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

May 28, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 6685 (2022) Citar este artigo

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O rápido desenvolvimento da infraestrutura muitas vezes encontra os subleitos soltos e está se tornando difícil de transportar para as atividades de construção. Numerosos métodos de neutralização são desenvolvidos para controlar o comportamento de expansão e contração dos subleitos expansivos. A estabilização mecânica dos subleitos expansivos por reforço com fibra de polipropileno e geogrelha é sustentável. Geogrelhas e fibras de polipropileno têm sido usadas extensivamente para fortalecer o subleito expansivo e as fundações como indivíduos. O reforço de fibra de polipropileno aumentou a capacidade de resistência à tração dos subleitos expansivos reforçados, em que o reforço de geogrelha é a técnica de estabilização mecânica de solução rápida, que reduz as falhas do pavimento. Nesta pesquisa, o efeito combinado do reforço de fibra de polipropileno e geogrelha foi avaliado para estabilizar os subleitos do pavimento. Os vários testes de resistência mecânica, como resistência à compressão não confinada (UCS) e grande caixa de cisalhamento direta, foram conduzidos para avaliar a interação mecânica entre subleitos expansivos, fibra de polipropileno, geogrelha triaxial e geogrelha biaxial na interface. A fibra de polipropileno de 12 mm de comprimento foi utilizada 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%. Também é observado que a resistência à compressão não confinada 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 mudar seu volume com a mudança no teor de água. Essa mudança de volume é conhecida como o comportamento de expansão e contração de subleitos expansivos e, portanto, os subleitos expansivos também são conhecidos como subleitos de expansão e contração1,2,3,4. A degradação do pavimento nas estradas é um dos impactos do solo expansivo na camada de subleitos5,6,7. Em estado seco, os subleitos expansivos iniciam trincas de retração, que se propagam através do sistema de pavimento e levam a trincas longitudinais, transversais e de fadiga e sulcos no caso da superfície do pavimento8. As estruturas também sofrem danos comparativamente extensos quando construídas em subleitos de argila altamente plástica, pois tais subleitos passam por ciclos de molhamento e secagem. Portanto, tais características de subleitos expansivos de granulação fina são uma das razões mais significativas que levam a rachaduras, desgaste e a maior parte dos danos9.

Os subleitos expansivos encontram-se principalmente nas partes central e ocidental e cobrem mais de 15–20% da área geográfica da Índia10,11. Os subleitos expansivos também são conhecidos como subleitos fracos porque a pressão de expansão ascendente aumenta o teor de umidade dos subleitos expansivos, causando falha. As extensas propriedades de engenharia dos subleitos são melhoradas usando vários métodos de reforço. Numerosos métodos de neutralização são desenvolvidos para controlar o comportamento de expansão e contração dos subleitos expansivos12,13,14,15,16,17,18,19. 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 entender o comportamento de subleitos expansivos reforçados com geossintéticos21,28,29,30,31,32. O uso de 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 de 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 de geogrelha e poliestireno expandido (EPS) para melhorar o comportamento da interface cíclica de subleitos expansivos reforçados. A análise de desempenho de longo prazo de subleitos expansivos reforçados com geossintéticos foi estudada por Roodi e Zornberg24 e mostra que o método é econômico e sustentável.