Um estudo experimental sobre melhoria de resistência de subleitos expansivos por meio de fibras de polipropileno e reforço de geogrelha

Mar 06, 2024

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 6685 (2022) Citar este artigo

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O rápido desenvolvimento da infra-estrutura encontra frequentemente subleitos soltos e está a tornar-se difícil de transportar para actividades de construção. Numerosos métodos de neutralização são desenvolvidos para controlar o comportamento de expansão e retração dos subleitos expansivos. A estabilização mecânica dos subleitos expansivos através do reforço com fibra de polipropileno e geogrelha é sustentável. Geogrelhas e fibras de polipropileno têm sido amplamente utilizadas para fortalecer o subleito expansivo e as fundações como indivíduos. O reforço de fibra de polipropileno melhorou a capacidade de resistência à tração dos subleitos expansivos reforçados, sendo o reforço de geogrelha a técnica de estabilização mecânica de solução rápida, que reduz as falhas do pavimento. Nesta pesquisa, foi avaliado o efeito combinado da fibra de polipropileno e do reforço de geogrelha na estabilização dos subleitos do pavimento. Os vários testes de resistência mecânica, como resistência à compressão não confinada (UCS) e teste de caixa de cisalhamento direto grande, foram conduzidos para avaliar a interação mecânica entre subleitos expansivos, fibra de polipropileno, geogrelha triaxial e geogrelha biaxial na interface. Foi utilizada fibra de polipropileno de 12 mm de comprimento na proporção de 0,25%, 0,5% e 1,0% e camada única de geogrelha em meia profundidade. O resultado mostra que a resistência ao cisalhamento dos subleitos reforçados com uma camada de geogrelha biaxial/triaxial e fibra de polipropileno aumenta em 177%. Observa-se também que a resistência à compressão simples dos subleitos expansivos aumentou variando de 3,8 a 139,6% com a inclusão de fibra de polipropileno com geogrelha em diferentes combinações. O método de reforço combinado mostra uma metodologia de tratamento eficaz para melhorar a propriedade de subleitos expansivos.

Subleitos expansivos são caracterizados pela natureza de alterar seu volume com a mudança no teor de água. Essa mudança de volume é conhecida como comportamento de expansão-retração de subleitos expansivos e, portanto, os subleitos expansivos também são conhecidos como subleitos de expansão-retração1,2,3,4. Os desgastes do pavimento em rodovias são um dos impactos da expansão do solo na camada de subleito5,6,7. No estado seco, os subleitos expansivos iniciam fissuras por retração, que se propagam através do sistema de pavimento e levam a fissuras e sulcos longitudinais, transversais e por fadiga no caso da superfície do pavimento8. As estruturas também sofrem danos comparativamente extensos quando construídas em subleitos de argila altamente plástica, uma vez que tais subleitos passam por ciclos de umedecimento e secagem. Portanto, tais características de subleitos expansivos de granulação fina são uma das razões mais significativas que levam a trincas, desgaste e a maior parte dos danos9.

Subleitos expansivos situam-se principalmente na parte central e ocidental e cobrem mais de 15-20% da área geográfica da Índia10,11. Subleitos expansivos também são conhecidos como subleitos fracos porque a pressão de dilatação ascendente aumenta o teor de umidade dos subleitos expansivos, causando falhas. As propriedades de engenharia dos subleitos expansivos são melhoradas usando vários métodos de reforço. Numerosos métodos de neutralização são desenvolvidos para controlar o comportamento de contração e dilatação dos subleitos expansivos . O reforço de geogrelha é outro método amplamente utilizado para melhorar as propriedades de engenharia de subleitos fracos20,21,22,23. A geogrelha melhora as propriedades de engenharia da fundação por estabilização mecânica24,25,26,27. Vários estudos têm sido realizados para compreender o comportamento de subleitos expansivos reforçados com geossintéticos21,28,29,30,31,32. O uso da geogrelha melhora a vida útil da estrutura do pavimento, reduzindo a fissura reflexiva e reforçando os materiais do subleito33,34,35,36,37,38. O estudo realizado por Jahandari et al.39 apresentou o desempenho a longo prazo dos subleitos expansivos reforçados com geogrelha e mostrou o uso sustentável da geogrelha para reforçar os subleitos expansivos tratados com cal. Da mesma forma, Chenari et al.40 estudaram o efeito combinado da geogrelha e dos poliestirenos expandidos (EPS) para melhorar o comportamento da interface cíclica de subleitos expansivos reforçados. A análise do desempenho a longo prazo de subleitos expansivos reforçados com geossintéticos foi estudada por Roodi e Zornberg24 e mostra que o método é rentável e sustentável.