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GEOTECHNICAL
Geotechnical é uma empresa brasileira que tem como principais atividades a consolidação de solos baixa capacidade suporte e contenção de encostas, com cobertura nacional.
Mantemos equipes treinadas e equipadas, prontas para atender as necessidades de engenharia geotécnica e situações de emergência em curto prazo.
Estamos desenvolvendo Patente para tratamento de solos argilosos moles saturados para atender grandes obras de infraestrutura como rodovias, portos e aeroportos.
A partir de um pequeno projeto de pesquisa, para uma situação de emergência que envolve perda de instabilidade e ruptura em taludes, encostas e muros de arrimos, a um complexo projeto de tratamento de solos moles, considere Geotechnical para seu próximo projeto.
O objetivo deste documento, assim como todas nossas publicações, é contribuir para melhoria da experiência no setor, explicando as relações diretas que possam existir entre injeções, melhoria imposta ao solo, certificar este melhoramento e promover a compreensão dos mecanismos que levam a essas melhorias.
Injeção de Geopolímero para enrijecimento de base e subbase e renivelamento de pavimento asfáltico.Repare a surgência de material no furo vizinho.
CONSOLIDAÇÃO DO SOLO COM INJEÇÃO DEGEOPOLÍMERO EXPANSIVO DE ALTA DENSIDADE
A aplicação de técnicas de consolidação de solos moles com resinas expansivas teve sucesso significativo nos últimos anos, principalmente após o desenvolvimento de novos materiais e metodologias para este setor de aplicação. As primeiras intervenções foram realizadas em meados dos anos 50 nos Estados Unidos para preenchimento de vazios e macaqueamento de estruturas de fundação, e só então nos anos 90 na Europa, inicialmente para macaqueamento de pavimentos deformados e em uma segunda etapa, para consolidação das fundações. Hoje eles estão disponíveis em diferentes aplicações no mercado, dependendo da natureza do produto injeção, o critério do projeto, localização e inspeção final.
Entre as técnicas mais difundidas são as técnicas de consolidação por injeção de resina, de livre difusão, no solo e técnicas mistas que juntam a resina injetada no solo a um elemento estrutural conectado a fundação existente para transferir carga em profundidade. O interesse por este tipo de intervenção é devido à alta eficiência da intervenção, que resulta em uma solução de longo prazo de duração, além de ser minimamente invasiva, garantindo máxima compatibilidade. Não há como subestimar alguns aspectos práticos atribuídos às vantagens técnicas evidentes, se comparada com soluções tradicionais. Exemplos são velocidade de execução, ausência de vibrações, versatilidade da intervenção e a possibilidade de trabalhar em espaços confinados. O objetivo das técnicas de consolidação com resinas expansivas é eliminar as causas do assentamento da fundação através da injeção de materiais poliméricos expansivos eco-compatíveis no solo. Na maioria dos casos, os assentamentos do solo de devem a ciclos alternados de escassez e excesso de chuva, vazamento em tubulações, vibrações causadas por tráfego intenso próximo a edificações, escavações e obras vizinhas, presença de raízes de grosso diâmetro e/ou variação de carregamento sobre a fundação.
A interação entre a água e o solo é um dos mecanismos mais importantes e é um fator crítico para todos os tipos de solo. Na verdade solos argilosos podem absorver uma grande quantidade de água que os levam a aumentar seu volume, pelo contrário, a perda d'água, em períodos de escassez de chuva, a perda d'água eleva a uma diminuição de volume do solo. Nesta alternância de períodos de escassez e abundância, o solo sofre aumentos e diminuição de seu volume, provocando o aparecimento de vazios e possíveis recalques diferenciais. Da mesma forma, esta alternância em solos granulares, que possuem uma maior permeabilidade, a água pode circular livremente transportando pequenas partículas. Uma intensa circulação hídrica no subsolo pode provocar o aparecimento de vazios e cavidades, sendo a causa conjunta de assentamentos.
Amostra de solo arenososaturado tratado com Geopolímero.
Amostra de solo arenososaturado tratada comGeopolímero.
Amostra de solo argilososaturado tratado com Geopolímero.
Zonas próximas ao ponto de injeção, que não tiveram contato com a resina, sofrem ação de enrijecimento. A resina pode adquirir formas completamente diferentes em função do tipo de solo tratado. Em solos granulares a resina agrega todos os grãos tornando-o uma massa homogênea, em solos siltosos e argilosos o tratamento se dá pelo enrijecimento do solo.
INTERVENÇÃO TÉCNICA
A técnica de consolidação com Geopolímero prevê a injeção da resina no depósito de solo mole com problema de recalque diferencial. As propriedades da resina são muito importantes. Na verdade, após a injeção, a resina expande rapidamente, de 20 a 30 segundos após o contato com o solo por reação química exotérmica, preenchendo os vazios, compactando e adensando o solo e, caso seja necessário, macaqueando estruturas existentes. O efeito observado é quádruplo:
- Preenchimento de vazios.- Compactação/Adensamento do solo.- Redução da água intersticial.- Macaqueamento de estruturas.
De acordo com os resultados observados durante os serviços, a resina injetada tem a tendência de alcançar uma maior expansão nos pontos de maior fragilidade. Após o preenchimento dos vazios, com a injeção de mais resina, a rigidez do solo é alcançada. Dependendo do objetivo do projeto de reforço do solo, a estrutura ou pavimento pode ser macaqueado alcançando a cota de projeto. A quantidade e formulação da resina variam conforme o tipo de problema e como estabelecido em projeto. O serviço é acompanhado por monitoramento geotécnico/geofísico antes e durante as injeções e por geólogo/engenheiro geotécnico que está sempre presente durante os trabalhos. Na verdade, graças aos efeitos observados durante as injeções, com o monitoramento contínuo da intervenção, pode-se adequar a quantidade de resina, a geometria e a sequência das injeções segundo as respostas do solo. Como a força de expansão da resina depende tanto quantidade de vazios presentes no solo e de sua permeabilidade, como de sua própria reação química devido sua formulação, e não da pressão de injeção da bomba, em alguns casos (por exemplo o terreno que apresenta grandes quantidades de água) não há risco de gerar uma pressão excessiva, que pode levar à fratura do solo ou ao seu inchamento e provocar um levantamento anormal da fundação ou pavimento.
O Geopolímero expande até 30 vezes o volume injetado.
Em todas as situações, o Geopolímero é utilizado para preencher poros, fissuras, trincas e vazios de solos e rochas, eliminando infiltrações, estabilizando maciços de solos, reforçando os elementos de fundação e promovendo a interação das estruturas com o solo.
PROJETO
Todo projeto é realizado por profissional já acostumado com este tipo de serviço, prevendo:
• Definição do problema, identificando possíveis causas do assentamento.
• Aquisição da estratigrafia geológico-geotécnica do solo, identificando os depósitos de solo mole e possíveis vazios.
• Definição do tipo de intervenção.• Acompanhamento da eficácia do serviço executado, com
ensaios antes e durante os serviços.
A técnica de injeção da Geotechnical é certificada por dois tipos de ensaios:• Penetrométrico: DPL• Geofísico: Tomografia Geofísica de Resistividade Elétrica,
tanto durante o planejamento quanto durante o trabalho, precisamente para permitir uma imagem do subsolo durante todas as fases do trabalho.
Durante a fase de aquisição, a eletrorresistividade, favorece no reconhecimento das possíveis causas ou causas contributivas do assentamento, como a presença de vazios no solo ou depósitos de solos moles. Durante as injeções, esta ferramenta é essencial na confirmação do preenchimento dos vazios e drenagem de água intersticial.
As ferramentas próprias das técnicas de injeção se associam aos critérios (volume x pressão) e aos sistemas de controle e monitoramento da intervenção, além da verificação resistividade elétrica, são de muita importância ensaios geotécnicos de resistência e deformabilidade. Ensaios penetrométricos, realizados antes e após a intervenção, fornecem uma análise dos aumentos reais de resistência obtidos pela injeção de Geopolímeros.
A experiência adequada de profissional da área, enriquecida pela capacidade da observação dos fenômenos, tem papel importante na gestão da intervenção. Precisamente por isso, todas intervenções realizadas pela Geotechnical são acompanhadas por geotécnico experiente.
Depósito deArgila Mole
Vazios
5 10 15Sondagem DPL
já correlacionadocom SPT
Identificando a causa do problema
Com ensaio penetrométrico
Com ensaio Geofísico
0,364 1,03 2,93 8,33 23,7 67,2 191 541
Resistividade em Ohm.mDesnivelamento, entre lajes de piso de concreto armado, construído em região comcamadas de solo com baixa capacidade suporte.
GEOPOLÍMERO EXPANSIVO
Injeção do Geopolímero em solos granulares formandoverdadeiros blocos de solo homogêneos.
Geopolímero ao centro e região enrijecida ao redorviabilizando escavações verticais.
Expansão característica do Geopolímero em solos argilosos.
O Geopolímero é uma resina bicomponente, com baixíssima viscosidade, 20cps, que permeia facilmente por solos de baixa permeabilidade, modificando suas propriedades físicas. A reação química procedente de sua mescla provoca uma transformação da resina que passa do estado líquido para sólido e um elevado aumento de volume em poucos segundos, a resina, rapidamente, transforma-se em um material muito resistente. A rapidez da reação de expansão e solidificação não deixa que a resina alcance mais de 2m do ponto de injeção e permitindo limitar o raio de ação do bulbo de injeção. A expansão da resina continua até que o solo a ser tratado seja compactado, rejeite a compressão adicional, fazendo com que a expansão da resina crie um bulbo de arqueamento, macaqueando o solo ou fundação.
As propriedades mecânicas da resina são de suma importância para um resultado satisfatório nas intervenções.
Ensaios de resistência a compressão uniaxiais realizados em amostras de resina de diferentes densidades, 40 a 300kN/m3, fornecem valores de resistência entre 0,2 a 6,0MPa.
Composição:• MD Isocianato (MDI)• Poliol (fabricação própria: 15 variedades)
Propriedades:• Reação Exotérmica (libera calor, até 170ºC).• Expansão (expande até 30 vezes o volume inicial).• Tempo de Expansão Variável (segundo profundidade de injeção).
O Geopolímero expande até 30 vezes o volume injetado.
Correção de desníveis entre a ponte e a laje de transição apoiada sobre aterro.Problema muito comum em encontro de pontes.
SEQUÊNCIA EXECUTIVA
Cada intervenção é realizada em completa autonomia por equipe de técnicos especializados, equipados com unidade móvel contendo todos materiais e equipamentos necessários. Em casos excepcionais é possível a instalação de unidades de injeção em barcos.
• Execução de projeto geotécnico de enrijecimento do solo.• Marcação dos pontos de injeção e cravação de tubulação, de
5/8", em espaçamento e profundidade conforme estabelecido no projeto geotécnico.
• A injeção do Geopolímero inicia-se com a subida da tubulação. À medida que a resina começa a fluir nos interstícios do solo, os vazios são rapidamente preenchidos, o solo enrijecido e a estrutura são levemente levantados. O Geopolímero expande até 30X o volume injetado.
• O Geopolímero, em seguida, rapidamente endurece e combinado ao solo cria uma estrutura sólida que chamamos de solo-compósito que tem sua capacidade suporte aumentada.
• O renivelamento é controlado de forma precisa através de níveis laser.
• Uma vez que a quantidade adequada de Geopolímero é injetado e a elevação de projeto alcançada, o processo é interrompido e o local de trabalho é limpo.
Perfurações
As perfurações, com diâmetro inferior a 3cm, são executadas diretamente ao nível da fundação ou onde, mediante a sondagem, foram verificados os vazios ou solo de baixa capacidade suporte. A malha de perfuração da intervenção pode variar em função do nível de tratamento a ser imposto e o tipo de solo encontrado. As perfurações executadas para introdução das diminutas tubulações de cobre permitem direcionar a resina diretamente no solo a ser tratado.
Injeção e Macaqueamentodo pavimento/fundação
Regularização
Após a injeção o Geopolímero, em poucos segundos, expande 30 vezes o volume injetado, desenvolvendo uma pressão de expansão que pode chegar a 10.000kPa, dependendo da resistência encontrada no solo.A contínua expansão do Geopolímero, após o completo enrijecimento do solo, resulta no aumento de volume do solo. Nesta fase, o levantamento da edificação ou pavimento indica que o Geopolímero preencheu todos os espaços vazios e enrijeceu suficientemente o solo. A intervenção adapta-se perfeitamente, devolvendo a capacidade portante do solo de fundação.
Fechamento das perfurações e regularização das trincas e fraturas com uma simples argamassa corretiva.
ACESSO
INJEÇÃO
REGULARIZAÇÃO
DADOS OPERACIONAIS
Diâmetro do acesso ao solo
< 30mm
Profundidade máxima da intervenção 15m
Raio de ação das injeções 50 – 200cm
Este tipo de desnível é muito comum em pavimentos de galpões logísticos e industriais.
Reforço do solo de fundação e renivelamento de pavimento rodoviário.
CERTIFICAÇÃO
A eficácia da intervenção é verificada, não só pelo efeito de renivelamento, mas também com ensaios penetrométricos e/ou eletrorresistivos, antes e após a intervenção.
AntesAntes ApósApós
Depósito deArgila Mole
Vazios VaziosPreenchidos
Depósito deArgila Enrijecido
5 10 15Sondagem DPL
já correlacionadocom SPT
5 10 15
ProblemaProblema
0,364 1,03 2,93 8,33 23,7 67,2 191 541Resistividade em Ohm.m
Ensaio Geofísico - Tomografia Geofísica de Resistividade Elétrica
Ensaio AntesEnsaio Antes Ensaio ApósEnsaio Após
Ensaio Penetrométrico - DPL
DADOS TÉCNICOS
Pressão de Expansão
Interpretação Teórica:A força de expansão do Geopolímero Expansivo em condições edométricas é de 10.000kPa, característica fundamental para o sucesso da intervenção. Após a reação química, o Geopolímero propaga no solo ação de pré-compressão, induzindo redução no índice de vazios. Esta força de compactação contribui antecipando futuros recalques, anulando-os.A força de expansão gerada pela reação química diminui com o aumento do grau de expansão do Geopolímero. Isto significa que o grau de expansão é proporcional ao confinamento imposto pelo solo. Para ilustrar o procedimento, o sistema pode ser descrito como duas molas que interagem entre si: mola “geopolímero” e mola “solo”.Na saída do tubo de injeção a mola “geopolímero” está completamente contraída. A expansão do Geopolímero ocorre em detrimento do solo. O sistema estará em equilíbrio quando a mola “geopolímero” atingir certo grau de expansão de modo que a força gerada resultante seja igual à reação oposta, imposta pelo solo comprimido. Neste ponto, o sistema encontra-se em equilíbrio estável, devido a mudança de estado da resina que endurece.A resistência oferecida pela resina endurecida é muito superior à resistência do solo comprimido, fazendo com que o sistema mantenha-se estável ao longo do tempo. A operação descrita é produzida em cada ponto de injeção, e é dissipada na massa de solo tratado. Portanto, as sobrepressões intersticiais dissipam-se rapidamente.
Resistência à Compressão
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o kP
a
Peso Volumétrico (kN/m³)
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
00 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Mód
ulo
E 1%
(M
Pa)
Peso Volumétrico (kN/m³)
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Módulo de Elasticidade
Pres
são
de E
xpan
são
kPa 11.000
10.000
9.000
8.000
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Peso Volumétrico
Deformação Vertical
Def
orm
ação
Ver
tica
l (%
) 5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
Tensão Vertical kPa
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 110 120
g=2,44kN/m³
g=3,04kN/m³
“ A eficácia do tratamento é demonstrada, primeiramente, através da elevação, macaqueamento, da estrutura/pavimento, uma vez que na intervenção, isto ocorre, exclusivamente, após a expansão gerada pelo processo de inchamento do Geopolímero, enrijecendo todo o solo circundante, e em segundo lugar pela realização de ensaios penetrométricos antes e após a intervenção.”
UTILIZAÇÃO
Com a injeção de polímeros podemos resolver problemas de afundamentos e/ou colapso em estruturas. Estes problemas são ocasionados pela deterioração dos solos (aparecimento de vazios e enfraquecimento do solo) causados pela má compactação, erosão devido à chuvas ou vazamentos ou pela própria estratigrafia do solo (depósitos de solos colapsíveis ou compressíveis).
Estabilização de Solos
Renivelamento de Estruturas com Precisão
Muitas vezes desejamos renivelar o pavimento e/ou piso de um galpão, ou com mais frequência, estabilizar o solo de fundação ou macaquear a estrutura de um edifício devido a recalques pós-construção. O objetivo pode ser conseguido em dois passos:1. Estabilização do solo, preenchendo os
vazios e compactando/adensando o solo de fundação.
2. O renivelamento da estrutura é realizado através da injeção de polímero entre o solo estabilizado e o piso. A elevação da estrutura é
Compactação/Adensamento pelo processo de injeção: Estabilização + Renivelamento
Nesta aplicação utilizamos a mistura de dois componentes de reação rápida e alta expansão estrutura, conseguindo então preencher os vazios compactando o solo, e renivelando as estruturas devido a pressão de expansão da resina.O solo pode ser estabilizado de maneira bastante efetiva saturando-o com polímeros de baixa densidade, ou seja, o polímero é injetado no solo, reagindo com a água presente em seu interior.
realizado de forma precisa através da injeção de um polímero específico controlando a velocidade de reação e a quantidade de material.
Renivelamento de pavimento em encontro de ponte.
Renivelamento de pavimento portuário.
UTILIZAÇÃO
Tradicionalmente, pilhas de sacos de areia são utilizadas para suporte e ancoragem de tubulações, em intervalos de 15m em trechos inclinados, para controle de erosão e redução do fluxo d'água na trincheira.Com a utilização de Geopolímero Expansivo, tudo fica mais fácil:• Especialistas podem preparar o sistema na trincheira
em minutos.• Molda-se em qualquer formato ou condição local.• Geopolímero expande 120 vezes por segundo.• Forma uma barreira a prova d'água, com elevada vida
útil.• Ajuda a manter as juntas soldadas, devido ao alto
poder de aderência.
Suporte e Ancoragem de Tubulações Forçadas
Sistema de Injeção de Geopolímero Expansivo em Estruturas
O sistema de Injeção com Geopolímero Expansivo tem como principais finalidades:
• Proteger estruturas de concreto, selando as trincas fissuras, de modo a impedir agressões externas;
• Estancar infiltrações, inclusive com fluxo de água intenso, garantindo a integridade da estrutura;
• Solidificar a estrutura, obtendo a monoliticidade original, no caso da injeção de Geopolímero rígido.
• Restauram a integridade estrutural e a capacidade de carga, proporcionando soluções de manutenção completas e duradouras. Reparando e selando fissuras, vazios e juntas.
AntesAntes DuranteDurante DepoisDepois
Bueiro, em rodovia, com intenso processo de infiltração.
Tanques de armazenamento de água com vazamento.
Tratamento de infiltrações em cortina de estaca prancha,o Geopolímero Expansivo é injetado à montante da cortina,entre a estaca prancha e o solo. A vedação é instantânea.
