PT1571196E

PT1571196E - Composição e método para melhoramento das características geotécnicas de solos

Info

Publication number: PT1571196E
Application number: PT05101120T
Authority: PT
Inventors: Giovanni Mantegazza; Alessandra Gatti
Original assignee: Ruredil Spa
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2009-02-02
Also published as: PL1571196T3; EP1571196A2; ITMI20040362A1; CY1108741T1; ES2317141T3; ATE415461T1; DE602005011192D1; EP1571196B1; EP1571196A3

Description

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO E MÉTODO PARA MELHORAMENTO DAS CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DE SOLOS" A presente invenção refere-se a uma composição miscivel com o solo para melhorar as suas caracteristicas geotécnicas e mantê-las inalteradas durante um período de tempo prolongado. A invenção também se refere ao método de utilização da composição.

No sector da engenharia civil tem grande importância a interacção entre a estrutura a ser construída e o solo de fundação sobre o qual vai repousar a estrutura. Em muitas situações, o solo de fundação não possui as caracteristicas geomecânicas necessárias para assegurar capacidade de carga prolongada.

Um dos casos mais frequentes é a construção de estradas pavimentadas ou de terra batida: se o solo estiver insuficientemente estabilizado, a camada de base da estrada abre fendas e deforma-se rapidamente, resultando em assentamentos que determinam problemas de circulação graves. Há numerosas patentes referindo-se a métodos e/ou produtos para tornar um solo mais compacto. Alguns baseiam-se na utilização de polímeros, outros utilizam misturas que consistem em cimento Portland, óxido de cálcio, silicatos, aluminatos, gesso e cal: podem estar presentes todos ou alguns destes constituintes. Por exemplo, o documento FR-A-2753964 cita uma mistura de gesso e cal como o agente estabilizante do solo. 1

Do documento EP-B-1089950 também é conhecido que uma mistura de cimento pozolânico, gesso e óxido de cálcio (em proporções variáveis) é capaz, quando adequadamente integrada no solo, de melhorar as suas caracteristicas geotécnicas.

Todos estes métodos/produtos conhecidos são capazes de estabilizar solos, mas a sua eficácia diminui num período de tempo relativamente curto, tornando necessário repetir a operação de consolidação: a este respeito, após o tratamento de consolidação, à medida que o tempo passa a permeabilidade do solo e a sua tendência para absorver água aumentam, e consequentemente, o solo consolidado desintegra-se ou perde massa.

Um ensaio de congelação/descongelação em material compactado (i. e., em solo compactado com o produto estabilizante) é capaz de proporcionar uma indicação da capacidade do solo tratado com o estabilizador para manter as suas caracteristicas geomecânicas inalteradas com o tempo. Este ensaio determina a perda de massa de um solo compactado após 12 ciclos de congelação/descongelação: quanto mais elevado o valor, mais rapidamente o solo estabilizado irá perder as suas propriedades (i. e., vai escamar e perder massa) e torna-se necessária uma nova operação. 0 principal objectivo da presente invenção é proporcionar uma composição e método que permitam a realização de operações de consolidação eficaz em solos (em particular solos argilosos ou arenosos), que mantêm as caracteristicas geomecânicas melhoradas resultantes durante um período de tempo prolongado.

Este objectivo é alcançado por uma composição consistindo numa mistura de óxidos discretos compreendendo entre 5% e 35% de 2

SiC>2, entre 5% e 70% de AI2O3, entre 1% e 10% de Fe2C>3, entre 5% e 75% de CaO, entre 1% e 15% de MgO, entre 1% e 10% de SO3, entre 0,5% e 10% de Na20, entre 1% e 5% de K2O e compreendendo também entre 0,1% e 2% de fibras de polipropileno, sendo as percentagens em peso do peso da mistura.

Com vantagem, as fibras de polipropileno têm um comprimento entre 3 mm e 19 mm e podem ser fibriladas (i. e., estar na forma de feixes de fibras interligadas) ou estar na forma de monofilamentos. A invenção refere-se ao método para melhoramente das caracteristicas geomecânicas de solos, de acordo com o qual a composição de acordo com esta invenção é intimamente misturada com o solo em proporções entre 2% e 10% em peso do peso do solo a ser estabilizado, de um modo preferido em proporções entre 3% e 6% em peso. A espessura do solo a ser estabilizado depende dos requisitos de concepção do solo de fundação em relação à função que vai desempenhar (fundações para uma estrutura de um edifício, fundações para pavimentação, etc.). Consequentemente a espessura do solo envolvida no tratamento de consolidação não pode ser previamente estabelecida: a experiência prática indica que a espessura de solo mínima a ser tratada é dez centímetros.

Para realização do objectivo da presente invenção não é necessário que estejam presentes todos os constituintes inorgânicos indicados, contudo é preferido que estejam. A natureza e caracteristicas da presente invenção serão mais evidentes a partir da descrição que se segue de algumas das suas formas de realização apresentadas a título de exemplo não 3 limitativo. EXEMPLO 1

Vai pressupôr-se que se pretende melhorar as características geomecânicas de um solo com as características especificadas nas Tabela 1 e Tabela 2 seguintes. TABELA 1 ANÁLISE DO TAMANHO DE PARTÍCULA (método CNR BU n° 23/1971) Peneiro (mm) 40,00 30,00 25, 00 20, 00 15, 00 10,00 % que passa 100 97, 70 96,80 96, 10 95, 20 92,80 ANÁLISE DO TAMANHO DE PARTÍCULA (método CNR BU n° 23/1971) Peneiro (mm) 5, 00 2,00 0, 425 0, 180 0, 075 % que passa O 00 oo 00 o 03 LO 00 75, 70 66,20 51, 70 TABELA 2

Limite de liquidez (método ASTM D 4318) 36 Limite de plasticidade (método ASTM D 4318) 20 índice de plasticidade (método ASTM D 4318) 16 Classificação dos solos (método CNR UNI 10006) A6(5) - Argila fracamente compressível Peso específico seco máximo (método AASHTO T180/74) 2,06 g/cm^ Humidade óptima (método AASHTO T180/74) 9,0% índice de suporte Californiano CBR (método CNR UNI 10009/64) 16% 4

Uma porção de 3 kg do referido solo é estabilizada por mistura íntima com uma composição consistindo numa mistura de óxidos e fibras de polipropileno indicada na Tabela 3: uma porção igual (peso) do mesmo solo é tratada com uma mistura estabilizante de tipo conhecido que consistindo em cal, cimento pozolânico e gesso (indicada como "mistura A").

Ambas as misturas estabilizantes são adicionadas numa quantidade de 4% do peso do solo. TABELA 3

Si02 20,15% AI2O3 10,05% Fe203 0,25% CaO 64,25% MgO 1,5% SO3 3,0% Na20 0,5% Fibras de polipropileno, monofilamentos com 6 mm 0,3% 0 índice de suporte Californiano CBR, um método desenvolvido em 1929 pelo Departamento de Autoestradas, é então determinado e realizado o ensaio de congelação/descongelação do material compactado: os valores obtidos estão especificados na Tabela 4 seguinte. 5 TABELA 4

Solo com mistura da Tabela 3 Solo com mistura A índice de suporte Californiano CBR 171% 157% Perda de massa da amostra de solo após 12 ciclos de congelação/descongelação 40,5% 72,8% EXEMPLO 2

Uma composição consistindo numa mistura de S1O2 (17%), AI2O3 (53%), Fe203 (3,0%), CaO (15%), MgO (0,25%), SO3 (6,75%), Na20 (2,5%), K2O (1,0%) e fibras de polipropileno fibriladas com um comprimento médio de 12 mm (sendo as percentagens em peso) é misturada - numa quantidade equivalente a 5% em peso do peso do solo - com um solo com as características indicadas na Tabela 5 a seguir. TABELA 5 índice de plasticidade (método ASTM D 4318) 5 Classificação dos solos (método CNR UNI 10006) Al-b cascalho argiloso e areia Peso especifico seco máximo (método AASHTO T180/74) 2,08 g/cm^ Humidade óptima (método AASHTO T180/74) 7,0% O índice de suporte Californiano CBR do solo é depois determinado (método CNR UNI 10009/64) antes e depois do seu tratamento com a composição anteriormente referida. 6

Foi encontrado um índice de suporte Californiano CBR do solo de 135% para o solo como tal (i. e., não tratado) e de 340% para o solo estabilizado com a composição. EXEMPLO 3

Uma mistura formada a partir de SiC>2 (30,5%), AI2O3 (8,5%), Fe203 (4,5%), CaO (50,4%), MgO (3,55%), SO3 (1,5%), Na20 (0,1%), K2O (0,55%) e fibras de polipropileno em monofilamentos com 3 mm (0,4%), sendo as percentagens em peso, é misturada numa quantidade de 3% em peso, do peso do solo, com um solo com as características indicadas na Tabela 6 seguinte. TABELA 6

Classificaçao dos solos A2-6(1) Cascalho e areia argilosa índice de plasticidade 14 Peso específico seco máximo 2,18 g/cm^ Humidade óptima 7,0% O índice de suporte Californiano CBR do solo é depois determinado (método CNR UNI 10009/64) antes e depois do seu tratamento com a composição anteriormente referida.

Foi encontrado um índice de suporte Californiano CBR do solo de 43% para o solo como tal (i. e., não tratado) e de 294% para o solo estabilizado com a composição.

Lisboa, 20 de Janeiro de 2009 7

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Composição utilizável para melhorar as propriedades geomecânicas de solos, caracterizada por consistir numa mistura de óxidos discretos compreendendo entre 5% e 35% de Si02, entre 5% e 70% de AI2O3, entre 1% e 10% de Fe203, entre 5% e 75% de CaO, entre 1% e 15% de MgO, entre 1% e 10% de SO3, entre 0,5% e 10% de Na20, entre 1% e 5% de K2O, e compreendendo também entre 0,1% e 2% de fibras de polipropileno, sendo as percentagens em peso com base no peso da mistura.
2. Método para melhoramento das propriedades geomecânicas de solos, caracterizada por se misturar uniformemente uma composição de acordo com a reivindicação 1 com o solo em proporções entre 2% e 10% da composição com base no peso do solo a estabilizar.
3. Método como reivindicado na reivindicação 2, caracterizado por a referida composição ser misturada com o solo numa proporção entre 3% e 6% em peso do solo a ser estabilizado.
4. Método como reivindicado na reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a espessura, ao nível do solo, do solo tratado com uma composição de acordo com a reivindicação 1 ser, pelo menos, 10 cm. Lisboa, 20 de Janeiro de 2009 1