Chemical Stabilization of Different Soils with Addition of Polypropylene Fibers

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO crescimento populacional tem conduzido a um aumento da densidade de ocupação do solo, e consequentemente à construção em zonas constituídas por solos de fundação com fracas caraterísticas geotécnicas (nomeadamente reduzida capacidade resistente e elevada deformabilidade). Como resultado, tem-se assistido ao desenvolvimento de técnicas de reforço e melhoramento de solo. Uma dessas técnicas é o Deep Soil Mixing, caraterizada pelo melhoramento/estabilização química de um solo, sendo executada in situ mediante a adição de ligantes e a sua mistura com o solo, formando elementos verticais de solo estabilizado.A técnica de estabilização química de solos é uma das técnicas possíveis de ser utilizada para viabilizar a construção neste tipo de formações geotécnicas, consistindo na mistura do solo natural com agentes estabilizadores, os quais induzem a alteração do comportamento mecânico. Esta técnica é utilizada neste trabalho com o objectivo de se analisar, por via experimental, a influência da adição de fibras de polipropileno no comportamento de misturas de solo-ligante, tanto em termos de resistência à compressão como de deformabilidade. A utilização de fibras para reforço de solos moles é uma técnica relativamente recente e promissora, em que se pretende criar um novo material com propriedades e características específicas.A presente dissertação tem como objetivo estudar o comportamento de cinco tipos de solo estabilizados quimicamente, com a inclusão de fibras de polipropileno, quando sujeitos a um carregamento cíclico não confinado: solo mole do Baixo Mondego no estado natural (OM=10%) e após a sua “queima” em estufa durante 48 horas, originando a redução do teor em matéria orgânica (OM) para aproximadamente 2%; areia; silte e uma mistura entre estes dois últimos solos. Para tal, são realizados um conjunto de ensaios à compressão não confinada (monotónico e cíclico) que contemplam a análise da influência da dosagem de fibras e de ligante, assim como da aplicação de carregamento cíclico.De acordo com os resultados obtidos, a inclusão das fibras induz uma mudança de comportamento ao material compósito, de frágil para dúctil. Os resultados indicam ainda que os provetes após serem submetidos a carregamento cíclico, registam um aumento da resistência à compressão não confinada e aumento de rigidez.Population growth has led to an increase in soil occupancy density and, consequently, to the construction of areas with low geotechnical characteristics (reduced hardness and high deformability). As a result, we have witnessed the development of soil enhancement techniques. One of these techniques is Deep Soil Mixing, characterized by the improvement / chemical stabilization of a soil, being executed in situ by the addition of binders and their mixture with the soil, forming vertical elements of stabilized soil.The technique of chemical stabilization of soils is one of the possible techniques to be used to make feasible the construction in this type of geotechnical formations, consisting of the natural soil mixture with stabilizing agents, which induce the change of the mechanical behavior. This technique is used in this work with the objective of analyzing, experimentally, the influence of the addition of polypropylene fibers in the behavior of soil-binder mixtures, both in terms of compressive strength and deformability. The use of fibers as reinforcement of soft soils is a relatively recent and promising technique, in which it is intended to create a new material with specific properties and characteristics.The present dissertation aims to study the behavior of five different types of soil chemically stabilized with the inclusion of polypropylene fibers when subjected to unconfined cyclic loading: soft soil from Mondego in natural conditions (OM = 10%), and after burning in an oven for 48 hours, resulting in a "burnt" soil with low organic matter (OM) content of approximately 2%; sand; silt and a mixture between these two last soils. For this purpose, a set of unconfined (monotonic and cyclic) compression tests are carried out, which include the analysis of the influence of the fiber and binder dosage, as well as, the cyclic loading application.According to the results, the inclusion of the fibers induces a behavior change to the composite material, from brittle to ductile. The results indicate that, the test specimens after being subjected to cyclic loading show an increase in unconfined compressive strength and increased stiffness