Geotechnical Behavior and Soil-Fiber Interaction of Clayey Soil Mixed with Randomly Dispersed Coconut Fibers

Abstract

This study aims to experimentally analyze the influence of the addition of different amounts of short coconut fibers on the geotechnical properties of tropical clay soil. Samples with 0, 0.5, 1, and 2 wt% of fiber in regard to the dry weight of soil were analyzed. Compaction, direct shear, compressibility, hydraulic conductivity, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS) tests were performed on samples. The best results for the direct shear test were presented by the sample with 1 wt% of fiber. For the compressibility, the results improved proportionally to the added content of coconut fiber. Samples with less than 1 wt% did not show any significant changes in the hydraulic conductivity test; the hydraulic conductivity remained of the order of magnitude of 10-7 cm/s. The SEM and EDS analyses revealed the existence of bonds between the particles of clay and coconut fibers surface. The geotechnical behavior of the mixes with 0.5 and 1 wt% was improved because of this bond between the matrix and reinforcement phase.

Triaxial Compression Test on Consolidated Undrained Shear Strength Characteristics of Fiber Reinforced Soil

“…The results of the interaction between the fibers and soil particles can effectively restrict the movement of soil particles, thus the strength of the soil can be improved. The effect of the fiber content and the fiber length on fiber reinforced soil can be well explained by the interaction between the fibers and the soil particles (Liu et al, 2018;Oliveira et al, 2019;Xie et al, 2019).…”

Comportamento geotécnico de misturas compactadas de solos argilosos com fibras

“…Mohamed (2013) avaliando adições de até 1,5% de fibras de feno em uma matriz de solo argiloso também verificou este mesmo comportamento. Oliveira Júnior et al (2019) analisaram a influência da adição de percentuais da ordem de 0,5; 1 e 2% de fibra de coco adicionados a um solo argiloso da formação Barreiras na Região Metropiltana do Recife e verificaram este mesmo comportamento. Al Wahab e Al-Qurna (1995) avaliando uma argila reforçada com fibras de diversos materiais também observaram aumento da umidade ótima e redução da densidade seca, considerados insignificantes pelos autores para até 2% de fibra.…”

“…O reforço de solos compactados utilizando fibras melhora o comportamento mecânico dos materiais resultantes. Diversos autores relatam que a inclusão da fibra em matrizes de solos, sobretudo os de granulometria fina, tem proporcionado aumento na resistência de pico e redução da queda pós-pico, além de conferir maior ductilidade e tenacidade (CONSOLI et al, 2007;MOHAMED, 2013, OLIVEIRA JÚNIOR et al, 2019. Alguns autores relatam que o acréscimo de resistência ocorre de forma linear em relação ao aumento do teor de fibras (GRAY e OHASHI, 1983).…”

“…Morandini e Schneider (2017) relatam aumentos de 10% no índice de compressão em relação a matriz sem adição de fibras. Oliveira Júnior et al (2019) também identificaram uma relação diretamente proporcional entre o teor de fibras e os parâmetros de compressibilidade, sendo relatado aumento de 0,059 e 0,066 no índice de compressão utlizando teor de 2% de fibra de coco em uma matriz argilosa, respectivamente, em condições inundadas e não inundadas. Para o índice de descompressão os autores observaram aumentos da ordem de 0,022 e 0,006 para o mesmo teor de fibras, respectivamente, em condições inundadas e não inundadas.…”

“…Em particular, os compósitos constituídos por matrizes de solos argilosos compactados e reforçados com fibras são utilizados para obtenção de materiais com melhores características para construção de barreiras de contaminantes, bem como taludes, camadas de base e camada de cobertura de aterros de resíduos sólidos urbanos. Esta prática vem demonstrando eficiência devido seus reflexos na qualificação mecânica do material resultante, principalmente na melhoria da resistência ao cisalhamento (OLIVEIRA JÚNIOR et al, 2019).…”