; (3) as do tipo II, que apresentaram caráter inextensível, são mais efetivas na redução da deformabilidade e no aumento de resistência de pico; (4) o efeito da inclusão das fibras é mais evidente para comprimentos maiores. Utilizando-se dos valores de módulos encontrados e das respectivas relações de fadiga, foram dimensionadas 48 estruturas de pavimento semi-rígido variando-se os parâmetros de tráfego e módulo do subleito e, para tanto, foi utilizado o software ELSYM5 – “Elastic Layered System”. Os resultados indicaram uma significativa redução na espessura da camada cimentada quando se utilizam reforços fibrosos do tipo I.

Unconfined compression, splitting tension, resilient modulus, linear shrinkage, flexural strength, fatigue and drained triaxial compression tests with local measurements of strain were carried out to evaluate the effects of randomly distributed polymeric fibers inclusion, on the strength and deformability properties of a soil-cement matrix. Searching such aims, a sandy soil was mixed with a rapid- hardening Portland cement and two kinds of polypropylene fibers with different physical and mechanical features. The first kind of fiber (type I) is formed by little filaments and the second type (II) has the format of a mesh. The cemented samples had 3,5 and 7,0% cement content in relation to the weight of dry soil. Fibers 12 and 36 mm long were used, added in the mixture with 0,25, 0,50 and 0,75% in relation to the weight of the soil-cement mixture. Multiple regression approach was carried out to allow a more reliable interpretation of the tests results: (1) both fibers increase the ductibility and the tenacity of the composite; (2) extensible fibers (type I), are more effective in the improvement of the ultimate strength characteristics of the composite; (3) the type II fibers, which are less extensive, are more effective in the reduction of the deformability, increasing peak strength; (4) the effect of the inclusion of fibers is more evident for longer fiber lengths. Using the values of resilient modulus and the respective fatigue relation, 48 structures of semi-rigid pavement were designed, changing the parameters of traffic and subgrade modulus. Software ELSYM5 - " Elastic Layered System " was used in such analysis. Results indicated a reduction in the thickness of the cemented layer when type I fibers are employed.