Efeito dos ciclos de molhagem e secagem no comportamento físico e mecânico de misturas solo-agregado-cimento
DOI:
https://doi.org/10.58922/transportes.v33.e3034Palavras-chave:
Misturas Solo-Agregado-Cimento. Ciclos de molhagem e secagem. Durabilidade. Propriedades mecânicas.Resumo
As misturas de solo-agregado e cimento (SAC) têm sido utilizadas no Brasil como base e/ ou sub-base em pavimentos de rodovias de volumes pesados e muito pesados, porém, ainda carecem de protocolos padronizados quanto à dosagem do material e à avaliação de seu desempenho e durabilidade. Assim, este estudo tem como objetivo compreender a durabilidade das misturas de SAC, investigando seu comportamento físico e mecânico após ciclos de molhagem e secagem (ASTM D 559), e contribuir para a criação de dados de referência e modelos constitutivos dessa mistura. Para isso, foram produzidas quatro misturas SAC compostas de solo arenoso laterítico e agregado basáltico, em duas proporções diferentes de solo e agregado (20:80 e 30:70), usando 5% de dois tipos de cimento (PC-HE e PCC-S). As análises foram baseadas nos resultados de variação de volume, perda de peso, resistência à compressão simples (RTS), resistência à tração por compressão indireta (RTCD) e módulo de resiliência (Mr) por meio de teste triaxial de carga repetida, a 0, 6 e 12 ciclos. Os resultados mostram que as misturas SAC tiveram pequenas alterações de volume (±1.3%) e perda de peso (de 4.8 a 5.5%) e suas propriedades de resistência e rigidez foram preservadas ou aumentadas após os ciclos W-D. A rigidez das misturas 20:80 foi equivalente a misturas brita graduada tratada com cimento (BGTC), e as misturas 30:70 a misturas solo-cimento. O efeito da ciclagem no aumento das propriedades mecânicas adverte contra possíveis defeitos em materiais de alta resistência e rigidez que podem contribuir para reduzir o desempenho de fadiga da mistura.
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Referências
AASHTO (2014) AASHTO T 22-03: Standard Method of Test for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. Washington, D.C.: American Association of State Highway and Transportation Officials.
ABNT (2016) NBR 7182: Solo-Ensaio de Compactação. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.
ACI (2009) ACI 230.1R-09: Report on Soil Cement. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute.
Aldaood, A.; M. Bouasker and M. Al-Mukhtar (2014) Impact of wetting-drying cycles on the microstructure and mechanical properties of lime-stabilized gypseous soils. Engineering Geology, v. 174, p. 11-21. DOI: 10.1016/j.enggeo.2014.03.002. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2014.03.002
ASTM (2004) D559: Standard Test Methods for Wetting and Drying Compacted Soil-Cement Mixtures. West Conshohocken: American Society for Testing Materials.
Balbo, J.T. (2006) Britas graduadas tratadas com cimento: uma avaliação de sua durabilidade sob o enfoque de porosidade, tenacidade e fratura, Transportes, v. 14, n. 1, p. 45-53. DOI: 10.14295/transportes.v14i1.59. DOI: https://doi.org/10.14295/transportes.v14i1.59
Bessa, I.S.; A.L. Aranha, K.L. et al. (2016) Laboratory and field evaluation of recycled unbound layers with cement for use in asphalt pavement rehabilitation. Materials and Structures, v. 49, n. 7, p. 2669-2680. DOI: 10.1617/s11527-015-0675-6. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-015-0675-6
Biswal, D.R.; U.C. Sahoo and S.R. Dash (2019) Durability and shrinkage studies of cement stabilized granular lateritic soils. The International Journal of Pavement Engineering, v. 20, n. 12, p. 1451-1462. DOI: 10.1080/10298436.2018.1433830. DOI: https://doi.org/10.1080/10298436.2018.1433830
Buritatum, A.; S. Horpibulsuk; A. Udomchai et al. (2021) Durability improvement of cement stabilized pavement base using natural rubber latex. Transportation Geotechnics, v. 28, p. 100518. DOI: 10.1016/j.trgeo.2021.100518. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2021.100518
Chen, D.-H.; F. Hong and F. Zhou (2011) Premature cracking from cement-treated base and treatment to mitigate its effect. Journal of Performance of Constructed Facilities, v. 25, n. 2, p. 113-120. DOI: 10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000140. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000140
Chindaprasirt, P.; A. Kampala; P. Jitsangiam et al. (2023) Effects of sulfate attack under wet and dry cycles on strength and durability of Cement-Stablized laterite. Construction & Building Materials, v. 365, p. 129968. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129968. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129968
Chittoori, B.C.S.; A.J. Puppala and A. Pedarla (2018) Addressing clay mineralogy effects on performance of chemically stabilized expansive soils subjected to seasonal wetting and drying. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, v. 144, n. 1, p. 04017097. DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001796. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001796
Corps of Engineer (1994) Soil Stabilization for Pavement. Washington, D.C.: Department of the Army, the Navy, and the Air Force.
Dempsey, B.J. and M.R. Thompson (1968) ‘Durability properties of lime-soil mixtures. Highway Research Record, v. 235, p. 61-75.
DER (2006a) IP-DE-P00/001: Projeto de Pavimentação. São Paulo: Departamento de Estradas de Rodagem.
DER (2006b) ET-DE-P00/006: Sub-base ou Base de Solo-brita. São Paulo: Departamento de Estradas de Rodagem.
DER (2006c) ET-DE-P00/007: Sub-base ou Base de Solo-brita-cimento. São Paulo: Departamento de Estradas de Rodagem.
DNIT (2018a) DNIT 136/2018: Pavimentação Asfáltica: Misturas Asfálticas: Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral: Método de Ensaio. Rio de Janeiro: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.
DNIT (2018b) DNIT 181/2018: Pavimentação: Material Estabilizado Quimicamente: Determinação do Módulo de Resiliência: Método de Ensaio. Rio de Janeiro: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes.
Donrak, J.; S. Horpibulsuk; A. Arulrajah et al. (2020) Wetting-drying cycles durability of cement stabilised marginal lateritic soil/melamine debris blends for pavement applications. Road Materials and Pavement Design, v. 21, n. 2, p. 500-518. DOI: 10.1080/14680629.2018.1506816. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2018.1506816
Fedrigo, W.; W.P. Núñez; M.A. Castañeda López et al. (2018) A study on the resilient modulus of cement-treated mixtures of RAP and aggregates using indirect tensile, triaxial and flexural tests. Construction & Building Materials, v. 171, p. 161-169. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.03.119. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.119
Hoy, M.; D.V. Nhieu; S. Horpibulsuk et al. (2023) Effect of wetting and drying cycles on mechanical strength of cement-natural rubber latex stabilized recycled concrete aggregate, Construction & Building Materials, v. 394, p. 132301. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2023.132301. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132301
Hoy, M.; R. Rachan; S. Horpibulsuk et al. (2017) Effect of wetting–drying cycles on compressive strength and microstructure of recycled asphalt pavement: fly ash geopolymer. Construction & Building Materials, v. 144, p. 624-634. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.03.243. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.243
Kasu, S.R.; K. Manupati and A.R. Muppireddy (2020) Investigations on design and durability characteristics of cement treated reclaimed asphalt for base and subbase layers. Construction & Building Materials, v. 252, p. 119102. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119102. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119102
Khoury, N. and M.M. Zaman (2007) Durability of stabilized base courses subjected to wet-dry cycles. The International Journal of Pavement Engineering, v. 8, n. 4, p. 265-276. DOI: 10.1080/10298430701342874. DOI: https://doi.org/10.1080/10298430701342874
Khoury, N.N. and M.M. Zaman (2002) Effect of wet-dry cycles on resilient modulus of class c coal fly ash-stabilized aggregate base. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 1787, n. 1, p. 13-21. DOI: 10.3141/1787-02. DOI: https://doi.org/10.3141/1787-02
PCA (1992) Soil-cement Laboratory Handbook. Skokie, IL: Portland Cement Association.
Porras, Y.; C. Jones and N. Schmiedeke (2020) Freezing and thawing durability of high early strength portland cement concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 32, n. 5, p. 04020077. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003168. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003168
Puppala, A.J.; L.R. Hoyos and A.K. Potturi (2011) Resilient moduli response of moderately cement-treated reclaimed asphalt pavement aggregates. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 23, n. 7, p. 990-998. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000268. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000268
Rasul, J.M.; G.S. Ghataora and M.P.N. Burrow (2018) The effect of wetting and drying on the performance of stabilized subgrade soils. Transportation Geotechnics, v. 14, p. 1-7. DOI: 10.1016/j.trgeo.2017.09.002. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2017.09.002
Simoni, J.P.S.C. (2019) Contribution Regarding the Design and the Mechanical Behaviour of Soil-Aggregate-Cement Mixture for Pavement Course. Dissertation (Master degree). Sao Carlos School of Engineering, University of Sao Paulo. Sao Carlos. Available at: <https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18143/tde-23012020-131342/pt-br.php> (accessed 08/05/2024).
Simoni, J.P.S.C.; L.R. Valoura and A.P. Furlan (2019) Contribuição ao estudo da dosagem e do comportamento mecânico de misturas solo-agregado-cimento. In Anais do 33o Congresso de Pesquisa e Ensino em Transporte da ANPET. Rio de Janeiro: ANPET.
Sobhan, K. and B.M. Das (2007) Durability of soil-cements against fatigue fracture. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 19, n. 1, p. 26-32. DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2007)19:1(26). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2007)19:1(26)
Souza, M. L. (1981) Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis (3a ed., IPR. Publ. 667). Rio de Janeiro, IPR.
Valoura, L.R. (2021) Study on Factors Affecting the Mechanical Behavior of Soil-Aggregate-Cement Mixtures. Dissertation (Master degree). Sao Carlos School of Engineering, University of Sao Paulo. São Carlos. Available at: <https://www.teses.usp.br/teses/ disponiveis/18/18143/tde-12112021-095527/fr.php> (accessed 08/05/2024).
Valoura, L.R.; M.F. Silva and A.P. Furlan (2022) Laboratory investigation of soil-aggregate-cement mixture. Transportes, v. 30, n. 3, p. 2646. DOI: 10.14295/transportes.v30i3.2646. DOI: https://doi.org/10.14295/transportes.v30i3.2646
Yoder, E.J. and M.W. Witczak (1991) Principles of Pavement Design (2nd ed.). New York: Wiley.
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