Estabilização química do solo mole do Baixo Mondego por recurso a nanomateriais

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.A Engenharia Civil depara-se constantemente com o problema da escassez de áreas nobres para a construção sob o ponto de vista geotécnico, surgindo deste modo a necessidade de construir sobre solos com pobres características geotécnicas, o que conduz à procura de uma solução técnica adequada para melhorar tais características. A constante evolução da Engenharia Geotécnica acarretou toda uma série de avanços que se reflectiram na criação de diversas técnicas de melhoria do solo de fundação. Destacam-se neste trabalho as técnicas que envolvem a estabilização química dos solos. A presente dissertação pretende estudar o comportamento do solo mole do Baixo Mondego (caracterizado por fracas características mecânicas), depois de estabilizado quimicamente com ligante e adicionado um segundo elemento: nanotubos de carbono. O estudo foi suportado experimentalmente com a realização de ensaios de compressão simples. As propriedades intrínsecas dos nanotubos de carbono acarretam problemas relacionados com a aglomeração das partículas. Para solucionar o problema, pode-se recorrer à utilização de líquidos com propriedades dispersantes (surfactantes). A dispersão das nanopartículas foi complementada com recurso a ultra-sons, sendo a qualidade da dispersão controlada mediante análise da distribuição dos tamanhos das partículas. Na procura da melhor dispersão, foram também utilizados diferentes surfactantes, bem como várias percentagens de nanotubos de carbono. O estudo deste trabalho contemplou ainda vários tipos e dosagens de ligantes, diferentes teores em água do solo e diferentes tempos de cura, procurando-se deste modo caracterizar alguns dos parâmetros mais influentes no comportamento mecânico do solo quimicamente estabilizado. Do trabalho experimental realizado constata-se que a composição do ligante (tipo, proporções e dosagens) é de extrema relevância sob o ponto de vista do comportamento mecânico do solo estabilizado. Depreende-se também que os nanotubos de carbono podem promover um efeito estabilizador benéfico no que respeita à resistência à compressão do solo estabilizado, quando conseguida uma boa dispersão com um surfactante com propriedades adequadas.Civil engineering is constantly faced with the problem of noble area shortage in construction, thus the necessity of building on soils with poor geotechnical characteristics leading to the search of a suitable technical solution in order to improve them. The constant evolution of the Geotechnical Engineering led to a series of advances which were reflected in the creation of several improvement techniques of the foundation soil. In this work several techniques which involve chemical stabilization of soils are highlighted. The present thesis aims to study the behavior of the “soft soil” of Baixo Mondego (characterized by poor mechanical properties), after chemically stabilized with binders and added a second element: carbon nanotubes. The study was supported experimentally with unconfined compressive strength tests. The intrinsic properties of carbon nanotubes involve problems related to particle agglomeration. To solve the problem, it is required the use of liquids with dispersant properties (surfactant). The nanoparticles dispersion has been complemented with the use of ultrasound, being the dispersion quality controlled by analyzing the distribution of the particles sizes In pursuit of better dispersion, there were also used different surfactants, as well as various percentages of carbon nanotubes. The study presented in this work also includes several kinds and dosages of binders, different soil water contents and different curing times, seeking to characterize some of the most influential parameters on mechanical behavior of the chemically stabilized soil. The experimental work carried out shows that the composition of the binder (type, proportions and doses) is extremely important from the point of view of the mechanical behavior of the stabilized soil. It appears also that carbon nanotubes can promote a beneficial stabilizing effect with regard to the compressive strength of stabilized soil, once a good dispersion with a surfactant with appropriate properties is achieved