Efeitos da cimentação e da morfologia na condutividade hidráulica e na resistência mecânica de empacotamentos binários

• Main Author: Viana, Lucimar Arruda
• Other Authors: Costa, Liovando Marciano da
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Viçosa 2015
• Subjects: Empacotamentos binários; Morfologia de areias; Cimentação com cal hidratada; Condutividade hidráulica; Resistência mecânica; Binary packing; Sand morphology; Cementation with hydrated lime; Hydraulic conductivity; Mechanical strength; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
• Online Access: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3794

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2140887 bytes, checksum: c11c1548ce3cc21faa5903962434d637 (MD5) Previous issue date: 2013-04-10 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === The main focus of this work was to study the influence of physical properties and of a cementing agent in structuring the sand fraction of a sandy soil, considering binaries packing systems applied to glass spheres and to a soil artificially prepared from two natural soils sand fractions. The study covered the following topics: (i) to establish packing curves for binary systems of the artificial soil and glass spheres; (ii) to characterize the mechanical strength and hydraulic conductivity of binary systems of the artificial soil; (iii) to study the influence of the cementing agent Hydrated lime in the artificial soil binary packing systems; (iv) to verify the influence of the artificial soil morphological properties through the comparison of the results of the present testing program and previous research including the parameters density, penetration resistance and soil hydraulic conductivity; and (v) to develop and operationalize a system for capturing images of grains of sand. The soil samples were subjected to pre-treatment for obtaining clean sand fractions which were separated by sieving through twenty-one sieve classes encompassing the diameter range of 0.053 to 2.000 mm. Sequentially, morphometric characterization tests were carried out in the sand fractions, as well as binary packing studies were performed in the sand fractions and in the glass spheres. The main results were: (i) binaries packing of glass spheres and artificial soil clean sand fractions reached a point of maximum density in a composition of approximately 30% of smaller particles; (ii) binaries packing of glass spheres showed larger density gains until the relationship between the larger diameter (D) and the minor diameter (d) was close to 6, and above this value, increases in density occurred to a lesser proportion; (iii) binaries packing of artificial soil sand fractions occurred similarly to binaries packing of glass spheres, but with larger gains until the relationship between the larger diameter (D) and the minor diameter (d) was close to 8; (iv) the hydraulic conductivity and tip penetration resistance of artificial soil binaries packing decreased when increasing the ratio D/d; (v) the cementation by Hydrated lime reduced hydraulic conductivity and increased the tip penetration resistance of the artificial soil binaries packing; (vi) the morphology of the particles influenced significantly the density, hydraulic conductivity and tip penetration resistance of the artificial soil clean sand fraction binaries packing; and (vii) the system developed for the capture of images of sand grains worked properly, with practicality. === Este trabalho direcionou-se ao estudo da influência das propriedades físicas e de um agente de cimentação na estruturação da fração areia de um solo arenoso, considerando-se sistemas de empacotamentos binários aplicados a esferas de vidro e a um solo artificialmente preparado a partir das frações areias de dois solos naturais. A pesquisa abrangeu os seguintes tópicos: (i) estabelecer curvas de empacotamento para sistemas binários do solo artificial e de esferas de vidro; (ii) caracterizar a resistência mecânica e a condutividade hidráulica dos sistemas binários do solo artificial; (iii) estudar a influência do agente de cimentação cal hidratada nos sistemas de empacotamentos binários do solo artificial; (iv) verificar a influência das propriedades morfológicas através da comparação dos resultados do presente estudo e de trabalho prévio, considerando parâmetros como densidade de empacotamento, resistência à penetração e condutividade hidráulica; e (v) desenvolver e tornar operacional um sistema para a captura de imagens de grãos de areia. As amostras de solo foram submetidas a prétratamentos para obtenção da fração areia limpa e posterior peneiramento para separação em vinte e uma classes, entre os diâmetros de 0,053 e 2,000 mm. Sequencialmente, foram realizados ensaios de caracterização morfométrica das suas frações areia, sendo também realizados estudos de empacotamentos binários em esferas de vidro e nas mesmas. Os principais resultados obtidos foram: (i) empacotamentos binários das esferas de vidro e das frações areia limpa do solo artificial atingiram um ponto de máxima densidade em uma composição aproximada de 30% de partículas menores; (ii) empacotamentos binários das esferas de vidro apresentaram ganhos maiores de densidade até relações entre o diâmetro maior (D) e o diâmetro menor (d) próximas a 6, sendo que acima desse valor, aumentos ocorreram em menor proporção; (iii) empacotamentos binários das frações areia do solo artificial ocorreram de forma similar aos empacotamentos binários de esferas de vidro, mostrando-se mais eficiente em relação à elevação da densidade quando a razão D/d se aproximou de 8; (iv) a condutividade hidráulica e a resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial sofreram reduções à medida que se aumentou a relação D/d; (v) a cimentação por cal hidratada reduziu a condutividade hidráulica e elevou a resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial; (vi) a morfologia das partículas influenciou significativamente a densidade, condutividade hidráulica e resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários da fração areia limpa do solo artificial; e (vii) o sistema desenvolvido para a captura das imagens de grãos de areia funcionou de forma adequada, com praticidade.