Avaliação do comportamento mecânico e microestrutural de compósitos solo-polímero : estudo experimental em solo arenoso e bentonita

Abstract

Esta pesquisa avaliou o comportamento mecânico, químico e microestrutural de dois solos de naturezas distintas: um solo arenoso e outro expansivo, sendo este uma bentonita, ambos estabilizados com polímero sintético. O estudo teve como objetivo compreender os mecanismos de interação entre o polímero e os solos, identificar os efeitos do tempo de cura sobre o desempenho mecânico e propor uma abordagem racional de dosagem baseada em parâmetros estruturais e de resistência. Foram realizados ensaios de compactação, resistência à compressão simples, cisalhamento direto, módulo de resiliência, sucção total, difração de raios X (DRX), espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microtomografia de raios X (μCT). No solo arenoso, a adição de 4 % de polímero resultou em aumento da densidade seca máxima, leve redução da umidade ótima e ganhos expressivos de resistência e rigidez. A resistência à compressão simples evoluiu de 0,5 MPa aos 2 dias para cerca de 2,5 MPa aos 30 dias, enquanto a coesão obtida em cisalhamento direto atingiu aproximadamente 400 kPa aos 45 dias. O módulo de resiliência variou entre 250 e 1200 MPa, valores significativamente superiores aos observados no solo natural. As análises microestruturais mostraram redução da porosidade, formação de filmes poliméricos contínuos envolvendo os grãos e manutenção da mineralogia original, composta predominantemente por quartzo e caulinita. Na bentonita, a incorporação do polímero reduziu a expansibilidade e promoveu ganhos substanciais de resistência. O compósito B2 atingiu cerca de 6,4 MPa e o B5, 7,8 MPa em compressão simples, com interceptos coesivos superiores a 2200 kPa em cisalhamento direto. As análises de DRX e ICP-OES indicaram reorganização lamelar e aumento da fração orgânica, enquanto as imagens de MEV e μCT evidenciaram microestrutura compacta e homogênea, com porosidade inferior a 2 %. Os resultados confirmam que o polímero atua como agente cimentante e estruturante, promovendo estabilidade volumétrica e aumento da resistência em solos de diferentes naturezas. O método racional de dosagem proposto, baseado na relação entre porosidade e teor volumétrico de polímero, apresentou forte correlação com a resistência obtida, demonstrando aplicabilidade prática e contribuindo para o avanço da estabilização polimérica em engenharia geotécnica.