Influence of the particle size distribution on the stifness of granitic materials

A presente comunicação apresenta a avaliação das características de deformabilidade obtidas com recurso a um equipamento triaxial de precisão, sobre três granulometrias diferentes da mesma origem geológica (formação granítica), a saber: uma areia siltosa (D50=0.36mm) designada de Areia de Perafita, e dois agregados graníticos, um (0/12.5) e outro (0/31.5). Os ensaios foram realizados sobre provetes reconstituídos por compactação sobre amostras no estado não saturado, tendo-se procedido à medição das pressões intersticiais negativas, de modo a se poderem também analisar os resultados em termos de tensões efectivas. Os resultados obtidos evidenciaram, para um determinado nível de tensão, um aumento do módulo de deformabilidade (normalizado para o mesmo índice de vazios) com a diminuição da dimensão máxima das partículas.In this paper is presented the stiffness of three materials with the same geological origin, a silty sand designed Perafita sand (D50=0.36mm) and two granite aggregates, one (0/12.5) and another (0/31.5). The stiffness of the compacted materials was studied by means of precision triaxial tests. The influence of non-saturation into the stiffness is also studied through triaxial tests with measurements of negative pore water pressures. Such measurements allow the analysis of the mechanical behaviour of the unsaturated materials in terms of effective stresses. The results obtained show, for a certain stress level, an increasing of the Young’s modulus (normalised for a certain void ratio) with the decreasing of the maximum size of particles.GRICES/CNRS – projecto “Security of road and railway infrastructures versus climatic changes

Comportamento mecânico e ambiental de materiais granulares : aplicação às escórias de aciaria nacionais

Tese de doutoramento em Engenharia CivilNesta tese estudou-se o comportamento mecânico e ambiental de materiais granulares e muito particularmente os agregados processados das escórias de aciaria produzidas na Siderurgia Nacional, com o principal objectivo de promover a sua valorização (reciclagem) como material de construção nas infraestruturas de transporte e obras geotécnicas. Neste sentido, estabeleceu-se um programa experimental para a caracterização ambiental e mecânica, quer em laboratório, quer no campo, dos agregados processados das escórias de aciaria nacionais, bem como de dois materiais naturais (Saibro Granítico e Agregado Granítico), com o propósito de se compararem as suas propriedades. Em laboratório, o principal ensaio mecanicista utilizado para determinar as propriedades de deformabilidade dos materiais granulares tem sido o triaxial cíclico, desenvolvido durante este programa de investigação. Uma câmara triaxial com 150mm de diâmetro e 300mm de altura foi instrumentada internamente para medição directa da força aplicada e dos deslocamentos no provete de ensaio. Paralelamente ao estudo sobre a valorização dos agregados processados das escórias de aciaria nacionais efectuou-se um outro, relativo à influência do índice de vazios e da granulometria nas características de deformabilidade dos materiais granulares. Esse estudo envolveu a realização de ensaios triaxiais cíclicos, em provetes com diferentes granulometrias, combinando diferentes dimensões médias das partículas (D50) e diferentes índices de vazios. Os resultados do estudo mostraram, claramente, que as equações relativas ao índice de vazios obtidas sobre areias, e normalmente utilizadas em materiais granulares com fracções mais grossas, não descrevem o comportamento destes materiais, sobretudo quando bem compactados. Com base nos resultados obtidos propôs-se para a normalização do módulo de deformabilidade em relação ao índice de vazios uma nova expressão matemática que incorpora um factor que depende da granulometria dos materiais. Os resultados mostraram ainda que o módulo de deformabilidade dos materiais granulares depende da dimensão máxima das partículas e do D50. No campo, a avaliação dos desempenhos mecânico e ambiental dos materiais efectuou-se recorrendo à construção de um trecho experimental, integrado numa estrada nacional em serviço, constituído por três secções distintas. Numa foram utilizados apenas os dois materiais naturais (no aterro e nas camadas de leito do pavimento e base), noutra foi utilizado exclusivamente agregado processado (no aterro e nas camadas de leito do pavimento e base) e na restante aplicou-se o Saibro Granítico, no aterro e na camada de leito do pavimento, e o agregado processado, na camada de base. A avaliação do desempenho mecânico e ambiental dos materiais efectuou-se durante e após a fase de construção. A avaliação do desempenho mecânico durante a fase de construção realizou-se através do controlo dos parâmetros de estado e da deformabilidade dos materiais, com recurso a diferentes ensaios. A avaliação do desempenho mecânico, após a fase de construção, efectuou-se ao longo de dois anos, quer ao nível interno das camadas do pavimento com recurso a extensómetros e do aterro através de varões extensométricos instalados durante a fase de construção, quer ao nível do comportamento global do aterro através de campanhas de nivelamento topográfico de precisão e no pavimento com recurso a ensaios com deflectómetro de impacto pesado. A avaliação do desempenho ambiental efectuou-se, ao longo de um ano, com recurso a instrumentação original em Portugal nesta aplicação: instalação de dois lisímetros. Os resultados experimentais obtidos neste estudo mostraram que os agregados processados das escórias de aciaria nacionais são inertes e apresentam um desempenho mecânico superior ao dos materiais naturais, contribuindo decisivamente para a sua valorização em infraestruturas de transporte e obras geotécnicas. Presentemente, são comercializados pela Siderurgia Nacional como um novo material de construção, com Marcação CE e marca registada com a designação de Agregado Siderúrgico Inerte para a Construção (ASIC).This thesis studied the mechanical and environmental behaviour of granular materials and more specifically processed steel slag aggregates produced in National Iron and Steel Company, with the primary objective of promoting their use (recycling) as a building material in transport infrastructures and geotechnical work. In this context an experimental programme was established in order to environmentally and mechanically characterise, both in laboratory and in the field, the national processed steel slag aggregates, in addition to two natural materials (Granitic gravel and Granite Aggregate), with the purpose of comparing their properties. In the laboratory, the main mechanical test used to determine the deformation properties of granular materials has been the precision cyclic triaxial, developed during this research programme. A triaxial chamber 150mm in diameter and 300mm in height was internally instrumented for the direct measurement of displacement and applied force. Parallel to the study for promoting processed aggregates of national steel slags another laboratory study was carried out on the influence of void ratio and grading on the deformation characteristics of granular materials. This study involved carrying out precision cyclic triaxial tests on specimens with different gradations, combined with different particle size average and different void ratios. The results of the study clearly showed that the equations for the void ratio obtained for sand, and normally used in granular material with coarser fractions, do not describe the behaviour of these materials especially when they are well compacted. Based on the results obtained, a new mathematical expression that incorporates a factor that depends on the gradation of the material is proposed for the normalisation of the modulus of deformability in relation to the void ratio. The results also showed that this modulus in the granular material depends on the maximum size of the particles and on the particle size average. In the field, the assessment of the mechanical and environmental performance of the materials was carried out at the construction of a full scale test integrated in a national road in use which consisted of three distinct sections. In one section, only the two natural materials were used (in the embankment, capping and base layers of pavement), in another section only processed aggregate was used (in the embankment, capping and base layers of pavement) and in the remaining section Granitic Gravel was used, in the embankment and the capping layers of pavement, and processed aggregate was used in the base layer. The assessment of the mechanical and environmental performance of the materials was done during and after the construction phase. The mechanical performance during the construction phase was evaluated by controlling the state parameters and the deformability of the materials by using different tests. After the construction phase this was done throughout two years by assessing the pavement layers by using strain gauges. Furthermore embankment performance was evaluated by using strain gauge rods installed during the construction phase as well by precision topographic levelling campaigns. The assessment of pavement performance was done by using tests with a heavy falling weight deflectometer. The assessment of the environmental performance was carried out throughout one year by means of two lysimeters, instrumentation that is original in Portugal in this application. The experimental results obtained in this study show that the aggregate of national processed steel slags are inert and have a better mechanical performance than that of natural materials, decisively contributing to the promotion of these recycled materials in transport infrastructures and geotechnical works. Presently, this new construction material, with EC marking, registered as a trademark under the name of Agregado Siderúrgico Inerte para a Construção (ASIC) [Inert Steel Aggregate for Construction - ISAC], has led to an increased demand in the national market with obvious benefits for the National Iron and Steel Company

Industrial network membership: Reducing psychic distance hazards in the internationalization of the firm

The network approach to internationalization of the firms has warranted the research focus of many international business scholars. Firms are increasingly involved in international business endeavors and arguably need to learn to adapt to idiosyncratic milieus they encounter in the foreign markets. This paper proposes a conceptual model suggesting that integration in networks strengthens corporate competitiveness in international markets. Network membership provides access to knowledge that facilitates adaptation to the various dimensions - economic, political, legal, cultural ? of the international business environments. Membership in social and business networks are likely to ease internationalization by reducing firms? perceived psychic distance.Networks, internationalization theories, psychic distance

Stifness and influence of non-saturation in granitic materials

Neste artigo, apresentam-se as características de deformabilidade para dois materiais com a mesma origem geológica: um agregado granítico (0/12.5; D50=0.52mm) e uma areia siltosa designada de areia de Perafita (0/6.35; D50=0.36mm). A rigidez, dos materiais compactados, no domínio das pequenas deformações (<10-5) é estudada através de ensaios triaxiais de precisão. A influência da não saturação na deformabilidade dos materiais é estudada através de ensaios triaxiais com medição das pressões intersticiais. Tais medidas permitiram a análise do comportamento mecânico dos materiais não saturados em termos de tensões efectivas, que foram calculadas através das aproximações de Terzaghi e Bishop. Os resultados obtidos mostram para cada material uma relação única entre o módulo de deformabilidade e a tensão efectiva (para e=0.5), independentemente do grau de saturação das amostras ensaiadas.In this paper, the stiffness of two materials with the same geological origin is presented, a granite aggregate (0/12.5, D50=0.52mm) and a silty sand, called Perafita sand (0/6.35; D50=0.36mm). The stiffness in very small strains (<10-5) of the compacted materials is studied by means of precision triaxial tests. The influence of non-saturation on the stiffness is also studied through triaxial tests with measurement of negative pore water pressures. Such measurements allow the analysis of the mechanical behaviour of the unsaturated material in terms of effective stresses. For this purpose two approaches were used: the Terzaghi’s and Bishop’s approaches. The results obtained show, for each material, a unique relationship between vertical stiffness and vertical effective stress (constant void ratio=0.5), independently of the saturation degree of the studied samples.Universidade de Coimbra. Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT-UC)GRICES/CNRS – “Security of road and railway infrastructures versus climatic changes

Influencia de la no saturación y granulometría en la rigidez de materiales de naturaleza granítica

In this paper, the stiffness of two materials with the same geological origin is presented, a silty sand, called Perafita sand (D50=0.36mm) and a granite aggregate (0/12.5, D50=0.52mm). The stiffness in very small strains ( <10-5) of the compacted materials is studied by means of precision triaxial tests (with local strain measurements). The influence of non-saturation on the stiffness is also studied through triaxial tests with measurement of negative pore water pressures. Such measurements allow the analysis of the mechanical behaviour of the unsaturated material in terms of effective stresses. For this purpose two approaches were used: the Terzaghi’s and Bishop’s approaches. The results obtained show, for each material, a unique relationship between vertical stiffness and vertical effective stress (constant void ratio = 0.5), independently of the saturation degree of the studied samples.En este artículo se presenta la rigidez de dos materiales con el mismo origen geológico, una arena con limo, llamada arena Perafita (D50=0.36mm) y un agregado granítico (0/12.5, D50=0.52mm). La rigidez para deformaciones muy pequeñas ( <10-5) de los materiales compactados es estudiada mediante ensayos triaxiales de precisión (con medidas locales de deformación). La influencia de la no-saturación en la rigidez se ha estudiado también mediante ensayos triaxiales con medición de la presión negativa del agua en los poros. Estas medidas permiten el análisis del comportamiento mecánico de materiales no saturados por lo que se refiere a tensiones efectivas. Con este propósito fueron usados dos procedimientos: el de Terzaghi y el de Bishop. Los resultados obtenidos revelan, para cada material, una relación única entre la rigidez vertical y la tensión efectiva vertical (ratio de vacíos constante = 0.5), independientemente del grado de saturación de las muestras estudiadas

Precision triaxial tests to determine deformability characteristics

A presente comunicação apresenta várias técnicas de instrumentação local para medição das deformações verticais e radiais de provetes triaxiais cilíndricos e prismáticos, relatando vantagens e inconvenientes das mesmas. Incluem-se nestas técnicas: LVDT (Linear Variable Differential Transformer), LDT (Local Deformation Transducers), efeito de Hall e transdutores piezoeléctricos. Apresentam-se resultados experimentais obtidos sobre um mesmo solo com recurso a estes diferentes tipos de instrumentação na perspectiva de comparar os resultados obtidos, e mostrar a sua influência, muito particularmente, nas curvas de degradação do módulo com o nível de deformação, varrendo o domínio das pequenas às médias deformações. Além disso, ilustram-se também resultados obtidos em diferentes tipos de materiais recorrendo ao uso de LDT’s implementados no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho.This paper presents several techniques of local instrumentation to measure vertical and radial strains in the triaxial cylindrical or prismatic samples. It also refers the advantages or disadvantages of each technique. The techniques includes: LVDT (Linear Variable Differential Transformer), LDT (Local Deformation Transducers), Hall effect and piezoelectric transducers. Experimental results obtained in a same specimen of soil are presented by using these different kinds of instrumentation. The results are compared showing the influence of each kind of instrumentation, in particularly on the degradation curves covering the small to medium strains. Furthermore, results are also illustrated for different types of materials using LDT’s implemented in the Civil Engineering Laboratory of University of Minho.Fundação para a Ciência e Tecnologia - POCI/ECM/61114/2004

Laitiers d’aciérie portugaise : un nouveau géomatériau

The engineering properties of Portuguese processed steel slags (ISACs) are tested to evaluate the appropriateness of their use in transportation infrastructures and geotechnical works. The laboratory results are compared with values specified in the Portuguese standards for natural aggregates and with values found for natural aggregates of various geological origins. The elastic modulus is carefully evaluated in order to compare the two ISACs with two standard base coarse materials (granite aggregate 0/31.5mm and limestone aggregate 0/19mm). All laboratory results show that the national processed steel slags could be used in geotechnical works, and particularly in transportation infrastructures. The two ISACs demonstrated better mechanical properties than the standard, unbound, granular base, coarse materials.Dans cet article sont présentés les résultats d'essai en laboratoire pour évaluer les propriétés des agrégats laitiers d’aciérie Portugaises (ISAC), dans le but de leur utilisation dans des infrastructures de transport et des travaux géotechniques. Les résultats sont comparés aux valeurs indiquées dans les normes portugaises pour les agrégats traditionnels et avec des valeurs trouvées pour les agrégats naturels de différentes origines géologiques. Une attention particulière est faite en termes du module élastique, comparant les deux ISACs, à deux matériaux standards de sous-couches de chaussées (agrégat 0/31.5mm de granite et agrégat 0/19mm de calcaire). Tous les résultats de laboratoire montrent que les laitiers d’aciérie Portugaises pourraient être employés dans les travaux géotechniques, et en particulier dans les infrastructures de transport. On l'a également expérimentalement observé que les deux ISACs ont de meilleures propriétés mécaniques que les matériaux non traités des sous-couches des chaussées.FEDERFundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCI/ECM/56952/2004POCI 201

Use of non traditional materials in geotechnical works – valorisation of nacional steel slags

Para avaliar a viabilidade de utilização dos ASIC (Agregado Siderúrgico Inerte para Construção) produzidos pela Siderurgia Nacional, em obras geotécnicas, estudam-se em laboratório as suas propriedades mineralógicas, químicas, geométricas, físicas e mecânicas. Neste trabalho apresentam-se os resultados obtidos para as propriedades mecânicas designadamente, a rigidez estudada através de um equipamento triaxial de precisão. Os resultados são comparados com os obtidos em materiais especificados para as camadas de base dos pavimentos, quer em Portugal, quer em França (agregados granítico 0/31,5 e calcário 0/19, respectivamente). Da comparação dos resultados conclui-se que os ASIC apresentam propriedades mecânicas superiores às dos agregados naturais. Estes resultados enfatizam que os ASIC nacionais podem ser utilizados em obras geotécnicas, muito particularmente nas infra-estruturas de transporte.To evaluate the re-use of ASIC (Inert Steel Aggregate for Construction) produced by Siderurgia Nacional in geotechnical constructions viability, a huge laboratory experimental programme was implemented to study the mineralogical, chemical, geometrical, physical and mechanical properties. In this paper are presented the results obtained by laboratory performance-related tests for mechanical properties, namely the stiffness, studied by means of precision triaxial tests. The results obtained for the two steel slags, were compared with a standard base course materials used at Portugal and at France (granite 0/31,5 and limestone aggregate 0/19, respectively). The results obtained show that ASIC have better mechanical properties than a standard base course materials. These results emphasize that the ASIC produced at Portugal could be used in geotechnical works, and particularly in transportation infrastructures.Universidade de Coimbra. Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT-UC)Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - (POCI/ECM/56952/2004)Siderurgia Nacional (SN

Processed Portuguese steel slag: a new geomaterial

The management strategy for waste, in which the prevention of its produc- tion is not yet feasible, should lead to the prioritization of the exploitation of its performance potential, especially through re-use solutions. On this basis, a Research and Development Project is under way in Portugal, which is intended to re-use the processed steel slags pro- duced in the two Portuguese Companies. In this paper are presented the results obtained by laboratory performance-related tests for geometrical, physical and mechanical properties for the two Portuguese processed steel slags, named Inert Steel Aggregates for Construction (ISAC). A special emphasis is made in terms of elastic modulus, comparing the two ISACs, with two standard base course materials (granite and limestone aggregates). The laboratory results show that the ISACs could be used in transportation infrastructures. It was also exper- imentally observed that the two ISACs have better mechanical properties than the standard unbound granular base course materials.University of Illinois at Urbana-Champaig, Illinois Center for Transportation, Center of Excellence for Airport Pavement Research, University of Illinois Railroad Engineering Program, Illinois Department of Transportation, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, Association of American Railroads, Transportation Research Board, American Society of Civil Engineer

Caracterização física e mecânica dos ASICs da Siderurgia Nacional da Maia e do Seixal

Apresentação efectuada no LNEC, LisboaSiderurgia Nacional EPL, SAGeocontroleSoamgueBBFLiporQuimitécnica AmbienteFundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)FEDE