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SNP38D53 – Técnicas de Melhoramento de Solos

Solo-cimento

Prof.: Flavio A. Crispim (FACET/SNP-UNEMAT)

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE

MATO GROSSO

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

SINOP - MT

2015

4. S

olo

-cim

en

to

Prof. Flavio A. Crispim

Técnicas de melhoramento

Tec. de Melhoramento de Solos

Melhoramento x Estabilização

Melhoramento

Modificação da plasticidade e sensibilidade à água

Estabilização

Há aumento expressivo na resistência mecânica do solo

2

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Técnicas

Física

Térmica

Eletrocinética

Mecânica

Compactação

Substituição de material

Química

Adição de aditivos químicos (cal,

cimento, betume...)

Tec. de Melhoramento de Solos 3

4. S

olo

-cim

en

to



Técnicas

Física

Térmica

Eletrocinética

Mecânica

Compactação

Substituição de material

Química

Adição de aditivos químicos (cal,

cimento, betume...)


4. S

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Introdução

Solo-cimento – resultado da mistura de solo + água + cimento

Proporções são determinadas em laboratório

Quantitativos diferentes de água e cimento para obtenção de mistura

com características adequadas de resistência e durabilidade


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Introdução


Proporções são determinadas em laboratório

Quantitativos diferentes de água e cimento para obtenção de mistura

com características adequadas de resistência e durabilidade


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Introdução


Em bases e sub-bases estabilizadas com cimento (DNIT)

Solo-cimento (% cimento ≈ 6% a 10%)

Deve satisfazer a certos requisitos de densidade, durabilidade e

resistência, resultando em material duro, cimentado, de acentuada

rigidez à flexão

Solo melhorado com cimento (% cimento ≈ 2% a 4%)

Modificação da plasticidade e sensibilidade à água, sem cimentação

acentuada (são consideradas bases flexíveis)


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Introdução


Em bases e sub-bases estabilizadas com cimento (DNIT)

Solo-cimento (% cimento ≈ 6% a 10%)

Aplicado em bases e sub-bases de pavimento

Solo melhorado com cimento (% cimento ≈ 2% a 4%)

Aplicado em aterros e subleito para melhoramento imediato das

propriedades mecânicas do solo, para que seja possível a

compactação e tráfego


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Introdução


Água + cimento = produtos de hidratação (silicatos hidratados de

cálcio, aluminatos hidratados de cálcio e cal hidratada)

Os dois primeiros produtos constituem os principais componentes da

cimentação


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Introdução


Solos granulares - estabilização ocorre devido a forças de adesão

resultantes da cimentação

Silicatos e aluminatos de cálcio ligam–se às partículas de solo,

conferindo maior resistência à mistura


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Introdução


As últimas reações - são pozolânicas e ocorrem em velocidade mais

lenta

Os compostos CSH e CAH são os agentes cimentantes responsáveis

pelo ganho de resistência


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Introdução



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Introdução


Ensaios – solo natural

LL, LP, granulometria, absorção e peso específico

Ensaios – misturas

LL, LP, granulometria, compactação na energia do Proctor normal,

durabilidade molhagem-secagem


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Introdução


Dosagem

Norma geral - aplicada a qualquer solo

Norma simplificada – aplicada a solos granulares

Portland Cement Association (PCA)

No Brasil – ET 35 (ABCP, 2004)


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Dosagem

Em geral para fins de pavimentação podem ser empregados solos

(TRB)

- diâmetro máximo = 75 mm

- passando na peneira nº4 (4,8 mm) ≥ 50%

- passando na peneira nº40 (0,42 mm), de 15% a 100%

- passando na peneira nº200 (0,075 mm) ≤ 50%

- LL ≤ 40%

- IP ≤ 18%


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Dosagem

Norma Geral - procedimento

a) identificação e classificação do solo

b) escolha do teor de cimento para o ensaio de compactação

c) execução do ensaio de compactação do solo-cimento

d) escolha dos teores de cimento para o ensaio de durabilidade

e) moldagem de corpos de prova para ensaio de durabilidade

f) execução do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem

g) escolha do teor de cimento adequado em função dos resultados dos

ensaios


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Dosagem


a) identificação e classificação do solo

- massa específica dos grãos de solos (NBR 6508)

- LL (NBR 6459)

- LP (NBR 7180)

- análise granulométrica dos solos (NBR 7181)

- absorção de água dos grãos de pedregulho (NBR 6458)


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Dosagem



Em geral, são ensaiados três teores, diferindo do teor médio de 2

pontos porcentuais


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Dosagem



Curva de compactação varia muito pouco para pequenas diferenças na

quantidade de cimento

Pode-se realizar uma única curva de compactação para o teor médio

de cimento

Isto não se aplica a estudos aprofundados (pesquisas, solos

peculiares...)


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Dosagem



Para fixar os teores de cimento - comparar o solo com outros solos

parecidos já ensaiados


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Dosagem



Não havendo outras informações


Classificação (AASHTO-TRB) Teor de cimento em massa (%)

A-1-A 5

A-1-B 6

A-2 7

A-3 9

A-4 10

A-5 10

A-6 12

A-7 13

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Dosagem



NBR 12023


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Dosagem



NBR 12023 (energia normal)


w d

wot, d max d max

Solo puro (0%)

w

d

Aumento na % cimento

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Dosagem



Conforme experiência ou conforme as Tabelas a seguir


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Dosagem

Norma Geral – procedimento – solos granulares



Pedregulho

grosso

Silte + Argila Peso específico seco máximo

(kN/m³)

(%) (%) 17,13 a

17,93

17,93 a

18,75

18,75 a

19,57

19,57 a

20,39

20,39 a

21,20

21,20

ou mais

0-19 10 9 8 7 6 5

0-14 20-39 9 8 7 7 5 5

40-50 11 10 9 8 6 5

0-19 10 9 8 6 5 5

15-29 20-39 9 8 7 6 6 5

40-50 12 10 9 8 7 6

0-19 10 8 8 6 5 5

30-45 20-39 11 9 9 7 6 5

40-50 12 11 11 9 8 6

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Dosagem

Norma Geral – procedimento – solos siltosos e argilosos



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Dosagem


e) moldagem de corpos de prova para ensaio de durabilidade

Conforme ensaio de compactação

wot, d max, energia normal


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Dosagem



- Após 7 dias de cura em câmara úmida → cp’s são imersos em água

por 5 h

- Depois ficam em estufa (71ºC ± 2ºC) por 42 h

- Ao fim deste período, os cp’s são escovados

- Repete-se o procedimento 12x


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en

to


Dosagem



- Finalmente calcula-se a perda de massa

Pm = perda de massa

Ms = massa seca inicial

Mf = massa seca final corrigida


𝑃𝑚 =𝑀𝑠 −𝑀𝑓

𝑀𝑠

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to


Dosagem



- Finalmente calcula-se a perda de massa

Mf = massa seca final corrigida

M = massa seca a 110º C

A = % de água retida no corpo de prova


𝑀𝑓 = 100.𝑀

𝐴 + 100

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-cim

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Dosagem


g) escolha do teor de cimento adequado


% cimento

Baixos teores – redução expressiva na perda de massa

Altos teores – redução pequena na perda de massa

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Dosagem


g) escolha do teor de cimento adequado


Solo (AASHTO-TRB) Perda em peso (%)

A-1, A-2-4, A-2-5 e A-3 14

A-2-6, A-2-7, A-4 e A-5 10

A-6 e A-7 7

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Dosagem

Norma Simplificada

Tempo de execução menor

Incorpora a resistência à compressão não confinada aos 7 dias de cura

Aplicável apenas a solos arenosos

Silte + Argila < 50%

Argila < 20%

Método A - % retida na peneira de 4,8 mm igual a zero

Método B - % retida na peneira de 4,8 mm maior que zero


4. S

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-cim

en

to


Dosagem

Norma Simplificada - procedimento

a) ensaios preliminares do solo

b) ensaio de compactação do solo-cimento

c) determinação da resistência à compressão não confinada (RCNC)

aos 7 dias de cura

d) comparação entre a RCNC média obtida nos corpos de prova e a

RCNC mínima admissível para o solo em estudo


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem

Norma Simplificada - procedimento

a) ensaios preliminares do solo

- massa específica dos grãos de solos (NBR 6508)

- LL (NBR 6459)

- LP (NBR 7180)

- análise granulométrica dos solos (NBR 7181)

- absorção de água dos grãos de pedregulho (NBR 6458)


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Dosagem

Norma Simplificada - procedimento – Método A


Estimar d max


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Dosagem



Estimar d max


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Dosagem



Estimar d max

Estimar o teor de cimento


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Dosagem



Estimar d max



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Dosagem



Estimar d max


Executa-se o ensaio de compactação

Com d max obtém-se novo teor de cimento


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Dosagem



Estimar d max





4. S

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-cim

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to


Dosagem



Estimar d max




Compactam- se 3 cp’s

É comum ensaiar também teores de cimento de +/- 2 p.p.

Total de 9 cp´s


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem


c) RCNC aos 7 dias de cura

Após 7 dias de cura → RCNC dos 9 cp’s


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem


d) comparação entre a RCNC média e a RCNC mínima admissível


RCNC média (cada % cimento – 3 cp’s) > RCNC admissível


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem




RCNC média (cada % cimento – 3 cp’s) < RCNC admissível

Norma Geral


4. S

olo

-cim

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to


Dosagem

Norma Simplificada - procedimento – Método B


Estimar d max


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem



Estimar d max



4. S

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-cim

en

to


Dosagem



Estimar d max




Compactam- se 3 cp’s

É comum ensaiar também teores de cimento de +/- 2 p.p.

Total de 9 cp´s


4. S

olo

-cim

en

to


Dosagem


c) RCNC aos 7 dias de cura



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en

to


Dosagem






4. S

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-cim

en

to


Dosagem




RCNC média (cada % cimento – 3 cp’s) < RCNC admissível

Norma Geral


4. S

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-cim

en

to


Valores típicos

Michel, 1981


Propriedade Solos

granulares

Solos

finos

Obs.

Peso esp.

(kN/m³)

15,70-21,60 13,70-19,60 Pode ser maior ou menor do que no solo

natural. Intervalo entre mistura e

compactação causam redução no peso

esp. e resistência

RCNC RCNC = A.C RCNC = B.C C = % cimento

(kPa) RCNC t = RCNC t0 + K.log (t/t0) t, t0 = tempos de cura

A = 500 a 100 B = 300 a 600

K = 500.C K = 70.C

Coesão

(kPa)

C = 50 + 0,225.RCNC Depende de C e t

() 40-45 30-40 Pode decrescer a altas tensões

confinantes

Resist. a

flexão e

tração

Rf = (1/3 a 1/5).RCNC Necessita de 1-3% para desenvolver

4. S

olo

-cim

en

to


Valores típicos

Michel, 1981


Propriedade Solos

granulares

Solos

finos

Obs.

ISC ISC = 0,0038.RCNC1,45 RCNC em kPa

0,1-0,2 0,15-0,35 -

k (m/s) k < 1E-08 K paralelo aos planos de compactação

pode ser 20x maior

4. S

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en

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Valores típicos

Friozi e Crispim, 2012


LL (%) -

IP (%) NP

IG 0

Pedregulho (%) 0

Areia Grossa (%) 1

Areia Fina (%) 67

% < 0,074 mm 30

Teor de cimento (%) wot (%) d max (kN/m³)

0 9,7 17,50

2 10,8 19,02

4 11,5 19,04

6 12,2 19,05

4. S

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-cim

en

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Valores típicos

Friozi e Crispim, 2012


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Solo puro 2% 4% 6%

RC

NC

(kP

a)

% cimento

snp38d53 técnicas de melhoramento de solossinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/... ·...

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