Estudo de uma camada de reforço de fundações superficiais empregando ligante alternativo de cal de carbureto e silicato de sódio

Abstract

A buscapornovos materiais e novastécnicas parautilização deprodutos e subprodutos já existentes vem tendo maior relevância nos últimos anos em função do aumento da preocupação e cuidadoscom o meio ambiente.A produção do cimento Portland convencional possuium elevado consumo energético, gerando assim uma grande emissãode gases do efeitoestufa, além da retirada de novos insumos do meio ambiente.Uma alternativa que vem sendo estudada é o desenvolvimento decimentos álcali ativados, possibilitandoutilizar rejeitos de diversosprocessos industriais, que seriam alocados na natureza sem uma destinação correta, aliados a diversos materiais ativadores,gerando assim cimentos alternativos com propriedades de resistência mecânica similares aos cimentos convencionais.Este trabalho apresenta o desenvolvimento de umcimento alternativo utilizando como materiais precursoreso metacaulim e a cal de carbureto, aliado a ao silicato de sódio como material ativador, tendo como indicador de qualidade a resistência mecânica damistura doligante alternativo com a Areia de Osório. Para isso, determinou-sea proporção ótima entre o material ativador e os materiaisprecursores através de ensaios de compressão simples (qu) e decompressão diametral (qt). Posteriormente, buscou-se obter a curva de dosagemda estabilização da Areiade Osório utilizando o cimento álcali ativado, através damoldagem de corposde prova utilizandotrês pesos específicos distintos (16, 17 e 18 kN/m³), três porcentagensde cimento (3, 5 e 7%)e dois tempos de cura distintos (7 e28 dias). Com os resultados deresistência qu e qtdomaterial e junto com as propriedades físicas de cada corpo de prova, obteve-se a relaçãode resistênciamecânica versus /Biv. Com isso,aplica-se o dimensionamento de umacamada dereforço sobre um solo residualcoesivo-friccional de baixa capacidade de suporte através de equações determinadas naliteratura, onde pode-seprever o comportamento do sistema de duplacamada. Para isso,moldou-se quatro camadas com doisdiâmetros distintos (450 mm e 600 mm)e dois parâmetros /Biv distintos (14 e 24), todas com espessura de 300 mm, sendo as camadas com o /Biv menor o comportamento previsto de rompimento por puncionamento e as camadas com /Biv maior terem uma ruptura generalizada. Por fim, realizou-se a exumação das camadas moldadas em campo para a retirada de corpos de provas com tamanho 50 mm x 100 mm, com o intuito de obter os valores de resistência mecânica qu e qt obtidos em campo, além dos valores de coesão (c’) e ângulo de atrito (’) através de ensaios de compressão triaxial, com tensões efetivas similares as que o sistema de dupla camada está sujeito em campo (20, 40 e 100 kPa).

The search for newmaterials and new techniques for theuseof existing products and by-products has become more relevant in recent years due tothe increased concern and care for the environment. The production of conventional Portlandcement has ahigh energy consumption, thus generating a large emission of greenhousegases,in addition to the removal of newinputs from the environment. Analternativethat has been studied is the developmentofactivated alkali cements, making it possible to usewaste from various industrial processes, which would be allocated in nature without a correct destination, combined with various activating materials, thus generating alternative cements with mechanicalstrengthpropertiessimilar to conventional cements. This work presents the development of an alternative cementusing metakaolin and carbidelime as precursormaterials,combined with sodium silicate as activatormaterial, havingas a quality indicator the mechanical strength of themixture of the alternative binderwith Osório Sand. For this, the optimal proportion betweenthe activator material and the precursor materials was determined through simple compression (qu) and diametric compression (qt) tests. Subsequently, we sought to obtain the dosage curve for the stabilization of OsórioSand. using activated alkali cement,through the molding of specimens using three differentspecific weights(16, 17 and 18 kN/m³), three percentagesof cement (3, 5 and 7%) and two different curing times (7 and 28 days). With theresults of resistancequ and qt of thematerial and together with the physical propertiesof each specimen, therelation ofmechanical resistance versus / Biv was obtained. With this, the design ofa reinforcement layer is applied on a residual cohesive-frictional soil of low bearing capacity through equations determined in the literature, where the behavior of the double layer system can be predicted. For this, fourlayers weremolded with two differentdiameters (450 mm and 600 mm) and two different /Biv parameters (14 and24), all with a thickness of 300 mm, with the layers with the smallest /Biv being the behavior predicted punching failure and layers with higher /Biv have a generalized failure. Finally, the exhumation of the molded layers in the field was carried out for the removal of specimens measuring 50 mm x 100 mm, in order to obtain the values of mechanical strength qu and qt obtained in the field, in addition to the values of cohesion (c') and friction angle (’) through triaxial compression tests, with effective stresses similar to those that the double layer system is subjected to in the field (20, 40 and 100 kPa).