Aula 09 ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA: SOLO COM BENTONITA. Eng. Civil Augusto Romanini (FACET Sinop) Sinop - MT 2017/2. v.3.0

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL TÉCNICAS DE MELHORAMENTO DE SOLOS Aula 09 Eng. Civil Augusto Romanini (FACET Sinop) Sinop - MT 2017/2 v.3.0

2 AULAS Parte I Métodos Tradicionais : Básicos Aula 00 Apresentação/Introdução Aula 02 Estabilização Mecânica Aula 01 Solos Tropicais Aula 03 Estabilização Granulométrica Parte II Métodos Tradicionais : Químicos Aula 04 Estabilização Solo - Cimento Aula 06 Estabilização Solo - Cal Aula 08 Estabilização Compostos orgânicos Aula 05 Práticas de campo Aula 07 Estabilização Solo - Betume Aula 09 Estabilização Solo Bentonita Parte III Métodos Especiais Aula 10 Solo Reforçado com Fibras Aula 11 Estabilização de Solos moles 23/10/2017 2

3 Conceito Dosagem 23/10/2017 3

4 Introdução Bentonita é uma mineral constituído essencialmente por argilominerais do grupo das esmectitas e origina-se mais frequentemente das alterações de cinzas vulcânicas. Seu nome faz alusão a um depósito de argila esmectítita na região de Fort Benton, Wyoming (EUA). As bentonitas caracterizam-se por apresentar: Partículas muito finas; Elevada carga superficial; Alta capacidade de troca catiônica; Elevada área superficial Inchamento quando em presença de água. 23/10/2017 4

5 Introdução 23/10/2017 5

6 Conceito Como apresenta características próprias, passou a ser caracterizada como uma argila especial, assim denominada de bentonita. A bentonita tem usos múltiplos, mas destaca se quando utilizada para construção de estruturas impermeabilizantes: a) As estruturas impermeabilizantes mais comuns são os liners utilizados em aterros sanitários. b) Aditivo para evitar o desmoronamento de pares em estruturas de contenção ou estacas escavadas. Na engenharia civil e trabalhos com fundações, para sustentação de solo, na forma de lodo bentonítico. Na construção, como material de selamento. No tratamento de solo, para melhorar a condutividade do mesmo, melhorando o aterramento das redes de distribuição de energia elétrica. Na indústria petrolífera ligada com água para fabricar lodos de perfuração. Na elaboração de graxas lubrificantes. Na elaboração de aromatizantes. Na indústria do vinho como clarificante protêico. Na transcrição in vitro a partir de DLPs de Rotavirus. Alimentação animal para eliminação de toxinas de alimentos (este uso encontra fenomenologia similar entre animais selvagens, como entre os macacos e os elefantes). 23/10/2017 6

7 Conceito 23/10/2017 7

8 Conceito 23/10/2017 8

9 Conceito Estacas escavadas com lama bentonitica. 23/10/2017 9

10 Conceito Barreiras de impermeabilização - Liners 23/10/

11 Estacas escavadas com lama bentonitica. Definição: São estacas de grande diâmetros, podem ser denominadas de estacões. Tem execução rápida e são utilizadas em diversos tipos de solos, pois quase não há restrição quanto as execuções. O uso de lama bentonítica facilita o procedimento anterior e a concretagem é realizada in loco. São vantagens da execução de estacas deste tipo: Execução sem vibração e ruídos; Possibilidade de atravessar camadas do solo de grande resistência devido as ferramentas de escavação; Execução rápida; Possibilidade de atingir grandes profundidades; Possibilidade de resistir a grandes cargas com um único elemento de fundação, reduzindo deste modo o volume dos blocos; 23/10/

12 Estacas escavadas com lama bentonitica. Lama Estabilizadora Uma das funções básicas da lama é criar uma película impermeável nas paredes da escavação, chamada cake, formada pela penetração da lama nos vazios do solo. Esta película permite que a lama exerça empuxo contra as paredes da escavação, para estabiliza- la. 23/10/

13 Estacas escavadas com lama bentonitica. Lama Estabilizadora Para proteger contra desmoronamentos as paredes de escavações realizadas em solos instáveis ou abaixo do lençol d'água empregam-se fluidos estabilizantes (lama bentonítica ou polímero). A lama bentonítica pode ( e deve ) ser reciclada por meio de desarenação ou correção da mistura com lama nova para que se atinja os parâmetros recomendados ( e que garantam a formação do cake ). Com o decorrer do uso a lama deve ser totalmente substituída. Ph da mistura Peso específico da mistura Viscosidade Resistência ao cisalhamento 23/10/

14 Estacas escavadas com lama bentonitica. Lama Estabilizadora 23/10/

15 Estacas escavadas com lama bentonitica. Execução São estacas escavadas mecanicamente, moldadas in loco e executadas com emprego de lama bentonítica (para suporte das escavações) com concretagem submersa. As principais fases de execução de um estacão são: Escavação de poço com cerca de 2 metros de profundidade e colocação de um tubo de aço (tubo-guia) para proteção do topo da escavação. Escavação a estaca até a profundidade de projeto, mantendo o furo cheio de lama bentonítica a fim de estabilizar as paredes da escavação (fase 1). Limpeza do fundo da escavação, tratamento da bentonita (fase 2) e colocação da armadura (fase 3). Lançamento do concreto, de baixo para cima, através de tubos de concretagem (fase 3). Recuperação do tubo-guia. Estaca pronta (fase 4) 23/10/

16 Estacas escavadas com lama bentonitica. 23/10/

17 Barreiras de impermeabilização - Liners 23/10/

18 Barreiras de impermeabilização - Liners 23/10/

19 Barreiras de impermeabilização - Liners 23/10/

20 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem No Brasil, o estudo da dosagem pode ser realizado conforme a norma da ABCP para solo - cimento, no entanto com devidas modificações. A principal modificação está relacionado a redução da permeabilidade de respectivo solo com adição de bentonita Solo Bentonita Água Mistura Duas estabilizações Permeabilidade Trocas catiônicas Redução da Permeabilidade Melhor resposta á ação da água 23/10/

21 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem O procedimento da normalmente é conduzido nas premissas de outras técnicas de estabilização de solo. a) Identificar e classificar o solo b) Escolher os teores de bentonita para o ensaio de compactação c) Executar o ensaio de compactação para os teores d) Executar o ensaio de permeabilidade de carga variável e) Escolher o teor de bentonita adequado com base nos resultados obtidos. São opcionais e alternativos: a) Ensaios de resistência Tração e Compressão b) Ensaios de permeabilidade utilizando o liquido lixiviado c) Ensaios de durabilidade por molhagem secagem e imersão. d) CBR Expansão e) Retração f) Modelo Experimental para verificar permeabilidade em campo 23/10/

22 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem Mistura Moldagem Saturação Leituras Análise de dados 23/10/

23 Peso específico seco Fonte: Adaptado de Lambe e Whitman,1969 Coeficiente de Permeabilidade (cm/s) Fonte: Adaptado de Daniel,1993 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem Ramo Úmido Estrutura Intermediária 1,0E-04 Adição de Bentonita 1,0E-05 1,0E-06 Estrutura Floculada 1,0E-07 Estrutura Paralela Teor de umidade 1,0E Teor de bentonita (%) Lambe e Whitman (1969) Daniel (1993) 23/10/

24 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem 23/10/

25 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem 23/10/

26 Barreiras de impermeabilização - Liners Dosagem 23/10/

27 Leitura recomendada Leitura Recomendada - Correção da permeabilidade de um solo tropical com adição de bentonita. Romanini e Benatti /10/

28 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6459: Solo - determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, RJ, 1984a. 6 p. NBR 7180: Solo - determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, RJ, 1984b. 3 p. NBR 7181: Solo - análise granulométrica. Rio de Janeiro, RJ, 1984c. 13 p. NBR 7182: Solo - ensaio de compactação. Rio de Janeiro, RJ, p. NBR 8419: Apresentação de projetos de aterros de resíduos sólidos urbanos. Rio de Janeiro, RJ, p. NBR 14545: Determinação do coeficiente de condutividade hidráulica de solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro, p. BOSCOV, M. E. G. Geotecnia Ambiental. São Paulo: Oficina de textos, p. CETESB Companhia de Tecnologia e de Saneamento Ambiental de São Paulo - Resíduos Sólidos Ambientais. São Paulo/SP DALLA ROZA, A. E. CRISPIM, F. A. Estabilização mecânica de um solo de Sinop- MT p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil). Universidade do Estado de Mato Grosso.Sinop, MT; DANIEL, D.E. Clay Liners. In: Geotechinical practice for waste disposal. London: Chapman e Hall Chapter 8. p LAMBE, T. W. WHITMAN, R.V. Soil Mechanics, SI Version. New York, John Wiley and Sons Inc. 533 p.1969 LUKIANTCHUKI, J. A. Influência do teor de bentonita na condutividade hidráulica e na resistência ao cisalhamento de um solo arenoso utilizado como barreira impermeabilizante p. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Geotecnia). Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo. São Carlos. MACAMBIRA, I. Q. Comportamento hidráulico de alguns solos lateríticos para o uso como barreira impermeável p.dissertação de Mestrado (Mestrado em Geotecnia). Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo. São Paulo. MORANDINI, T. L. C. Condutividade hidráulica e compatibilidade em combinações de solo tropical e bentonita para uso em barreiras p. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Geotecnia) Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto. 23/10/

29 Obrigado pela atenção. Perguntas? 23/10/