Effects of cementation on hydraulic conductivity and on mechanical strength of binary packing systemsa

Abstract

This paper addresses the topic soil stabilization for forest roads applications and analyzes the influence of the hydrated lime in structuring the sand fraction of an artificial soil composed of the sand fractions of two natural soils, simulating natural process of cementation of sands and using binary packing systems. The study included the following topics: (i) characterization of the mechanical strength and hydraulic conductivity of binary systems of the artificial soil; and (ii) effect of hydrated lime in structuring binary packing systems of the artificial soil. Soil samples were submitted to chemical pre-treatment, to obtain clean sand fractions from the two sandy soils with particle diameters ranging from 0.053 to 2 mm, following sieving and separation of them in twenty-two classes with maximum (D)/minimum (d) ratios varying from 5.7 to 13.4. Sequentially, binary packing specimens of the artificial soil were prepared and then stabilized with 2% of a commercial hydrated lime. Next, the specimens were submitted to permeability and quasi-static cone penetration tests, in order to determine their hydraulic conductivity and cone tip resistance. Based on the obtained results, it was concluded that: (i) in the artificial soil, an increase of D/d ratio led to an increase of cone tip resistance and decrease of hydraulic conductivity; and (ii) cementation with hydrated lime reduced the hydraulic conductivity and increased the cone tip resistance.

No presente artigo, aborda-se a técnica de estabilização dos solos para uso em estradas florestais, com a análise da influência da cal hidratada na estruturação da fração areia de um solo artificial composto pelas frações areia de dois solos naturais, de modo a simular um processo natural de formação de camadas arenosas no campo, empregando-se sistemas binários de empacotamento de partículas. A pesquisa abrangeu os seguintes tópicos: (i) caracterização da resistência mecânica e da condutividade hidráulica dos sistemas binários do solo artificial; e(ii) estudo da influência da cal hidratada na estruturação dos sistemas de empacotamentos binários do solo artificial. As amostras de solo foram submetidas a pré-tratamentos 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, e trabalhando-se com relações entre o diâmetro maior (D) e o diâmetro menor (d) na faixa de 5,7 a 13,4. Sequencialmente, foram preparados corpos de prova de empacotamentos binários do solo artificial e deste com a adição de 2% de uma cal hidratada comercial. Posteriormente, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de laboratório de permeabilidade, para determinação da condutividade hidráulica, e de resistência à penetração empregando-se um cone penetrométrico quase-estático, para determinação da resistência de ponta. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que: (i) a condutividade hidráulica e a resistência à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial apresentaram reduções à medida que se aumentou a relação D/d; e (ii) a cimentação por cal hidratada reduziu a permeabilidade e elevou a resistência à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial.