Melhoramento de um solo mole orgânico com o uso de cimentação

Abstract

Este trabalho consiste em um estudo para viabilizar o melhoramento de um solo mole orgânico com o uso de cimentação. Foram avaliadas numerosas variáveis, como diferentes agentes cimentantes, distintos materiais juntamente com estes agentes e diferentes temperaturas de cura. Foi desenvolvida uma metodologia de processamento dessas misturas para viabilizar e otimizar a moldagem, cura, desmoldagem e ruptura dos elementos que foram analisados. Os agentes cimentantes utilizados foram a cal viva e o cimento de alta resistência inicial. Juntamente com os agentes cimentantes, foram empregados escória de aciaria, escória de forno panela, fosfogesso e gesso. As temperaturas de cura empregadas foram 20 graus Célsius e 50 graus Célsius. O solo utilizado neste estudo, uma argila mole orgânica com teor de umidade natural variando de 85% a 100%, obtido em Nova Santa Rita, Rio Grande do Sul, foi caracterizado química e fisicamente. Para caracterizá-lo quimicamente foram executados ensaios de perda ao fogo, análise elementar, difratograma de raio X e fracionamento da matéria orgânica. Na faixa de variáveis analisadas, o melhoramento deste material com o uso dos agentes cimentantes utilizados mostrou-se possível, o mais indicado para utilização é o cimento CP-V e quanto maior a dosagem adicionada maior foi a resistência obtida. Com a cal viva, observou-se um teor ótimo, a partir do qual um acréscimo de material gera uma diminuição no ganho de resistência, fato que pode em um projeto real ser prejudicial. As escórias de aciaria e de forno panela não se mostraram eficientes na avaliação do ganho de resistência quando utilizadas com os agentes cimentantes analisados neste material. O gesso e o fosfogesso proporcionaram um ganho de resistência considerável à mistura quando utilizados junto com o cimento CP-V, principalmente para altas dosagens, já com cal tiveram um efeito extremamente prejudicial, fazendo o ganho de resistência da mistura solo/cal viva cair em até 50%. A temperatura de cura mostrou-se eficaz na aceleração das reações pozolânicas tanto para a cal quanto para o cimento. Foi possível adaptar uma metodologia de dosagem em função do fator porosidade/teor volumétrico de cimento apenas para as misturas solo/cimento.

The focus of this study is enabling the improvement of an organic soft soil by means of pozzolanic reaction. A several variables were evaluated, such as type of stabilization, pure or mixed with other materials and two distinct curing temperatures. In order to facilitate and optimize the molding, curing, unmolding and rupture of the specimens, a methodology was developed for processing the mixtures. The binding agents used were cement and quicklime. Mixed with the binding agents, electric arch furnace slag, ladle furnace slag, gypsum and phosphoric gypsum were added. The used curing temperatures were 20 and 50 degrees Celsius. The soil used in this study is a very soft organic clay with natural moisture content ranging from 85% to 100% obtained in Nova Santa Rita, Rio Grande do Sul, Brazil. It was chemically and physically characterized. The chemical characterization consisted of loss of ignition tests, elemental analysis, X-ray diffraction and the fractionation of organic matter. The improvement of this material with the use of the previously mentioned binders proved possible within the range of variation of the analyzed variables. The best results were obtained when using cement, and the larger the content of cement the greater the added strength. As for the quicklime, an optimum lime content was observed. From this optimum point onwards any addition of quicklime will result in diminishment of the gained strength as such, when utilizing this method in a real project, one must be aware of this diminishment so as to avoid detrimental results. Utilized with the binding agents analyzed in this material, the electric arc furnace slag and the ladle slag were shown to be inefficient when evaluating the gain of strength. Gypsum and phosphoric gypsum led to considerable gain in strength when mixed with cement, especially in high dosages. When mixed with quicklime, however, the effect was a drop of up to 50% in the gain of strength. The curing temperature was effective in accelerating pozzolanic reactions for both the cement and the quicklime. It was possible to adapt a dosing methodology using the function porosity/volumetric cement content into soil/cement mixtures.