Avaliação geotécnica de um perfil de solo tratado biotecnologicamente para fins de pavimentação

Abstract

Atualmente os avanços na indústria e o crescimento populacional exigem uma infraestrutura de maior qualidade que se ajuste às exigências técnicas, econômicas e ambientais vigentes. Nesse sentido é de vital importância o desenvolvimento de materiais de melhor qualidade em obras de infraestrutura rodoviária, devido à deficiente disponibilidade de materiais que atendam os requisitos mencionados anteriormente. A biotecnologia constitui-se em uma nova área de estudo que oferece alternativas que podem ser ambientalmente sustentáveis com resultados promissores na área da engenharia. Em geotecnia são relativamente poucos os estudos no âmbito do uso da biotecnologia, em especial na área de pavimentação, com fins de melhorar as propriedades mecânicas dos solos, a partir da utilização dos micro-organismos endógenos dos mesmos. Esta tese apresenta o estudo da variação das propriedades físicas e mecânicas de um perfil de solo laterítico proveniente do Campo Experimental de Fundações e Ensaios de Campo do Programa de Pós-graduação da Universidade de Brasília (UnB), mediante o uso de processos biotecnológicos baseados na indução da precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3), para tal fim foram empregados dois tipos de agentes indutores, o primeiro denominado meio nutritivo B4 e o segundo foi um meio usando enzima urease proveniente do feijão de porco (Canavalia Ensiformis). Os estudo preliminares indicaram ser o meio B4 o mais apropriado para o tratamento sendo ele adotado na continuidade dos estudos. Para o desenvolvimento da pesquisa utilizou-se o solo natural e tratado compactado na energia Próctor intermediária em duas condições de umidade, ótima e ótima menos 3%. Utilizou-se na pesquisa dois tipos de cura: em laboratório e com os corpos de prova enterrados no campo. Os ensaios foram realizados sob condições de trabalho similares nos dois tipos de cura utilizados, para assim determinar as variações das propriedades do solo devidas ao tratamento. Apenas quanto à resistência à tração foram marcantes as melhorias no comportamento mecânico do solo com a adição do meio nutritivo. No caso dos ensaios de compressão simples e CBR não houve qualquer ganho para as condições de tratamento utilizadas. A viabilidade de uso do meio nutritivo B4 como indutor de precipitação de CaCO3, e, portanto, como agente estabilizador do solo, está sendo analisada para outras condições de tratamento antes de se formar uma opinião mais concreta sobre a sua ineficiência para fins de melhorias de solos para uso em estruturas de pavimento. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Currently the advances in industry and population growth require an infrastructure of higher quality that fits the technical requirements, economic and environmental regulations. In this sense it is vitally important to develop better quality materials in infrastructure road due to poor availability of materials that meet the requirements mentioned above. Biotechnology is in a new area of study that offers alternatives that can be environmentally sustainable with promising results in the area of engineering. In geotechnical engineering there are relatively few studies on the use of biotechnology, especially in paving, for the purpose of improving the mechanical properties of soils, from the use of endogenous microorganisms thereof. This thesis presents a study of the variation of physical and mechanical properties of a lateritic soil profile from the Experimental Foundations and Field Trials Program Graduate of the University of Brasilia (UnB), through the use of biotechnological processes based on inducing precipitation of calcium carbonate (CaCO3), were employed for this purpose two kinds of inducing agents, the first named B4 nutrient medium and the second was the medium using urease enzyme derived from jack bean (Canavalia ensiformis). The preliminary studies indicated that the B4 is the most appropriate for the treatment, so that it was adopted in final studies of this thesis. To develop the research used the natural and treated soil compacted with intermediary proctor energy in two moisture conditions, optimal and optimal minus 3%. It was used in the survey two kinds of curing: laboratory and buried specimens. The tests were performed under similar working conditions for both types of cure used to determine the variations in the properties of the soil due to treatment. Just the tensile strength exhibited remarkable improvements in the mechanical behavior of the soil with the addition of the nutrient medium. In the case of simple compression tests and CBR there was no gain for the treatment conditions used. The feasibility of using B4 nutrient medium to induce the precipitation of CaCO3, and, therefore, as soil stabilizing agent is being analised for other conditions of treatment before forming a more specific opinion about its inefficiency for the purpose of improvement soil for use in pavement structures. _______________________________________________________________________________________ RESUMEN

Actualmente los avances industriales y el crecimiento poblacional exigen una infraestructura con más calidad, que se ajuste a las exigencias técnicas, económicas y ambientales vigentes. En ese sentido es de vital importancia el desarrollo de materiales de mejor desempeño en obras de infraestructura vial, debido a la deficiente disponibilidad de materiales que atiendan los requisitos mencionados anteriormente. La biotecnología se constituye como una nueva área de estudio que ofrece alternativas que pueden ser ambientalmente sustentables con resultados alentadores en la ingeniería. En geotecnia son relativamente pocos los estudios en el ámbito del uso de la biotecnología, especialmente en pavimentación, con fines de mejorar las propiedades mecánicas de los suelos, a partir del uso de los micro-organismos endógenos de los mismos. Esta tesis presenta el estudio de la variación de las propiedades físicas y mecánicas de un perfil de suelo laterítico proveniente del Campo Experimental de Fundaciones y Ensayos del programa de Post-grado de la Universidad de Brasilia (UnB), mediante el uso de procesos biotecnológicos basados en la inducción de la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3). Para tal fin se emplearon dos tipos de agentes inductores, el primero denominado medio B4 y el segundo fue un medio usando la enzima ureasa proveniente del fríjol Canavalia Ensiformis. Los estudios preliminares indicaron que el medio B4 es más apropiado para el tratamiento, por eso fue adoptado para los estudios finales de la investigación. Para el desarrollo de la investigación el suelo con y sin tratamiento, compactado con la energía Próctor Intermediaria en dos condiciones de humedad de compactación, óptima y óptima menos 3%. Se utilizó dos tipos de cura: en laboratorio y enterrando los especímenes de prueba en campo. Los resultados revelaron que con el tratamiento hubo una mejoría considerable apenas en la resistencia a la tracción. En los ensayos de compresión simple y de mini-CBR no hubo una ganancia de resistencia en las condiciones de ensayo utilizadas. La viabilidad del uso del medio B4 como inductor de precipitación de CaCO3, y por lo tanto, como agente estabilizador del suelo, esta siendo analizada para otras condiciones de tratamiento antes de formar una opinión más concreta sobre su ineficacia con fines de mejoría del suelo para su uso en estructuras de pavimento.