Pesquisas sobre a resistência de interfaces com solos coesivos

Na presente pesquisa, utilizou-se de ensaios de cisalhamento direto sob CNC para determinar os parâmetros de resistência da interface entre solos coesivos e concreto. Logo, a seguir se apresenta uma breve revisão da literatura acerca de ensaios experimentais sobre tal interface, compreendendo, também, estudos sobre a interface entre solos coesivos e outros materiais diversos.

Quezado (1993), estudando estacas de solo-cimento e micro-concreto a partir de um modelo físico, mostrou que elementos de fundação mais deformáveis mobilizam uma melhor parcela de resistência lateral que os elementos mais rígidos. Esta contribuição é mais significativa para fundações com a ponta assente em solos mais deformáveis.

Tendo em vista que a sucção é uma das variáveis que governam o comportamento dos solos e que grande parcela das obras geotécnicas compreende solos não saturados, realizaram- se, também, pesquisas focadas no comportamento da interface constituída de solos não saturados e em diferentes condições de temperatura. Ribeiro (1999), estudando a interação entre um solo laterítico e estacas de solo-cimento, observou que há uma tendência de migração de umidade entre os materiais (Figura 2.7). Para solos moldados com teor de umidade próximo ao natural, a água migra do solo para a estaca. Para solos com menor teor de umidade se verifica o contrário, o que é atribuído ao maior efeito da sucção no solo se contrapondo à migração da água para a estaca. Em relação à resistência ao cisalhamento da interface, o autor indica que existe um aumento na parcela coesiva com aumento da sucção, mas o ângulo de atrito pouco se altera, corroborando com a teoria clássica.

Pedersen et al. (2003) realizaram ensaios de cisalhamento direto com amostras delgadas representativas de uma interface entre caulinita e plástico acrílico sob baixas tensões normais. As envoltórias obtidas mostram ausência de intercepto de coesão e um alto ângulo de atrito. Informações como estas são importantes para a compreensão e avaliação do comportamento de estacas em escala reduzida, normalmente fabricadas para ensaios laboratoriais.

Mascarenha (2003) estudou o comportamento de uma interface entre um solo laterítico do Distrito Federal (várias profundidades, mineralogia diferente) e micro-concreto, com uma peculiaridade metodológica que foi adotada na presente pesquisa: o concreto foi moldado diretamente sobre o solo, ou seja, houve interação do concreto em estado fresco com o solo e consequente migração de compostos cimentícios para este último, assim como ocorre em

33 campo. Foram medidas as sucções mátricas no solo e no concreto, percebendo-se que o equilíbrio desta propriedade acontece aos 60 dias para este tipo de solo, e que a mineralogia, a química e a condição de não saturação do solo interferem na interação solo-estrutura.

Figura 2. 7 - Distribuição de umidade durante o período de cura de amostras compostas por solo natural e solo-cimento plástico (modificado de Ribeiro, 1999)

Miller & Hamid (2007), estudando o cisalhamento direto de uma interface entre solo siltoso não saturado e materiais rugosos, constataram que, para o mesmo valor de sucção, o ângulo de atrito do solo e da interface solo-material rugoso são iguais, enquanto a parcela coesiva é maior para o caso do solo isolado. Com acréscimos nos valores de sucção, fixando a tensão líquida, observou-se que, tanto para o solo isolado como para a interface, a resistência ao cisalhamento aumenta.

Shakir & Zhu (2009) apontam que dois mecanismos físicos controlam o comportamento da interface entre solos argilosos e concreto: cisalhamento e deslizamento. Quando a rugosidade da interface é baixa, ocorre a reorientação de pacotes de argila, durante a fase inicial do ensaio, paralelamente ao plano de cisalhamento. Logo em seguida acontece

34 uma fase de transição e, ao final, quando a maioria dos pacotes de argila estão paralelos ao plano de cisalhamento, ocorre o deslizamento e as variações volumétricas cessam. Quando a rugosidade é alta, a parcela relativa ao deslizamento é praticamente nula, uma vez que a ruptura ocorre efetivamente no solo e não na interface. Os mesmos autores ainda citam que a variação volumétrica em ensaios de interface solo argiloso – concreto é, geralmente, positiva (contração), porém se pode registrar dilatância se o grau de pré-adensamento for elevado.

Taha & Fall (2013) estudaram o comportamento da interface entre uma argila marinha normalmente adensada e concreto, a partir de ensaios de cisalhamento direto, e concluíram que o ângulo de atrito da interface aumenta conforme aumenta a rugosidade do concreto. Também demonstraram que a resistência ao cisalhamento da interface melhora quando a água nos poros da argila tem maior concentração de sais, sugerindo o estudo de tratamentos químicos para o reforço destes solos. Além disto, o ângulo de atrito interno da argila obtido foi menor do que o ângulo de atrito da interface.

Cheng et al. (2013) propõem um modelo elastoplástico para avaliação da interface entre um solo argiloso e concreto, incorporando o efeito do histórico de tensões e da rugosidade da interface. Durante os experimentos realizados com finalidade de calibrar o modelo, os autores observaram aumento de volume em todas as amostras de interface que continham solo pré- adensado, enquanto aquelas que eram compostas por solos normalmente adensados registravam contração no começo do cisalhamento e, ao decorrer do ensaio, expansão.

Orlando (2015) avaliou experimentalmente a interação entre um solo coesivo e uma fita polimérica, sob condições não saturadas. Observou-se um crescimento não linear da resistência de interface máxima com o aumento da sucção matricial do solo e um decréscimo dos coeficientes de atrito aparente solo-reforço com o umedecimento das amostras.

Chen et al. (2015) estudaram o efeito da rugosidade no cisalhamento de interfaces entre uma argila vermelha e concreto. Em interfaces lisas, as resistências ao cisalhamento de pico e residual foram muito próximas e não houve dilatância. Em interfaces rugosas, sobretudo naquelas amostras sob menor tensão de confinamento, a dilatância decorrente do cisalhamento foi observada.

Di Donna et al. (2015), pesquisando o comportamento da interface solo-estrutura em estacas trocadoras de calor, conduziu testes de cisalhamento direto sob diferentes temperaturas. Em solos arenosos, a temperatura não afetou a resistência da interface. Em solos argilosos, entretanto, apresentou grande influência nos resultados. Para temperaturas maiores, a resistência ao cisalhamento aumentava: o ângulo de atrito da interface diminui levemente, porém o efeito da temperatura mais significativo é o aumento da adesão entre os materiais da

35 interface (parcela coesiva). Tais resultados foram atribuídos ao adensamento termal da argila, que resulta em uma maior superfície de contato entre os materiais.

Diante dos trabalhos levantados, nota-se a complexidade do fenômeno abordado e a importância do desenvolvimento de mais pesquisas sobre o tema. Parte da presente pesquisa busca complementar o atual entendimento sobre a influência da sucção na resistência ao cisalhamento de interfaces entre solos coesivos e concreto. Também se debate assuntos como a variação de propriedades químicas causada pela interação entre os dois materiais e o efeito da não saturação na resistência do concreto.

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