matriz-reforço devido ao tamanho das partículas de argila que proporcionam maior quantidade de pontos de contato entre a fibra e as partículas do solo.
2.6 ALGUMAS EXPERIÊNCIAS COM MISTURAS COMPACTADAS DE SOLO COM FIBRAS
A seguir será apresentado algumas experiências realizadas com misturas compactadas de solos argilosos reforçados com diferentes fibras, destacando as conclusões de alguns autores em relação as alterações que ocorrem no comportamento mecânico e nas demais propriedades geotécnicas de misturas solo-fibras como, por exemplo, na compactação, na resistência ao cisalhamento, na compressibilidade, na condutividade hidráulica, etc.
2.6.1 Influência na compactação
De modo geral, a adição de fibras em solos argilosos tende a aumentar o teor de umidade ótima e reduzir a densidade seca máxima. Este comportamento nos parâmetros de compactação foi verificado por Prabakar e Sridhar (2002) que avaliaram os efeitos da inclusão de fibras de sisal de até 25 mm de comprimento em teores de até 1% em uma matriz de solo argiloso. Mohamed (2013) avaliando adições de até 1,5% de fibras de feno em uma matriz de solo argiloso também verificou este mesmo comportamento. Al Wahab e Al-Qurna (1995) avaliando uma argila reforçada com fibras de diversos materiais também observaram aumentos de umidade ótima e redução da densidade seca considerados insignificantes pelos autores para até 2% de fibra.
2.6.2 Influência na resistência ao cisalhamento
O reforço de solos compactados utilizando fibras melhora o comportamento mecânico dos materiais resultantes. Diversos autores relatam que a inclusão da fibra em matrizes de solos, sobretudo os de granulometria fina, tem proporcionado aumento na resistência de pico e redução da queda pós-pico, além de conferir maior ductilidade e tenacidade (CONSOLI et al., 2007; MALIAKAL e THIYYAKKANDI, 2013; MOHAMED, 2013). Alguns autores relatam que o acréscimo de resistência ocorre de forma linear em relação ao aumento do teor de fibras (GRAY e OHASHI, 1983). Todavia, outros autores relatam que este aumento de resistência ocorre de forma não linear (SHEWBRIDGE e SITAR, 1989).
Para diversos autores os solos ou materiais como resíduos sólidos urbanos compactados reforçados com fibras apresentam bilinearidade na envoltória de resistência, tendo em vista que as rupturas das fibras são interpretadas como pontos de descontinuidade no ponto de tensão de tração máxima, gerando uma coesão fictícia conforme ilustrado na Figura 10 (KÖLSCH, 1995, CORREA, JUCÁ e MOTTA, 2015). Na Figura 10 é apresentado um esquema da influência de mobilização da resistência de tração da fibra na envoltória de resistência ao cisalhamento de solos reforçados.
Figura 10 - Coesão fictícia de um solo reforçado
Quanto aos parâmetros de resistência ao cisalhamento, diversos autores relatam aumentos no ângulo de atrito e no intercepto de coesão devido ao aumento da quantidade de fibras, até uma certa quantidade onde começa a haver diminuição nos valores dos parâmetros (GRAY e OHASHI, 1983; CAI et al., 2006; CONSOLI et al., 2007; MALIAKAL e THIYYAKKANDI, 2013). Santiago et al. (2012) relatam que dentre os parâmetros de resistência ao cisalhamento a adição de fibras ao solo apresenta pouca influência no ângulo de atrito, porém o valor de intercepto de coesão é significativamente influenciado. Prabakar e Sridhar (2002) observaram aumentos nos valores de intercepto de coesão para até 0,75% de fibras de sisal adicionadas a um solo argiloso, já o valor de ângulo de atrito praticamente não apresentou alteração. Tang et al. (2007) relatou um aumento de 27,5 kPa no intercepto de coesão e de 2,2° no ângulo de atrito para o solo argiloso reforçado com 0,25% de fibras de polipropileno. Para Anagnostopoulos, Tzetzis e Berketis (2013) utilizando fibras de polipropileno como reforço de uma matriz de solo argiloso observaram acréscimos de até 11,5 kPa no intercepto de coesão e 7° no ângulo de atrito para o reforço da matriz com teor de 0,9% de fibras.
2.6.3 Influência na compressibilidade
Segundo Shewbridge e Sitar (1989), de modo geral, a adição de fibras proporciona aumento da compressibilidade de solos argilosos. Morandini e Schneider (2017), avaliando a influência de fibras de polipropileno em uma matriz a base de solo laterítico e argila bentonita, observaram que a adição de fibras aumento a inclinação da reta de compressão por acréscimo de tensão. No que se refere aos parâmetros de compressibilidade, Shewbridge e Sitar (1989) relatam que os mesmos crescem com o aumento do teor de fibras, sendo este crescimento de forma não linear. Nataraj et al., (1996) relatam comportamento semelhante de crescimento não linear dos parâmetros de compressibilidade mediante acréscimos na quantidade de fibras. Morandini e Schneider (2017) relatam aumentos de 10% no índice de compressão em relação a matriz sem adição de fibras.
2.6.4 Influência na condutividade hidráulica e na curva característica sucção- umidade
Diversos autores relatam que a adição de fibras tanto em solos argilosos quanto solos arenosos também proporciona aumento da condutividade hidráulica (MAHER e HO, 1994; AL WAHAB e EL-KEDRAH, 1995; MILLER e RIFAI, 2004). Maher e Ho (1994) avaliando uma argila caulinita reforçada com fibras de polipropileno e vidro relataram aumentos na condutividade hidráulica para teores de fibras a partir de 1%. Al Wahab e El-Kedrah (1995) avaliando um solo argiloso reforçado com fibras de polipropileno relataram aumentos em mais de duas ordens de grandezas na condutividade hidráulica para o teor de 2% de fibras. Já Miller e Rifai (2004) analisando a inclusão de fibras de polipropileno em uma matriz de solo argiloso, não observaram alterações significativas na condutividade hidráulica para o teor de até 1%. No entanto, a partir de 1% de fibras os autores verificaram aumentos de até uma ordem de grandeza para a mistura com 1,5% de fibras e de quatro ordens de grandeza para a mistura com 2% de fibras.
Quanto a curva de retenção de água existe poucos trabalhos que analisaram o comportamento da sucção versus a umidade em misturas de solo-fibras. No entanto, de acordo com Rosário et al. (2011), as fibras vegetais apresentam energia superficial predominantemente polar o que as tornam materiais de elevada capacidade de retenção de água, sendo por esta razão utilizadas como substratos agrícolas. Nesse sentido, Sales (2011) avaliando um solo argiloso reforçado com até 0,5% de fibras naturais verificou que quanto maior o teor de fibra adicionados ao solo, maiores foram os valores de sucção observados na secagem do material.