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Título: Comportamento mecânico de um solo siltoso de Curitiba-Paraná melhorado com cimento e pó de vidro
Título(s) alternativo(s): Mechanical behavior of a silty soil from Curitiba-Paraná improved with cement and glass powder
Autor(es): Brandão, Daniel Leal
Orientador(es): Izzo, Ronaldo Luis dos Santos
Palavras-chave: Solos - Compactação
Resíduos de vidro
Cimento
Mecânica do solo
Solos - Testes
Solos - Formação
Soil compaction
Glass waste
Cement
Soil mechanics
Soils - Testing
Soil formation
Data do documento: 15-Ago-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: BRANDÃO, Daniel Leal. Comportamento mecânico de um solo siltoso de Curitiba-Paraná melhorado com cimento e pó de vidro. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: Os solos da Formação Guabirotuba, predominantes em Curitiba, apresentam alta expansibilidade e baixa resistência mecânica, que resultam em condições geotécnicas desfavoráveis para a implantação de obras de engenharia. Neste contexto, o presente trabalho investigou a influência da adição de cimento e pó de vidro na resistência de um solo siltoso local. Para isso, foram coletadas amostras indeformadas em uma rua que apresentava defeitos na pavimentação, revelando o comportamento colapsível do solo. As amostras foram, inicialmente, submetidas a ensaios de caracterização para determinação da composição mineralógica da fração fina e grossa, da textura, da estrutura, dos índices físicos, dos limites de consistência e dos ensaios de resistência mecânica: resistência à tração por compressão diametral e compressão simples. Foram ensaiadas misturas de diferentes teores de pó de vidro (0%, 1%, 2%, 3% e 4%) em combinação com teores de cimento (0%, 2%, 4%, 6% e 8%). Os resultados dos ensaios de compactação das misturas mostraram comportamentos semelhantes entre as diferentes energias aplicadas, com redução do peso específico aparente seco e aumento da umidade ótima em relação ao solo natural, além de maior resistência mecânica. A pesquisa compreendeu duas fases, em ambas foram conduzidos ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral. A primeira fase, mais simplificada, abrangeu três misturas com um período de cura de 28 dias e dosagem na umidade ideal. Os ensaios, realizados em quadruplicata, visaram obter os parâmetros iniciais de resistência. Já na segunda fase, foram testadas nove misturas com umidade fixa, apresentando tempos de cura de 28 e 90 dias, e amostras em quintuplicata. Foi realizada uma análise estatística aprofundada para avaliar o impacto dos aditivos na resistência das amostras. Posteriormente, foram desenvolvidos modelos de regressão para relacionar a resistência mecânica com as variáveis de cimento e pó de vidro. Os resultados indicaram uma correlação extremamente forte para os ensaios com 28 dias de cura, e moderada para as amostras com 90 dias de cura. Os coeficientes associados ao cimento e ao pó de vidro nas equações regressivas demonstraram que ambos os aditivos contribuem positivamente para a resistência à tração e compressão, embora essa influência tenda a diminuir com o tempo, sendo mais sensível no período inicial de 28 dias. Mesmo após 90 dias, o modelo de regressão ainda indicou um aumento na resistência de todas as amostras.
Abstract: The soils of the Guabirotuba Formation, predominant in Curitiba, exhibit high expansibility and low mechanical resistance, resulting in unfavorable geotechnical conditions for the implementation of engineering works. In this context, the present study investigated the influence of adding cement and glass powder on the strength of a local silty soil. For this purpose, undisturbed samples were collected from a street exhibiting pavement defects, revealing the collapsible behavior of the soil. The samples underwent initial characterization tests to determine the mineralogical composition of the fine and coarse fractions, texture, structure, physical indices, consistency limits, and mechanical resistance tests: tensile strength by diametral compression and simple compression. Mixtures with varying proportions of glass powder (0%, 1%, 2%, 3%, and 4%) in combination with cement proportions (0%, 2%, 4%, 6%, and 8%) were tested. The results of the mixture compaction tests showed similar behaviors under different applied energies, with a decrease in apparent dry bulk density and an increase in optimum moisture content compared to the natural soil, along with increased mechanical resistance. The research comprised two phases, both involving tests of simple compression and tensile strength by diametral compression. The first, more simplified phase encompassed three mixtures with a curing period of 28 days and optimal moisture content. Tests were conducted in quadruplicate to obtain the initial resistance parameters. In the second phase, nine mixtures with fixed moisture content were tested, with curing times of 28 and 90 days, and samples in quintuplicate. A comprehensive statistical analysis was conducted to assess the impact of additives on sample resistance. Subsequently, regression models were developed to relate mechanical strength to the variables of cement and glass powder. The results indicated an extremely strong correlation for tests with a 28-day curing period and a moderate correlation for samples with a 90-day curing period. The coefficients associated with cement and glass powder in the regression equations revealed that both additives positively contribute to tensile and compressive strength, although this influence tends to diminish over time, being more pronounced in the initial 28-day period. Even after 90 days, the regression model still indicated an increase in the strength of all samples.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32968
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