cristian chacón quispe comportamento de um solo argiloso ... graduação alexander, elvis, luis...

Cristian Chacón Quispe

Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resíduo sólido urbano sob carregamento estático

Dissertação de Mestrado

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio.

Orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande

Rio de Janeiro Março de 2013

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PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1112019/CA



Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.

Profª. Michéle Dal Toé Casagrande Orientador

Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Prof. Celso Romanel Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Profª. Karla Salvagni Heineck Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Profª. Maria Esther Soares Marques Instituto Militar de Engenharia

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro

Técnico Científico – PUC-Rio

Rio de Janeiro, 22 de Março de 2013

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Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total

ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do

autor e da orientadora.


Graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade

Nacional de Engenharia do Perú (Lima–Peru) em 2009.

Trabalhou em projetos e obras geotécnicas no Peru no

período 2007–2010. Ingressou no mestrado na Pontifícia

Universidade Católica do Rio de Janeiro em 2011,

desenvolvendo Dissertação na linha de pesquisa de

Geotecnia Experimental aplicada a solos reforçados.

Ficha Catalográfica

Quispe, Cristian Chacón Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resíduo sólido urbano sob carregamento estático / Cristian Chacón Quispe ; orientadora Michéle Dal Toé Casagrande – 2013. 150 f. il. (color.) ; 30 cm

Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2013.

Inclui bibliografia

1. Engenharia civil – Teses. 2. Cinzas de resíduo sólido

urbano. 3. Estabilização de solos. 4. Cinza volante. 5. Cinza de fundo. 6. Ensaios triaxiais. I. Casagrande, Michéle Dal Taé I. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. III. Título.

CDD: 624

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Dedico esta Dissertação ao meu pai

Darío L. Chacón Iporre que está no céu,

minha mãe Marcelina M. Quispe Loayza

e meu irmão Edwin F. Ccente Quispe .

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Agradecimentos

A Deus, por ser sempre meu guia em tudo o que eu faço.

Ao meu pai, Dario L. Chacón Iporre, que agora está no céu, mas sempre acreditou

em mim, em minha capacidade e confiou em mim, sendo seu último filho, para

cumprir a promessa de ter ingressado a melhor universidade do Perú, a UNI, e

agora acabar um passo mais e ser um futuro mestre numa das melhores

universidades do Brasil, PUC-Rio.

A minha mãe, Marcelina M. Quispe Loayza, por ser o melhor exemplo que eu

tenho na vida, exemplo de esforço e perseverança para conseguir qualquer

objetivo proposto.

A meu irmão, Edwin Fernando Ccente Quispe, por ser mais que um irmão, um

exemplo de vida e com que vou ficar agradecido a minha vida toda.

A minha namorada, Leydi Del Rocio Silva Callpa, pela compreensão, carinho e

amor em todo momento.

A Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-Rio, e ao Programa

de Pós-Graduação em Engenharia Civil, pela oportunidade de estudar nesta

prestigiosa instituição.

A minha orientadora, Professora Michéle Dal Toé Casagrande, com quem sempre

me senti à vontade. Obrigado por ter me aceitado como seu orientado, foi a

melhor escolha que eu fiz no ano passado depois de não poder trabalhar com o

professor Sayão por seu problema de saúde. Obrigado por me ajudar em todo

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momento desta pesquisa e por ser mais que uma orientadora, ser uma amiga com

quem espero contar a vida toda.

A meus amigos do Peru Jhon, Hans, Diego, Joao, Marco, Abraham, Luis, Hugo,

Alfonso por suas mensagens de apoio e me cumprimentar com muito afeto cada

vez que voltei para Peru nestes dois anos.

A todos meus amigos da PUC-Rio, começando por meus amigos da sala 607D,

Frank, Nilthson, Phillip, Julio, Fredy, Juliana, Rafael e aos meus amigos da Pós-

graduação Alexander, Elvis, Luis Fernando, Eliot Jorge, Gary, Lidia, Manuella,

Ingrid, Alena, João e mais pelos momentos de conversa e amizade que vai ficar

para a vida toda.

Aos professores da Engenharia Civil da PUC-Rio pelas aulas ditadas e os

conhecimentos transmitidos durante estes dois anos de mestrado.

A Usina Verde S.A. na pessoa do Eng. Jorge Pesce, pelo fornecimento das cinzas

utilizadas neste estudo.

A pessoal de Iniciação Científica, Phillipe, Tatiana, Paula e Marina, pela ajuda e

realização de parte dos ensaios de caracterização desta dissertação.

A Monica Moncada pela ajuda, auxílio e disposição fornecida no Laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente. Aos técnicos do laboratório Amaury, meu grande

amigo, e Josué pelo apoio para realizar os ensaios.

A CAPES pela oportunidade e financiamento desta pesquisa.

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Resumo

Quispe, Cristian Chacón; Casagrande, Michéle Dal Toé. Comportamento

de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resíduo sólido urbano

sob carregamento estático. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. Dissertação de

Mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro.

A gestão dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) e seu consequente

reaproveitamento ou não é um problema existente no Brasil e no mundo. No

Brasil, a produção de energia mediante incineração de RSU ainda está na sua

etapa inicial, como por exemplo, com a implantação da Usina Verde no campus

da UFRJ, com a consequente produção de subprodutos, como as cinzas volante e

de fundo. Este estudo apresenta o comportamento de um solo coluvionar argiloso

estabilizado com cinzas de RSU sob carregamento estático, tendo como principal

objetivo avaliar a influência destas cinzas misturadas com o solo para possíveis

aplicações em obras geotécnicas. Para isso foram realizados ensaios de

caracterização física, química e mecânica, como ensaios de compactação Proctor

Normal e ensaios triaxiais consolidados isotropicamente drenados (CID), para o

solo puro e misturas solo-cinza. Foram avaliadas as influências do teor de cinzas

(20%, 30% e 40% de cinza volante e de cinza de fundo), bem como do tempo de

cura (30 e 60 dias). Os resultados mostram que todas as misturas solo-cinza

apresentam melhores parâmetros de resistência, em comparação do solo puro,

onde as misturas solo-cinza volante apresentaram melhores resultados quando

comparadas às misturas solo-cinza de fundo. A variação de teor de cinza

adicionado ao solo, sem cura, mostra que para maiores teores de cinza volante a

coesão diminui e ocorre o contrário com a cinza de fundo. Com relação ao tempo

de cura, na maioria dos casos houve melhora do comportamento das misturas

solo-cinza em comparação ao obtido sem cura. O teor de cinza (volante ou de

fundo), tempo de cura e a tensão de confinamento influenciam na deformação

volumétrica das misturas solo-cinza, apresentando menores deformações

volumétricas para maiores teores de cinza e maiores tempos de cura. As misturas

com 40% de cinza volante e 30% de cinza de fundo apresentaram as melhores

características de resistência e poderiam ser utilizadas como estabilizante no solo

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estudado, cumprindo exigências geotécnicas e ambientais, além de rebaixar os

custos de obra e dar um destino mais nobre para as cinzas de RSU.

Palavras-chave

Cinzas de resíduo sólido urbano; estabilização de solos; cinza volante;

cinza de fundo; ensaios triaxiais.

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Abstract

Quispe, Cristian Chacón; Casagrande, Michéle Dal Toé (Advisor).

Behavior of clayey soil stabilized with municipal solid waste ashes

under static load. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. MSc. Dissertation –

Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio

de Janeiro.

Management of Municipal Solid Waste (MSW) and its subsequent reuse or

not is an existing problem in Brazil and the world. In Brazil, the production of

energy through incineration of MSW is still in its initial stage, for example, with

the implementation of “Usina Verde” on campus at UFRJ, with the consequent

production of byproducts, such as fly and bottom ashes. This study presents the

behavior of a colluvial clayey soil stabilized with ashes from MSW under static

load, with the main objective to evaluate the influence of these ashes mixed with

the soil for possible applications in geotechnical works. For this characterization

were performed physical, chemical and mechanical tests, as Proctor compaction

tests Normal isotropically consolidated and drained triaxial (CID) for the pure and

soil-ash mixtures. Were evaluated the influence of the ash content (20%, 30% and

40% fly ash and botton ash) and of curing time (30 and 60 days). The results show

that all mixtures soil-ash have better shear strength compared to the pure soil,

where the soil- fly ash mixtures showed better results compared to mixtures of

soil- bottom ash. The variation of the ash content added to the soil, without

curing, shows that higher levels of ash the cohesion decrease and the opposite

occurs with the bottom ash. Respect to the curing time, in most cases there was as

improvement of the behavior of mixtures soil-ash compared to that obtained

without curing. The ash content (fly or bottom), curing time and confinement

stress influence the volumetric deformation to soil-ash mixtures, showed lower

volumetric deformations to higher concentrations of ash and longer curing times.

The mixtures with 40% fly ash and 30% bottom ash, showed the best

characteristics of strength and could be used as stabilizer in the studied soil,

compliance requirements geotechnical and environmental, in addition to lower

labor costs and give a nobler destiny for the ashes of MSW.

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Keywords

Municipal solid waste ashes; soil stabilization; fly ash; bottom ash; triaxial

tests.

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Sumário

1 Introdução 25

1.1. Relevância e Justificativa da Pesquisa 25

1.2. Objetivos 27

1.3. Organização do Trabalho 27

2 Revisão Bibliográfica 29

2.1. Considerações Iniciais 29

2.2. Resíduo Sólido Urbano e seu impacto ao Meio Ambiente 30

2.3. Aproveitamento das Cinzas de RSU 34

2.4. Estabilização de solos 39

2.4.1. Solo-Cal 42

2.4.2. Solo-Cimento 46

2.4.3. Solo-Cinza de Carvão 48

2.5. Considerações Finais 52

3 Programa Experimental 54

3.1. Materiais 54

3.1.1. Solo 54

3.1.2. Cinza Volante e Cinza de Fundo 58

3.1.2.1. Produção das Cinzas de RSU 59

3.1.2.2. Processo de Incineração 61

3.1.3. Misturas Solo-Cinza 66

3.2. Quantidade e Cronograma de ensaios 66

3.2.1. Quantidade de ensaios 67

3.3. Métodos e Procedimentos de Ensaio 68

3.3.1. Ensaios de Caracterização Física 69

3.3.1.1. Densidade Real dos Grãos 69

3.3.1.2. Limites de Atterberg 69

3.3.1.3. Análise Granulométrica 70

3.3.2. Ensaios Químicos 70

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3.3.2.1. Composição Química 70

3.3.2.2. Teor de Matéria Orgânica 71

3.3.2.3. Solubilização e Lixiviação 72

3.3.3. Ensaios de Caracterização Mecânica 73

3.3.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal 73

3.3.3.2. Ensaios Triaxiais 74

3.3.3.3. Ensaios Triaxiais CID 74

3.3.3.3.1. Equipamento utilizado 74

3.3.3.3.2. Preparação dos corpos de prova 76

3.3.3.3.3. Procedimento de saturação dos corpos de prova 81

3.3.3.3.4. Adensamento e Cálculo do t100 81

3.3.3.3.5. Cálculo da velocidade de cisalhamento e etapa de

Cisalhamento 82

3.3.3.3.6. Análises de Resistência 84

4 Resultados e Análises 86

4.1. Ensaios de Caracterização Física 86

4.1.1. Densidade Real dos Grãos (Gs) 86

4.1.2. Limites de Atterberg 87

4.1.3. Análise Granulométrica 88

4.1.4. Classificação SUCS 90

4.2. Ensaios Químicos 92

4.2.1. Composição Química 92

4.2.2. Teor de Matéria Orgânica 96

4.2.3. Ensaio de Lixiviação 97

4.2.4. Ensaio de Solubilização 99

4.3. Ensaios de Caracterização Mecânica 101

4.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal 101

4.3.2. Ensaios Triaxiais CID 103

4.3.2.1. Influência do tipo de cinza 105

4.3.2.1.1. Envoltórias e Parâmetros de Resistência ao Cisalhamento

comparando a influência do tipo de cinza 112

4.3.2.2. Influência do Teor de Cinza 116

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comparando a influência do teor de cinza 121

4.3.2.3. Influência do Tempo de Cura 123


comparando a influência do tempo de cura 133

5 Considerações Finais 142

5.1. Conclusões 142

5.2. Sugestões para pesquisas futuras 145

Referências Bibliográficas 146

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Lista de Figuras

Figura 2.1 – Destinação final de RSU em toneladas por dia. (ABRELPE,

2011) ................................................................................................. 32

Figura 2.2 – Geração de RSU em toneladas por ano. (ABRELPE, 2011) 32

Figura 2.3 – (a) Coleta de RSU em toneladas por ano. (b) Destinação final

do RSU (ABRELPE, 2011) ................................................................ 33

Figura 2.4 – Efeito do teor de cal sobre a resistência a compressão

simples para alguns solos tratados com cal e curados por 7 dias.

(Inglês & Metcalf,1972) ..................................................................... 44

Figura 2.5 – Efeito do tempo de cura sobre a resistência a compressão

simples para alguns solos estabilizados com cal. (Inglês & Metcalf,

1972) ................................................................................................. 45

Figura 3.1 - Localização do Campo Experimental II PUC-Rio (Soares

2005). ................................................................................................ 55

Figura 3.2 – Argila utilizada - solo coluvionar. .......................................... 56

Figura 3.3 - Descrição morfológica do perfil do Campo Experimental II da

PUC-Rio (Dylac, 1994) ...................................................................... 57

Figura 3.4 – Cinza Volante de RSU ......................................................... 59

Figura 3.5 – Cinza de Fundo de RSU ...................................................... 59

Figura 3.6 – Composição do RSU da COMLURB e da Usina Verde

(FONTES, 2008) ............................................................................... 60

Figura 3.7 – Segregação de materiais para reciclagem na Usina Verde

(USINA VERDE, 2009)...................................................................... 63

Figura 3.8 – Processo de geração de energia elétrica na Usina Verde

(USINA VERDE, 2009)...................................................................... 64

Figura 3.9 – Etapas do processo de incineração de RSU na Usina Verde

S/A (Fontes, 2008) ............................................................................ 65

Figura 3.10 – Equipamento de EDX do LABEST da COPPE/UFRJ

(Vizcarra, 2010) ................................................................................. 71

Figura 3.11 – Mufla de 440 °C usada para as misturas solo-cinza do

laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. .................. 72

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Figura 3.12 -(a) Caixa leitora de dados; (b) Medidor de Variação de

Volume tipo Imperial College; (c) Painel de controle das Pressões; (d)

Aplicação de Pressão confinante; (e) Cilindro de Acrílico; (f) Corpo-

de-prova; (g) Válvulas da câmara Triaxial; (h) Controle para início do

cisalhamento ..................................................................................... 75

Figura 3.13 – (a) Software CatmanEasy na etapa de cisalhamento, (b)

Sistema de aquisição de dados (Ramirez; 2012). ............................. 76

Figura 3.14 - Corpo cilíndrico compactado ............................................... 76

Figura 3.15 – (a) Corpo de prova após moldagem; (b) Corpo de prova

após aplainadas a base e a topo ...................................................... 77

Figura 3.16 – Capsulas com mistura de solo-cinza tirados do moldagem 77

Figura 3.17 – Teste de membrana ........................................................... 78

Figura 3.18 – (a) Pesagem do corpo-de-prova para montar na prensa

triaxial; (b) Verificação da prensa antes do ensaio ............................ 78

Figura 3.19 – Colocação do papel filtro. ................................................... 79

Figura 3.20 – (a) Colocação do corpo-de-prova no equipamento triaxial;

(b) Colocação da membrana com ajuda do molde de aço. ............... 79

Figura 3.21 – Colocação do papel filtro e a pedra porosa no topo do

corpo-de-prova .................................................................................. 80

Figura 3.22 – (a) Fixação da membrana ao corpo de prova com os o-rings;

(b) Preenchimento da câmara triaxial com água; (c) Colocação da

conexão de pressão confinante. ....................................................... 80

Figura 3.23 – Diferentes critérios para definição de ruptura. (Head, 1986

apud Dias, 2007) ............................................................................... 84

Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e cinza de

fundo. ................................................................................................ 88

Figura 4.2 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e misturas

com 20%, 30% e 40% de teor de cinza volante. ............................... 89

Figura 4.3 – Distribuição granulométrica do solo, cinza de fundo e

misturas com 20%, 30% e 40% de teor de cinza de fundo. .............. 89

Figura 4.4 - Curvas de compactação Proctor Normal do solo e misturas

solo-cinza volante. .......................................................................... 101


solo-cinza de fundo. ........................................................................ 102

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Figura 4.6 - Curvas tensão e deformação volumétrica versus deformação

axial para o solo puro (S100), ensaios de compressão triaxial.

(Ramirez, 2012) .............................................................................. 104

Figura 4.7 - Curvas tensão desviadora e deformação volumétrica versus

deformação axial para o SP, misturas SP80CV20 e SP80CF20 em

ensaios de compressão triaxial. ...................................................... 106







Figura 4.10 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas

SP80CV20 e SP80CF20. ................................................................ 113


SP70CV30 e SP70CF30. ................................................................ 113


SP60CV40 e SP60CF40. ................................................................ 114

Figura 4.13 – Corpos de prova de SP80CV20; (a) Amostra cisalhada a 50

kPa; (b) Amostra cisalhada a 400 kPa ............................................ 115


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20, SP70CV30 e

SP60CV40 em ensaios de compressão triaxial. ............................. 116


deformação axial para o SP, misturas SP80CF20, SP70CF30 e

SP60CF40 em ensaios de compressão triaxial. .............................. 119


SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40. ............................................ 121


SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40. ............................................. 122


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20 sem tempo de cura

e com 30 e 60 dias em ensaios de compressão triaxial. ................. 124

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e com 30 dias em ensaios de compressão triaxial. ......................... 126





deformação axial para o SP, misturas SP80CF20 sem tempo de cura









SP80CV20 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias. ....................... 134


SP70CV30 sem tempo de cura e com 30 dias. ............................... 134

Figura 4.26 – Comparação entre as envoltórias do SP e mistura



SP80CF20 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias. ....................... 136


SP70CF30 sem tempo de cura e com 30 dias. ............................... 137



Figura 4.30 – Variação da coesão para diferentes misturas solo-cinza e

tempo de cura. ................................................................................ 140

Figura 4.31 – Variação do ângulo de atrito para diferentes misturas solo-

cinza e tempo de cura. .................................................................... 140

Figura 4.32 – Corpos de prova de SP60CV40 T60d - (a) Amostra

cisalhada a 50 kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c) Amostra

cisalhada a 400 kPa. ....................................................................... 141

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Figura 4.33 – Corpos de prova de SP70CF30 sem tempo de cura - (a)

Amostra cisalhada a 50 kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c)

Amostra cisalhada a 400 kPa. ......................................................... 141

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Lista de Tabelas

Tabela 2.1 – Municípios Pesquisados por Regiões. (ABRELPE, 2011) ... 31

Tabela 2.2 – Quantidade de RSU Coletada por regiões e Brasil.

(ABRELPE, 2011) ............................................................................. 32

Tabela 2.3 - Uso potencial de cinza volante de RSU. (Ferreira et al, 2003)

.......................................................................................................... 34

Tabela 2.4 - Comparação de diferentes opções para a aplicação de cinza

volante de RSU. (Ferreira et al. 2003) .............................................. 36

Tabela 2.5 – Previsão da quantidade de cal em função do tipo de solo.

(Inglês & Metcalf, 1972) .................................................................... 43

Tabela 2.6 – Cimento requerido por volume para estabilização efetivo de

diferentes solos. (Michelli & Freitagi, 1959 apud Das, 2001) ............ 47

Tabela 3.1 - Análise mineralógica (Sertã, 1986) do coluvio (3,0 -3,5 m.) . 58

Tabela 3.2 - Siglas utilizadas para o solo, cinzas e as misturas............... 66

Tabela 3.3 – Quantidade de ensaios ........................................................ 68

Tabela 4.1 – Resultados do ensaio de densidade real dos grãos para o

solo, cinza volante e cinza de fundo. ................................................ 86

Tabela 4.2 – Resultados dos ensaios de Limites de Atterberg para o solo

e misturas solo-cinza volante. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013) ........ 87


e misturas solo-cinza de fundo. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013) ...... 87

Tabela 4.4 – Resultados das análises granulométricas. .......................... 90

Tabela 4.5 – Índices para classificação SUCS. ........................................ 90

Tabela 4.6 - Caracterização Física do solo coluvionar do Campo

Experimental II da PUC-Rio (Ramirez, 2012 e Quispe, 2013) .......... 91

Tabela 4.7 – Análises químicas de capacidade de troca catiônica (CTC) e

de ataque sulfúrico (Duarte, 2004 apud Soares, 2005) ..................... 92

Tabela 4.8 – Análises químicas total em porcentagem em peso (Sertã,

1986) ................................................................................................. 92

Tabela 4.9 – Análises mineralógica (Sertã, 1986) .................................... 93

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Tabela 4.10 – Composição química da cinza volante de RSU (Vizcarra,

2010) ................................................................................................. 94

Tabela 4.11 – Composição química da cinza de fundo de RSU (Vizcarra,

2010) ................................................................................................. 94

Tabela 4.12 – Composição química das misturas solo-cinza volante de

RSU................................................................................................... 95

Tabela 4.13 – Composição química das misturas solo-cinza de fundo de

RSU................................................................................................... 96

Tabela 4.14 – Teor de matéria orgânica do solo, cinza volante e cinza de

fundo. (Vizcarra, 2010 e Quispe, 2013) ............................................ 96

Tabela 4.15 – Teor de matéria orgânica das misturas solo-cinza. ........... 97

Tabela 4.16 – Resultados do ensaio de lixiviação – Parâmetros

Inorgânicos na Cinza Volante (Vizcarra, 2010). ................................ 98


Inorgânicos na Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010). ............................. 98

Tabela 4.18 – Resultados do ensaio de solubilização – Parâmetros



Inorgânicos na Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010). ........................... 100

Tabela 4.20 – Resultados dos ensaios de compactação Proctor Normal

para o solo e misturas de solo-cinza volante. ................................. 101


para o solo e misturas de solo-cinza de fundo. ............................... 102

Tabela 4.22 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o SP e as

misturas solo-cinza sem tempo de cura .......................................... 115

Tabela 4.23 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o solo argiloso

(SP) e as misturas solo-cinza sem tempo de cura. ......................... 123

Tabela 4.24 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o solo (SP) e as

misturas solo-cinza sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo

de cura. ........................................................................................... 138

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Lista de Abreviaturas

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas


ABRELPE Associação Brasileira de Empresas de

Limpeza Pública e Resíduos Especiais

CBR California Bearing Ratio

CD Adensado e drenado

CDR Combustível Derivado do Resíduo

CF Cinza de Fundo

CH Argila arenosa de média plasticidade

CID Consolidado Isotropicamente Drenado

COMLURB Companhia Municipal de Limpeza Urbana

CTC Capacidade de troca catiônica

CV Cinza Volante

EDX Espectrometría de fluorescêncía de Raios-X

EUA Estados Unidos da América

IP Indice de Plasticidade

LL límite de liquidez

LP Límite de Plasticidade

LVDT Linear Variable Differential Transformer

MMA Ministerio de Meio Ambiente

MVV Medidores de Variação Volumétrica

OL Argila orgânica de baixa plasticidade

RSU Resíduo Sólido Urbano

SM Areias siltosas

SP Solo Puro

SP-SC Areias mal graduadas com argila

SUCS Sistema Unificado de Classificação dos Solos

SW-SC Areia bem graduada com argila

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Lista de Símbolos

ótm Teor de umidade ótimo de compactação

d máx Peso específico seco aparente máximo

d Massa específica seca

s Densidade real dos grãos

Teor de umidade

Gs

Massa específica do solo

Massa específica real dos grãos

e Índice de vazios

emáximo Índice de vazios máximo

emínimo Índice de vazios mínimo

Cu Coeficiente de uniformidade

Cc Coeficiente de curvatura

D10 Diâmetro efetivo

D50 Diâmetro médio

tf Tempo mínimo de ruptura

L Altura do corpo de prova

υ Coeficiente de Poisson

ν Velocidade de cisalhamento

‘

”

Relativo a tensões efetivas

Polegadas

a Deformação axial

v Deformação volumétrica

Tensão de cisalhamento

1, 3 Tensões principais, maior e menor

σ’c Tensão de confinamento efetiva

σd Tensão desviadora

Δσc Acréscimo de tensão confinante aplicado

Δu Excesso de poropressão gerado

φ’ Ângulo de atrito

c’ Coesão

p’ (σ’1 + σ’3)/2 (Tensão efetiva média normal)

DBD


q (σ’1 – σ’3) /2 (Tensão de Desvio)

E Módulo de Young

h Altura final do corpo de prova.

kPa Kilo Pascais

hi

%

mm

cm

°C

Altura inicial do corpo de prova.

Porcentagem

Milímetro

Centímetros

Graus centígrados

meq Miliequivalentes

t Tonelada

kg Kilogramas

H2O Água

SiO2 Sílica

Al2O3 Alumina

Fe2O3 Hematita

SO3 Anidro Sulfúrico

CaO Óxido de Cálcio

Cl Cloro

TiO2 Dióxido de Titânio

K2O Óxido de Potássio

P2O5 Pentóxido de Fósforo

ZnO Óxido de Zinco

Cr2O3 Óxido de Crômio (III)

MnO Óxido de Manganês (II)

SrO Óxido de Estrôncio

ZrO2 Óxido de Zircônio

CuO Óxido de Cobre (II)

PbO Óxido de Chumbo (II)

MgO Óxido de Magnésio

Na2O Óxido de Sódio

V2O5 Pentóxido de Vanádio

KI Iodeto de Potássio

DBD


KCl Cloreto de Potássio

H2SO4 Ácido sulfúrico

NaOH Hidróxido de sódio

CO2 Dióxido de Carbono

pH Medida da acidez ou basicidade

DBD


25

1 Introdução

1.1. Relevância e Justificativa da Pesquisa


reaproveitamento ou não é um problema existente no Brasil e no mundo. A

disposição final das quantidades gigantescas de RSU gerado diariamente é um

problema que afeta a todos os setores da sociedade. Segundo a Associação

Brasileira das Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (ABRELPE,

2011), que trabalha em cerca de 400 municípios e representa quase 51% da

população urbana total do Brasil, no ano 2011 foram gerados quase 178 mil

toneladas de lixo domiciliar por dia, o que é ao ano quase 61,9 milhões de

toneladas de lixo. Foi 1,8% a mais que do ano 2010, onde o aumento de

população foi de 0,9%, metade do lixo a mais gerado no ano 2011, que aumenta a

cada ano. Dos 61,9 milhões de toneladas de lixo, 55,5 milhões de toneladas foram

resíduos sólidos e destes, 42% tiveram disposição em locais inadequados, como

lixões e aterros controlados. Ressalta-se que 10% de todo o lixo que é gerado

acaba tendo destino pior em terrenos baldios, córregos, lagos e outros.

Visando este problema o estado brasileiro promulgou a nova Lei de

Resíduos Sólidos (Lei N° 12.305, de 2 de Agosto de 2010) onde previa que desde

Agosto de 2012, todos os municípios deveriam fazer a entrega de seus planos de

gestão de resíduos. Os municípios que perderam o prazo não teriam direito a

receber recursos federais e renovar novos contratos com a esfera federal para o

setor. Segundo o Ministério de Meio Ambiente (MMA), só 10% das cidades

brasileiras concluíram e entregaram esses planos e as novas administrações

eleitas, em Outubro de 2012, deverão fazer a entrega desses planos no ano que

assumirão seu cargo, em 2013.

Com o aumento da produção anual de RSU, as preocupações ambientais

com os métodos de deposição tradicionais, falta de espaço para instalação de

DBD


26

aterros sanitários e as novas disposições legais propostas pelo governo brasileiro,

são incentivadas novas alternativas de gestão dos RSU, tais como incineração.

A incineração é um componente importante da gestão integral de RSU em

vários países. O processo de incineração com geração de energia transforma

materiais orgânicos em CO2 e H2O, mas gera resíduos orgânicos, a partir de

metais ferrosos e não ferrosos. Estes resíduos são classificados como cinza de

fundo e cinza volante, o primeiro é o subproduto do processo de combustão,

enquanto as cinzas volantes são os resíduos provenientes da câmara de combustão

e são recolhidos a partir do reator e filtros.

No Brasil, a produção de energia mediante incineração de RSU ainda está

na sua etapa inicial, como por exemplo, com a implantação da Usina Verde no

campus da UFRJ, com a consequente produção de subprodutos, como as cinzas

(volante e de fundo) que, para cada tonelada de RSU que entra no forno, se obtém

120 kg de cinza, que atualmente são dispostas no Aterro Metropolitano Jardim

Gramacho, no Município de Rio de Janeiro, e ocupa só 12% do peso que ocuparia

o RSU sem ser tratado.

Com a presente pesquisa procura-se conhecer a viabilidade do emprego das

cinzas obtidas pela incineração de RSU como material estabilizante em obras de

terra submetidas a esforços estáticos, através de ensaios experimentais de

laboratório. A utilização das cinzas de RSU como material estabilizante pode

potencializar a diminuição da exploração de recursos naturais, contribuir com a

minimização de passivos ambientais, agregar valor ao resíduo e evitar problemas

ambientais, eliminando problemas atuais de disposição de resíduos em lixões e

aterros sanitários.

A técnica de inserção de materiais alternativos em obras geotécnicas auxilia

na diminuição dos custos das obras, incentivando o investimento neste tipo de

infraestrutura e atendendo parcelas da sociedade que são menos favorecidas.

Para que sejam concebidos novos materiais é relevante que se conheçam as

propriedades mecânicas, físicas e químicas dos materiais de constituição e suas

possíveis misturas. Esta dissertação faz parte de uma linha de pesquisa que aporta

os primeiros conhecimentos, no Brasil, sobre o comportamento de solos

estabilizados com cinzas de RSU, sendo que ao verificar que as cinzas de RSU

podem ser utilizadas para potencializar sua utilização em projetos de obras

geotécnicas (camadas de aterros sanitários, aterros sobre solos moles,

DBD


27

estabilização de taludes e aterros temporários) se estaria contribuindo na melhora

do equilíbrio entre o meio ambiente e sociedade, além de dar um fim mais nobre

às cinzas de RSU.

1.2. Objetivos

O objetivo principal desta pesquisa é avaliar a influência das cinzas de RSU,

provenientes da Usina Verde S.A., como material estabilizante em uma amostra

de um solo coluvionar argiloso, para possíveis aplicações em obras geotécnicas.

Este objetivo será alcançado através da avaliação do comportamento físico,

químico e mecânico do solo e das misturas solo-cinza, estabelecendo parâmetros

de comportamento que possam medir a influência da adição da cinza de RSU no

solo.

De acordo com o objetivo principal descrito, foram estabelecidos os

seguintes objetivos específicos:

Realizar ensaios de caracterização física e química do solo, das

cinzas de RSU e misturas solo-cinza, através de ensaios de

laboratório normatizados;

Avaliar o comportamento mecânico do solo puro e das misturas com

diversos teores de cinza volante e cinza de fundo, através de ensaios

de compactação e ensaios triaxiais consolidados isotropicamente

drenados (CID), a fim de se obter os parâmetros de resistência ao

cisalhamento;

Analisar as influências do tipo e teores de cinzas adicionadas ao solo

e do tempo de cura nas misturas solo-cinza.

1.3. Organização do Trabalho

Este trabalho está dividido em cinco capítulos, iniciando com este capítulo

introdutório (Capítulo 1), seguido do Capítulo 2, onde é apresentada uma revisão

da literatura existente sobre as cinzas de RSU, o impacto ambiental dos RSU,

aproveitamento das cinzas de RSU em projetos geotécnicos e estabilização de

DBD


28

solos com este tipo de cinza e outros tipos de estabilizadores como cimento, cal e

cinzas de carvão.

No Capítulo 3 é descrito detalhadamente o programa experimental seguido

neste trabalho. Descrevem-se também os materiais utilizados, os equipamentos, os

métodos de ensaios e as quantidades e cronograma de ensaios.

O Capítulo 4 apresenta os resultados dos ensaios de caracterização física,

química e mecânica realizados. Estes resultados são analisados com o fim de

procurar uma tendência de comportamento das misturas solo-cinza e compará-lo

com o solo.

Finalmente no Capítulo 5 são apresentadas as considerações finais baseadas

no conhecimento obtido da realização deste trabalho e da análise dos resultados

seguido das sugestões para futuras pesquisas.

DBD


29

2 Revisão Bibliográfica

2.1. Considerações Iniciais

O uso de resíduos constitui uma área de estudo em expansão, em diferentes

lugares do mundo, principalmente devido às perspectivas de racionalização e

conformidade ambiental que o tema envolve.

Neste contexto é importante destacar diversos tipos de cinzas como, as

cinzas obtidas de queima de carvão, queima de resíduos sólidos urbanos ou outros

tipos de resíduos, cinzas de bagaço de cana de açúcar, etc, que podem ser usados

como material de reforço para o solo pela apresentação de características

pozolânicas na sua estrutura de composição, além de promover mecanismos de

melhora e otimização de desempenho de solos em qualquer tipo de aplicação

(obras rodoviárias, elementos de fundações, camadas de aterros sanitários, etc).

Um caso histórico é apresentado por Cerati (1979, apud Rosa, 2009) onde

pode-se destacar o emprego de solo vulcânico para tornar mais resistentes à água

as argamassas de cal destinadas ao revestimento de cisternas, na ilha de Santorin,

já no século VII a. C. Ainda segundo este autor, pode-se observar que 1936 é a

data considerada como marco para a utilização de cinzas volantes provenientes de

termoelétricas como agente cimentante no concreto, nos EUA.

Cinzas provenientes de incineração de resíduo sólido urbano têm sido

estudadas para usos como agentes estabilizantes de solos e em camadas de

cobertura de rejeitos (Lee et al. 1996 apud Rosa, 2009). Misturas contendo esse

material vêm se constituindo em alternativas viáveis para essas aplicações, uma

vez que suas características físicas, químicas e mecânicas são bastante

semelhantes aos das cinzas volantes, por exemplo, a incineração de resíduos

sólidos, no Havai, EUA, tem sido realizada com propósitos de geração de energia,

esse procedimento visa, principalmente, reduzir o volume total dos resíduos

sólidos urbanos.

DBD


30

É importante o conhecimento de diferentes tipos de usos e novas técnicas da

engenharia para reaproveitar as cinzas obtidas da queima de resíduo sólido

urbano, para contribuir com novas soluções aos problemas da engenharia, com

menor custo e preservando o meio ambiente ao mesmo tempo.

2.2. Resíduo Sólido Urbano e seu impacto ao Meio Ambiente

O resíduo sólido urbano (RSU), vulgarmente denominado por lixo urbano, é

resultante da atividade doméstica e comercial da população. A sua composição

varia, dependendo da situação sócio-econômica e das condições e hábitos de vida

de cada um. Esses resíduos podem ser classificados das seguintes maneiras:

matéria orgânica, papel e papelão, plásticos, vidro, metais e outros (roupas, óleos

de cozinha e óleos de motor, resíduos eletrônicos).

Existem também alguns tipos de resíduos diferentes dos comumente

encontrados e que são denominados tóxicos. Estes necessitam de um destino

especial para que não contaminem o ambiente e os seres que nele habitam, como

aerossóis vazios, pilhas, baterias, lâmpadas fluorescentes, restos de medicamentos

e outros.

Segundo a nova Lei de Resíduos Sólidos (Lei N° 12.305, de 2 de Agosto de

2010), o lixo deixa de ser lixo para virar resíduos sólidos ou rejeitos. O resíduo

sólido é um material valioso para ser usado novamente na cadeia produtiva, ser

reaproveitado, reciclado e não mais descartado e o rejeito é o resíduo sólido

também, mas depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e

recuperação por processo tecnológico disponível e economicamente viável.

Então, existe uma responsabilidade compartilhada com o setor público e

privado, sociedade civil, cidadãos e catadores de material reciclável para que

façam parte de um mesmo objetivo que é a redução ou reaproveitamento dos

resíduos sólidos urbanos; dependerá muito da união de todos para o sucesso ou

fracasso da lei.

A lei prevê desde Agosto do ano 2012 a entrega, por todos os municípios do

país, de seus planos de gestão de resíduos. Segundo o Ministério do Meio

Ambiente (MMA), por volta de 560 municípios, ou 10% do total das cidades

brasileiras, concluíram e entregaram esses planos. Os municípios que perderam o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pilha

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bateria_(qu%C3%ADmica)

DBD


31

prazo não terão direito a receber recursos federais e renovar novos contratos com

a esfera federal para o setor. Essa questão fica, portanto, para as novas

administrações que foram eleitas em Outubro do 2012 e assumiram seus cargos

em 2013.

Conforme pesquisa da Associação Brasileira das Empresas de Limpeza

Pública e Resíduos Especiais (ABRELPE, 2011), em cerca de 400 municípios,

que representam o 51% da população urbana total do Brasil, o problema se deve

muito à falta de pessoal qualificado para atender aos requisitos previstos na lei. A

Tabela 2.1 apresenta a quantidade de municípios pesquisados por Regiões.

Tabela 2.1 – Municípios Pesquisados por Regiões. (ABRELPE, 2011)

Região Quantidade de Municipios Pesquisados

Norte 50

Nordeste 123

Centro-Oeste 32

Sudeste 132

Sul 63

Total 400

A previsão do fim dos lixões até 2014, em todas as cidades brasileiras, é

uma tarefa com enorme dificuldade em se tornar realidade, se a maioria das

cidades permanecerem distantes dessa discussão. No lugar dos lixões, os resíduos

só poderão ser enviados para aterros sanitários. Mas a realidade atual, segundo o

Ministério do Meio Ambiente (2011), é a de que ainda existem mais de 3 mil

lixões no Brasil, sendo que nada menos de que 60% dos municípios do país

despejam lá seus resíduos.

O Brasil produziu cerca de 178 mil toneladas de lixo domiciliar por dia no

ano (ABRELPE, 2011), o que representa mais de um quilo por pessoa. Ao menos

90% de todo esse material pode ser reaproveitado, reutilizado ou reciclado.

Apenas 1% acaba sendo aproveitado para ter um destino mais nobre do que o de

se degradar e contaminar o nosso ambiente. Os especialistas calculam que o Brasil

deixa de ganhar ao menos R$ 8 bilhões por ano ao não reciclar toda essa grande

quantidade de resíduos gerados no país (ABRELPE, 2011). A Tabela 2.2

apresenta a quantidade de RSU coletada e a Figura 2.1 apresenta a destinação

final de RSU por dia.

DBD


32

Tabela 2.2 – Quantidade de RSU Coletada por regiões e Brasil. (ABRELPE, 2011)

Região 2010 2011

RSU Total (t/dia)

Equação RSU Total

(t/dia)

Norte 10623 RSU = 0,000293(pop urb/1000) + 0,801841 11360

Nordeste 38118 RSU = 0,000214(pop urb/1000) + 0,875800 39092

Centro-Oeste 13967 RSU = 0,000266(pop urb/1000) + 0,938780 14449

Sudeste 92167 RSU = 0,000155(pop urb/1000) + 0,862273 93911

Sul 18708 RSU = 0,000306(pop urb/1000) + 0,716148 19183

Total 173583 177995

Figura 2.1 – Destinação final de RSU em toneladas por dia. (ABRELPE, 2011)

De acordo com o Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil, divulgado pela

ABRELPE (2011), a quantidade de resíduos sólidos gerados no Brasil totalizou

61,9 milhões de toneladas neste ano, 1,8% a mais do que no ano anterior. O

crescimento na “produção” desses resíduos, de 2010 para 2011, foi duas vezes

maior do que o aumento da população, que ficou em torno de 0,9% no período. A

Figura 2.2 apresenta a geração de RSU nos anos 2010 e 2011.

Figura 2.2 – Geração de RSU em toneladas por ano. (ABRELPE, 2011)

t/ano t/ano

DBD


33

O estudo revela também que, em 2011, foram coletados 55,5 milhões de

toneladas de resíduos sólidos, 2,5% a mais que do ano 2010. Sendo que 42%

desses resíduos foram parar em locais inadequados como lixões e aterros

controlados, 1,4% a mais que do ano 2010. E, ainda pior, cerca de 10% de tudo o

que é gerado acaba tendo destino ainda pior em terrenos baldios, córregos, lagos e

praças. A Figura 2.3 apresenta a coleta de RSU e sua destinação final.

(a)

(b)

Figura 2.3 – (a) Coleta de RSU em toneladas por ano. (b) Destinação final do RSU

(ABRELPE, 2011)

Segundo os dados obtidos pela ABRELPE (2011), nota-se que a geração do

RSU tem um aumento significativo com o tempo. O governo do Brasil promulgou

uma lei que tem como mandamento fundamental a reutilização deste desperdício.

Um tipo de reutilização é apresentado nesta pesquisa, como cinzas de RSU, que

pode servir como estabilizante ao misturá-lo com o solo.

A produção deste tipo de cinzas de RSU, volante e de fundo, bem como seu

processo de incineração é apresentado no Capítulo 3 desta dissertação.

t/ano t/ano

DBD


34

2.3. Aproveitamento das Cinzas de RSU

Segundo Ferreira et al. (2003) para identificar a área potencial para a

aplicação das cinzas volantes de RSU e avaliar cada uso individual existem três

fatores principais: adequação para o processamento, desempenho da técnica e o

impacto ambiental.

O primeiro fator, a adequação para processamento, depende das

características físico-químicas das cinzas volantes, tais como o tamanho de

partícula e as propriedades químicas, que podem constituir uma limitação para um

determinado processo (embora em alguns casos estas características possam ser

ajustadas em conformidade com os requisitos de processamento). O desempenho

da técnica é o segundo fator considerado. Mesmo que a cinza volante possa ser

facilmente processada, o produto final não pode ser usado, a menos que ela

apresente boas propriedades técnicas. Por fim, o terceiro fator considerado é o

impacto ambiental. A toxicidade não necessariamente desaparece com a

valorização da cinza volante. Os riscos impostos sobre o meio ambiente, por cada

eventual aplicação, deve ser cuidadosamente pesado contra da criação de novas

fontes de poluição em outro lugar. (Ferreira et al. 2003)

Com estes três fatores, Ferreira et al. (2003) apresentam a Tabela 2.3 com

nove aplicações potenciais agrupadas em quatro categorias principais.


Categoria Aplicação

Materiais de Construção

Produção de cimento

Concreto

Cerâmicas

Vidro e cerâmicas de vidro

Geotécnica Pavimento

Aterro

Agricultura Condicionador do solo

Diversos Absorvente

Condicionamento de lodo

Neste trabalho se apresenta o uso potencial da cinza volante de RSU para a

categoria de Geotecnia, como por exemplo, camadas de aterros sanitários, aterros

sobre solos moles, estabilização de taludes.

DBD


35

Pesquisas sobre a utilização de cinzas de RSU em mistura com solos são

recentes quando comparadas com os demais resíduos reutilizados como agentes

cimentantes, como as cinzas de carvão mineral. Entretanto, pode-se dizer que

foram motivadas pelos motivos de reaproveitamento de resíduos e da grande

quantidade que é gerada a cada ano no Brasil e no mundo inteiro, procurando um

uso não contaminável e de baixo custo.

Segundo Ferreira et al. (2003) a cinza volante de RSU pode ser aplicada

no pavimento como um substituto da areia na base ou sub-base de cimento

estabilizado, no entanto, tem questões ambientais relacionadas com a

contaminação do solo e das águas subterrâneas por substâncias liberadas a partir

da base do pavimento. Estudos ambientais feitos na Holanda, do produto obtido

após a pré-lavagem seguido pela cimentação têm como resultado satisfazer os

padrões para materiais de construção. Os estudos concentram em questões

ambientais e também incluem uma estimativa dos custos globais, resultando que a

pré-lavagem somada à aplicação é menos cara do que a eliminação da cinza como

material perigoso.

Ferreira et al. (2003) comenta que uma aplicação potencial para a cinza

volante de RSU está na estabilização do solo, como um substituto de cal ou

cimento, aproveitando suas características pozolânicas, os quais são utilizados na

prática comum quando o solo de fundação não apresenta as propriedades

geotécnicas desejáveis. Ao adicionar cal ou cimento ao solo se reduz a

compressibilidade e se aumenta a resistência ao cisalhamento, melhorando assim

as propriedades de engenharia. A densidade da cinza volante de RSU é menor do

que outros materiais de enchimento usados na construção de aterros, valores

típicos de densidade para cinza volante de RSU são 1,7 – 2,4, enquanto a areia é

2,65.

Goh e Tay (1991, apud Ferreira et al. 2003) investigaram a possibilidade

de utilizar as cinzas volantes de RSU em aplicações geotécnicas como substituto

de material de colocação no aterro e encontraram que a cinza volante de RSU

apresentou propriedades pré-requisitos para este tipo de aplicação como alta

resistência e livre-drenagem, típicos de material granular, e menor densidade de

compactação que os enchimentos de terra convencional. Também avaliaram a

possibilidade de utilização da cinza volante de RSU na estabilização do solo

(substituindo a cal ou cimento), descobrindo que misturas de solo-cinza volante de

DBD


36

RSU apresentaram melhora da resistência ao cisalhamento e menor

compressibilidade em comparação com outros solos não tratados. O principal

problema decorrente desta aplicação é o mesmo que na base de estrada, isto é, a

possibilidade de contaminação do solo e das águas subterrâneas a partir da

construção de aterro. Neste caso Goh e Tay (1991, apud Ferreira et al, 2003)

compararam ensaios de lixiviação para cinzas volantes de RSU com lixiviação de

cinzas volantes de RSU estabilizadas com cal ou cimento e os resultados foram

que as cinzas volantes de RSU não estabilizadas excederam os padrões de

qualidade, enquanto, as cinzas volantes de RSU estabilizadas apresentaram

valores mais baixos. No entanto, limitaram seu estudo à lixiviação de cinzas

volantes de RSU e não observaram o que pode acontecer nas misturas solo-cinza

volante, o que poderia dar uma indicação mais precisa do comportamento de

lixiviação de aterros construídos com esses materiais.

A Tabela 2.4 apresenta o resumo dos principais aspectos com relação as

aplicações da cinza volante de RSU.

Tabela 2.4 - Comparação de diferentes opções para a aplicação de cinza volante de RSU. (Ferreira et al. 2003)

O método usado por Ferreira et al. (2003) para identificar a área potencial

para a aplicação das cinzas volantes de RSU, também poderia ser usado para as

cinzas de fundo de RSU, com a finalidade de ter um maior conhecimento da

aplicabilidade deste tipo de cinza.

Segundo Forteza et al. (2004) desde que começou a incineração de RSU,

outras possibilidades além da disposição em aterros de incineração de resíduos

têm sido procuradas. A maioria das iniciativas nesse sentido tendem a usar esses

resíduos como agregado substituto em pavimentos rodoviários, aterros e outros

elementos de construção. Para se ter uma utilização eficaz das cinzas de fundo de

RSU, alguns aspectos devem ser considerados:

As cinzas de fundo provenientes da incineração de RSU são um

material tão altamente heterogêneo e variável que os resultados não

AplicaçãoEstado

atual

Nivel de

aplicação

Pré-

tratamentoValorização

Possíveis

usos

Comportamento

lixivianteVantagens principais

Possíveis

desvantagens

BaixoRentável (menos caro do

que a eliminação)

Enchimento

/Cimentoso-

Lixiviação excede os

padróes de água

Pavimento

AterroEnchimento

/CimentosoMédio/Alto

Fácil de implementar;

compactação de solo baixa

Provado

Provado

Médio

Baixo

Exigido

Aconselhado

Baixo

Baixo

DBD


37

podem garantir o comportamento da cinza obtida a qualquer

momento e sob qualquer condição. Portanto, um controle contínuo

do produto químico principal e propriedades de engenharia

(significativamente lixiviados, distribuição de tamanho de

partícula, capacidade de carga, etc.) tem de ser realizado, e

diferentes planos de amostragem que permitam cobrir uma gama

maior de eventualidades, referente ao resíduo da incineração e às

condições de operação do incinerador, deve ser realizada;

Em segundo lugar, a partir de alguns resultados, pode-se deduzir

que uma gestão mais rigorosa de coleta seletiva poderia dar origem

a uma alteração significativa na composição da cinza de fundo.

Assim, uma redução da quantidade de vidro incinerado iria reduzir

o volume da cinza de fundo, o qual o vidro é o componente

dominante. Isto deveria ser destacado, pois a cinza de fundo

resultante se tornará em pó fino e as aplicações a serem

consideradas seriam consideravelmente contidas;

Finalmente, o comportamento da cinza de fundo, em pavimentação

e em condições reais pode ser apenas avaliado através da

realização de seções experimentais, onde o comportamento a longo

prazo tem que ser avaliado. Neste sentido, é importante sublinhar a

ordem da Regulação do Governo da Catalunha, Espanha, na

avaliação em cinzas de fundo, o que foi tomado como referência e

estabelece limitações para o uso de cinzas, que se referem

basicamente à sua utilização em zonas de real ou potencial contato

com água, a fim de limitar as emissões de lixiviados.

Becquart et al. (2008) realizou ensaios de carga cíclica e ensaios triaxiais

na cinza de fundo de RSU pura e com adição de um agente de ligação que é o

cimento com a visão de conhecer as características mecânicas desta cinza pura e

seus possíveis usos na pavimentação. Os resultados revelam um comportamento

mecânico semelhante à materiais densos convencionais (areias, materiais

granulares) e uma dependência da pressão média aplicada que é característica do

comportamento mecânico de meios granulares. Destaca-se que nas suas

características mecânicas da cinza de fundo de RSU pura, os resultados

DBD


38

apresentaram uma elevada rigidez, um índice de compressão baixa e um ângulo de

atrito alto o que dá ao material uma utilização potencial semelhante ao cascalho

natural classicamente usado na pavimentação. Os ensaios triaxiais drenados

realizados na cinza de fundo de RSU tratado com cimento (1% - 5%)

apresentaram como resultado um comportamento mais frágil, típico de material de

base de cimento (por exemplo, argamassa ou concreto), os ângulos de atrito

interno aumentam na resistência de pico, bem como em grandes deformações,

estas diferenças parecem aumentar com o teor de cimento.

Vizcarra (2010) destaca que a quantidade de usinas de RSU ainda é bem

menor do que as que utilizam carvão mineral. O comportamento relatado das

cinzas sobre os seus efeitos e mecanismos de estabilização é comparável aos das

cinzas de carvão, desde que o RSU seja principalmente composto por matéria

orgânica. No Brasil não foram detectados relatórios sobre a utilização do tipo de

cinzas de RSU na pavimentação rodoviária, durante sua pesquisa.

Dentro desse contexto, realizou um estudo com o objetivo de avaliar a

aplicabilidade das cinzas de RSU em camadas de base de pavimentos rodoviários

através da mistura das cinzas a um solo argiloso não-lateritico regional. Foram

realizados ensaios de caracterização física, química e mecânica para o solo puro e

para o mesmo com adição de diferentes teores de cinzas (20% e 40%), além disso,

foram realizados ensaios ambientais de lixiviação e solubilização visando o perigo

que poderia causar o uso de cinzas geradas da incineração de RSU.

As misturas com inserção de cinzas apresentaram um comportamento

mecânico compatível com as exigências de um pavimento de baixo volume de

tráfego. Os parâmetros de compactação são influenciados pelo teor e tipo de cinza

adicionado, sendo que para cada teor deve-se obter uma curva de compactação.

Conclui que para o ensaio de módulo de resiliência o teor de cinza pode melhorar

ou piorar o comportamento do solo e outros fatores que influenciam o

comportamento resiliente são: o teor de umidade, o tempo de atraso da

compactação após a mistura dos materiais e o tempo de cura, o qual tem

influência favorável.

Os ensaios de CBR no solo puro apresentaram que não poderia ser usado

em base de pavimentos, mas com adição de cinza os resultados melhoraram e com

adição de um teor de 40% de cinza volante conseguiu reduzir a expansibilidade do

solo até menos de 0,5%, viabilizando assim seu emprego em base de pavimentos.

DBD


39

Dentro dos ensaios químicos avaliou ensaios de lixiviação e solubilização para as

cinzas (volante e de fundo) puras e a mistura com 40% de cinza volante que

conseguiu melhor comportamento em comparação com as outras misturas

estudadas. Os resultados para o ensaio de lixiviação apresentaram que segundo o

anexo F da norma ABNT/NBR 10004:2004, a cinza volante, cinza de fundo e a

mistura com 40% de cinza volante de RSU são Classe IIA- Resíduos Não

Perigosos e para o ensaio de solubilização segundo o anexo G da norma

ABNT/NBR 10004:2004 são Resíduos Não Inertes o que é um aporte ainda mais

importante em comparação com o trabalho de Goh e Tay (1991).

Fontes (2008) conclui no seu estudo que a argamassa testada contendo cinza

volante do resíduo sólido urbano apresentou resultados mecânicos, físico e de

durabilidade superiores à referência. A presença da cinza, provavelmente,

promoveu o acréscimo destes parâmetros através da ação física de refinamento

dos poros. A distribuição de poros mostrou a redução dos grandes capilares,

proporcionando o acréscimo no volume dos médios e pequenos capilares num

concreto de alto desempenho.

2.4. Estabilização de solos

A estabilização de solos é o procedimento que visa a melhoria e

estabilidade das propriedades dos solos (resistência, deformabilidade,

permeabilidade, etc). O tipo de estabilização pode ser das seguintes formas:

Físico-Químico; Mecânico (estabilização granulométrica, compactação).

De acordo com Vendruscolo (1996) a estabilização de solos é uma técnica

antiga desenvolvida principalmente para pavimentação, porém, tal conjunto de

processos tem sido largamente utilizados, não somente na área de pavimentos,

mas em diversas outras áreas, como fundações, contenção de taludes e barragens.

Segundo Baptista (1976), estabilizar o solo é utilizar um processo qualquer

de forma a tornar este solo estável para os limites de sua utilização e ainda fazer

com que esta estabilidade permaneça sob as ações das cargas exteriores e ações

climáticas variáveis.

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40

A escolha por um ou outro tipo de estabilização é influenciada pelo custo,

finalidade da obra, e em particular, pelas características dos materiais e

propriedades do solo que devem ser corrigidas.

Segundo Das (2001) o solo em um lugar de construção não é sempre

totalmente adequado para suportar estruturas como pontes, aterros, etc, então se

escolhe um tipo de estabilização do solo, dependendo dos custos e o tempo, para

melhorar a resistência do solo e possa cumprir com as diferentes especificações

das estruturas. Por exemplo, em um depósito de solo granular, o solo in situ pode

estar solto e apresentam um grande recalque elástico, então se recomenda que ele

deve ser compactado para incrementar seu peso especifico e assim, sua resistência

ao cisalhamento. Outro exemplo, o solo pode apresentar camadas superiores de

solo não adequado para fundação, então deve se retirar e se substituir com outro

tipo de material que apresente melhor comportamento para uma fundação. O solo

usado como enchimento deve estar bem compactado para suportar a carga

estrutural desejada. Outro tipo de agente estabilizador pode ser a cal, que produz

uma alteração considerável em solos expansivos como argilas.

De acordo com Santos et al. (1995, apud Lopes, 2011), a compactação

refere-se ao processo de tratamento de um solo com a finalidade de minimizar sua

porosidade pela aplicação de sucessivas cargas, pressupondo que a redução de

volume de vazios é relacionada ao ganho de resistência. Já a estabilização

mecânica por correção granulométrica corresponde à mistura do solo com um ou

mais solos e ou outros materiais, que possibilitem a obtenção de um novo

“produto” com propriedades adequadas aos requisitos de projeto.

Segundo Horpibulsuk et al. (2012) uma das técnicas utilizadas

extensivamente para a melhoria dos solos problemáticos em estados relativamente

secos é a compactação do solo in situ, misturando-se com a pasta de cimento.

Uma vantagem desta técnica é que a resistência adequada pode ser conseguida em

um curto espaço de tempo. Os efeitos de alguns fatores de influência (ou seja, teor

de água, cimento, tempo de cura e energia de compactação) sobre a microestrutura

e caraterística de engenharia de solos estabilizados com cimento têm sido

amplamente pesquisados. Para reduzir o custo da estabilização, a substituição do

cimento por resíduos, como cinzas volantes, cinzas de cascas de arroz, e cinzas de

biomassa (cinzas de combustão de material orgânico), têm sido amplamente

aplicada na prática. Cinzas volantes dispersam os aglomerados de solo-cimento

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41

em aglomerados menores, aumentando assim a superfície ativa para a hidratação e

as reações pozolânicas.

De acordo com Horpibulsuk et al. (2012) o processo de hidratação e da

reação pozolânica em argila estabilizada com cimento pode ser explicado da

seguinte forma: quando a água entra em contacto com o cimento, a hidratação do

cimento ocorre rapidamente. Os produtos de hidratação principais são silicatos de

cálcio hidratado (CSH), aluminatos de cálcio hidratado (CAH), silicatos de

alumínio hidratado de cálcio (CASH), e cal hidratada [Ca(OH)2]. Esta hidratação

conduz a um aumento do valor de pH dos poros da água, que é causada pela

dissociação de Ca(OH)2. As bases fortes dissolvem a sílica e alumina a partir do

solo e cinza volante de uma maneira semelhante à reação entre um ácido fraco e

uma base forte. A sílica hidratada e alumina gradualmente reagem com os ions de

cálcio libertados da hidrólise de cimento a partir de compostos insolúveis

(produtos secundários de cimento), e endurecem com o tempo.

Consequentemente, do ponto de vista econômico e ambiental, alguns resíduos

podem ser utilizados em conjunto com materiais pozolânicos, tais como cinzas

volantes, as cinzas de biomassa, e cinzas de cascas de arroz para desenvolver um

material de cimento. Resíduo de carboneto de cálcio (CCR) é um produto do

processo de produção de acetileno, que contém principalmente hidróxido de

cálcio, Ca(OH)2. Foi relatado que em 1995-1998, a demanda de carboneto de

cálcio para produzir gás acetileno, na Tailândia, foi 74.000 toneladas. Essa

demanda é contínua, aumentando a cada ano. Devido à sua elevada basicidade,

CCR foi dificilmente utilizado e tudo foi colocado sob a forma de lama. Após ser

seco ao sol durante alguns dias, a forma de suspensão torna-se sob a forma seca.

Bleskina (2005) apresenta uma forma de estabilização de solos arenosos

com resina de ureia onde os ácidos clorídricos e oxálico se utilizam

principalmente como endurecedores. O Instituto de Pesquisa Cientifica de

Fundações e Estruturas Subterrâneas da Russia tem desenvolvido novas formulas

à base de resina de ureia e os seguintes endurecedores complexos: Fe2(SO4) +

Al2(SO4)3 e FeCl3 + Al2(SO4)3. É conveniente utilizar a resina de ureia para a

estabilização do solo apenas nos casos em que outros métodos utilizados são

ineficazes. Por exemplo, ao realizar poços na terra flutuante e quando a carga

sobre as fundações de um edifício estão aumentadas ou a capacidade de suporte

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42

do solo é reduzida na base de fundação, bem como, quando surge a necessidade

de efetuar a estabilização do solo sem interromper o trabalho em uma loja.

Outro tipo de estabilização de solo é proposto por Lisbona et al. (2012)

que utiliza lamas de papel calcinado (LPC) e cimento. Os ensaios foram

realizados em duas fases, a primeira foi no laboratório e a segunda foi em campo,

envolvidos na estabilização in situ de 250 m de base pavimentação utilizando

métodos de mistura a seco. A capacidade de carga do solo estabilizado foi

determinada em laboratório e a densidade da base de pavimentação foi medido no

campo após a compactação e deformações aos 7 dias. A evolução da resistência à

compressão simples foi medida ao longo de 90 dias. Os resultados apresentaram

que a LPC pode ser utilizada como um ligante para a estabilização de solos com

teores superiores a 3% em peso do solo a ser estabilizado. A mistura de cimento

Portland com a LPC leva a melhora mecânica da estabilização de solos. Estima-se

que, maiores ganhos de resistência a compressão podem ser obtidos com misturas

da LPC com teores de cimento de aproximadamente 25:75 (em peso).

2.4.1. Solo-Cal

A utilização da cal como agente estabilizante de solos é o método de

estabilização química mais conhecido e com diferentes tipos de aplicações, como

por exemplo, em aterros ou pavimentações. Suas propriedades como aditivo do

solo, melhoria na resistência, deformabilidade e permeabilidade, são conhecidas

desde a antiguidade.

Utiliza-se solo-cal quando não se dispõe de um material ou combinação de

materiais com as características de resistência, deformabilidade e permeabilidade

adequada ao projeto.

A estabilização com cal é comumente empregada na construção de

estradas, sendo geralmente utilizada como base ou sub-base de pavimentos. Outra

importante aplicação do solo-cal tem sido na proteção de taludes contra a erosão

em obras hidráulicas. A técnica de melhoramento do solo também pode ser

utilizada nas fundações de edificações de pequeno porte, em solos com baixa

capacidade de suporte ou que apresentam baixa estabilidade volumétrica. Tais

condições são problemáticas na medida em que podem causar severas patologias

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43

na edificação. A cal tem pouco efeito em solos altamente orgânicos e também em

solos com pouca ou nenhuma quantidade de argila. Sendo mais eficiente em solos

argilosos, podendo ser mais efetivo que o cimento em pedregulhos argilosos

(Ingles & Metcalf, 1972).

Segundo Rosa (2009), argilas expansivas apresentam uma resposta mais

rápida à adição de cal. Bell (1996) constatou um rápido aumento inicial na

resistência à compressão simples de um solo contendo montmorilonita, com

pequenos teores de cal (2% a 3%). Além disso, para este solo, 4% de cal foi

suficiente para atingir a resistência máxima, enquanto que para um solo rico em

caulinita, a resistência máxima foi atingida com teores entre 4 e 6%. Entretanto, o

nível de resistência alcançado pela mistura solo caulinítico mais cal foi

sensivelmente superior ao da outra.

De acordo com Lopes (2011), as características do solo a ser melhorado e

o uso e características mecânicas desejadas da mistura são fatores determinantes

para a quantidade de cal necessária ao tratamento de solos e pode ser classificado

em duas categorias gerais:

Modificação do Solo: redução da plasticidade, melhoria da

trabalhabilidade e aumento da resistência à defloculação e erosão;

Estabilização do Solo: aumento definitivo da resistência e rigidez do solo

devido a ocorrência de reações pozolânicas.

A Tabela 2.5 apresenta um indicativo da quantidade de cal a ser

adicionada para a estabilização de acordo com o tipo de solo.

Tabela 2.5 – Previsão da quantidade de cal em função do tipo de solo. (Inglês &

Metcalf, 1972)

Tipo de Solo Teor de Cal para

Modificação Teor de Cal para

Estabilização

Pedra finamente britada 2 a 4 Não recomendado

Pedregulho argiloso bem graduado 1 a 3 ≥3

Areias Não recomendado Não recomendado

Argila arenosa Não recomendado ≥5

Argilosa siltosa 1 a 3 2 a 4

Argilas 1 a 3 3 a 8

Solos orgânicos Não recomendado Não recomendado

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44

Segundo Lopes (2011), O tratamento de solos com cal não é eficiente em

solos com baixo ou nenhum teor de argila, uma vez que o melhoramento das

propriedades mecânicas é produzido pelas reações entre a cal e os minerais

argílicos.

Guimarães (2002, apud Lopes, 2011) descreve os quatro tipos básicos das

reações que ocorrem em misturas solo-cal: carbonatação, troca catiônica,

floculação-aglomeração e finalmente, reações pozolânicas. A carbonatação, de

“ação imediata”, ocorre quando o dióxido de carbono presente nas minúsculas

bolhas de ar existentes nos poros do solo e da cal hidratada entra em contato com

a matriz solo-cal, refazendo o carbonato de cálcio, gerando o aparecimento de

grãos de grandes dimensões, entrelaçando os demais corpos sólidos do solo e

compactando o sistema.

Inglês & Metcalf (1972), mostram que a resistência à compressão simples

aumenta linearmente com a quantidade de cal até certo nível, e a partir deste

ponto, a taxa de acréscimo de resistência diminui com a quantidade de cal, devido

à lenta cimentação, dependendo do tipo de solo, como mostrado na Figura 2.4.

Figura 2.4 – Efeito do teor de cal sobre a resistência a compressão simples para

alguns solos tratados com cal e curados por 7 dias. (Inglês & Metcalf,1972)

Mateos (1964 apud Rosa, 2009) afirmou que a resistência das misturas é

fortemente influenciada pela temperatura de cura, recomendando a construção de

camadas de pavimento estabilizadas com cal no início do verão. Carraro (1997,

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45

apud Rosa, 2009) verificou que a energia de compactação influencia e é de

fundamental importância na determinação da resistência mecânica de solos

tratados com cal de carbureto e cinza volante.

Al-Rawas et al. (2005) estudou a adição de combinações de cal e cimento,

Sarooj (que é um termo local para uma pozolana artificial produzido pela queima,

calcinação, da argila) e tratamento térmico na estabilização do solos expansivos

em Omã que é um pais situado na Arábia. Foram realizados ensaios de

caracterização física e química para avaliar a expansão do solo com a adição de

cal, cimento, Sarooj e tratamento térmico. Os resultados indicaram que o limite de

liquidez de todas as amostras tratadas, com exceção das amostras tratadas com 5%

de cal mais 3% de cimento, mostraram um aumento inicial, seguidos de uma

redução gradual. As amostras tratadas com 3% de cal, 3% de cimento e 3% de

Sarooj mostrou um aumento inicial do índice de plasticidade, no entanto, com

outras adições o índice de plasticidade diminuiu gradualmente. Todos os

estabilizadores (cal, cimento) causaram uma redução na expansão de pressão e

expansão percentual. Com a adição de 6% de cal, as expansões de pressão e

percentual foram reduzidas à zero. O estudo também apresentou que a calcinação

do solo a 740°C e 780°C, durante 30 e 60 minutos resultou na redução do

potencial de expansão para zero.

Figura 2.5 – Efeito do tempo de cura sobre a resistência a compressão simples

para alguns solos estabilizados com cal. (Inglês & Metcalf, 1972)

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46

Inglês & Metcalf (1972) apresentam um estudo sobre a influência do

tempo de cura em diferentes tipos de solos, observaram taxas de ganhos de

resistência maiores em pedregulhos arenosos, conforme a Figura 2.5.

O comportamento do solo com diferentes tipos de cal é diverso e é sujeito a

diferentes variáveis como: tempo de cura, teor de cal, reações pozolânicas,

quantidade de água, temperatura de cura, presença ou não de matéria orgânica.

Junior (2011) realizou um estudo com o objetivo de validar a relação

volume de vazios/volume de cal na estimativa da resistência à compressão simples

e triaxial, comportamento tensão-dilatância e rigidez inicial de um solo tratado

com cal curado por períodos longos e quantificar a influência da adição de

resíduos de diferentes potenciais de reatividade no comportamento mecânico do

solo-cal. Foram realizados ensaios de compressão simples e triaxial, medidas de

sucção matricial e medidas de G0 através da técnica de bender elements. Os

resultados mostram que a adição de cal, mesmo em pequenas quantidades,

promoveu ganhos de resistência nos compósitos estudados. Na faixa de teores

estudados (3% até 11%), a resistência à compressão simples aumentou não-

linearmente com o aumento da quantidade de cal e aumentou potencialmente

coma redução da porosidade da mistura compactada, efeito observado em todos os

tempos de cura estudados (7, 15, 28, 90 e 180 dias). A variação do teor de

umidade de moldagem não influenciou consideravelmente a resistência à

compressão simples do solo-cal com resíduo de britagem, independentemente do

tempo de cura. Quanto maior a cimentação, tensão confinante efetiva de ensaio,

tempo de cura e menor valor da relação vazios/cal das amostras, maior a tensão

desvio atingida, para todos os compósitos estudados.

2.4.2. Solo-Cimento

Segundo Das (2001) o cimento é cada vez mais utilizado como estabilizador

para solos, principalmente na construção de pavimentos e aterros. A primeira

construção controlada com solo-cimento em EUA foi realizada perto de

Johnsonville, Carolina do Sul, em 1935. O cimento é utilizado para estabilizar

solos arenosos e argilosos. O cimento ajuda a diminuir o limite de liquidez e

incrementar o índice de plasticidade e gerenciamento de solos argilosos da mesma

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47

forma que a cal. Em solos argilosos, a estabilização com cimento é efetiva quando

o limite de liquidez é menor do que 45-50 e o índice de plasticidade é menor do

que 25, aproximadamente. Os solos granulares e argilosos com baixa plasticidade

são os mais adequados para a estabilização com cimento. As argilas cálcicas são

estabilizadas mais facilmente com adição de cimento, entretanto, as argilas com

sódio e hidrogenadas de natureza expansiva, apresentam melhor comportamento

com cal. Por estas razões se deve ter muita atenção na seleção do material

estabilizador.

A Tabela 2.6 apresenta as ótimas porcentagens de cimento por volume para

a estabilização efetiva de vários tipos de solo.


diferentes solos. (Michelli & Freitagi, 1959 apud Das, 2001)

Tipo de Solo Porcentagem de

cimento por Volume Classificação AASHTO

Classificação SUCS

A-2 e A-3 GP,SP e SW 6-10

A-4 e A-5 CL,ML e MH 8-12

A-6 e A-7 CL, CH 10-14

Pode-se dividir a estabilização por cimento nas seguintes categorias

(Medina, 1987 apud Vizcarra, 2010):

Solo-cimento: é um material endurecido pela cura de uma mistura

íntima compactada mecanicamente com solo pulverizado, cimento

Portland e água, sendo esse endurecimento avaliado por critérios de

durabilidade e resistência à compressão simples de corpos de prova.

Normalmente é utilizado como base ou sub-base;

Solo modificado ou melhorado: é um material não endurecido ou

semiendurecido que é julgado pela alteração dos índices físicos e/ou

capacidade de suporte do solo. Utiliza-se um teor baixo de cimento

que não deve ser maior que 5%. Pode ser utilizado como base, sub-

base ou subleito;

Solo-cimento plástico: difere do solo cimento definido

anteriormente, por ser utilizada uma quantidade maior de água

durante a mistura, de forma a produzir uma consistência de

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48

argamassa na ocasião da colocação. É utilizado para revestimento de

valas, canais e taludes.

Basha et al. (2004) realizou ensaios de caracterização física e mecânica

como compactação, CBR, compressão simples e ensaios de difração de raios X

para a estabilização de solos residuais com adição de cimento e cinzas de casca de

arroz. Os resultados apresentam que a adição de cimento e cinzas de casca de

arroz reduzem a plasticidade do solo residual. A maior redução apresentou a

mistura do solo estabilizado com cimento. Em geral, 6% - 8% de cimento e cinzas

de casca de arroz de 15% - 20% mostram a quantidade ótima de melhorar as

propriedades dos solos. A cinza de casca de arroz pode estabilizar potencialmente

o solo residual, sozinha ou misturada com cimento, o que poderia reduzir os

custos de construção, em particular na área rural de países em desenvolvimento.

Consoli et al. (2009) fizeram a ampliação de um estudo realizado pelo

mesmo autor no ano 2007, através da quantificação da influência da relação de

vazios/cimento sobre o módulo de cisalhamento inicial G0 e parâmetros de

resistência efetivos (c’ e φ’) de uma areia artificialmente cimentada. Foram

realizados ensaios de compressão simples e ensaios de compressão triaxial com

medições de bender elements. Os resultados mostram que a relação de índice de

vazios/ cimento definida como razão entre o volume de vazios da mistura

compactada e o volume de cimento (Vv/Vce) é um parâmetro adequado para

avaliar tanto a rigidez inicial e a resistência efetiva da mistura de areia com

cimento estudado. Com este parâmetro se pode escolher a quantidade de cimento

e de energia de compactação adequado para fornecer uma mistura que reúne a

resistência e a rigidez exigida pelo projeto com um custo otimizado.

2.4.3. Solo-Cinza de Carvão

Segundo Siqueira (2011) os produtos da combustão do carvão são os

subprodutos gerados a partir da queima do carvão mineral nos processos de

combustão pulverizada ou leito fluidizado. Estes resíduos são denominados de

cinzas. No processo de queima, são gerados os seguintes tipos de cinzas: escórias,

cinzas de fundo (pesadas) e cinzas volantes (leves). A utilização das cinzas de

carvão como subproduto resulta em numerosos benefícios, entre os quais podem

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49

ser citados: uma diminuição significativa da necessidade de áreas destinadas aos

aterros, a conservação de recursos naturais, um ambiente mais limpo e seguro, a

redução de emissão de dióxido de carbono, impulsão no desenvolvimento

econômico e a redução geral do custo de geração de eletricidade. A norma

americana ASTM C 618 classifica as cinzas volantes em dois tipos: classe F e

classe C. As cinzas volantes da classe F apresentam baixo teor de cálcio (menos

de 10% de CaO) e é obtida da queima de antracito ou carvão betuminoso e

apresentam propriedades pozolânicas, mas não cimentícias. As cinzas volantes da

classe C apresentam alto teor de cálcio (entre 10 e 30% de CaO) e são produtos da

queima de lignito ou carvão sub-betuminoso e tem propriedades pozolânicas e

cimentícias.

Os solos arenosos, com escassez de argila coloidal, não reagem

satisfatoriamente à cal, para esse caso se pode usar cimento, mas este pode acabar

sendo uma solução muito cara, então a função da cinza volante é substituir a

fração fina (argila) do solo, uma vez que pode reagir com a cal, embora o tamanho

da cinza seja diferente do da argila.

Segundo Consoli et al. (2001), a adição de carbonato de cal melhorou

significativamente a resistência e as propriedades de rigidez do solo, no entanto, a

presença da cinza volante é fundamental para melhorar ainda mais o

comportamento do material, devido, essencialmente, à ocorrência de um maior

tempo dependente das reações pozolânicas. Neste caso a mistura que alcançou

melhor comportamento foi do solo com 25% de cinza volante e 4% de cal.

De acordo com Tastan et al. (2011), a adição de cinza volante nos solos

orgânicos pode incrementar a resistência a compressão não confinada, mas este

incremento depende do tipo do solo e das características da cinza volante. O

módulo de resiliência dos solos ligeiramente orgânicos ou orgânicos também pode

ser significativamente melhorado. O aumento de resistência e rigidez são

atribuídos principalmente à cimentação causada por reações pozolânicas, embora

a diminuição do teor de água, resultante da adição de cinza volante contribui para

o ganho de resistência. O conteúdo orgânico do solo é uma característica

prejudicial para a estabilização de solos. O aumento de teor de matéria orgânica

do solo indica que a resistência da mistura de solo-cinza volante decresce

exponencialmente. Para a maioria das misturas solo-cinza volante testadas a

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50

resistência à compressão simples e o módulo de resiliência aumentam quando o

teor de cinza volante aumenta.

Prabakar et al. (2003) estudaram o comportamento dos solos misturados

com cinza volante de carvão para melhorar a capacidade de suporte de carga do

solo. Foram considerados três tipos de solo e porcentagens de cinza de 9% até

46%, foram realizados ensaios de caracterização física e mecânica como

compactação, CBR, cisalhamento direto e expansão livre. Os resultados indicaram

que a adição de cinzas reduz a densidade seca do solo devido a baixo peso

especifico e seu peso unitário da cinza. A redução da densidade seca pode ser da

ordem de 15% até 20%. O índice de vazios e porosidade variam de acordo com o

aumento da quantidade de cinzas no solo, pela adição de cinza volante até 46%, as

taxas de vazios do solo podem ser aumentadas em 25%. A resistência ao

cisalhamento das misturas do solo com cinza volante melhora. O aumento de

cinza faz com a mistura que aumente o parâmetro de coesão em solos que não são

altamente plásticos. Pelos ensaios realizados se notou que a resistência ao

cisalhamento e o ângulo de atrito do solo misturado com cinza aumentam quando

comparados com o solo puro, além disso, apresenta uma redução na expansão, isto

é devido à característica não expansiva das cinzas volantes e seu tamanho e

formas das partículas. O que pode levar a conclusão que o comportamento de

expansão do solo pode ser controlado efetivamente com adição de cinzas volantes.

A estabilização de solos com a cinza de fundo é mais recente e menos usual

que misturas com cinzas volantes.

As cinzas pesadas são, reconhecidamente, materiais com menor atividade

pozolânica do que as cinzas volantes. Segundo Dawson et al. (1991, apud Farias,

2005) o poder cimentante das cinzas de fundo está relacionado com o tipo e

quantidade de carbonatos presentes em sua composição química, sendo que, em

virtude dos baixos percentuais de óxido de cálcio pode-se esperar limitações no

desenvolvimento de reações autocimentantes. Este fato pode ser interpretado

como uma justificativa para as cinzas pesadas ainda não possuírem grande índice

de reaproveitamento. Atualmente, a maioria das cinzas de fundo produzidas nas

usinas termelétricas é depositada nas bacias de decantação, diferentemente das

cinzas volantes, que são vendidas como matéria-prima para outras indústrias

(Lopes, 2011).

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51

Segundo Canpolat et al. (2003), baseado nos resultados do seu estudo, a

produção de cimento Portland com um grau de 5%de zeólito mais 5% de cinza de

fundo de carvão fornece uma adequada resistência requerida pelas normas turcas,

essa produção seria uma alternativa econômica para o cimento Portland

convencional, bem como uma solução ambiental mais adequada.

Rosa (2009) quantificou a influência das variáveis da quantidade de cal,

quantidade de cinza volante de carvão, porosidade e do tempo de cura sobre a

resistência de um solo arenoso artificialmente cimentado, verificando a adequação

do uso da relação vazios-cal na estimativa da resistência a compressão simples

destas misturas. Os ensaios realizados foram de compressão simples e medidas de

sucção matricial. Os resultados demonstraram que o aumento da quantidade de cal

e cinza volante, do peso especifico aparente seco e do tempo de cura provocou o

aumento da sua resistência à compressão simples. A resistência à compressão

simples aumenta linearmente com o aumento da quantidade da cal (3% até 9%) e

exponencialmente com a redução da sua porosidade nas misturas do solo com

cinza volante de carvão. A taxa de ganho de resistência aumentou com o aumento

da massa especifica aparente seca do material compactado e com o aumento do

teor de cinza volante, indicando que a efetividade da cimentação é maior nas

misturas mais compactas e com maior porcentagem de cinza volante (0% até

25%), isto ocorre pelo fato da cinza volante ser um material que possui

propriedades pozolânicas.

Lopes (2011) estudou a aplicabilidade das cinzas de carvão (volante e de

fundo) em camadas de pavimentos rodoviários. Utilizou-se um solo arenoso-

siltoso não lateritico. Foram realizados ensaios de caracterização física, química,

mecânica e ambientais de solubilização e lixiviação. Os teores de cinza de fundo

foram 30% e 40% e da cinza volante foi 10% e 20% relacionados ao peso do solo

seco. Também se realizaram ensaios com adição de 3% de cal. Os resultados dos

ensaios ambientais indicaram que a cinza volante foi classificada como resíduo de

Classe II B- Resíduo Inerte e a cinza de fundo Classe II A- Resíduo não Inerte. A

adição de cinzas ao solo gera aumento na umidade ótima do material e diminuição

na massa específica aparente máxima, em diferentes proporções. As análises

mecanísticas-empíricas com os valores de módulo resiliente mostraram que é

viável a utilização de cinzas como aditivo ao solo para utilização em base de

pavimentos de baixo volume de tráfego. Os ensaios triaxiais de cargas repetidas

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52

demonstraram que a tensão confinante é mais influente no solo estudado e o

comportamento não muda com a adição das cinzas. As análises dos resultados de

módulo de resiliência comprovaram que o tempo de cura, o tipo e teor de cinza

melhoram o comportamento da mistura, apresentando melhores resultados nas

misturas com cinza volante e cal.

Kim et al. (2005) estudaram os usos em aterros de pavimentação para as

cinzas volantes e de fundo de carvão e realizaram ensaios de caracterização

mecânica como compactação, resistência, compressibilidade e permeabilidade. Os

resultados apresentaram que a permeabilidade das misturas com cinzas

compactadas foi diminuindo ligeiramente com o aumento do teor de cinza

volante. Isto é principalmente devido ao aumento do peso específico com o

aumento do teor de finos, o que gera mais resistência ao fluxo de água através do

preenchimento de espaços vazios entre partículas. Os valores foram semelhantes a

de uma mistura de areia com cal. Os resultados dos ensaios mecânicos indicaram

que as misturas com cinza volante e cinza de fundo podem ser mais compressíveis

do que as areias típicas compactadas nos mesmos níveis de compactação.

2.5. Considerações Finais

De acordo com a revisão bibliográfica do presente estudo, foi mencionada a

problemática atual no Brasil sobre a geração e disposição de Resíduos Sólidos

Urbanos (RSU) na atualidade, para se ter um conhecimento geral das quantidades

de RSU que poderiam ser aproveitados se fossem criadas as usinas projetadas para

geração de energia pela incineração de RSU. Além disso, a principal ênfase desta

revisão foram os diferentes métodos de estabilização de solos com cinzas de RSU

e sua comparação com outros aditivos estabilizadores, como cal, cimento e cinzas

de carvão. A maioria dos estudos com utilização de cinza de RSU, já realizados,

tem como foco a pavimentação, mas existe também um campo grande a ser

estudado, que são os estudos com foco aos solos de fundação ou camadas de

aterros sanitários, aterros sobre solos moles ou estabilização de taludes. Nesta

revisão bibliográfica foram relatados diversos trabalhos, de autores de diferentes

países, sobre a adição de cinza de RSU (volante ou de fundo) ao solo para

utilização em geotecnia. Os trabalhos apresentam um comportamento muito

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53

favorável da utilização das cinzas de RSU e de outros tipos de cinzas misturadas

com o solo e, na maioria dos casos, a adição de uma pequena porcentagem de cal

ou cimento é um aporte importante na resistência, que o solo estabilizado pode

ganhar. Destaca-se que para a utilização de cinzas é imprescindível fazer ensaios

de caráter ambiental, como lixiviação e solubilização, para se ter a certeza de que

não terão agentes contaminantes para o solo ou para águas subterrâneas. A

utilização das cinzas de RSU em geotecnia pode gerar custos mais baixos na

construção e comportamentos melhores em comparação ao solo puro.

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54

3 Programa Experimental

O programa de ensaios estabelecido tem como objetivo principal avaliar o

efeito da adição de cinzas de Resíduo Sólido Urbano (RSU) nas propriedades

mecânicas de um solo coluvionar.

As etapas do programa experimental proposto são detalhadamente

descritas neste capítulo, bem como a descrição dos materiais utilizados na

pesquisa, os métodos utilizados na preparação das amostras, detalhes de execução

dos ensaios e equipamentos utilizados nos ensaios de laboratório.

Os ensaios do programa experimental desta pesquisa foram realizados no

Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente e no Laboratório de Química ambos,

na PUC-Rio.

3.1. Materiais

3.1.1. Solo

A argila utilizada neste trabalho é um solo coluvionar, argilo-arenoso, não

saturado (Soares, 2005 apud Ramirez, 2012). Este solo foi coletado no Campo

Experimental II, localizado no interior do campus da Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro, conforme o esquema mostrado na Figura 3.1. O

material foi retirado até 2 m de profundidade, desde a superfície da encosta.

DBD


55

Figura 3.1 - Localização do Campo Experimental II PUC-Rio (Soares 2005).

Este solo possui características de tonalidade vermelha amarelada, textura

micro-granular e com aspecto homogêneo, sendo constituído basicamente por

quartzo, granada alterada, argilominerais (essencialmente caulinita) e óxidos de

ferro e alumínio, como produto do intemperismo dos minerais primários da biotita

gnaisse (Soares, 2005 apud Ramirez, 2012). A Figura 3.2 apresenta uma foto do

solo coluvionar utilizado.

As características geotécnicas físicas deste material são apresentadas e

analisadas no item 4.1.

O material foi retirado manualmente e depositado em baldes cilíndricos de

plástico, em um dia ensolarado. Aproximadamente 100 kg deste solo foram

levados para o laboratório e colocados na estufa a 60 °C. Depois de atingir uma

umidade constante, foi colocado em sacolas de plástico lacradas e guardado na

câmara úmida.

Este tipo de solo já foi utilizado anteriormente em outras pesquisas

desenvolvidas na PUC-Rio (Sertã, 1986; Marinho, 1986; Lins, 1991; Dylac, 1994;

Beneveli, 2002; Soares, 2005). Sertã (1986) fez um estudo dos aspectos

geológicos e geotécnicos do solo residual do Campo Experimental II, deixando

um amplo conhecimento das suas características. Outros autores como Marinho

DBD


56

(1986), Lins (1991), Daylac (1994), Beneveli (2002) e Soares (2005) utilizaram

este solo para realizar ensaios especiais e testar equipamentos desenvolvidos na

PUC-Rio. A grande quantidade de informação disponível foi um dos motivos

pelos quais foi escolhido este material para a presente pesquisa,

Figura 3.2 – Argila utilizada - solo coluvionar.

Segundo o perfil morfológico feito por Dylac (1994) apresentado na Figura

3.3, o solo utilizado está situado na camada superior do perfil, conformada por

colúvio. No lugar da coleta, se observou presença de alguns pedregulhos de

quartzo. No processo de preparação do solo para os ensaios (destorroamento), se

retiraram as raízes presentes no material.

DBD


57

Figura 3.3 - Descrição morfológica do perfil do Campo Experimental II da PUC-Rio

(Dylac, 1994)

Sertã (1986) fez uma análise mineralógica do solo presente no Campo

Experimental II. A Tabela 3.1, elaborada por Dylac (1994), resume os resultados

obtidos por Sertã para amostras retiradas entre 3,00 m e 3,50 m de profundidade.

A presença imperante de certos minerais como a caulinita, a gibsita e a goetita, e o

perfil morfológico apresentado anteriormente sugerem que o solo tem um alto

grau de intemperismo.

DBD


58

Tabela 3.1 - Análise mineralógica (Sertã, 1986) do coluvio (3,0 -3,5 m.)

Fração do solo Mineral Quantidade / observações

Pedregulho Quartzo

grãos arestados de coloração

transparente a leitosos

Granada alterada alguns fragmentos

Areia

Quartzo grãos arestados

Granda muito alterada

correspondem a aproximadamente

5% da amostra total

Agregados Ferruginosos

Magnetita pequenos traços

Silte

Quartzo presença

Caulinita presença

Goetita presença

Argila Caulinita

presença marcante

Goetita alguns traços

3.1.2. Cinza Volante e Cinza de Fundo

A cinza volante e a cinza de fundo são provenientes da incineração do

Resíduo Solido Urbano (RSU) na Usina Verde, que fica localizada na Ilha do

Fundão – Rio de Janeiro.

A incineração e coleta foram realizadas no mês de Janeiro/2012 para a cinza

volante e Maio/2012 para a cinza de fundo, onde a quantidade total de cada tipo

de cinza usado para os ensaios de caracterização física, química e mecânica foi 25

kg. As Figuras 3.4 e 3.5 ilustram a cinza volante e a cinza de fundo de RSU,

respectivamente, onde é possível perceber que a cinza volante apresenta uma

uniformidade de textura, mas a cinza de fundo apresenta diversos compostos

residuais como pequenas peças de azulejo, vidro, fios de ferro, etc.

DBD


59

Figura 3.4 – Cinza Volante de RSU

Figura 3.5 – Cinza de Fundo de RSU

3.1.2.1. Produção das Cinzas de RSU

A Usina Verde é uma empresa de capital privado situada na Cidade

Universitária da UFRJ - Ilha do Fundão, e tem como objetivo apresentar soluções

ambientais para a destinação final dos resíduos sólidos urbanos, através do

processo de incineração com co-geração de energia. Atualmente, a Usina Verde

vem tratando o Resíduo Sólido Urbano (RSU), e procura através o processo de

DBD


60

incineração, propiciar o aproveitamento racional do lixo, convertendo-o, se

possível, em insumos (Vizcarra, 2010).

O RSU utilizado na Usina Verde vem já pré-tratado da Companhia

Municipal de Limpeza Urbana do Rio de Janeiro (Comlurb), provenientes do

aterro sanitário da Comlurb, no bairro Cajú/RJ. Todavia, ao chegar à usina, passa

por uma nova triagem. A composição do RSU após processo de reciclagem da

Comlurb e da Usina Verde se encontra na Figura 3.6. Em funcionamento desde

2004, a Usina recebe diariamente 30 toneladas de resíduos sólidos (Vizcarra,

2010).

Figura 3.6 – Composição do RSU da COMLURB e da Usina Verde (FONTES,

2008)

DBD


61

3.1.2.2. Processo de Incineração

Esta descrição está baseada em Fontes (2008), que estudou estes resíduos

para uso em concreto de cimento Portland para construção civil.

“O RSU, após a etapa de pesagem, passa pelo processo de triagem, como

dito anteriormente, onde os materiais recicláveis são segregados manualmente e

com o auxílio de detectores de metais localizados nas duas esteiras, por onde os

resíduos são conduzidos. Após a segunda esteira, o RSU é triturado e o material

fino separado com o auxílio de peneira rotativa e encaminhado para secagem,

visando a redução do teor de umidade. Em seguida, o RSU triturado passa por

nova moagem, em moinho de facas, e é depositado em um silo Combustível

Derivado do Resíduo (CDR). Estes resíduos (matéria orgânica e resíduos

combustíveis não recicláveis) são encaminhados para o forno de incineração, que

opera a uma temperatura de 950ºC. Durante o processo de combustão, são

produzidas duas cinzas: cinza de fundo e cinza volante. A cinza de fundo (bottom-

ash) é depositada no fundo da câmara de pós-combustão, encaminhada ao tanque

de decantação e disposta em caçambas. Os gases quentes e a cinza volante (fly-

ash) são exauridos da câmara de pós-combustão e aspirados para a caldeira de

recuperação onde ocorre o aproveitamento energético (co-geração de energia). Há

uma geração efetiva de 0,6MW de energia elétrica por tonelada de lixo tratado, o

que é suficiente para abastecer cerca de 2300 residências com consumo médio de

200 KW/mês. Posteriormente, os gases são neutralizados em um conjunto de

lavadores e, em seguida, os gases limpos são aspirados e descarregados na

atmosfera. A solução de lavagem é então recolhida nos tanques de decantação

onde ocorre a neutralização com as cinzas do próprio processo e hidróxido de

cálcio, o que ocasiona a mineralização (decantação dos sais), sendo esta solução

posteriormente reaproveitada no processo de lavagem (recirculação). Em seguida,

a cinza volante é encaminhada para os tanques de decantação onde

periodicamente é retirada e armazenada em caçambas. Ao final do processo de

incineração para cada tonelada de RSU que entra no forno, se obtém 120 kg das

duas cinzas, que representam cerca de 80% de cinza pesada e 20% de cinza

volante (dados fornecidos pela Usina Verde S/A). A cinza de fundo está sendo

testada, em substituição à areia, na fabricação de tijolos e pisos. As cinzas não

DBD


62

utilizadas são encaminhadas ao Aterro metropolitano Jardim Gramacho,

localizado em Duque de Caxias/RJ”.

As Figuras 3.7 até 3.9 apresentam as etapas do processo de incineração, as

quais são submetidos os Resíduos para a geração de energia elétrica na Usina

Verde (Vizcarra, 2010).

Fontes (2008) conclui no seu estudo que a argamassa testada contendo cinza

volante do resíduo sólido urbano apresentou resultados mecânicos, físicos e de

durabilidade superiores à referência. A presença da cinza, provavelmente,

promoveu o acréscimo destes parâmetros através da ação física de refinamento

dos poros. A distribuição de poros mostrou a redução dos grandes capilares,

proporcionando o acréscimo no volume dos médios e pequenos capilares num

concreto de alto desempenho.

DBD


63

Figura 3.7 – Segregação de materiais para reciclagem na Usina Verde (USINA VERDE, 2009)

DBD


64

Figura 3.8 – Processo de geração de energia elétrica na Usina Verde (USINA VERDE, 2009)

DBD


65

Figura 3.9 – Etapas do processo de incineração de RSU na Usina Verde S/A

(Fontes, 2008)

(a) Pesagem do RSU

(b) Processo de triagem

(c) Câmara de pós combustão (d) Sistema de lavagem dos gases

(e) Cinza de fundo

(f) Cinza volante

DBD


66

3.1.3. Misturas Solo-Cinza

O solo foi preparado como descrito no item 3.1.1 e as cinzas foram secadas

na estufa a 60ºC até atingir uma umidade constante. Depois foram preparadas as

misturas calculadas em relação à massa total do solo seco. Após a mistura a seco

foi adicionada água em função da umidade ótima obtida nos ensaios de

Compactação Proctor Normal. As misturas utilizadas foram 20%, 30% e 40% de

cinza volante e cinza de fundo, calculados em relação ao peso do solo seco. No

início da pesquisa só foram analisadas misturas com 20% e 40% das cinzas

volante e cinzas de fundo, considerando como referência os ensaios feitos por

Vizcarra (2010) que avaliou a influência das cinzas de RSU sob carregamento

dinâmico, mas depois das análises foi necessário fazer ensaios com 30% da cinza

volante e da cinza de fundo, para se ter certeza de como evolui os parâmetros de

resistência em função dos teores de cinzas.

A Tabela 3.2 apresenta as siglas utilizadas para descrever cada tipo de solo e

as misturas.

Tabela 3.2 - Siglas utilizadas para o solo, cinzas e as misturas

Material / Mistura Solo (%) Cinza Volante (%) Cinza de Fundo (%) Siglas

Solo 100 0 0 SP

Cinza Volante 0 100 0 CV

Cinza de Fundo 0 0 100 CF

Mistura 1 80 20 0 SP80CV20



Mistura 4 80 0 20 SP80CF20



Para as misturas com tempos de cura de 30 e 60 dias foram adicionadas as

siglas T30d e T60d, respectivamente.

3.2. Quantidade e Cronograma de ensaios

Neste item se apresenta a quantidade de ensaios de caracterização física,

química e mecânicos realizados e o cronograma dos ensaios de Compactação com

DBD


67

energia Proctor Normal e Ensaios Triaxiais tipo Adensado Isotropicamente

Drenado (CID) sem tempo de cura e com tempo de cura de 30 e 60 dias.

3.2.1. Quantidade de ensaios

Os ensaios foram divididos em 3 etapas, que são: caracterização física,

caracterização química e ambiental e resistência mecânica e são apresentados na

Tabela 3.3.

Um dos objetivos referentes a este estudo foi a influência do tempo de cura

no parâmetro de resistência mecânica. Cada mistura de solo-cinza foi submetido a

ensaios sem tempo de cura e com tempo de cura de 30 e 60 dias, mas as misturas

de SP70CV30 e SP70CF30 foram ensaiadas sem tempo de cura e com tempo de

cura de 30 dias, pois não houve tempo para realizar os ensaios com tempo de cura

de 60 dias.

Na Tabela 3.3 se apresenta a quantidade de ensaios que não apresentaram

problemas, mas a quantidade total de ensaios foram superiores devido que em

todo estudo experimental ocorre diferentes tipos de problemas. A maioria de

problemas apresentados foram nos ensaios de caracterização mecânica (Proctor

Normal e Triaxiais CID).

Nos ensaios Proctor Normal se repetia o ensaio cada vez que a mistura solo-

cinza apresentava um comportamento diferente no apresentado com outras

misturas com outro teor de cinza. Este tipo de comportamento era devido que o

material apresentava uma pequena umidade inicial ou porque não se realizou o

ensaio corretamente.

Nos ensaios triaxiais CID os tipos de problemas foram variáveis, no começo

no moldagem dos corpos de prova onde muitas vezes se perdia estes corpos de

prova (por rotura ou má moldagem) e se tinha que repetir o ensaio Proctor

Normal. Outros tipos de problemas eram quando a membrana utilizada

apresentava um furo no momento do ensaio triaxial e os resultados eram

incorretos, o equipamento triaxial apresentava vazamentos nos condutos de água,

as leituras estavam erradas ou os dados não foram salvadas devidamente no

computador. No total a quantidade final de ensaios triaxiais realizados foram 65

DBD


68

dos quais 51 não apresentaram problemas e os resultados são apresentados neste

trabalho.

Tabela 3.3 – Quantidade de ensaios

*Oau=Ensaios feitos por outros autores e resultados tomados neste trabalho.

** Os espaços em branco são ensaios que foram impossíveis de realizar pela

condição de material ou não se precisava realizar.

Os ensaios de Compactação com energia Proctor Normal foram realizados

um dia antes do ensaio triaxial CID, para os ensaios sem tempo de cura e ao

mesmo tempo foram preparados os corpos de prova compactados para tempo de

cura de 30 e 60 dias.

3.3. Métodos e Procedimentos de Ensaio

Neste item serão apresentados as metodologias e procedimentos utilizados

para as análises físicas e químicas do solo, das cinzas e suas misturas.

O objetivo da realização deste programa experimental foi a caracterização

do solo e do solo-cinza, no intuito de conhecer seu comportamento logo após os

Ensaios

Siglas

Siglas

SP Oau Oau Oau Oau Oau 1 1 3

CV Oau Oau Oau Oau Oau Oau

CF Oau Oau Oau Oau Oau Oau

SP80CV20 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP80CV20 T30d 3

SP80CV20 T60d 3

SP70CV30 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP70CV30 T30d 3

SP60CV40 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP60CV40 T30d 3

SP60CV40 T60d 3

SP80CF20 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP80CF20 T30d 3

SP80CF20 T60d 3

SP70CF30 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP70CF30 T30d 3

SP60CF40 T0d 1 1 1 1 1 1 1 3

SP60CF40 T30d 3

SP60CF40 T60d 3

Total 6 6 6 6 6 7 0 0 7 51

Etapas

Resistencia Mecânica

Compactação

Normal

Ensaio

Triaxial CIDLLGs LP Granulometria

Caracterização Física Caracterização Quimica e Ambiental

Composição

Quimica

Teor de

Materia

Orgânica

Lixiviação Solubilização

DBD


69

ensaios mecânicos (ensaios de compactação Proctor Normal e ensaios Triaxiais

Drenados) além de conhecer seus parâmetros de resistência e ter uma ideia de

como a cinza (volante e de fundo) pode atuar como estabilizante no solo.

3.3.1. Ensaios de Caracterização Física

Para determinar as propriedades índice das amostras de solo e das misturas

solo-cinza, foram executados ensaios de caracterização física no Laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. O solo foi preparado segundo

recomendado nas normas técnicas brasileiras (Associação Brasileira de Normas

Técnicas – ABNT). Os ensaios realizados foram feitos seguindo as normas:

NBR 6457/1986;

NBR 7181/1984;

NBR 6508/1984;

NBR 6459/1984;

NBR 7180/1984.

3.3.1.1. Densidade Real dos Grãos

A densidade real dos grãos das misturas solo-cinza, foi determinada

utilizando o material que passou na peneira #40 (0,425 mm), seguindo a norma

NBR 6508/1984 da ABNT.

3.3.1.2. Limites de Atterberg

Os limites de Atterberg, limite de liquidez e limite de plasticidade, foram

determinados utilizando-se o material passante na peneira #40 (0,425 mm). O

material usado foi ensaiado à temperatura ambiente segundo as normas NBR

6459/1984 e NBR 7180/1984 da ABNT.

DBD


70

3.3.1.3. Análise Granulométrica

Para a determinação da curva granulométrica do solo, peneirou-se 1000

gramas do material na peneira #40 (0,425 mm), seguindo as normas NBR

7181/1984 e NBR 5735 da ABNT.

3.3.2. Ensaios Químicos

Estes ensaios foram feitos para conhecer as características químicas das

cinzas e das misturas solo-cinza, porque é a maior preocupação com relação à sua

classificação como resíduo perigoso ou não perigoso e a escolha do tipo de

disposição final que deveria ter.

3.3.2.1. Composição Química

A composição química do solo foi obtida de estudos anteriores realizados

por Duarte (2004) e por Sertã (1986), que também ressaltaram uma análise

mineralógica do material.

A composição química total das amostras de cinza foi obtida mediante a

técnica “Espectrometría de fluorescêncía de Raios-X por Energia Dispersiva

(EDX)”. As amostras de cinza pura foram submetidas à análise por EDX em um

Espectrómetro de Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva, modelo

EDX-720, marca Shimadzu no Laboratório de Estruturas (LABEST) da

COPPE/UFRJ. O ensaio foi desenvolvido por Vizcarra (2010).

A composição química das misturas solo-cinza foram realizadas neste

trabalho submetidas à análise por EDX em um Espectrómetro de Fluorescência de

Raios-X por Energia Dispersiva, modelo EDX-700 no Laboratório de Química da

PUC-Rio.

O Espectrômetro de fluorescência de raios-X é um instrumento que

determina qualitativamente e semi-quantitativamente os elementos presentes em

uma determinada amostra. Isto é possível através da aplicação de raios-X na

superfície da amostra e a posterior análise dos fluorescentes raios-X emitidos. É

uma técnica não-destrutiva para todos os tipos de amostras, incluindo sólidos,

DBD


71

líquidos ou pós, sendo por esta razão interessante para a caracterização dos

materiais. O ensaio foi desenvolvido por Vizcarra (2010) e o equipamento está

ilustrado na Figura 3.10.

Figura 3.10 – Equipamento de EDX do LABEST da COPPE/UFRJ (Vizcarra, 2010)

3.3.2.2. Teor de Matéria Orgânica

Para o solo, cinza volante e cinza de fundo, o teor de carbono orgânico é

determinado por oxidação com dicromato de potássio em meio sulfúrico, usando o

sulfato de prata como catalizador, sendo o excesso de dicromato após a oxidação,

dosado por titulação com solução padrão de sulfato ferroso amoniacal, utilizando

difenilamina como indicador (DIAS e LIMA, 2004). Os ensaios para cinza

volante e de fundo de RSU foram realizados por Vizcarra (2010) e do solo foi

desenvolvido neste trabalho; todos no Laboratório de Geotecnia/Química de solos

da COPPE/UFRJ.

O teor de carbono assim obtido é multiplicado por 1,724 obtendo-se o teor

de matéria orgânica. Este fator é utilizado em virtude de se admitir que, na

composição média do húmus, o carbono participa com 58%. (EMBRAPA, 1997).

Para as misturas solo-cinza, os ensaios foram feitos no Laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio, de acordo com a Norma ABNT NBR

13600/1996. Utilizou-se uma mufla de 440°C apresentada na Figura 3.11.

DBD


72

Figura 3.11 – Mufla de 440 °C usada para as misturas solo-cinza do laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio.

3.3.2.3. Solubilização e Lixiviação

O ensaio de solubilização foi realizado pelo laboratório TASQA Serviços

Analíticos Ltda., segundo a Norma ABNT NBR 10006/2004 com a finalidade de

classificar o resíduo. Para esta classificação foi utilizada a listagem da Norma

ABNT NBR 10004/2004 – anexo G. Esta listagem fornece os valores máximos

permitidos para extratos solubilizados. Portanto, quando a análise dos elementos

químicos do extrato solubilizado apresenta algum valor superior ao da referida

listagem, o resíduo é classificado como não inerte, caso contrário, este é

classificado como resíduo inerte de acordo com as definições apresentadas na

norma NBR 10004/2004 para resíduos sólidos. O ensaio de solubilização é

realizado em duplicata e foi realizado por Vizcarra (2010).

O ensaio de lixiviação também foi realizado pelo laboratório TASQA

Serviços Analíticos Ltda., segundo a Norma ABNT NBR 10005/2004, realizado

por Vizcarra (2010).

DBD


73

3.3.3. Ensaios de Caracterização Mecânica

Os ensaios foram feitos para conhecer como se comporta o solo e as

misturas solo-cinza ao efeito dos ensaios de Compactação Proctor Normal e

ensaios Triaxiais Adensados Isotropicamente Drenados.

3.3.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal

Os ensaios de compactação foram realizados para o solo argiloso e nas

misturas solo-cinza, com o intuito de se determinar a umidade ótima de

compactação (wótm) e o peso específico aparente seco máximo (γdmáx) dos

materiais e das misturas. Estes ensaios foram realizados segundo as diretrizes da

norma NBR 7182 da ABNT, utilizando-se a energia de compactação Proctor

Normal e com reuso de material.

Após secagem do solo em estufa a 60°C, iniciou-se o processo de

destorroamento deste, passando-o posteriormente pela peneira #4, adotando-se o

procedimento descrito pela norma NBR 6457 (ABNT, 1986) - preparação com

secagem prévia depois se deixou na estufa de 60ºC de um dia para outro. No dia

seguinte se retirou o material da estufa e se deixou resfriar até chegar a

temperatura ambiente. Em seguida, adicionou-se uma determinada quantidade de

água ao material, a fim de que este ficasse com cerca de 5% de umidade abaixo da

umidade ótima. Este valor pode ser estimado inicialmente através do limite de

plasticidade, cujo valor pode se aproximar ao da umidade ótima, isto foi feito

tanto para o solo argiloso como para as misturas solo-cinza. Após mistura do solo

argiloso (puro e com as diversas porcentagens de cinza volante e de fundo) com o

volume de água calculado, homogeneizou-se bem a mistura.

Os valores de dmáx e wótm obtidos da curva de compactação foram utilizados

para moldagem dos corpos de prova utilizados nos ensaios triaxiais CID. Todo o

processo foi repetido cinco vezes como mínimo para cada mistura, sendo pelo

menos dois no ramo seco e dois no ramo úmido da curva de compactação.

DBD


74

3.3.3.2. Ensaios Triaxiais

As obras geotécnicas, como barragens e estruturas de fundações têm se

validado de resultados de ensaios triaxiais para a avaliação do desempenho destes

materiais pois são obras que são solicitadas na maior parte da sua vida útil por

carregamentos estáticos. Destaca-se que o ensaio triaxial estático permite a

simulação de condições de campo variadas e a determinação do comportamento

mecânico dos solos segundo diferentes níveis de tensões.

Os ensaios de laboratório visam reproduzir nos corpos de prova as

solicitações que o maciço de solo poderá ser submetido no campo. Objetiva-se,

com isso, a obtenção de parâmetros mecânicos de resistência e deformabilidade,

que possam representar o comportamento do material em métodos de análise.

Segundo Bishop e Henkel (1962), os corpos de prova devem ter uma relação

altura/diâmetro igual a 2,0, podendo variar entre 1,5 e 2,5. Estes limites visam

minimizar os efeitos de atrito nas extremidades do corpo de prova, mantendo uma

condição adequada de esbeltes.

Os cálculos de tensão desviadora (σa – σc), devem ser efetuados supondo

que o corpo de prova, ao se deformar, mantém o formato de um cilindro reto.

3.3.3.3. Ensaios Triaxiais CID

Os ensaios triaxiais realizados no presente trabalho são do tipo Adensado

Isotropicamente Drenado (CID). Todos os ensaios foram executados no

Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. Descreve-se a seguir os

equipamentos utilizados nestes ensaios, bem como as metodologias empregadas,

na preparação dos corpos de prova, processo de saturação e cisalhamento.

3.3.3.3.1. Equipamento utilizado

A prensa utilizada é da marca Wykeham-Ferrance, de velocidade de

deslocamento controlada, com capacidade de 10 toneladas. O ajuste das

velocidades de deslocamento do pistão é determinado mediante a seleção

adequada de pares de engrenagens e a respectiva marcha (Ramírez, 2012).

DBD


75

A câmara triaxial empregada é própria para corpos de prova com diâmetro

de 1,5”. A câmara possue um corpo de acrílico que suporta uma pressão

confinante máxima de 1000 kPa (Ramírez, 2012).

A célula de carga utilizada é do fabricante ELE International Ltd. com

capacidade máxima de 5000 kN e prensas de 0,1 kN. Para a obtenção dos

deslocamentos foram utilizados LVDT´s da marca Wykwham Farrance, com

cursos de 25 mm e resolução de precisão de 0,01 mm. O transdutores usado na

medida das pressões na câmara, no medidor de variação de volume e das

poropressões são da marca Schaevitz, com variações de ± 2,0 kPa e capacidade

máxima de 1700 kPa (Ramírez, 2012).

As variações de volume são obtidas através de medidores de variação

volumétrica (MVV), fabricados na PUC-Rio, segundo o modelo do Imperial

College. Todas as partes do equipamento são apresentadas na Figura 3.12.

Figura 3.12 -(a) Caixa leitora de dados; (b) Medidor de Variação de Volume tipo

Imperial College; (c) Painel de controle das Pressões; (d) Aplicação de Pressão

confinante; (e) Cilindro de Acrílico; (f) Corpo-de-prova; (g) Válvulas da câmara Triaxial;

(h) Controle para início do cisalhamento

Para a gravação dos dados, obtidos por intermédio do transdutor, foi

utilizado o sistema de aquisição de dados composto pelo hardware QuantumX de

DBD


76

oito canais da empresa alemã HBM e pelo software CatmanEasy (Ramirez, 2012)

(Figura 3.13)

Com todo este equipamento, o hardware e software utilizado se

conseguiram realizar e monitorar em tempo real todas as etapas do ensaio.

(a) (b)

Figura 3.13 – (a) Software CatmanEasy na etapa de cisalhamento, (b) Sistema de

aquisição de dados (Ramirez; 2012).

3.3.3.3.2. Preparação dos corpos de prova

Para a confecção dos corpos de prova do solo argiloso puro e as misturas

solo-cinza, inicialmente compactou-se um corpo cilíndrico, na energia Proctor

Normal, utilizando a umidade ótima e massa específica seca máxima obtida para

cada tipo de mistura e o solo puro (descrição apresentada no item 3.2.3.1).

Figura 3.14 - Corpo cilíndrico compactado

DBD


77

Obtido o material compactado (Figura 3.14), molda-se o corpo-de-prova

utilizando um aparelho de fabricação própria do laboratório, as dimensões destes

corpos de prova são 78.2 mm de altura e 38.0 mm de diâmetro (Figura 3.15).

Retira-se 3 pequenos corpos-de-prova, de cada corpo compactado, para assim ter

as mesmas condições para cada ensaio.

(a) (b)

Figura 3.15 – (a) Corpo de prova após moldagem; (b) Corpo de prova após

aplainadas a base e a topo

No momento da moldagem retiram-se 3 cápsulas com o solo ou mistura do

solo-cinza (Figura 3.16), depois pesar e deixar na estufa de 105ºC por 24h para

conhecer sua umidade inicial.

Figura 3.16 – Capsulas com mistura de solo-cinza tirados do moldagem

Antes de fazer a montagem testa-se a membrana (com ajuda de um molde

de aço) para ter a certeza que não esteja furada e possa vazar água dentro dela (é

DBD


78

recomendável não reutilizar as membranas depois de cada ensaio) (Figura 3.17),

pesar o corpo de prova consertado para ter seu peso inicial e verificar o correto

funcionamento de cada válvula do equipamento triaxial (Figuras 3.18)

Figura 3.17 – Teste de membrana

(a) (b) .

Figura 3.18 – (a) Pesagem do corpo-de-prova para montar na prensa triaxial; (b)

Verificação da prensa antes do ensaio

No momento da montagem, deve-se colocar um papel filtro na base do

equipamento triaxial (ver se a prensa apresenta ou não uma pedra porosa na base,

se não, colocar uma antes do papel filtro) (Figura 3.19). Em seguida colocar o

corpo de prova cuidadosamente, coloca-se a membrana com ajuda do molde de

aço (Figura 3.20),

DBD


79

Figura 3.19 – Colocação do papel filtro.

(a) (b)

Figura 3.20 – (a) Colocação do corpo-de-prova no equipamento triaxial; (b)

Colocação da membrana com ajuda do molde de aço.

Uma vez que corpo de prova esteja fixo junto com a membrana, coloca-se

mais um papel filtro e uma pedra porosa no topo do corpo de prova nessa ordem

(Figura 3.21).

DBD


80

Figura 3.21 – Colocação do papel filtro e a pedra porosa no topo do corpo-de-

prova

Para finalizar coloca-se o cap no topo, seguida da membrana, fixa-se com 2

o-rings na base e outros 2 no topo e se tira o molde de aço. Depois pode-se

encerrar o corpo de prova dentro da câmara triaxial, segurar, encher com água e

colocar a mangueira de pressão confinante na parte superior da câmara para

começar a etapa de saturação que vamos ver no seguinte item (Figura 3.22).

(a) (b) (c)

Figura 3.22 – (a) Fixação da membrana ao corpo de prova com os o-rings; (b)

Preenchimento da câmara triaxial com água; (c) Colocação da conexão de pressão

confinante.

DBD


81

3.3.3.3.3. Procedimento de saturação dos corpos de prova

As técnicas de saturação utilizadas para os corpos de prova de solo argiloso

e misturas solo-cinza, foram de saturação por percolação de água através da

amostra e de saturação por contrapressão. No caso da percolação a diferença de

pressão entre a base e o topo utilizado foi de 7 kPa, sendo que a água fluía da base

para o topo do corpo-de-prova. Na saturação por contrapressão, a pressão

confinante aplicada ao corpo-de-prova excedia a contrapressão em 10 kPa, onde o

fluxo de água era permitido pelo topo e base. Além de medir o parâmetro B era

monitorada a quantidade de água que percolava através da amostra, considerando-

se saturada quando se atingia um volume percolado de duas vezes o volume de

vazios do corpo de prova.

Para verificar se o grau de saturação apresentava nível satisfatório,

calculava-se o parâmetro B de Skempton, por meio da seguinte equação:

Equação 1

Onde:

Δu: excesso de poropressão gerado,

Δσc: acréscimo de tensão confinante aplicado.

Para as amostras de solo e misturas de solo-cinza foram considerados

valores de B aceitáveis maiores ou iguais a 0,95.

Para os corpos de prova de mistura solo-cinza o tempo de saturação foi

variável mas a maioria deles atingia a saturação depois de 24h, foram poucos os

que precisaram de 2 dias para atingir a saturação, isto aconteceu com os corpos de

prova que foram deixados com um tempo de cura de 30 ou 60 dias.

3.3.3.3.4. Adensamento e Cálculo do t100

Após a saturação do corpo de prova, iniciava-se a fase de adensamento.

Durante 24 horas foram coletados dados de variação de volume.

DBD


82

Com estes dados se traçava o gráfico variação de volume (ml) x raiz do

tempo (min0,5

). Segundo a recomendação de Head (1986), prologava-se o trecho

retilíneo inicial até encontrar a prolongação horizontal do trecho final. Este último

trecho corresponde à estabilização das variações de volume. O ponto de interseção

destas duas linhas prolongadas fornecia a raiz de t100 (min0,5

) no eixo das

abscissas. Logo com o valor de t100 (min) se calculava a velocidade de

cisalhamento.

3.3.3.3.5. Cálculo da velocidade de cisalhamento e etapa de Cisalhamento

Como os ensaios triaxiais foram drenados, a expressão utilizada (Head,

1986) foi a seguinte:

Equação 2

onde:

ν: velocidade máxima de cisalhamento em mm/min,

L: altura do corpo de prova em mm,

εf: deformação axial estimada na ruptura em %,

tf: tempo mínimo de ruptura em minutos.

Onde o tf para o ensaio triaxial (CID) é:

Equação 3

Head (1986) aponta que: “se o valor calculado de tf é menor que 120

minutos (2 horas) o atual tempo de ruptura não deveria ser menor que 2 horas”,

então se adota tf = 120 porque todos os ensaios (de solo argiloso e misturas solo-

cinza) tiveram um tempo de ruptura menor do que 120 minutos,

O objetivo de definir uma velocidade suficientemente lenta para a aplicação

da compressão axial é permitir a total drenagem da água do corpo de prova sem

gerar excesso de poropressão.

DBD


83

Para os corpos de prova realizados com o solo argiloso e misturas solo-cinza

se definiu que a ruptura ocorreria para uma deformação axial de 5%. Assim, a

velocidade máxima (ν) calculada foi a mesma para todos, sendo a velocidade

adotada igual a 0,030 mm/min.

Com a velocidade de cisalhamento definida, procedia-se a colocação de um

par de engrenagens na prensa, que define a velocidade desejada. Para os cálculos

foi adotado 15% de deformação axial como deformação máxima para todos os

ensaios.

Para os ensaios triaxiais, os variantes de tensão q (tensão de desvio) e p’

(tensão efetiva média normal) foram calculados com as formulações de Lambe,

para os parâmetros de resistência do solo utilizou-se os valores da envoltória de

resistência (α’) e da coesão (a’) obtida no espaço p’:q, para calcular os parâmetros

de resistência no espaço Mohr Coulomb (φ’ – c’). As formulações de Lambe e os

parâmetros definem-se como:

Equação 4

Equação 5

Equação 6

Equação 7

Onde:

α’: inclinação da envoltória de resistência no plano p’:q.

a’: intercepto com o eixo q da envoltória de resistência no espaço p’:q.

φ’: inclinação da envoltória de resistência do plano σ:τ (Mohr Coulomb).

c’: intercepto da envoltória de resistência do plano σ:τ (Mohr Coulomb).

DBD


84

3.3.3.3.6. Análises de Resistência

Para obter a tensão de ruptura pode-se analisar o pico das curvas tensão

versus deformação traçadas em função da diferença de tensões principais (σ1-σ3)

ou da relação σ1/σ3 dependendo da finalidade do ensaio. De acordo com Head

(1986), a relação σ1/σ3 é preferencialmente utilizada nas argilas, em ensaios não

drenados, em que a tensão desviatória continua a aumentar para grandes

deformações. Head (1986) ressalta que outras “opções de ruptura” podem ser

escolhidas, como a resistência residual ou a resistência obtida para cisalhamento a

volume constante, ou seja, na condição de estado crítico, ou ainda definida a partir

das deformações máximas permissíveis no projeto em questão. A Figura 3.23

apresenta os critérios para determinação de ruptura.

Figura 3.23 – Diferentes critérios para definição de ruptura. (Head, 1986 apud

Dias, 2007)

A resistência ao cisalhamento dos solos é afetada por diversos fenômenos

entre os quais podemos destacar tensão de confinamento, o atrito e a coesão.

A resistência por atrito é função da tensão normal no plano de deslizamento

relativo de cada partícula. Segundo Terzaghi, em sua “Teoria Adesiva do Atrito”,

DBD


85

a superfície de contato real entre dois corpos constitui apenas uma parcela da

superfície aparente de contato, dado que em um nível microscópico as superfícies

dos materiais são efetivamente rugosas. Considerando que o coeficiente de atrito

deve ser governado pelo que ocorre nos pontos reais de contato, as características

de rugosidade e de adsorção da superfície da partícula serão relevantes para

controlar a resistência que se desenvolve. A rugosidade governa o tamanho das

protuberâncias superficiais, que em geral são diferentes quer se consideram

partículas grossas ou partículas finas. Por outro lado, a adsorção de água e outras

substâncias tende a afetar a natureza e tamanho da área de contato entre partículas.

(Dias, 2007)

Segundo Dias (2007), a coesão consiste na parcela de resistência de um solo

que existe independentemente de qualquer tensão aplicada, além disso, existe

várias origens da coesão nos solos, por exemplo a cimentação entre partículas

proporcionada por carbonatos, sílica, óxidos de ferro e responde muitas vezes por

altos valores de coesão; outras são as forças de atração e repulsão causadas pelos

fenômenos eletrostáticos e eletromagnéticos.

De acordo com Dias (2007) existe um tipo de coesão que não tem ligação

com cimentação ou com atrações químicas, essa coesão, chamada de aparente,

ocorre em solos não saturados através da adsorção provocada pela pressão neutra

negativa.

DBD


86

4 Resultados e Análises

No presente capítulo são apresentados os resultados e as análises dos

ensaios descritos no capítulo 3 para as amostras de solo, cinza volante, cinza de

fundo e misturas solo-cinza estudadas. Como o objetivo desta dissertação é avaliar

as cinzas de RSU quanto ao potencial de seu uso como um material aditivo e

estabilizante para obras geotécnicas com carregamento estático (como por

exemplo, solo de fundações, camadas de aterros sanitários e aterros sobre solos

moles), as amostras de cinza de fundo e cinza volante foram caracterizadas a

partir de ensaios geotécnicos, químicos e ambientais. Esses ensaios têm o objetivo

de melhorar a compreensão do comportamento do material em estudo.

4.1. Ensaios de Caracterização Física

4.1.1. Densidade Real dos Grãos (Gs)

Os valores obtidos de Gs são apresentados na Tabela 4.1. O valor de Gs do

solo foi obtido da tese de Ramirez (2012), além disso, este solo já foi objeto de

pesquisas anteriores e os valores de Gs estão na mesma ordem de grandeza. Os

valores de Cinza Volante e Cinza de Fundo foram obtidos da tese de Vizcarra

(2010).

Tabela 4.1 – Resultados do ensaio de densidade real dos grãos para o solo,

cinza volante e cinza de fundo.

Amostra Teor de Cinza

(%) Densidade real dos

Grãos (Gs)

Solo (SP) 0 2,720

Cinza Volante (CV) 100 2,412

Cinza de Fundo (CF) 100 2,434

DBD


87

Os resultados indicam que ao adicionar cinza volante ou de fundo, o Gs

apresenta resultados coerentes com os valores dos compostos puros (solo puro,

cinza volante e de fundo).

4.1.2. Limites de Atterberg

Os resultados de Limite de Liquidez (LL), limite de Plasticidade (LP) e

Índice de Plasticidade (IP) do solo com adição de cinza volante e cinza de fundo

são apresentados nas Tabelas 4.2 e 4.3.

Os resultados do solo (SP), aqui apresentados, foram obtidos do trabalho de

Ramirez (2012).

Tabela 4.2 – Resultados dos ensaios de Limites de Atterberg para o solo e

misturas solo-cinza volante. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013)

Amostra Teor de Cinza (%) LL (%) LP (%) IP (%)

Solo (SP) 0 53 39 14

SP80CV20 20 40 28 12

SP70CV30 30 37 27 10

SP60CV40 40 33 24 9

Tabela 4.3 – Resultados dos ensaios de Limites de Atterberg para o solo e

misturas solo-cinza de fundo. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013)

Amostra Teor de Cinza (%) LL (%) LP (%) IP (%)

Solo (SP) 0 53 39 14

SP80CF20 20 45 32 13

SP70CF30 30 40 28 12

SP60CF40 40 34 24 10

Ressalta-se que não foi possível determinar os Limites de Atterberg para as

cinzas puras, devido ao comportamento granular do material, que durante o ensaio

não apresentou características plásticas para a sua realização (Vizcarra, 2010).

Nota-se que para os dois tipos de cinza, diminuem o limite de liquidez,

limite de plasticidade e o índice de plasticidade com o aumento de teor de cinza.

DBD


88

4.1.3. Análise Granulométrica

No presente item apresentaremos as curvas granulométricas do solo, da

cinza volante, da cinza de fundo e das misturas solo-cinza, onde todos os ensaios

foram realizados com defloculante para a sedimentação. A Figura 4.1 apresenta a

comparação entre as curvas granulométricas de solo, cinza volante e cinza de

fundo. A Figura 4.2 apresenta a comparação entre solo, cinza volante e as

misturas com 20%, 30% e 40% de teor de cinza volante. Finalmente, a Figura 4.3

apresenta a comparação entre solo, cinza de fundo e as misturas com 20%, 30% e

40% de teor de cinza de fundo. Os resultados para o solo foram retirados do

trabalho de Ramirez (2012) e da cinza volante e cinza de fundo foram obtidas do

trabalho de Vizcarra (2010). Ao final, apresenta-se a Tabela 4.4 com os

resultados, em porcentagens, do ensaio de análise granulométrica para o solo,

cinza volante, cinza de fundo e as misturas solo-cinza.

Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e cinza de fundo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

Po

rcen

tag

em

qu

e p

as

sa

(%

)

Diâmetro dos Grãos (mm)

SP Cinza Volante Cinza de Fundo

0

70

60

50

40

30

20

10

90

80

100

DBD


89

Figura 4.2 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e misturas com

20%, 30% e 40% de teor de cinza volante.

Figura 4.3 – Distribuição granulométrica do solo, cinza de fundo e misturas com

20%, 30% e 40% de teor de cinza de fundo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

Po

rcen

tag

em

qu

e p

as

sa

(%

)


SP Cinza Volante SP80CV20 SP70CV30 SP60CV40

0

70

60

50

40

30

20

10

90

80

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

Po

rcen

tag

em

qu

e p

as

sa

(%

)


SP Cinza de Fundo SP80CF20 SP70CF30 SP60CF40

0

70

60

50

40

30

20

10

90

80

100

DBD


90

Tabela 4.4 – Resultados das análises granulométricas.

Amostra Argila (%)

Silte (%)

Areia Pedregulho (%) Fina (%) Média (%) Grossa (%)

Solo 53 10 12 19 6 0

SP80CV20 29 21 16 18 11 5

SP70CV30 4 25 25 24 15 7

SP60CV40 18 24 16 14 13 15

Cinza Volante 8 38 35 18 1 0

SP80CF20 12 18 16 23 21 10

SP70CF30 25 12 10 20 18 15

SP60CF40 20 13 11 19 20 17

Cinza de Fundo 6 25 17 27 19 6

As misturas com 20% e 40% de teor cinza volante apresentam um

comportamento desuniforme, mas para o teor de 30% de cinza volante melhorou a

granulometria apresentando um comportamento bem graduado. Além disso, na

Tabela 4.4 é notado que com o aumento de teor de cinza volante, aumenta-se a

porcentagem de pedregulho, o que é notável na conformação de grãos da cinza

volante pura.

Para as misturas com cinza de fundo, pode-se notar que fornece um

comportamento melhor que do solo, mas com o aumento de teor de cinza também

aumenta a quantidade de pedregulho na mistura e é maior que do que apresenta as

misturas com cinza volante.

4.1.4. Classificação SUCS

Segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), o solo, a

cinza volante, cinza de fundo e as misturas solo-cinza foram classificados e

obtiveram os índices apresentados na Tabela 4.5.

Tabela 4.5 – Índices para classificação SUCS.

Amostra Índice

Solo CH

SP80CV20 OL

SP70CV30 SW-SC

SP60CV40 SP-SC

Cinza Volante SM

SP80CF20 SP-SC

SP70CF30 SP-SC

SP60CF40 SP-SC

Cinza de Fundo SM

DBD


91

Segundo Ramirez (2012) o solo é classificado como CH, correspondendo a

uma argila arenosa de média plasticidade e segundo Vizcarra (2010) as cinzas

(volante e de fundo) são classificadas como SM, que são areias siltosas que tem

um melhor comportamento mecânico quando comparado ao solo. Além disso,

Ramirez (2010) apresenta um resumo com a distribuição granulométrica obtida

em pesquisas anteriores para o solo, que é apresentado na Tabela 4.6.

No caso das misturas solo-cinza, como foi observado na Figura 4.2, a

mistura SP70CV30 apresenta um índice de SW-SC, que é uma areia bem

graduada com argila. Já as outras misturas são classificadas como SP-SC, que são

areias mal graduadas com argila, mas em todos os casos melhoram o

comportamento do solo.

Tabela 4.6 - Caracterização Física do solo coluvionar do Campo Experimental II da

PUC-Rio (Ramirez, 2012 e Quispe, 2013)

Autor Prof. (m) Gs Ped. +

Areia (%) Silte (%)

Argila (%) LL LP IP SUCS

Atividade (IP/%argila)

Sertã (1986)

1,00 – 1,45 2,75 26,25 73,75 71 35 36 MH -

2,00 – 2,45 2,73 28,13 71,87 75 49 26 MH

3,00 – 3,45 2,74 45,63 54,37 72 45 27 MH

Marinho (1986)

3,60 2,75 35,00 3,00 62,00 65 38 27 MH

Lins (1991)

2,00 – 2,40 2,74 34,00 4,00 62,00 78 32 46 MH

0,62

3,00 – 3,40 2,74 34,00 4,00 62,00 73 34 39 MH

Dylac (1994)

3,00 2,77 24,00 5,00 71,00 70 30 40 MH

0,56 6,00 2,76 31,00 6,00 63,00 82 43 39 MH

Beneveli (2002)

1,50 2,76 33,00 9,00 59,00 56 31 25 CH

0,42

Soares (2005) 1,00 2,74 41,00 5,50 53,50 54 28 26 CH

DBD


92

4.2. Ensaios Químicos

4.2.1. Composição Química

Os resultados da composição química das amostras de solo estão

apresentados na Tabela 4.7, onde as análises químicas de capacidade de troca

catiônica (CTC) e de ataque sulfúrico do solo foram obtidas do trabalho de Duarte

(2004, apud Soares, 2005).

A análise química total em porcentagem peso foi obtida de um estudo

químico e mineralógico detalhado do campo experimental II da PUC-Rio de onde

pertence o solo argiloso e foi realizado por Sertã (1986). O resultado é

apresentado na Tabela 4.8.

Tabela 4.7 – Análises químicas de capacidade de troca catiônica (CTC) e de

ataque sulfúrico (Duarte, 2004 apud Soares, 2005)

Complexo Sortivo ( meq/100g)

Ca2+

Mg2+

K+ Na

+ Al

3+ H

+ CTC

0,00 0,4 0,11 0,15 1,3 3,3 5,3

Ataque por H2SO4 (1:1) - NaOH (0,8%) g/Kg pH (1:2,5)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 KI Kr Água KCl

170 204 103 11,1 1,49 1,13 4,3 4,0

Tabela 4.8 – Análises químicas total em porcentagem em peso (Sertã, 1986)

SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 TiO2 K2O Na2O

55,4% 22,0% <0,05% <0,10% 11,0% 1,30% 0,11% 0,01%

Analisando os resultados encontrados nas tabelas 4.7 e 4.8, pode-se concluir

que a grande quantidade de Al2O3 e Fe2O3 encontrada no solo, indica que este

sofreu um processo de laterização. Por outro lado, a pequena quantidade de CaO,

MgO, K2O e Na2O encontradas, sugere se tratar de um material altamente

intemperizado, devido à lixiviação intensa dos álcalis. A presença de cátions

trocáveis deste solo sugere que este é um material de baixa atividade e é

apresentado na Tabela 4.6. Os valores de pH indicam que o solo é ácido (Soares,

2005).

DBD


93

A tabela 4.9 mostra o resultado da análise mineralógica feita por Sertã

(1986) no material em estudo. Para a identificação da microestrutura do material,

foram realizadas análises de microscopia ótica e microscopia eletrônica de

varredura, sendo descritas a seguir.

Tabela 4.9 – Análises mineralógica (Sertã, 1986)

Fração do solo

Mineral Quantidade / observações

Pedregulho

Quartzo

grãos arestados de coloração

transparentes a leitosos

Granada alterada

alguns fragmentos

Areia

Quartzo grãos arestados

Granada muito alterada

correspondem a aproximadamente

5% da amostra total

Agregados Ferruginosos

Magnetita pequenos traços

Silte

Quartzo presença

Caulinita presença

Goetita presença

Argila Caulinita presença marcante

Goetita alguns traços

Vizcarra (2010) fez análises químicas para a cinza volante e para a cinza de

fundo do RSU. A cinza volante é comparada com a análise feita por Fontes (2008)

no mesmo tipo de cinza e da mesma usina, e também com análises de cinzas

volantes de RSU de diversos países recompilados por Lam (2010, apud Vizcarra,

2010). Os resultados são apresentados na Tabela 4.10.

É notória a diferença tanto nos teores de Óxidos principais (SiO2, Al2O3 e

Fe2O3), quanto nos teores de CaO e SO3, os quais têm influência nas reações de

estabilização (Vizcarra, 2010).

DBD


94

Tabela 4.10 – Composição química da cinza volante de RSU (Vizcarra, 2010)

Concentração (%)

Composto Vizcarra (2010) Fontes (2008) Lam (2010)

SiO2 21,2 - 12,9 44,26 6,35 - 27,52

Al2O3 15,4 - 12,2 18,16 0,92 - 12,7

Fe2O3 5,3 - 7,7 9,27 0,63 - 5,04

SO3 9,8 - 5,2 0,64 5,18 - 14,4

CaO 32,3 - 45,3 15,39 16,6 - 45,42

Cl 6,6 - 4,7 - -

TiO2 3,3 - 4,7 3,25 0,85 - 3,12

K2O 2,6 - 4,1 2,61 2,03 - 8,9

P2O5 1,28 - 0 2,94 1,56 – 2,7

ZnO 0,5 - 1,1 0,46 -

Cr2O3 0,1 - 0,2 0,16 -

MnO 0,1 - 0 0,13 -

SrO 0,1 - 0,2 0,04 -

ZrO2 0,08 - 0,1 0,04 -

CuO 0,08 - 0 0,06 -

PbO 0,08 - 0 0,11 -

MgO - 2,23 1,38 – 3,16

Na2O - - 2,93 – 8,9

V2O5 0 - 0,25 - -

A cinza de fundo é comparada com a análise feita por Arm (2003, apud

Vizcarra, 2010) e Lam (2010, apud Vizcarra, 2010) para cinzas de RSU. Os

resultados são apresentados na Tabela 4.11.

Tabela 4.11 – Composição química da cinza de fundo de RSU (Vizcarra, 2010)

Concentração (%)

Composto Vizcarra (2010) Arm (2003) Lam (2010)

SiO2 27,0 - 37,7 46 5,44 – 49,38

Al2O3 14,1 - 19,1 10 1,26 – 18

Fe2O3 10,0 - 6,6 9 1,21 – 13,3

SO3 1,3 - 3,6 - 0,5 – 12,73

CaO 20,1 - 31,8 15 13,86 – 50,39

Cl 2,3 - 3,8 - -

TiO2 3,6 - 5,5 - 0,92 – 2,36

K2O 2,1 - 3,0 - 0,88 – 7,41

P2O5 0 - 1,0 - 0,85 – 6,9

ZnO 0,9 - 1,8 - -

Cr2O3 0 - 0,19 - -

MnO 0,10 - 0,16 - -

SrO 0,05 - 0,14 - -

ZrO2 0,11 - 0,12 - -

CuO 0 - 0,344 - -

Ac 0 - 0,036 - -

Br 0 - 0,009 - -

Rb2O 0 - 0,014 - -

MgO 0 - 1,722 2 1,6 – 3,3

Na2O - - 3,3 – 17,19

V2O5 0 - 0,43 - -

DBD


95

Para a cinza de fundo de RSU, existe diferença tanto nos teores de Óxidos

principais (SiO2, Al2O3 e Fe2O3), quanto nos teores de CaO e SO3, os quais têm

influência nas reações de estabilização. Isto demonstra a variabilidade da

composição química da cinza de fundo e da cinza volante (Vizcarra, 2010).

Para as misturas do solo-cinza os ensaios foram realizados no Laboratório

de Química da PUC-Rio. Os resultados são apresentados na Tabela 4.12.

Há uma diminuição nos teores de Óxidos principais (SiO2, Al2O3 e Fe2O3)

quando se diminui a quantidade de solo dentro da mistura, mas há aumento dos

teores de CaO com o aumento de cinza e não há ocorrência de SO3 como na cinza

volante pura presente no trabalho de Vizcarra (2010).

Tabela 4.12 – Composição química das misturas solo-cinza volante de RSU.

Concentração (%)

Composto SP80CV20 SP70CV30 SP60CV40

SiO2 35,92 32,18 31,62

Al2O3 41,29 39,34 37,20

Fe2O3 6,40 6,24 5,41

SO3 - - -

CaO 11,64 16,25 19,05

Cl 0,64 1,15 0,97

TiO2 1,43 1,49 1,67

K2O 0,78 0,94 1,11

P2O5 - - -

ZnO 0,30 0,44 0,52

Cr2O3 - - -

MnO 0,04 0,05 0,06

SrO 0,10 0,03 0,03

ZrO2 0,04 0,04 0,04

CuO - - -

PbO - - -

MgO - - -

Na2O - - -

V2O5 0,10 0,13 0,19

A análise para as misturas solo-cinza de fundo são apresentadas na Tabela

4.13.

Observa-se uma diminuição nos teores de Óxidos principais (SiO2, Al2O3),

ao igual que acontece com a cinza volante, quando diminui a quantidade de solo

dentro da mistura, mas um aumento dos óxidos Fe2O3 e CaO com o aumento da

cinza de fundo dentro da mistura e sem presença do óxido SO3 os quais têm

influência nas reações de estabilização.

DBD


96

Tabela 4.13 – Composição química das misturas solo-cinza de fundo de RSU.

Concentração (%)

Composto SP80CF20 SP70CF30 SP60CF40

SiO2 38,78 38,60 36,04

Al2O3 45,39 44,82 42,78

Fe2O3 6,48 7,11 6,61

SO3 - - -

CaO 6,79 7,19 11,61

Cl 0,27 0,26 0,40

TiO2 1,14 1,21 1,42

K2O 0,47 0,44 0,67

P2O5 - - -

ZnO 0,07 0,11 0,17

Cr2O3 - - -

MnO 0,03 0,04 0,05

SrO 0,01 0,01 0,02

ZrO2 0,03 0,04 0,03

CuO 0,03 0,04 -

PbO - - -

MgO - - -

Na2O - - -

V2O5 0,11 0,10 0,09

4.2.2. Teor de Matéria Orgânica

Os resultados dos ensaios de determinação do teor de matéria orgânica do

solo, cinza volante e cinza de fundo são apresentados na Tabela 4.14, estas foram

obtidas mediante a técnica de oxidação com dicromato de potássio em meio

sulfúrico, no Laboratório de Geotecnia/Quimica de Solos da COPPE/UFRJ. Os

resultados das cinzas foram obtidos do trabalho de Vizcarra (2010).

Tabela 4.14 – Teor de matéria orgânica do solo, cinza volante e cinza de fundo.

(Vizcarra, 2010 e Quispe, 2013)

Amostra Carbono Orgânico Matéria Orgânica

(g/Kg) (%) (g/Kg) (%)

Solo 4,93 0,493 8,5 0,850

Cinza Volante 4,52 0,452 7,80 0,780

Cinza de Fundo 78,40 7,840 135,00 13,500

Nota-se que o teor de matéria orgânica presente na cinza volante é baixo em

comparação com a cinza de fundo que tem um teor alto, sabendo que um teor alto

de carbono pode inibir a atividade pozolânica severamente como mostrado no

DBD


97

trabalho de Winterkorn (1990). Segundo referências da Usina Verde, a cinza de

fundo teria um alto teor de matéria orgânica devido ao sub-dimensionamento do

forno que impossibilita a queima de maior porcentagem de matéria orgânica

(Vizcarra, 2010).

Para as misturas solo-cinza foram feitas análises de teor por queima em uma

Mufla a 440 ºC (ABNT/NBR 13600/1996). Os resultados são apresentados na

Tabela 4.15.

Tabela 4.15 – Teor de matéria orgânica das misturas solo-cinza.

Amostra Matéria Orgânica (%)

SP80CV20 4,183

SP70CV30 6,314

SP60CV40 5,450

SP80CF20 8,170

SP70CF30 7,247

SP60CF40 6,801

Nota-se que as misturas solo-cinza volante apresentam um aumento de teor

de matéria orgânica até 30% de cinza volante para depois cair. As misturas solo-

cinza de fundo apresentam um valor máximo de teor de matéria orgânica com

20% de cinza e depois começa cair.

Segundo Dias (2004), os valores mais elevados obtidos pela técnica da

queima, devem-se ao fato de que o aquecimento em estufa e em mufla provoca a

perda de componentes inorgânicos voláteis contidos na amostra, como a água de

constituição, por exemplo, além das substâncias orgânicas. Logo, observa-se um

teor de matéria orgânica acima do esperado, de acordo com este procedimento,

isto se nota nas misturas solo-cinza volante, cujos teores são maiores que com

cinza volante pura, obtida pela técnica de oxidação com dicromato de potássio.

4.2.3. Ensaio de Lixiviação

Estes resultados, para cinza volante e cinza de fundo, foram obtidos do

trabalho de Vizcarra (2010) segundo a norma NBR 10005:2004, e são

apresentados nas Tabelas 4.16 e 4.17.

DBD


98

Tabela 4.16 – Resultados do ensaio de lixiviação – Parâmetros Inorgânicos na

Cinza Volante (Vizcarra, 2010).

Parâmetros Resultados analíticos

(mg/L) VMP

Método de Referência

Arsênio 0,27 1 SM21 3120 B

Bário 0,52 70 SM21 3120 B

Cádmio 0,05 0,5 SM21 3120 B

Chumbo < 0,03 1 SM21 3120 B

Cromo Total 0,75 5 SM21 3120 B

Fluoretos 2,01 150 SM21 4500-F C

Mercúrio < 0,0005 0,1 EPA 7470 A

Prata 0,02 5 SM21 3120 B

Selênio < 0,05 1 SM21 3120 B

VMP: Valor máximo permitido segundo a norma NBR 10004:2004

Tabela 4.17 – Resultados do ensaio de lixiviação – Parâmetros Inorgânicos na

Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010).


(mg/L) VMP


Arsênio < 0,04 1 SM21 3120 B

Bário 0,68 70 SM21 3120 B

Cádmio 0,06 0,5 SM21 3120 B

Chumbo < 0,03 1 SM21 3120 B

Cromo Total 0,03 5 SM21 3120 B

Fluoretos 1,30 150 SM21 4500-F C

Mercúrio < 0,0005 0,1 EPA 7470 A

Prata < 0,003 5 SM21 3120 B

Selênio < 0,05 1 SM21 3120 B


Os parâmetros inorgânicos apresentados nas Tabelas 4.16 e 4.17 como

também os parâmetros orgânicos encontrados no extrato obtido no ensaio de

lixiviação apresentaram concentrações menores que os limites máximos

estabelecidos no anexo F da Norma NBR 10004:2004, logo os resíduos são

classificados como Não Perigosos. (Vizcarra, 2010)

DBD


99

4.2.4. Ensaio de Solubilização

Estes resultados para cinza volante e cinza de fundo foram obtidos do

trabalho de Vizcarra (2010) segundo a norma NBR 10006:2004, e são

apresentados nas Tabelas 4.18 e 4.19.

Tabela 4.18 – Resultados do ensaio de solubilização – Parâmetros Inorgânicos

na Cinza Volante (Vizcarra, 2010).


(mg/L) VMP


Alumínio 0,31 0,2 SM21 3120 B

Arsênio < 0,001 0,01 SM21 3120 B mod

Bário 0,41 0,7 SM21 3120 B

Cádmio < 0,003 0,005 SM21 3120 B

Chumbo < 0,002 0,01 SM21 3113 B

Cianetos < 0,005 0,07 SM21 4500-CN C/4500-CN F

Cloretos 783 250 SM21 4500- Cl- D

Cobre 0,01 2 SM21 3120 B

Cromo Total 1,99 0,05 SM21 3120 B

Ferro 0,22 0,3 SM21 3120 B

Fluoretos 0,56 1,5 SM21 4500-F C

Manganês < 0,002 0,1 SM21 3120 B

Mercúrio < 0,0005 0,001 EPA 7470 A

Nitrato (como N) 2,10 10 SM21 4500- NO-3 F

Prata < 0,003 0,05 SM21 3120 B

Selênio < 0,002 0,01 SM21 3113 B

Sódio 85,2 200 SM21 3120 B

Sulfato (expresso como SO4)

650 250 SM21 4500- SO4-2

E

Surfactantes < 0,40 0,5 SM21 5540 C

Zinco 0,04 5 SM21 3120 B


DBD


100

Tabela 4.19 – Resultados do ensaio de solubilização – Parâmetros Inorgânicos

na Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010).


(mg/L) VMP


Alumínio 0,08 0,2 SM21 3120 B

Arsênio < 0,001 0,01 SM21 3120 B mod

Bário 0,19 0,7 SM21 3120 B

Cádmio < 0,003 0,005 SM21 3120 B

Chumbo < 0,002 0,01 SM21 3113 B

Cianetos < 0,005 0,07 SM21 4500-CN C/4500-CN F

Cloretos 271 250 SM21 4500- Cl- D

Cobre 0,02 2 SM21 3120 B

Cromo Total < 0,002 0,05 SM21 3120 B

Ferro 0,06 0,3 SM21 3120 B

Fluoretos 0,56 1,5 SM21 4500-F C

Manganês < 0,002 0,1 SM21 3120 B

Mercúrio < 0,0005 0,001 EPA 7470 A

Nitrato (como N) 3,80 10 SM21 4500- NO-3 F

Prata < 0,003 0,05 SM21 3120 B

Selênio < 0,002 0,01 SM21 3113 B

Sódio 236 200 SM21 3120 B

Sulfato (expresso como SO4)

290 250 SM21 4500- SO4-2

E

Surfactantes < 0,40 0,5 SM21 5540 C

Zinco 0,11 5 SM21 3120 B


Os parâmetros inorgânicos apresentados nas Tabelas 4.18 e 4.19 como

também os parâmetros orgânicos encontrados no extrato obtido no ensaio de

solubilização, tem concentrações menores que os limites máximos estabelecidos

no anexo G da Norma NBR 10004:2004, exceto o Alumínio, Cloretos, Cromo

Total e Sulfatos, para cinza volante e exceto Cloretos e Sulfatos para cinza de

fundo, pelo que os resíduos são classificados como Classe IIA- Resíduos Não-

inertes (Vizcarra, 2010).

Baseados nos resultados dos ensaios de solubilização e lixiviação, pode-se

concluir que as misturas solo-cinza não são perigosas, sendo que ainda são não

inertes.

DBD


101

4.3. Ensaios de Caracterização Mecânica

4.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal

A Figura 4.4 apresenta a curva de compactação Proctor Normal do solo e as

misturas do solo-cinza volante. A Tabela 4.20 apresenta um resumo dos valores

de umidade ótima (wótm) e de máxima densidade seca (γdmáx).

Figura 4.4 - Curvas de compactação Proctor Normal do solo e misturas solo-cinza

volante.

Tabela 4.20 – Resultados dos ensaios de compactação Proctor Normal para o

solo e misturas de solo-cinza volante.

SP SP80CV20 SP70CV30 SP60CV40

Máxima Densidade Seca (gr/cm3) 1,575 1,549 1,545 1,540

Ótimo Teor de Umidade (%) 24,0 24,7 24,8 24,6

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Den

sid

ad

e S

eca (g

r/cm

3)

Teor de Umidade (%)

Densidade Seca vs. Teor de Umidade

Linha de Saturação

SP

SP80CV20

SP70CV30

SP60CV40

DBD


102

Nota-se que ao aumentar o teor de cinza volante na mistura, a máxima

densidade seca começa diminuir, concordando assim com a pesquisa feita por

Nicholson (1993) sobre utilização de cinzas volantes de carvão para estabilizar

solos tropicais e também com a pesquisa feita por Vizcarra (2010) para a mesma

cinza volante de RSU da mesma usina. O teor ótimo de umidade, aumenta nas 3

misturas de solo-cinza volante, o que explica a queda da densidade seca.

A curva de compactação Proctor Normal do solo e as misturas do solo-cinza

de fundo podem ser visualizadas na Figura 4.5. A Tabela 4.21 apresenta um

resumo dos valores de umidade ótima (wótm) e de máxima densidade seca (γdmáx).

Figura 4.5 - Curvas de compactação Proctor Normal do solo e misturas solo-cinza

de fundo.

Tabela 4.21 – Resultados dos ensaios de compactação Proctor Normal para o

solo e misturas de solo-cinza de fundo.

SP SP80CF20 SP70CF30 SP60CF40

Máxima Densidade Seca (gr/cm3) 1,575 1,544 1,540 1,529

Ótimo Teor de Umidade (%) 24,0 24,3 22,0 24,7

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Den

sid

ad

e S

eca (g

r/cm

3)

Teor de Umidade (%)

Densidade Seca vs. Teor de Umidade

Linha de Saturação

SP

SP80CF20

SP70CF30

SP60CF40

DBD


103

Nota-se que ao aumentar o teor de cinza de fundo na mistura, a máxima

densidade seca começa diminuir, o qual concorda com os resultados obtidos por

Farias (2005) para cinza pesada de carvão e também com a pesquisa feita por

Vizcarra (2010) para a mesma cinza de fundo de RSU da mesma usina. Os teores

ótimos de umidade das misturas aumentam com 20% e 40% de cinza, mas

diminui com 30%.

Nota-se que os valores de máxima densidade seca para as misturas com

cinza volante são maiores que com cinza de fundo. Isso acontece pela forma

rugosa da superfície dos grãos da cinza pesada o que resulta em uma menor

densidade real dos grãos, quando comparado às partículas do solo. (Vizcarra,

2010)

O solo já foi matéria de estudo de outras pesquisas, por exemplo, Beneveli

(2002), na qual seu comportamento, submetido ao ensaio de Compactação

Normal, concorda com o apresentado neste trabalho.

4.3.2. Ensaios Triaxiais CID

São apresentados neste item os resultados dos ensaios triaxiais CID, em

compressão axial, realizados em amostras do solo (SP) e misturas com teores de

cinza volante e cinza de fundo a 20%, 30% e 40% em relação ao peso do solo

seco. Foram aplicadas tensões efetivas de 50, 200 e 400 kPa, em todos os casos.

Foi analisado o tempo de cura (30 e 60 dias) para todas as misturas solo-cinza

com a exceção que para as misturas com 30% de cinza (leve e de fundo) foi

analisada só com 30 dias pela falta de tempo no acabamento desta dissertação. As

trajetórias, envoltórias de resistência e os parâmetros de resistência ao

cisalhamento são apresentados neste item. A metodologia utilizada nos ensaios

está descrita no item 3.3.3.3.5.

Apresentam-se também as análises da influência do tipo de cinza, teores de

cinza e influência do tempo de cura no comportamento das amostras durante o

cisalhamento, tendo em conta que as análises foram feitas aos 15% de deformação

axial para todos os ensaios.

DBD


104

São apresentadas algumas fotografias dos corpos de prova mais relevantes

ao final do cisalhamento. Além das análises feitas para as trajetórias de tensões e

envoltórias de resistência.

A maioria dos ensaios triaxiais CID de solo-cinza atingem uma resistência

máxima para antes de 15% de deformação axial, mas o SP não apresenta

resistência de pico para essa deformação, para tensões confinantes de 200 kPa e

400 kPa, então é necessário conhecer qual é a resistência máxima que pode atingir

o SP e com qual deformação axial para comparar com os resultados dos ensaios

triaxiais das misturas solo-cinza.

Figura 4.6 - Curvas tensão e deformação volumétrica versus deformação axial para o

solo puro (S100), ensaios de compressão triaxial. (Ramirez, 2012)

Ɛ de referência

Ɛ de referência

DBD


105

No trabalho de Ramirez (2012) apresenta o resultado do ensaio triaxial CID

do solo, que é o mesmo utilizado nesta pesquisa, para deformações maiores e

atingindo uma máxima resistência. Os resultados são apresentados na Figura 4.6.

Destaca-se que o ensaio com SP foi feito neste trabalho e se observou o

mesmo comportamento e os mesmos resultados para os parâmetros de resistência,

sendo que este ensaio foi realizado para 15% de deformação axial.

4.3.2.1. Influência do tipo de cinza

O comportamento de tensão desviadora (σd) e variação volumétrica (εv)

versus deformação axial (εa) dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com

20% de cinza volante (SP80CV20) e 20% de cinza de fundo (SP80CF20) ao zero

dia de tempo de cura são apresentados e comparados na Figura 4.7.

Nota-se que para a tensão confinante de 50 kPa, a mistura de SP80CV20

apresenta melhor comportamento que o corpo de prova de SP e com o aumento da

deformação axial, esta tende a se igualar com o comportamento da mistura de

SP80CF20, apesar de que em todo o ensaio o comportamento das duas misturas

são melhores do que com SP para esta tensão confinante. As misturas solo-cinza

atingem uma resistência de pico entre 1% e 2% de deformação axial, mas para o

SP só ocorre depois de 6% de deformação axial. As misturas solo-cinza

apresentam um comportamento rígido diferente do SP.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 50 kPa, sofre uma

expansão igual à da mistura de SP80CF20, mas esta chega ao seu volume inicial

quase ao fim do ensaio. A mistura de SP80CV20 apresenta uma expansão no

início até 3% de deformação axial para depois se comprimir. A deformação

volumétrica apresentada ao final do cisalhamento da mistura SP80CV20 é menor

do que do SP.

Ainda para a tensão confinante de 50 kPa, a mistura SP80CV20 apresenta

menor deformação volumétrica que a mistura SP80CF20 e que do SP, ao atingir a

resistência de pico. O SP e a mistura de SP80CF20 atingem à resistência de pico

encontrando-se em expansão.

Nota-se para a tensão confinante de 200 kPa, a mistura de SP80CF20

apresenta melhor comportamento que do que o corpo de prova de SP e da mistura

DBD


106

SP80CV20. O SP não apresenta uma resistência pico para 15% de deformação

axial (que é a faixa de análise desta pesquisa), mas é menor que 500 kPa com 20%

de deformação axial e é apresentada no trabalho de Ramirez (2012).


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20 e SP80CF20 em ensaios de

compressão triaxial.

Então, pode-se dizer que o comportamento das duas misturas é melhor do

que o SP para esta tensão confinante. A mistura SP80CF20 atinge uma resistência

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(k

Pa

)

εa (%)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v (%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP80CV20 400 kPa SP80CF20 400 kPa



SP80CV20SP80CF20

SP80CV20SP80CF20

DBD


107

máxima para 12% de deformação axial, mas a mistura de SP80CV20 atinge a

resistência máxima com uma deformação axial menor (6%) para depois se manter

ao longo do ensaio. As misturas solo-cinza apresentam um comportamento rígido,

diferente do SP.

Pode-se dizer que o SP e as misturas SP80CV20 e SP80CF20 apresentam o

mesmo comportamento e se expandem durante todo o ensaio para a tensão

confinante de 200 kPa.

A mistura SP80CV20 apresenta menor expansão do que a mistura

SP80CF20 e o SP ao atingir a resistência máxima, mas todas chegam à aquela

resistência com uma deformação volumétrica em expansão.

Finalmente, nota-se para a tensão confinante de 400 kPa que a mistura de

SP80CF20 e SP80CV20 apresentam melhor comportamento do que o SP. As

misturas solo-cinza e o SP não apresentam resistência de pico. Sabe-se pelo

trabalho de Ramirez (2012), que o SP atinge uma resistência menor de 800 kPa

para 20% de deformação axial, os quais são menores que os resultados obtidos

pelas misturas solo-cinza.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 400 kPa se expande da

mesma forma que a mistura de SP80CV20 e SP80CF20, mas a expansão destas

são maiores que do SP. A mistura de SP80CF20 apresenta maior expansão que da

mistura de SP80CV20 e o SP até o final do ensaio.

O comportamento de tensão desviadora e variação volumétrica versus

deformação axial dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com 30 % de cinza

volante (SP70CV30) e 30% de cinza de fundo (SP70CF30) ao zero dia de tempo

de cura são apresentados e comparados na Figura 4.8.

Nota-se para a tensão confinante de 50 kPa, a mistura de SP70CF30

apresenta melhor comportamento do que do corpo de prova de SP e com o

aumento da deformação axial esta tende a se igualar com o comportamento da

mistura de SP70CV30, mas em todo o ensaio o comportamento das duas misturas

é melhor do que com SP para esta tensão confinante. Também a mistura

SP70CF30 atinge uma resistência de pico entre 1% e 2% de deformação axial e a

mistura SP70CV30 atinge uma resistência máxima a 3%, mas para o SP ocorre só

depois de 6% de deformação axial. As misturas solo-cinza apresentam um

comportamento rígido, diferente do SP.

DBD


108

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 50 kPa, se expande, mas

as misturas de SP70CV30 e SP70CF30 têm quase o mesmo comportamento,

expandem-se no início do cisalhamento e depois se comprimem. A mistura

SP70CF30 recupera seu volume inicial a 2% de deformação axial e a mistura

SP70CV30 ao 4%. A deformação volumétrica apresentada ao final do

cisalhamento das misturas SP70CV30 e SP70CF30 é menor do que do SP.




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP70CV30SP70CF30

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )




SP70CV30SP70CF30

DBD


109

A mistura SP70CF30 apresenta a mesma deformação volumétrica do que a

mistura SP70CV30 ao atingir a resistência de pico e elas chegam à resistência de

pico com uma deformação volumétrica em expansão, maior do que ao início do

cisalhamento. As misturas de solo-cinza para este caso tem um comportamento

de contração.


apresenta melhor comportamento do que do corpo de prova de SP e da mistura

SP70CF30. O SP não apresenta uma resistência máxima para 15% de deformação

axial (que é a faixa de análise desta pesquisa), mas é menor do que 500 kPa com

20% de deformação axial e é apresentada no trabalho de Ramirez (2012). Então,

pode-se dizer que o comportamento das duas misturas é melhor do que com SP

para esta tensão confinante. A mistura SP70CV30 atinge uma resistência máxima

para 9% de deformação axial igual à mistura SP70CF30, mas com menor valor.

As misturas solo-cinza apresentam um comportamento rígido, diferente do SP.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 200 kPa se expande

igual às misturas SP70CV30 e SP70CF30, mas a expansão apresentada pelas

misturas de solo-cinza são maiores do que o SP. A deformação volumétrica

apresentada ao final do cisalhamento da mistura SP70CF30 é maior do que da

mistura SP70CV30 e do SP.

A mistura SP70CF30 apresenta maior expansão do que a mistura

SP70CV30 ao atingir a resistência máxima, mas todas chegam à resistência

máxima com uma deformação volumétrica em expansão, maior do que ao início

do cisalhamento. As misturas de solo-cinza para este caso tem um comportamento

de expansão.

Finalmente, nota-se que para a tensão confinante de 400 kPa a mistura

SP70CV30 apresenta um melhor comportamento que o SP e do que a mistura

SP70CF30. A mistura SP70CV30 alcança sua resistência máxima com 12% de

deformação axial, mas a mistura SP70CF30 tende a se igualar com a outra mistura

sem apresentar resistência máxima e o SP não apresenta uma resistência máxima

para a deformação axial de análise. Sabe-se pelo trabalho de Ramirez (2012) que

o SP atinge uma resistência menor de 800 kPa, para 20% de deformação axial,

que é menor do que os resultados obtidos pelas misturas solo-cinza.

DBD


110

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 400 kPa, se expande da

mesma forma do que a mistura SP70CV30 e SP70CF30, mas a deformação

volumétrica destas são maiores que do SP. A mistura de SP70CV30 apresenta

maior expansão do que da mistura de SP70CF30 e do SP até o final do ensaio.

O comportamento de tensão desviadora e variação volumétrica versus

deformação axial dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com 40 % de cinza

volante (SP60CV40) e 40% de cinza de fundo (SP60CF40) ao zero dia de tempo

de cura são apresentados e comparados na Figura 4.9.

Nota-se que para a tensão confinante de 50 kPa, as misturas de SP60CV40 e

SP60CF40 apresentam um comportamento quase similar, embora com um

pequeno aumento na resistência máxima da mistura SP60CV40, que nota-se ao

longo da deformação axial, mas o comportamento das duas misturas é melhor do

que com SP para esta tensão confinante. As misturas SP60CV40 e SP60CF40

atingem a resistência máxima a 3% de deformação axial e o SP atinge a

resistência máxima a 6% de deformação axial. As misturas solo-cinza apresentam

um comportamento rígido diferente do SP.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 50 kPa, se expande, mas

as misturas de SP60CV40 e SP60CF40 tem quase o mesmo comportamento se

expandem no início do cisalhamento e depois se comprimem, só que a mistura

SP60CF40 recupera seu volume inicial aos 5% de deformação axial e a mistura

SP60CV40 aos 7%. A compressão apresentada ao final do cisalhamento da

mistura SP60CF40 é maior do que a mistura SP60CV40.

As misturas SP60CV40 e SP60CF40 apresentam a mesma deformação

volumétrica ao atingir a resistência máxima e o volume é menor que do SP nessa

deformação axial. As misturas de solo-cinza para este caso tem um

comportamento de contração.


apresenta melhor comportamento do que o corpo de prova de SP e mistura

SP60CF40, mas a mistura de SP60CF40 alcança quase a mesma resistência

máxima que a mistura SP60CV40 com 13% de deformação axial. O SP não

apresenta uma resistência máxima para 15% de deformação axial, mas é menor do

que 500 kPa com 20% de deformação axial que é apresentada no trabalho de

Ramirez (2012). O comportamento das duas misturas é melhor que do SP para

esta tensão confinante. A mistura SP60CV40 atinge uma resistência máxima para

DBD


111

9% de deformação axial. As misturas solo-cinza apresentam um comportamento

rígido diferente do SP.




O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 200 kPa, se expande,

igual às misturas SP60CV40 e SP60CF40, só que estas misturas solo-cinza sofrem

uma expansão maior do que do SP. A deformação volumétrica apresentada ao

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP60CV40SP60CF40

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )




SP60CV40SP60CF40

DBD


112

final do cisalhamento da mistura SP60CF40 é maior do que da mistura SP60CV40

e do SP.

A mistura SP60CF40 apresenta maior expansão do que a mistura

SP60CV40 ao atingir a resistência máxima, mas todas atingem a resistência

máxima com uma deformação volumétrica em expansão, maior do que ao início

do cisalhamento.

Finalmente, nota-se para a tensão confinante de 400 kPa, a mistura de

SP60CV40 apresenta um melhor comportamento que o SP e a mistura SP60CF40.

A mistura SP60CV40 alcança sua resistência máxima com 10% de deformação

axial, mas a mistura SP60CF40 tende a se igualar com a mistura de SP60CV40,

no final do cisalhamento, sem apresentar resistência máxima. O SP não apresenta

resistência máxima para a deformação de análise. A mistura SP60CF40 e o SP

não apresentam resistência máxima e se sabe pelo trabalho de Ramirez (2012) que

o SP atinge à uma resistência menor de 800 kPa, para 20% de deformação axial,

os quais são menores que os resultados obtidos pelas misturas solo-cinza para esta

tensão confinante.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 400 kPa, se expande

igual que à mistura de SP60CV40 e SP60CF40 e a expansão destas é maior que

do SP. As misturas de SP60CV40 e SP60CF40 apresentam uma trajetória quase

igual na deformação volumétrica versus deformação axial para 400 kPa de tensão

confinante e sua expansão é maior do que do SP até o final do ensaio. A mistura

SP60CV40 alcança sua resistência máxima com uma deformação volumétrica em

expansão.

4.3.2.1.1. Envoltórias e Parâmetros de Resistência ao Cisalhamento comparando a influência do tipo de cinza

Na Figura 4.10 se apresentam as envoltórias de resistência para o solo (SP)

e as misturas SP80CV20 e SP80CF20 para zero dia de tempo de cura e são

comparadas em suas trajetórias e parâmetros de resistência de Lambe e Mohr.

É notável a diferença que existe entre o solo (SP) e as misturas de solo com

20% de cinza volante e 20% de cinza de fundo, apresentando uma melhora ao

longo da trajetória. Entre as misturas SP80CV20 e SP80CF20, pode-se dizer que o

DBD


113

comportamento da mistura de SP80CV20 é melhor apresentando uma coesão

maior e um ângulo de atrito menor.

Figura 4.10 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP80CV20 e

SP80CF20.


SP70CF30.

Na Figura 4.11 se apresentam as envoltórias de resistência para o solo (SP)

e as misturas SP70CV30 e SP70CF30 para zero dia de tempo de cura e são


0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP80CV20

SP80CF20

Resultados:Solo Puro

a = 19 kPa c = 21.22 kPaα = 24.0º φ = 26.4ºSP80CF20 T=0DIAS

a = 23 kPa c = 27.4 kPaα = 28.4º φ = 32.8ºSP80CV20 T=0DIAS

a = 45 kPa c = 51.77 kPaα = 26.3º φ = 29.6º




a = 45 kPa c = 51.77 kPaα = 26.3º φ = 29.6º




a = 45 kPa c = 51.77 kPaα = 26.3º φ = 29.6º

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0° φ = 26,4°SP80CV20a = 45 kPa c = 51,77 kPaα = 26,3° φ = 29,6°SP80CF20a = 23 kPa c = 27,4 kPaα = 28,4° φ = 32,8°

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP70CV30

SP70CF30

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0° φ = 26,4°SP70CV30a = 35,5 kPa c = 41,9 kPaα = 28,0° φ = 32,1°SP70CF30a = 41.5 kPa c = 48,3 kPaα = 27,1° φ = 30,8°

DBD


114

Nota-se a diferença que existe entre o SP e as misturas de solo com 30% de

cinza volante e 30% de cinza de fundo, apresentando uma melhora ao longo da

trajetória. Entre as misturas de SP70CV30 e SP70CF30, pode-se dizer que quase

não existe diferença e se pode considerar que o comportamento das duas misturas

são as mesmas, mas a mistura de SP70CF30 apresenta uma pequena melhora

comparando com a outra mistura e seus parâmetros de resistência.

Na Figura 4.12 se apresentam as envoltórias de resistência para o SP e as

misturas SP60CV40 e SP60CF40 para zero dia de tempo de cura e são



SP60CF40.

Nota-se a diferença que existe entre o SP e as misturas do solo com 40% de

cinza volante e 40% de cinza de fundo, apresentando uma melhora ao longo da

trajetória. Entre as misturas de SP60CV40 e SP60CF40, pode-se dizer que quase

não existe diferença e se pode considerar que o comportamento das duas misturas

são as mesmas, só que o ângulo de atrito da mistura de SP60CV40 é maior do que

com a mistura SP60CF40.

A Tabela 4.22 apresenta os parâmetros de resistência do SP e das misturas

do solo com cinza volante e cinza de fundo para os diferentes teores ensaiados

sem tempo de cura.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP60CV40

SP60CF40

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0° φ = 26,4°SP60CV40a = 28 kPa c = 34,0 kPaα = 29,5° φ = 34,4°SP60CF40a = 30 kPa c = 35,78 kPaα = 28,6° φ = 33,0°

DBD


115

Tabela 4.22 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o SP e as misturas

solo-cinza sem tempo de cura

Comparação de resultados

Misturas do Solo Parâmetros de Lambe Parâmetros de Mohr

a (kPa) α (°) c (kPa) φ (°)

Solo Puro 19,0 24,0 21,2 26,4

SP80CV20 45,0 26,3 51,8 29,6

SP80CF20 23,0 28,4 27,4 32,8

SP70CV30 35,5 28,0 41,9 32,1

SP70CF30 41,5 27,1 48,3 30,8

SP60CV40 28,0 29,5 34,0 34,4

SP60CF40 30,0 28,6 35,8 33,0

Nota-se que todas as misturas ensaiadas apresentam um comportamento

melhor do que o SP pelo qual se pode dizer que a inserção da cinza no solo ajuda

na melhora dos seus parâmetros de resistência. A mistura de SP80CV20

apresentou um melhor comportamento com uma coesão de 51,8 kPa, que é mais

do que o dobro que a do SP e seu ângulo de atrito é 26,4º o qual não diferencia

muito do SP. Finalmente, com o teor de 20% de cinza volante e de fundo existe

uma diferença grande entre seus parâmetros de resistência, algo que tende a se

igualar com o aumento dos teores de cinza.

Apresentam-se na Figura 4.13 as fotografias das amostras rompidas da

mistura de SP80CV20 para cada nível de tensão o qual apresentou os melhores

parâmetros de resistência comparando os tipos de cinza. Se perdeu o registro

fotográfico do corpo de prova ensaiado com 200 kPa de tensão confinante.

(a) (b) .

Figura 4.13 – Corpos de prova de SP80CV20; (a) Amostra cisalhada a 50 kPa;

(b) Amostra cisalhada a 400 kPa

DBD


116

4.3.2.2. Influência do Teor de Cinza

O comportamento de tensão desviadora e deformação volumétrica versus

deformação axial dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com 20 %, 30% e

40% de cinza volante (SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40) sem tempo de cura é

apresentado e comparado na Figura 4.14.


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 em

ensaios de compressão triaxial.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP80CV20SP70CV30SP60CV40

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP80CV20 400 kPa SP70CV30 400 kPa SP60CV40 400 kPa



SP80CV20SP70CV30SP60CV40

DBD


117


apresenta melhor comportamento do que o corpo de prova de SP e com o aumento

da deformação axial esta tende a se igualar com o comportamento da mistura de

SP70CV30 e SP60CV40, estas duas últimas misturas tem quase o mesmo

comportamento ao longo de toda a deformação axial e o comportamento das três

misturas é melhor do que com SP para esta tensão confinante. Também as

misturas solo-cinza atingem a resistência máxima entre 1% e 3% de distorção,

mas o SP atinge a resistência máxima após 6% de deformação axial. As misturas

solo-cinza apresentam um comportamento rígido diferente do SP.

O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 50 kPa, se expande e as

misturas solo-cinza volante se expandem no início do ensaio tendo uma variação

entre 3% e 6% de deformação axial para recuperar seu volume inicial. A mistura

de SP70CV30 se comprime mais do que as outras misturas. A mistura de

SP60CV40 se comprime menos em comparação às outras misturas. Então, pode-

se dizer que não existe uma tendência de comportamento dos corpos de prova com

o aumento do teor de cinza volante, mas só que se expande no início e acaba se

comprimindo para deformações axiais maiores de 6%, para esta tensão confinante.

A mistura SP60CV40 apresenta maior deformação volumétrica de expansão

do que as misturas de SP80CV20, SP70CV30, mas menor do que o SP ao atingir

a resistência máxima.

Nota-se para a tensão confinante de 200 kPa, as três misturas (solo-cinza

volante) apresentam quase a mesma trajetória, com uma pequena melhora da

mistura de SP60CV40. O comportamento da mistura de SP80CV20 é muito mais

rígido do que as outras duas misturas e do que o SP. O comportamento das três

misturas é melhor do que o SP para esta tensão confinante. Também a mistura

SP80CV20 atinge a resistência máxima para 6% de deformação axial, mas a

mistura de SP70CV30 e SP60CV40 atinge a resistência máxima com uma

deformação axial maior (10%).

Pode-se dizer que o SP e as misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40

apresentam o mesmo comportamento e se expandem para a tensão confinante de

200 kPa. A diferença é pouca, mas a mistura de SP80CV20 apresenta uma

deformação volumétrica menor do que o SP e as misturas de SP70CV30 e

SP60CV40 até o final do ensaio.

DBD


118

A mistura SP80CV20 apresenta menor deformação volumétrica de

expansão do que as misturas SP70CV30, SP60CV40 e o SP ao atingir a

resistência máxima.


apresenta um melhor comportamento quando comparado às misturas SP80CV20 e

SP70CV30 e ao SP. A mistura de SP60CV40 apresenta um comportamento mais

rígido do que as outras misturas e do que SP alcançando sua resistência máxima

aos 10% de deformação axial.

As mistura de solo-cinza volante e o SP se expandem para a tensão

confinante de 400 kPa, no entanto, a deformação volumétrica da mistura de

SP70CV30 é maior que as outras misturas e do SP.

Nota-se que para teores de cinza volante de 20% e 30% as porcentagens de

expansão e contração são maiores do que com 40% de cinza para todas as tensões

confinantes. Então, pode-se concluir que a porcentagem de expansão ou

compressão dos corpos de prova é inversamente proporcional ao teor de cinza que

contem cada mistura de solo-cinza volante, como por exemplo, para teor de cinza

volante de 40% a expansão ou compressão apresentada, para diferentes tensões

confinantes, é menor que com teores de cinza volante de 20% e 30%.


deformação axial dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com 20 %, 30% e

40% de cinza de fundo (SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40) sem tempo de cura

são apresentados e comparados na Figura 4.15.

Repara-se para a tensão confinante de 50 kPa, que a mistura de SP70CF30

apresenta melhor comportamento do que do corpo de prova de SP e com o

aumento da deformação axial esta tende a se igualar com o comportamento da

mistura SP80CF20 e SP60CF40, estas duas últimas misturas tem quase o mesmo

comportamento. O comportamento das três misturas é melhor do que com o SP

para esta tensão confinante. Também as misturas solo-cinza de fundo atingem

uma resistência máxima entre 1% e 3% de deformação axial, no entanto, para o

SP só ocorre depois de 6% de deformação axial. As misturas solo-cinza de fundo

apresentam um comportamento rígido diferente do SP.

DBD


119


deformação axial para o SP, misturas SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40 em

ensaios de compressão triaxial.

O corpo de prova de SP e a mistura de SP80CF20, para a tensão confinante

de 50 kPa, se expande e as misturas SP70CF30, SP60SF40 se expandem no

começo do ensaio, tendo uma variação entre 2% e 5% de deformação axial para

recuperar seu volume inicial para depois, aos 8% de deformação axial começam

ter o mesmo comportamento de compressão até o final do ensaio.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP80CF20SP70CF30SP60CF40

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP80CF20 400 kPa SP70CF30 400 kPa SP60CF40 400 kPa



SP80CF20SP70CF30SP60CF40

DBD


120

A mistura SP70CF30 apresenta maior deformação volumétrica do que as

misturas SP80CF20, SP60CF40 ao atingir a resistência máxima. Todas atingem a

resistência máxima com uma deformação volumétrica maior do que ao início do

cisalhamento.

Para a tensão confinante de 200 kPa, as três misturas apresentam quase a

mesma trajetória com uma pequena melhora das misturas de SP80CF20 e

SP60CF40. O comportamento da mistura de SP60CF40 é muito mais rígido do

que as outras duas misturas e do que do SP. O comportamento das três misturas

são melhores do que do SP para esta tensão confinante. Também a mistura

SP70CF30 atinge a resistência máxima para 10% de deformação axial e as

misturas de SP80CF20 e SP60CF40 não apresentam uma resistência máxima para

a faixa de análise.

Pode-se dizer que o SP e as misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40

apresentam o mesmo comportamento e se expandem para a tensão confinante de

200 kPa. A mistura de SP80CF20 apresenta maior expansão do que do SP e as

misturas de SP70CV30 e SP60CV40 ao final do ensaio.

Constata-se que a deformação volumétrica é variável com respeito aos

teores de cinza de fundo para esta tensão confinante.

Para a tensão confinante de 400 kPa, a mistura de SP60CF40 apresenta um

melhor comportamento em comparação às misturas SP80CF20, SP70CF30 e SP.

A mistura de SP60CF20 apresenta um comportamento mais rígido do que as

outras misturas e o SP. Nenhuma das três misturas solo-cinza de fundo

apresentam resistência máxima dentro da faixa da análise.

As mistura de solo-cinza de fundo e o SP se expandem para a tensão

confinante de 400 kPa, no entanto, a deformação volumétrica da mistura de

SP80CF20 é maior do que as outras misturas e que do SP. Além disso, é notável

que para maior teor de cinza de fundo dentro da mistura a expansão é menor.

É possível notar que para o teor de cinza de fundo de 40% seu valor de

expansão é menor, mas a contração é maior ou igual do que com outras misturas

de cinza para todas as tensões confinantes. Além disso, todas as misturas

apresentam o mesmo comportamento de expandir-se mais para uma tensão

confinante de 200 kPa. Conclui-se que quanto maior for o teor de cinza de fundo

dentro da mistura a contração ou expansão, dependendo da tensão confinante, vai

DBD


121

minorar seu valor de deformação volumétrica e não vai ter muita diferença em

comparação de seu volume inicial de cada corpo de prova.

4.3.2.2.1. Envoltórias e Parâmetros de Resistência ao Cisalhamento comparando a influência do teor de cinza

A Figura 4.16 apresenta as envoltórias de resistência para o solo (SP) e as

misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 sem de tempo de cura, as quais são


Figura 4.16 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP80CV20,

SP70CV30 e SP60CV40.

Repara-se a diferença que existe entre o solo (SP) e as misturas do solo-

cinza volante, apresentando uma melhora das misturas ao longo da trajetória.

Entre as misturas de SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 pode-se dizer que à

medida que se acrescenta o teor de cinza volante no solo, o parâmetro de coesão

diminui e ângulo de atrito aumenta pelo qual se conclui, neste caso, que a mistura

de SP80CV20 apresentou melhores parâmetros de resistência. Também para

tensões confinantes altas, como 400 kPa, a diferença de comportamento entre as

misturas é maior.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP80CV20

SP70CV30

SP60CV40

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0º Φ = 26,4ºSP80CV20a = 45 kPa c = 51.77 kPaα = 26,3º Φ = 29,6ºSP70CV30 a = 35.5 kPa c = 41,9 kPaα = 28,0 φ = 32,1 SP60CV40a = 28 kPa c = 34,0 kPaα = 29,5º Φ = 34,4º

DBD


122

A Figura 4.17 apresenta as envoltórias de resistência para o solo (SP) e as

misturas SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40 sem tempo de cura, as quais são


Figura 4.17 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP80CF20,

SP70CF30 e SP60CF40.

Observa-se uma diferença que há entre o solo (SP) e as misturas do solo-

cinza de fundo, apresentando uma melhora ao longo da trajetória. Entre as

misturas de SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40 pode-se dizer que é variável a

melhora com o teor de cinza, porque começa a aumentar o parâmetro de coesão

até 30% de cinza de fundo, no entanto, com 40% começa cair e acontece o inverso

com o ângulo de atrito. Neste caso, a mistura de SP70CF30 é a que tem melhor

comportamento ao apresentar melhores parâmetros de resistência.

A Tabela 4.23 apresenta os parâmetros de resistência do solo (SP) e das

misturas do solo com cinza volante e cinza de fundo para os diferentes teores

ensaiados sem tempo de cura.

Nota-se que todas as misturas ensaiadas apresentam um comportamento

melhor do que do solo (SP), pode-se dizer que a inserção da cinza, seja volante ou

de fundo, ajuda no comportamento do solo e melhora seus parâmetros de

resistência. Além disso, repara-se que ao aumentar o teor de cinza volante na

mistura, o parâmetro de coesão começa cair, ocorrendo o contrário com o

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP80CF20

SP70CF30

SP60CF40

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 Φ = 26,4 SP80CF20a = 23 kPa c = 27,4 kPaα = 28,4º Φ = 32,8ºSP70CF30 a = 41,5 kPa c = 48,3 kPaα = 27,1 φ = 30,8 SP60CF40a = 30 kPa c = 35,78 kPaα = 28,6º Φ = 33,0º

DBD


123

aumento de cinza de fundo que atinge a um valor máximo com o teor de 30% e

depois decresce.

Tabela 4.23 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o solo argiloso (SP) e

as misturas solo-cinza sem tempo de cura.



a (kPa) α (°) c (kPa) φ (°)

Solo 19,0 24,0 21,2 26,4

SP80CV20 45,0 26,3 51,8 29,6

SP70CV30 35,5 28,0 41,9 32,1

SP60CV40 28,0 29,5 34,0 34,4

SP80CF20 23,0 28,4 27,4 32,8

SP70CF30 41,5 27,1 48,3 30,8

SP60CF40 30,0 28,6 35,8 33,0

Com respeito ao ângulo de atrito, pode-se dizer que para a cinza volante se

acrescenta quase 2 graus por cada 10% de cinza que é adicionado na mistura solo-

cinza e para a cinza de fundo existe variações no resultado, onde seu valor

decresce para um teor de 30% de cinza de fundo, no entanto, os valores estão

entre 30 graus até 33 graus. Dentro de todas estas comparações, conclui-se que as

misturas SP80CV20 e SP70CF30 são as que têm melhor comportamento em

comparação com as outras misturas com diferente teor de cinza.

4.3.2.3. Influência do Tempo de Cura

Foram pesadas as amostras de corpos compactadas de misturas de solo-

cinza depois de ser envolvidas em plástico e guardadas na câmara úmida para

reter sua umidade. Pesaram-se os corpos envolvidos em plástico depois de 30 dias

de tempo de cura para ser ensaiados e se notou que todos perderam umidade na

faixa de 1% até 1,5% a menos do peso inicial. Foram pesados os corpos

envolvidos em plástico depois de 60 dias de tempo de cura e se notou que todos

perderam umidade na faixa de 1,5% até 2% a menos do peso inicial. Pode-se

pensar que esta perda de umidade é devida a reação da cinza (volante ou de fundo)

com a água e o solo.


deformação axial dos ensaios com solo (SP) e mistura de solo com 20 % de cinza

DBD


124

volante (SP80CV20) sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura são

apresentados e comparados na Figura 4.18.


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20 sem tempo de cura e com 30 e

60 dias em ensaios de compressão triaxial.

Observa-se que as mistura de SP80CV20 sem tempo de cura e T30d têm

comportamentos semelhantes para as tensões confinantes de 50 kPa, e 200 kPa,

entretanto, acontece uma diferença para tensão confinante de 400 kPa. Também se

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP80CV20SP80CV20 T30dSP80CV20 T60d

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP80CV20 400 kPa SP80CV20 T30d 400 kPa SP80CV20 T60d 400 kPa




DBD


125

pode ver que esta mistura sem tempo de cura e com 30 dias têm um melhor

comportamento para tensões baixas como 50 kPa, no entanto, para tensões altas o

comportamento melhora com 60 dias de tempo de cura

O comportamento sem tempo de cura e com 30 dias é muito mais rígido do

que com 60 dias de tempo de cura. Em todo caso, os comportamentos com todos

os tempos de cura são melhores do que do solo (SP).

Para a variação volumétrica, nota-se que para amostras sem tempo de cura e

para tensões baixas (50 kPa), a amostra primeiro sofre uma pequena expansão

para depois se comprimir até o final do ensaio, e com tensões confinantes altas,

200 kPa, e 400 kPa, começa a se expandir com o aumento destas tensões. Para 30

dias de tempo de cura, as amostras se expandem nos três ensaios e a deformação

volumétrica é maior com o aumento de tensão confinante. Por último para 60 dias

de tempo de cura, a amostra ensaiada com uma tensão baixa (50 kPa) se expande

no começo do ensaio, mas depois se comprime, e com tensões altas os corpos de

prova começam se expandir com o aumento da tensão confinante. No final do

caso se pode ver que com tensões altas as amostras se expandem mais com 30 dias

de tempo de cura e depois começa cair para 60 dias.



volante (SP70CV30) sem tempo de cura e com 30 dias de tempo de cura são

apresentados e comparados na Figura 4.19. Não foram realizados os ensaios para

60 dias de tempo de cura por falta de tempo.

Repara-se que o comportamento para a mistura de SP70CV30 sem tempo de

cura e com 30 dias é semelhante para todas as tensões ensaiadas, entretanto, para

as amostras sem tempo de cura apresenta um comportamento mais rígido que com

30 dias e do SP nas tensões de 50 kPa, e 200 kPa. Em todos os casos o

comportamento da mistura é melhor que do SP sem tempo de cura e com tempo

de cura.

Para a variação volumétrica, nota-se que o SP, para a tensão de 50 kPa,

sempre está se expandindo, entretanto, a mistura de SP70CV30 sem tempo de

cura se expande até recuperar seu volume inicial com 4% de deformação axial e

com 30 dias recupera seu volume inicial no final do ensaio. Para as tensões de

200 kPa as misturas sem tempo de cura e com 30 dias têm uma deformação

volumétrica maior do que o corpo de prova de SP. Para a tensão de 400 kPa,

DBD


126

ocorre o mesmo que os corpos de prova da mistura solo-cinza volante, expandem-

se mais do que o SP, mas a deformação volumétrica é maior sem tempo de cura

que com 30 dias de tempo de cura. Os ensaios com 30 dias de tempo de cura

sempre estão em expansão.


deformação axial para o SP, misturas SP70CV30 sem tempo de cura e com 30

dias em ensaios de compressão triaxial.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP70CV30SP70CV30 T30d

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP70CV30 400 kPa SP70CV30 T30d 400 kPa



SP70CV30SP70CV30 T30d

DBD


127



volante (SP60CV40) sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura são



deformação axial para o SP, misturas SP60CV40 sem tempo de cura e com 30 e


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )





DBD


128

Para estes ensaios, observa-se a diferença que há na mistura de SP60CV40

com 30 dias de tempo de cura, apresentando um melhor comportamento para

tensões altas como 200 kPa, e 400 kPa, no entanto, decresce um pouco para

tensões baixas como 50 kPa. O comportamento da mistura de SP60CV40 para 60

dias de tempo de cura é mais rígido para 50 kPa e 400 kPa. Em todos os casos de

tempo de cura, o comportamento da mistura solo-cinza volante é melhor que do

SP, apresentando uma resistência pico de 1200 kPa, para uma tensão confinante

de 400 KPa.

Para a variação volumétrica, nota-se que para a tensão de 50 kPa, o SP

sempre está em expansão, mas a mistura se expande no começo do ensaio,

recupera seu volume inicial e depois se comprime, além disso, para maior tempo

de cura, expande-se em uma menor faixa de deformação axial e a compressão é

maior. Para 200 kPa, o comportamento da mistura em diferentes tempo de cura é

quase semelhante ao do SP. Por último, para a tensão confinante de 400 kPa, a

mistura de solo-cinza volante sem tempo de cura se expande mais que os outros

(30 e 60 dias) e do que o SP. Nota-se que os valores de expansão para esta mistura

SP60CV40 em diferentes tempos de cura são menores que as outras misturas

apresentando uma menor deformação volumétrica de -4%, onde os outros

apresentavam uma maior deformação volumétrica de quase -10% para o ensaio

todo.



de fundo (SP80CF20) sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura são


Nota-se que a mistura de SP80CF20 em seus diferentes tempos de cura

apresenta quase o mesmo comportamento. Apenas para o tempo de cura de 60

dias apresenta uma pequena diferença entre os outros tempos de cura para a tensão

confinante de 50 kPa, e ao final da tensão confinante de 400 kPa. A mistura de

SP80CF20 sem tempo de cura, T30d e T60d apresentam uma resistência pico para

a tensão confinante de 50 kPa, no entanto, não apresentam uma resistência de pico

para as tensões confinantes maiores. Além disso, os resultados para a mistura de

SP80CF20 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias é melhor do que do SP.

Para a variação volumétrica, repara-se que a mistura SP80CF20 T0d para

uma tensão confinante de 50 kPa, apenas se expande, embora, com tempos de

DBD


129

cura maiores, 30 e 60 dias, expande-se no começo do ensaio até uma deformação

axial de 3%, onde recupera seu volume inicial e depois começa se comprimir,

sendo que com 30 dias consegue se comprimir mais.


deformação axial para o SP, misturas SP80CF20 sem tempo de cura e com 30 e


Para a tensão confinante de 200 kPa, a mistura de SP80CF20 T30d se

expande mais do que com outros tempos de cura e do que o SP. Por fim, para a

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP80CF20SP80CF20 T30dSP80CF20 T60d

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP80CF20 400 kPa SP80CF20 T30d 400 kPa SP80CF20 T60d 400 kPa




DBD


130

tensão confinante de 400 kPa, expande-se mais a mistura de SP80CF20 sem

tempo de cura. Pode-se notar que todas as misturas sem tempo de cura encontram-

se em expansão em todo o ensaio.

E conforme vai passando o tempo (30 e 60 dias) a deformação volumétrica

vai minorando, para 30 dias de tempo de cura com uma tensão confinante de 200

kPa.



de fundo (SP70CF30) sem tempo de cura e com 30 dias de tempo de cura são

apresentados e comparados na Figura 4.22. Não foram realizados os ensaios para

60 dias de tempo de cura por falta de tempo.

Constata-se a uma diferença muito alta entre os comportamentos da mistura

SP70CF30 para 0 e 30 dias de tempo de cura, onde com o tempo de 30 dias

apresenta um melhor comportamento para tensões altas como 200 kPa e 400 kPa,

mas a diferença não é muita para tensões baixas como 50 kPa. Em todos os casos

o comportamento da mistura de SP70CF30 sem tempo de cura e com T30d é

melhor que do SP. O comportamento da mistura de SP70CF30 T30d é mais rígido

que sem tempo de cura.

Para a variação volumétrica, observa-se a tensão confinante de 50 kPa, a

mistura SP70CF30 sem tempo de cura e com T30d se expandem no começo do

ensaio até recuperar seu volume inicial com uma deformação axial de 2% para a

amostra sem tempo de cura e 6% para T30d, logo após começam a se comprimir.

Para tensões maiores, 200 kPa e 400 kPa, todos os corpos de prova se expandem,

sendo maior expansão para a mistura SP70CF30 sem tempo de cura com 200 kPa

de tensão confinante. Nota-se que para mais tempo de cura a variação volumétrica

é menor para a mistura de solo-cinza de fundo.

Enfim, observa-se que a deformação volumétrica com o aumento de teor de

cinza de fundo é menor comparando as misturas de SP80CF20 e SP70CF30 em

seus diferentes tempos de cura.

DBD


131


deformação axial para o SP, misturas SP70CF30 sem tempo de cura e com 30

dias em ensaios de compressão triaxial.



de fundo (SP60CF40) sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura são


Neste caso se observa que a mistura SP60CF40 T30d tem um melhor

comportamento para as três tensões confinantes ensaiadas, além disso, observa-se

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)

SP70CF30SP70CF30 T30d

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )

SP 400 kPa SP70CF30 400 kPa SP70CF30 T30d 400 kPa



SP70CF30SP70CF30 T30d

DBD


132

que a mistura com T60d chega atingir quase a mesma resistência de pico para

tensões altas (200 kPa e 400 kPa) com uma deformação axial maior, entre 12% e

15%. Nota-se que a diferença não é tão significativa com o passar do tempo,

embora haja uma pequena melhora no comportamento da mistura SP60CF40

T30d.


deformação axial para o SP, misturas SP60CF40 sem tempo de cura e com 30 e


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

σd

(kP

a )

εa (%)


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16

ε v(%

)

εa ( % )





DBD


133

Para a variação volumétrica, observa-se que para a mistura SP60CF40 sem

tempo de cura e T30d têm quase o mesmo comportamento para a tensão

confinante de 50 kPa, onde se expande no início do ensaio até uma deformação

axial de 5%, recupera seu volume inicial, e começa se comprimir até o fim do

ensaio. Para as tensões confinantes maiores (200 kPa e 400 kPa) todos os ensaios

em diferentes tempos de cura e para o SP se expandem, tendo como diferença, que

para 200 kPa a mistura de SP60CF40 T60d, a expansão foi menor que do SP para

a mesma tensão confinante. Além disso, nota-se que as misturas solo-cinza de

fundo têm um comportamento de expansão para maior tempo de cura e para

maiores tensões confinante.

Enfim, observa-se que a deformação volumétrica com o aumento de teor de

cinza de fundo é menor em comparação com a mistura de SP80CF20 e SP70CF30

em seus diferentes tempos de cura mostrados nas Figuras 4.21 e 4.22. Chegando

atingir uma expansão mínima de -6% para a mistura de SP60CF40 T30d.

4.3.2.3.1. Envoltórias e Parâmetros de Resistência ao Cisalhamento comparando a influência do tempo de cura

A Figura 4.24 apresenta as envoltórias de resistência para o solo (SP) e a

mistura SP80CV20 sem tempo de cura, 30 e 60 dias de tempo de cura, que são


Observa-se a diferença que existe entre o solo (SP) e a misturas do solo-

cinza volante, onde a mistura apresenta uma melhora notável ao longo da

trajetória. Também, para a mistura em diferentes tempos de cura não há muita

diferença, no entanto, pode-se notar que em comparação com o SP, seus

parâmetros de resistência aumentaram mais que o dobro e o ângulo de atrito estão

entre 29.5º e 30.5º que é 3 graus mais do que do SP.

DBD


134

Figura 4.24 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP80CV20 sem

tempo de cura e com 30 e 60 dias.


mistura SP70CV30 sem tempo de cura e com 30 dias de tempo de cura, que são


Figura 4.25 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP70CV30 sem

tempo de cura e com 30 dias.

Neste caso a mistura de SP70CV30 apresenta uma melhora com respeito ao

SP, mas esta mistura não apresenta diferença entre as misturas sem tempo de cura

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP80CV20

SP80CV20 T30D

SP80CV20 T60D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 Φ = 26,4 SP80CV20 a = 45 kPa c = 51,77 kPaα = 26,3 Φ = 29,6 SP80CV20 T=30DIASa = 39,0 kPa c = 44,54 kPaα = 25,8º Φ = 28,9ºSP80CV20 T=60DIASa = 49,5 kPa c = 57,41 kPaα = 26,9º Φ = 30,4º

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP70CV30

SP70CV30 T30D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 φ = 26,4 SP70CV30a = 35,5 kPa c = 41,9 kPaα = 28,0 φ = 32,1 SP70CV30 T=30DIASa = 37,0 kPa c = 43,7 kPaα = 28,0 φ = 32,1

DBD


135

e com 30 dias pelo qual se pode dizer que o tempo de cura não afeta nos

parâmetros de resistência da mistura. Esta mistura apresenta um parâmetro de

coesão maior do que o dobro do SP, e menor do que da mistura de SP80CV20 o

qual será visto em uma tabela comparativa no final deste item. Nota-se que os

ângulos de atrito para as amostras sem tempo de cura e com 30 dias são os

mesmos e são maiores em 5º ao do SP.


mistura SP60CV40 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura, que

são comparadas em suas trajetórias e parâmetros de resistência de Lambe e Mohr.

Figura 4.26 – Comparação entre as envoltórias do SP e mistura SP60CV40 sem


No caso da mistura SP60CV40, é notável que para as amostras com tempos

de cura maiores (30 e 60 dias) o parâmetro de resistência de coesão aumenta e o

ângulo de atrito se mantem na faixa de 32º a 34º. Em todos os casos o

comportamento da mistura com diferentes tempos de cura é melhor que do SP,

apresentando uma diferença alta para tensões de confinamento baixas (50 kPa),

tendendo a igualar-se com as tensões de confinamento altas (200 kPa e 400 kPa).

Nota-se que para a mistura SP60CV40 T60d houve um aumento na coesão mais

que o triplo do SP e o ângulo de atrito foi maior que do SP em 5º.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP60CV40

SP60CV40 T30D

SP60CV40 T60D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 Φ = 26,4 SP60CV40 a = 28 kPa c = 34,0 kPaα = 29,5 Φ = 34,4 SP60CV40 T=30DIASa = 55,0 kPa c = 65,88 kPaα = 28,8º Φ = 33,4ºSP60CV40 T=60DIASa = 63,0 kPa c = 74,46 kPaα = 28,1º Φ = 32,2º

DBD


136


mistura SP80CF20 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura, que


Para a mistura SP80CF20, constata-se que não há muita diferença no seu

comportamento para diferentes tempos de cura, no entanto, existe um aumento no

parâmetro de coesão com o passar do tempo e a diferença é notável de 0 para 30

dias de tempo de cura. O ângulo de atrito se mantém em 32º e 32.5º para a mistura

solo-cinza de fundo, com diferentes tempos de cura. Em todos os casos o

comportamento do SP80CF20 sem tempo de cura e com T30d e T60d é melhor

que do SP. O aumento da coesão da mistura SP80CF20 em comparação com

SP80CV20 sem tempo de cura é notável, tendo esta última um melhor

comportamento.

Figura 4.27 – Comparação entre as envoltórias do SP e mistura SP80CF20 sem



mistura SP70CF30 sem tempo de cura e com 30 dias de tempo de cura, que são


0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP80CF20

SP80CF20 T30D

SP80CF20 T60D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 φ = 26,4 SP80CF20a = 23 kPa c = 27,4 kPaα = 28,4 φ = 32,8 SP80CF20 T=30DIASa = 29 kPa c = 34,25 kPaα = 28,0 φ = 32,1 SP80CF20 T=60DIASa = 31 kPa c = 36,8 kPaα = 28,3 φ = 32,6

DBD


137


tempo de cura e com 30 dias.

Nota-se que para a mistura SP70CF30 atinge uma maior coesão que com

SP80CF20 para seus diferentes tempos de cura, além disso, a mistura de

SP70CF30 apresenta a mesma coesão para amostras sem tempo de cura e T30d,

com o passar do tempo, o ângulo de atrito aumenta. Em todos os casos a mistura

SP70CF30 tem um melhor comportamento que do SP. Nota-se que a diferença do

ângulo de atrito é de 10º em comparação com o obtido para o SP para tempo de

cura de 30 dias.


mistura SP60CF40 sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura, que


Nota-se que para a mistura de SP60CF40 não existe muita diferença com

relação aos tempos de cura. Os três tempos de cura apresentam quase o mesmo

ângulo de atrito, que está entre 33º e 34º, mas existe uma diferença apenas no

tempo de cura de 30 dias, onde a coesão é maior do que as outras amostras com

outros tempos de cura. Em todos os casos a mistura sem tempo de cura e com 30 e

60 dias de tempo de cura têm um melhor comportamento que o SP. Nota-se que a

diferença do ângulo de atrito é de 6º a 7º em comparação com o obtido para o SP.

Por último, pode-se dizer que para esta mistura os parâmetros de resistência

chegam a um pico com 30 dias de tempo de cura e depois começa cair, mas não é

menor que do obtido sem tempo de cura.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP70CF30

SP70CF30 T30D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 φ = 26,4 SP70CF30 a = 41,5 kPa c = 48,3 kPaα = 27,1 φ = 30,8 SP70CF30 T=30DIASa = 39,5 kPa c = 48,2 kPaα = 29,8 φ = 35,0

DBD


138



A Tabela 4.24 apresenta os parâmetros de resistência do solo (SP) e das

misturas do solo com cinza volante e cinza de fundo para os diferentes teores

ensaiados nos tempos de cura de 0, 30 e 60 dias.


misturas solo-cinza sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo de cura.



a (kPa) α (°) c (kPa) φ (°)

Solo Puro 19,0 24,0 21,2 26,4

SP80CV20 45,0 26,3 51,8 29,6

SP80CV20 T30d 39,0 25,8 44,5 28,9

SP80CV20 T60d 36,0 27,7 42,3 31,6

SP70CV30 35,5 28,0 41,9 32,1

SP70CV30 T30d 37,0 28,0 43,7 32,1

SP60CV40 28,0 29,5 34,0 34,4

SP60CV40 T30d 55,0 28,8 65,9 33,4

SP60CV40 T60d 63,0 28,1 74,5 32,2

SP80CF20 23,0 28,4 27,4 32,8

SP80CF20 T30d 29,0 28,0 34,3 32,1

SP80CF20 T60d 31,0 28,3 36,8 32,6

SP70CF30 41,5 27,1 48,3 30,8

SP70CF30 T30d 39,5 29,8 48,2 35,0

SP60CF40 30,0 28,6 35,8 33,0

SP60CF40 T30d 43,0 29,0 51,7 33,6

SP60CF40 T60d 31,0 29,2 37,4 34,0

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

q (

kP

a)

p (kPa)

400 kPa

200 kPa

50 kPa

Solo Puro

SP60CF40

SP60CF40 T30D

SP60CF40 T60D

Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPaα = 24,0 φ = 26,4 SP60CF40a = 30 kPa c = 35,78 kPaα = 28,6 φ = 33,0 SP60CF40 T=30DIASa = 43 kPa c = 51,65 kPaα = 29,0 φ = 33,6 SP60CF40 T=60DIASa = 31 kPa c = 37,39 kPaα = 29,2 φ = 34,0

DBD


139

Ressalta-se que todas as misturas ensaiadas apresentam um

comportamento melhor do que o solo (SP), pelo qual se pode dizer que a inserção

da cinza, seja volante ou de fundo, ajuda a melhorar o comportamento do solo e

melhora seus parâmetros de resistência. Para a cinza volante, o melhor

comportamento foi da mistura SP60CV40 T60d, porque atingiu uma coesão de

74,5 kPa, e o ângulo de atrito ficou em 32,2º em comparação com as outras

misturas de cinza volante para o mesmo tempo de cura, que tiveram resultados

mais baixos para o parâmetro de coesão e maiores para o parâmetro de ângulo de

atrito. Para a cinza de fundo, a mistura com melhor comportamento foi de

SP60CF40 T30d porque atingiu uma coesão de 51,7 kPa, e o ângulo de atrito

ficou em 33,6º, em comparação com as outras misturas de cinza de fundo, mas se

observa que os resultados para este teor de cinza de fundo é muito variável com o

tempo. Dentro dos resultados das misturas com cinza volante, é notável que para a

mistura de SP80CV20 os valores de coesão começam a decrescer com o tempo e

seu ângulo de atrito aumenta; o contrário ocorre com as outras 2 misturas

(SP70CV30 e SP6CV40) as quais melhoram seus parâmetros de resistência com o

tempo, mantendo o ângulo de atrito dentro de uma faixa de 32º e 34º. Para os

resultados das misturas de cinza de fundo, existe um aumento na coesão para a

mistura de SP80CF20 com relação ao tempo, mas seus valores são menores com

relação à mistura de SP70CF30 e SP60CF40. Comparando os mesmos teores de

cinza volante e cinza de fundo, nota-se que com cinza volante se conseguiram

melhores resultados, com a diferença que para o teor de 30% de cada tipo de cinza

ocorreu o contrário e apresentaram uma diferença na coesão de 5 kPa, a 7 kPa, e

3º no ângulo de atrito. Conclui-se que os dois tipos de cinza servem para

estabilizar o solo coluvionar argiloso estudado, recomendando-se a cinza volante

com um teor de 40%, como melhor material de adição para mistura ou 30% de

cinza de fundo porque se bem não apresenta o maior valor de coesão como

apresenta a mistura com 40% de cinza de fundo para 30 dias de tempo de cura,

mas não apresenta uma queda significativa como é apresentado pela mistura com

40% de cinza de fundo para 60 dias de tempo de cura.

As Figuras 4.30 e 4.31 apresentam a variação dos parâmetros de coesão e

ângulo de atrito respectivamente para as misturas solo-cinza de diferente tipo, teor

e tempo de cura, para uma melhor visualização da variação dos parâmetros de

resistência com diferentes variáveis.

DBD


140

Figura 4.30 – Variação da coesão para diferentes misturas solo-cinza e tempo de

cura.

Figura 4.31 – Variação do ângulo de atrito para diferentes misturas solo-cinza e

tempo de cura.

As Figuras 4.32 e 4.33 apresentam as fotografias das amostras rompidas das

misturas de SP60CV40 T60d e SP70CF30 sem tempo de cura para cada nível de

tensão o qual apresentou os melhores parâmetros de resistência.

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141

(a) (b) (c)

Figura 4.32 – Corpos de prova de SP60CV40 T60d - (a) Amostra cisalhada a 50

kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c) Amostra cisalhada a 400 kPa.

(a) (b) (c)

Figura 4.33 – Corpos de prova de SP70CF30 sem tempo de cura - (a) Amostra

cisalhada a 50 kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c) Amostra cisalhada a

400 kPa.

DBD


142

5 Considerações Finais

5.1. Conclusões

A partir dos resultados apresentados e das análises realizadas foi possível

chegar às conclusões abordadas neste Capítulo final.

A adição das cinzas de Resíduo Sólido Urbano (RSU), volante e de fundo,

no solo coluvionar argiloso estudado, proporcionou a melhora em grande parte

das propriedades mecânicas do solo, obtendo-se um novo material geotécnico com

características próprias.

A seguir estão sumarizadas as principais conclusões relacionadas à adição

de cinzas de RSU ao solo utilizado neste trabalho:

Segundo o sistema de classificação SUCS e as análises realizadas, o

solo foi classificado como do tipo CH (argila arenosa de media

plasticidade), as cinzas (volante e de fundo) como SM (areias

siltosas), que tem um melhor comportamento mecânico quando

comparados ao solo puro, mas ao serem misturadas com o solo, com

diferentes teores, melhoram seu comportamento apresentando, como

por exemplo, uma classificação de SW-SC, que é uma areia bem

graduada, para a mistura de SP70CV30;

Os resultados da composição química da cinza volante e do solo

apresentaram elevados teores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3, além de

baixos teores matéria orgânica, que em conjunto são positivos para a

ocorrência das reações pozolânicas, que integram o processo de

estabilização química do solo e é refletido nos resultados nas

misturas solo-cinza volante. As cinzas de fundo apresentam maiores

teores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 e de matéria orgânica em comparação

ao solo e a cinza volante pura, que em conjunto dificulta o processo

de estabilização química do solo e é refletido nas misturas solo-cinza

DBD


143

de fundo. Destaca-se que as misturas solo-cinza apresentam uma

diminuição dos teores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 com o aumento de

teores de cinza na mistura, apresentando valores menores para as

misturas solo-cinza volante;

Os parâmetros de compactação (ɣdmax e wotm) das misturas solo-cinza

são influenciados pelo teor e tipo de cinza. A adição das cinzas ao

solo gera diminuição na máxima densidade seca, em diferentes

proporções, de acordo com o tipo de cinza, apresentando uma maior

diminuição com a cinza de fundo;

As análises dos resultados dos ensaios triaxiais CID comprovaram a

influência já conhecida dos seguintes fatores: tipo de cinza, teor de

cinza e tempo de cura;

1. Quanto ao tipo e teores de cinza, os resultados foram

analisados nos ensaios sem tempo de cura: as misturas solo-

cinza apresentaram ganhos nos valores dos parâmetros de

resistência principalmente as misturas com cinza volante e

para o teor de 20% de cinza. Entretanto, os resultados com as

cinzas de fundo também foram satisfatórios apresentando

melhor comportamento com 30% de cinza;

2. Quanto ao teor de cinza, os resultados também foram

analisados nos ensaios sem tempo de cura: todas as misturas

solo-cinza apresentaram um comportamento melhor do que o

solo. Nas misturas solo-cinza volante, o parâmetro de coesão

diminui com o aumento de teor de cinza e o ângulo atrito

aumenta 2 graus a cada 10% de cinza que é adicionado. Para

as misturas solo-cinza de fundo, o parâmetro de coesão

aumenta com o aumento do teor de cinza;

3. Quanto ao tempo de cura: a cura foi um fator a ser estudado

pois acredita-se que o aumento do tempo de cura melhora os

parâmetros de resistência, porém não foi possível definir um

padrão quanto aos parâmetros de resistência obtidos, pois

algumas misturas aumentam seus parâmetros de resistência

com o tempo e outros diminuem, por exemplo, o caso da

mistura SP80CV20 que o parâmetro de coesão diminui com

DBD


144

o aumento do tempo de cura. Em todos os casos, o

comportamento das misturas solo-cinza foi melhor do que o

solo e os parâmetros de resistência das misturas com cinza

volante foram melhores do que das misturas com cinza de

fundo;

Dos ensaios triaxiais CID, conclui-se que as misturas solo-cinza

atingem sua resistência de pico em menores deformações axiais

quando comparado ao solo. Este nível de deformação axial, para

atingir a resistência de pico, aumenta para tensões confinantes

maiores, mas diminui com o aumento de teor cinza, ocorrendo o

mesmo para os dois tipos de cinza (volante e de fundo), sem

apresentar variações deste tipo de comportamento com tempo de

cura;

O teor de cinza (seja volante ou de fundo), o tempo de cura e a

tensão de confinamento influenciam na deformação volumétrica das

misturas solo-cinza, apresentando menores deformações

volumétricas (expansão ou compressão) para maiores teores de cinza

e maiores tempos de cura;

As misturas solo-cinza apresentaram um comportamento mais rígido

em comparação ao solo em todos seus tempos de cura;

Pelos resultados obtidos se recomendaria, para a utilização em obras

geotécnicas, os seguintes teores para os dois tipos de cinzas: para as

misturas solo-cinza volante, a mistura com 40% de cinza pelo

melhor comportamento apresentado ao atingir o maior valor de

coesão com o tempo e sem alteração significativa do ângulo de

atrito, em comparação com as outras misturas com cinza volante, e

para as misturas solo-cinza de fundo, a mistura com 30% de cinza

pelo melhor comportamento apresentado ao atingir um valor quase

igual ao maior valor de coesão apresentado pela mistura com 40% de

cinza de fundo e não ter muita variação dos seus parâmetros de

resistência com o tempo. Nota-se que não é escolhida a mistura com

40% de cinza de fundo porque sua coesão começa cair para tempo de

cura com 60 dias o que poderia ser prejudicial numa obra geotécnica.

DBD


145

5.2. Sugestões para pesquisas futuras

A seguir citam-se algumas sugestões para ampliar o conhecimento e

prosseguir com os estudos sobre o reforço de solos com a inserção de cinzas de

RSU:

Analisar o comportamento mecânico de outros teores de cinza

volante e de fundo de RSU quando adicionadas a outros tipos de

solos;

Avaliar o comportamento ambiental das misturas de solo-cinza de

RSU realizando ensaios de lixiviação e solubilização para as

misturas que apresentaram melhores comportamentos mecânicos;

Avaliar o comportamento das misturas solo-cinza de RSU com

adição de cal, pelos resultados obtidos em outras pesquisas

realizadas com cinza de carvão e cal;

Desenvolver modelos de previsão de ruptura para análise numérica,

que reproduzam o comportamento de solos misturados com cinzas

de RSU;

Avaliar a potencialidade da utilização das cinzas de RSU através de

ensaios em campo em verdadeira grandeza, monitorando o seu

comportamento mecânico e interações ambientais no decorrer do

tempo.

DBD




Dissertação de Mestrado

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio.

Orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande

Rio de Janeiro Março de 2013

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Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.

Profª. Michéle Dal Toé Casagrande Orientador

Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Prof. Celso Romanel Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Profª. Karla Salvagni Heineck Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Profª. Maria Esther Soares Marques Instituto Militar de Engenharia

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro

Técnico Científico – PUC-Rio

Rio de Janeiro, 22 de Março de 2013

DBD


Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total

ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do

autor e da orientadora.


Graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade

Nacional de Engenharia do Perú (Lima–Peru) em 2009.

Trabalhou em projetos e obras geotécnicas no Peru no

período 2007–2010. Ingressou no mestrado na Pontifícia

Universidade Católica do Rio de Janeiro em 2011,

desenvolvendo Dissertação na linha de pesquisa de

Geotecnia Experimental aplicada a solos reforçados.

Ficha Catalográfica

Quispe, Cristian Chacón Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resíduo sólido urbano sob carregamento estático / Cristian Chacón Quispe ; orientadora Michéle Dal Toé Casagrande – 2013. 150 f. il. (color.) ; 30 cm

Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2013.

Inclui bibliografia

1. Engenharia civil – Teses. 2. Cinzas de resíduo sólido

urbano. 3. Estabilização de solos. 4. Cinza volante. 5. Cinza de fundo. 6. Ensaios triaxiais. I. Casagrande, Michéle Dal Taé I. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. III. Título.

CDD: 624

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Dedico esta Dissertação ao meu pai

Darío L. Chacón Iporre que está no céu,

minha mãe Marcelina M. Quispe Loayza

e meu irmão Edwin F. Ccente Quispe .

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Agradecimentos

A Deus, por ser sempre meu guia em tudo o que eu faço.

Ao meu pai, Dario L. Chacón Iporre, que agora está no céu, mas sempre acreditou

em mim, em minha capacidade e confiou em mim, sendo seu último filho, para

cumprir a promessa de ter ingressado a melhor universidade do Perú, a UNI, e

agora acabar um passo mais e ser um futuro mestre numa das melhores

universidades do Brasil, PUC-Rio.

A minha mãe, Marcelina M. Quispe Loayza, por ser o melhor exemplo que eu

tenho na vida, exemplo de esforço e perseverança para conseguir qualquer

objetivo proposto.

A meu irmão, Edwin Fernando Ccente Quispe, por ser mais que um irmão, um

exemplo de vida e com que vou ficar agradecido a minha vida toda.

A minha namorada, Leydi Del Rocio Silva Callpa, pela compreensão, carinho e

amor em todo momento.

A Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-Rio, e ao Programa

de Pós-Graduação em Engenharia Civil, pela oportunidade de estudar nesta

prestigiosa instituição.

A minha orientadora, Professora Michéle Dal Toé Casagrande, com quem sempre

me senti à vontade. Obrigado por ter me aceitado como seu orientado, foi a

melhor escolha que eu fiz no ano passado depois de não poder trabalhar com o

professor Sayão por seu problema de saúde. Obrigado por me ajudar em todo

DBD


momento desta pesquisa e por ser mais que uma orientadora, ser uma amiga com

quem espero contar a vida toda.

A meus amigos do Peru Jhon, Hans, Diego, Joao, Marco, Abraham, Luis, Hugo,

Alfonso por suas mensagens de apoio e me cumprimentar com muito afeto cada

vez que voltei para Peru nestes dois anos.

A todos meus amigos da PUC-Rio, começando por meus amigos da sala 607D,

Frank, Nilthson, Phillip, Julio, Fredy, Juliana, Rafael e aos meus amigos da Pós-

graduação Alexander, Elvis, Luis Fernando, Eliot Jorge, Gary, Lidia, Manuella,

Ingrid, Alena, João e mais pelos momentos de conversa e amizade que vai ficar

para a vida toda.

Aos professores da Engenharia Civil da PUC-Rio pelas aulas ditadas e os

conhecimentos transmitidos durante estes dois anos de mestrado.

A Usina Verde S.A. na pessoa do Eng. Jorge Pesce, pelo fornecimento das cinzas

utilizadas neste estudo.

A pessoal de Iniciação Científica, Phillipe, Tatiana, Paula e Marina, pela ajuda e

realização de parte dos ensaios de caracterização desta dissertação.

A Monica Moncada pela ajuda, auxílio e disposição fornecida no Laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente. Aos técnicos do laboratório Amaury, meu grande

amigo, e Josué pelo apoio para realizar os ensaios.

A CAPES pela oportunidade e financiamento desta pesquisa.

DBD


Resumo

Quispe, Cristian Chacón; Casagrande, Michéle Dal Toé. Comportamento

de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resíduo sólido urbano

sob carregamento estático. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. Dissertação de

Mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro.


reaproveitamento ou não é um problema existente no Brasil e no mundo. No

Brasil, a produção de energia mediante incineração de RSU ainda está na sua

etapa inicial, como por exemplo, com a implantação da Usina Verde no campus

da UFRJ, com a consequente produção de subprodutos, como as cinzas volante e

de fundo. Este estudo apresenta o comportamento de um solo coluvionar argiloso

estabilizado com cinzas de RSU sob carregamento estático, tendo como principal

objetivo avaliar a influência destas cinzas misturadas com o solo para possíveis

aplicações em obras geotécnicas. Para isso foram realizados ensaios de

caracterização física, química e mecânica, como ensaios de compactação Proctor

Normal e ensaios triaxiais consolidados isotropicamente drenados (CID), para o

solo puro e misturas solo-cinza. Foram avaliadas as influências do teor de cinzas

(20%, 30% e 40% de cinza volante e de cinza de fundo), bem como do tempo de

cura (30 e 60 dias). Os resultados mostram que todas as misturas solo-cinza

apresentam melhores parâmetros de resistência, em comparação do solo puro,

onde as misturas solo-cinza volante apresentaram melhores resultados quando

comparadas às misturas solo-cinza de fundo. A variação de teor de cinza

adicionado ao solo, sem cura, mostra que para maiores teores de cinza volante a

coesão diminui e ocorre o contrário com a cinza de fundo. Com relação ao tempo

de cura, na maioria dos casos houve melhora do comportamento das misturas

solo-cinza em comparação ao obtido sem cura. O teor de cinza (volante ou de

fundo), tempo de cura e a tensão de confinamento influenciam na deformação

volumétrica das misturas solo-cinza, apresentando menores deformações

volumétricas para maiores teores de cinza e maiores tempos de cura. As misturas

com 40% de cinza volante e 30% de cinza de fundo apresentaram as melhores

características de resistência e poderiam ser utilizadas como estabilizante no solo

DBD


estudado, cumprindo exigências geotécnicas e ambientais, além de rebaixar os

custos de obra e dar um destino mais nobre para as cinzas de RSU.

Palavras-chave

Cinzas de resíduo sólido urbano; estabilização de solos; cinza volante;

cinza de fundo; ensaios triaxiais.

DBD


Abstract

Quispe, Cristian Chacón; Casagrande, Michéle Dal Toé (Advisor).

Behavior of clayey soil stabilized with municipal solid waste ashes

under static load. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. MSc. Dissertation –

Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio

de Janeiro.

Management of Municipal Solid Waste (MSW) and its subsequent reuse or

not is an existing problem in Brazil and the world. In Brazil, the production of

energy through incineration of MSW is still in its initial stage, for example, with

the implementation of “Usina Verde” on campus at UFRJ, with the consequent

production of byproducts, such as fly and bottom ashes. This study presents the

behavior of a colluvial clayey soil stabilized with ashes from MSW under static

load, with the main objective to evaluate the influence of these ashes mixed with

the soil for possible applications in geotechnical works. For this characterization

were performed physical, chemical and mechanical tests, as Proctor compaction

tests Normal isotropically consolidated and drained triaxial (CID) for the pure and

soil-ash mixtures. Were evaluated the influence of the ash content (20%, 30% and

40% fly ash and botton ash) and of curing time (30 and 60 days). The results show

that all mixtures soil-ash have better shear strength compared to the pure soil,

where the soil- fly ash mixtures showed better results compared to mixtures of

soil- bottom ash. The variation of the ash content added to the soil, without

curing, shows that higher levels of ash the cohesion decrease and the opposite

occurs with the bottom ash. Respect to the curing time, in most cases there was as

improvement of the behavior of mixtures soil-ash compared to that obtained

without curing. The ash content (fly or bottom), curing time and confinement

stress influence the volumetric deformation to soil-ash mixtures, showed lower

volumetric deformations to higher concentrations of ash and longer curing times.

The mixtures with 40% fly ash and 30% bottom ash, showed the best

characteristics of strength and could be used as stabilizer in the studied soil,

compliance requirements geotechnical and environmental, in addition to lower

labor costs and give a nobler destiny for the ashes of MSW.

DBD


Keywords

Municipal solid waste ashes; soil stabilization; fly ash; bottom ash; triaxial

tests.

DBD


Sumário

1 Introdução 25

1.1. Relevância e Justificativa da Pesquisa 25

1.2. Objetivos 27

1.3. Organização do Trabalho 27

2 Revisão Bibliográfica 29

2.1. Considerações Iniciais 29

2.2. Resíduo Sólido Urbano e seu impacto ao Meio Ambiente 30

2.3. Aproveitamento das Cinzas de RSU 34

2.4. Estabilização de solos 39

2.4.1. Solo-Cal 42

2.4.2. Solo-Cimento 46

2.4.3. Solo-Cinza de Carvão 48

2.5. Considerações Finais 52

3 Programa Experimental 54

3.1. Materiais 54

3.1.1. Solo 54

3.1.2. Cinza Volante e Cinza de Fundo 58

3.1.2.1. Produção das Cinzas de RSU 59

3.1.2.2. Processo de Incineração 61

3.1.3. Misturas Solo-Cinza 66

3.2. Quantidade e Cronograma de ensaios 66

3.2.1. Quantidade de ensaios 67

3.3. Métodos e Procedimentos de Ensaio 68

3.3.1. Ensaios de Caracterização Física 69

3.3.1.1. Densidade Real dos Grãos 69

3.3.1.2. Limites de Atterberg 69

3.3.1.3. Análise Granulométrica 70

3.3.2. Ensaios Químicos 70

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3.3.2.1. Composição Química 70

3.3.2.2. Teor de Matéria Orgânica 71

3.3.2.3. Solubilização e Lixiviação 72

3.3.3. Ensaios de Caracterização Mecânica 73

3.3.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal 73

3.3.3.2. Ensaios Triaxiais 74

3.3.3.3. Ensaios Triaxiais CID 74

3.3.3.3.1. Equipamento utilizado 74

3.3.3.3.2. Preparação dos corpos de prova 76

3.3.3.3.3. Procedimento de saturação dos corpos de prova 81

3.3.3.3.4. Adensamento e Cálculo do t100 81

3.3.3.3.5. Cálculo da velocidade de cisalhamento e etapa de

Cisalhamento 82

3.3.3.3.6. Análises de Resistência 84

4 Resultados e Análises 86

4.1. Ensaios de Caracterização Física 86

4.1.1. Densidade Real dos Grãos (Gs) 86

4.1.2. Limites de Atterberg 87

4.1.3. Análise Granulométrica 88

4.1.4. Classificação SUCS 90

4.2. Ensaios Químicos 92

4.2.1. Composição Química 92

4.2.2. Teor de Matéria Orgânica 96

4.2.3. Ensaio de Lixiviação 97

4.2.4. Ensaio de Solubilização 99

4.3. Ensaios de Caracterização Mecânica 101

4.3.1. Ensaios de Compactação Proctor Normal 101

4.3.2. Ensaios Triaxiais CID 103

4.3.2.1. Influência do tipo de cinza 105


comparando a influência do tipo de cinza 112

4.3.2.2. Influência do Teor de Cinza 116

DBD



comparando a influência do teor de cinza 121

4.3.2.3. Influência do Tempo de Cura 123


comparando a influência do tempo de cura 133

5 Considerações Finais 142

5.1. Conclusões 142

5.2. Sugestões para pesquisas futuras 145

Referências Bibliográficas 146

DBD


Lista de Figuras

Figura 2.1 – Destinação final de RSU em toneladas por dia. (ABRELPE,

2011) ................................................................................................. 32

Figura 2.2 – Geração de RSU em toneladas por ano. (ABRELPE, 2011) 32

Figura 2.3 – (a) Coleta de RSU em toneladas por ano. (b) Destinação final

do RSU (ABRELPE, 2011) ................................................................ 33

Figura 2.4 – Efeito do teor de cal sobre a resistência a compressão

simples para alguns solos tratados com cal e curados por 7 dias.

(Inglês & Metcalf,1972) ..................................................................... 44

Figura 2.5 – Efeito do tempo de cura sobre a resistência a compressão

simples para alguns solos estabilizados com cal. (Inglês & Metcalf,

1972) ................................................................................................. 45

Figura 3.1 - Localização do Campo Experimental II PUC-Rio (Soares

2005). ................................................................................................ 55

Figura 3.2 – Argila utilizada - solo coluvionar. .......................................... 56

Figura 3.3 - Descrição morfológica do perfil do Campo Experimental II da

PUC-Rio (Dylac, 1994) ...................................................................... 57

Figura 3.4 – Cinza Volante de RSU ......................................................... 59

Figura 3.5 – Cinza de Fundo de RSU ...................................................... 59

Figura 3.6 – Composição do RSU da COMLURB e da Usina Verde

(FONTES, 2008) ............................................................................... 60

Figura 3.7 – Segregação de materiais para reciclagem na Usina Verde

(USINA VERDE, 2009)...................................................................... 63

Figura 3.8 – Processo de geração de energia elétrica na Usina Verde

(USINA VERDE, 2009)...................................................................... 64

Figura 3.9 – Etapas do processo de incineração de RSU na Usina Verde

S/A (Fontes, 2008) ............................................................................ 65

Figura 3.10 – Equipamento de EDX do LABEST da COPPE/UFRJ

(Vizcarra, 2010) ................................................................................. 71

Figura 3.11 – Mufla de 440 °C usada para as misturas solo-cinza do

laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. .................. 72

DBD


Figura 3.12 -(a) Caixa leitora de dados; (b) Medidor de Variação de

Volume tipo Imperial College; (c) Painel de controle das Pressões; (d)

Aplicação de Pressão confinante; (e) Cilindro de Acrílico; (f) Corpo-

de-prova; (g) Válvulas da câmara Triaxial; (h) Controle para início do

cisalhamento ..................................................................................... 75

Figura 3.13 – (a) Software CatmanEasy na etapa de cisalhamento, (b)

Sistema de aquisição de dados (Ramirez; 2012). ............................. 76

Figura 3.14 - Corpo cilíndrico compactado ............................................... 76

Figura 3.15 – (a) Corpo de prova após moldagem; (b) Corpo de prova

após aplainadas a base e a topo ...................................................... 77

Figura 3.16 – Capsulas com mistura de solo-cinza tirados do moldagem 77

Figura 3.17 – Teste de membrana ........................................................... 78

Figura 3.18 – (a) Pesagem do corpo-de-prova para montar na prensa

triaxial; (b) Verificação da prensa antes do ensaio ............................ 78

Figura 3.19 – Colocação do papel filtro. ................................................... 79

Figura 3.20 – (a) Colocação do corpo-de-prova no equipamento triaxial;

(b) Colocação da membrana com ajuda do molde de aço. ............... 79

Figura 3.21 – Colocação do papel filtro e a pedra porosa no topo do

corpo-de-prova .................................................................................. 80

Figura 3.22 – (a) Fixação da membrana ao corpo de prova com os o-rings;

(b) Preenchimento da câmara triaxial com água; (c) Colocação da

conexão de pressão confinante. ....................................................... 80

Figura 3.23 – Diferentes critérios para definição de ruptura. (Head, 1986

apud Dias, 2007) ............................................................................... 84

Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e cinza de

fundo. ................................................................................................ 88

Figura 4.2 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e misturas

com 20%, 30% e 40% de teor de cinza volante. ............................... 89

Figura 4.3 – Distribuição granulométrica do solo, cinza de fundo e

misturas com 20%, 30% e 40% de teor de cinza de fundo. .............. 89


solo-cinza volante. .......................................................................... 101


solo-cinza de fundo. ........................................................................ 102

DBD


Figura 4.6 - Curvas tensão e deformação volumétrica versus deformação

axial para o solo puro (S100), ensaios de compressão triaxial.

(Ramirez, 2012) .............................................................................. 104











SP80CV20 e SP80CF20. ................................................................ 113


SP70CV30 e SP70CF30. ................................................................ 113


SP60CV40 e SP60CF40. ................................................................ 114

Figura 4.13 – Corpos de prova de SP80CV20; (a) Amostra cisalhada a 50

kPa; (b) Amostra cisalhada a 400 kPa ............................................ 115


deformação axial para o SP, misturas SP80CV20, SP70CV30 e

SP60CV40 em ensaios de compressão triaxial. ............................. 116


deformação axial para o SP, misturas SP80CF20, SP70CF30 e

SP60CF40 em ensaios de compressão triaxial. .............................. 119


SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40. ............................................ 121


SP80CF20, SP70CF30 e SP60CF40. ............................................. 122




DBD




















SP70CV30 sem tempo de cura e com 30 dias. ............................... 134






SP70CF30 sem tempo de cura e com 30 dias. ............................... 137



Figura 4.30 – Variação da coesão para diferentes misturas solo-cinza e

tempo de cura. ................................................................................ 140

Figura 4.31 – Variação do ângulo de atrito para diferentes misturas solo-

cinza e tempo de cura. .................................................................... 140

Figura 4.32 – Corpos de prova de SP60CV40 T60d - (a) Amostra

cisalhada a 50 kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c) Amostra

cisalhada a 400 kPa. ....................................................................... 141

DBD


Figura 4.33 – Corpos de prova de SP70CF30 sem tempo de cura - (a)

Amostra cisalhada a 50 kPa; (b) Amostra cisalhada a 200 kPa; (c)

Amostra cisalhada a 400 kPa. ......................................................... 141

DBD


Lista de Tabelas

Tabela 2.1 – Municípios Pesquisados por Regiões. (ABRELPE, 2011) ... 31

Tabela 2.2 – Quantidade de RSU Coletada por regiões e Brasil.

(ABRELPE, 2011) ............................................................................. 32


.......................................................................................................... 34

Tabela 2.4 - Comparação de diferentes opções para a aplicação de cinza

volante de RSU. (Ferreira et al. 2003) .............................................. 36

Tabela 2.5 – Previsão da quantidade de cal em função do tipo de solo.

(Inglês & Metcalf, 1972) .................................................................... 43


diferentes solos. (Michelli & Freitagi, 1959 apud Das, 2001) ............ 47

Tabela 3.1 - Análise mineralógica (Sertã, 1986) do coluvio (3,0 -3,5 m.) . 58

Tabela 3.2 - Siglas utilizadas para o solo, cinzas e as misturas............... 66

Tabela 3.3 – Quantidade de ensaios ........................................................ 68

Tabela 4.1 – Resultados do ensaio de densidade real dos grãos para o

solo, cinza volante e cinza de fundo. ................................................ 86


e misturas solo-cinza volante. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013) ........ 87


e misturas solo-cinza de fundo. (Ramirez, 2012 e Quispe 2013) ...... 87

Tabela 4.4 – Resultados das análises granulométricas. .......................... 90

Tabela 4.5 – Índices para classificação SUCS. ........................................ 90

Tabela 4.6 - Caracterização Física do solo coluvionar do Campo

Experimental II da PUC-Rio (Ramirez, 2012 e Quispe, 2013) .......... 91

Tabela 4.7 – Análises químicas de capacidade de troca catiônica (CTC) e

de ataque sulfúrico (Duarte, 2004 apud Soares, 2005) ..................... 92

Tabela 4.8 – Análises químicas total em porcentagem em peso (Sertã,

1986) ................................................................................................. 92

Tabela 4.9 – Análises mineralógica (Sertã, 1986) .................................... 93

DBD


Tabela 4.10 – Composição química da cinza volante de RSU (Vizcarra,

2010) ................................................................................................. 94

Tabela 4.11 – Composição química da cinza de fundo de RSU (Vizcarra,

2010) ................................................................................................. 94

Tabela 4.12 – Composição química das misturas solo-cinza volante de

RSU................................................................................................... 95

Tabela 4.13 – Composição química das misturas solo-cinza de fundo de

RSU................................................................................................... 96

Tabela 4.14 – Teor de matéria orgânica do solo, cinza volante e cinza de

fundo. (Vizcarra, 2010 e Quispe, 2013) ............................................ 96

Tabela 4.15 – Teor de matéria orgânica das misturas solo-cinza. ........... 97




Inorgânicos na Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010). ............................. 98




Inorgânicos na Cinza de Fundo (Vizcarra, 2010). ........................... 100


para o solo e misturas de solo-cinza volante. ................................. 101


para o solo e misturas de solo-cinza de fundo. ............................... 102

Tabela 4.22 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o SP e as

misturas solo-cinza sem tempo de cura .......................................... 115

Tabela 4.23 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o solo argiloso

(SP) e as misturas solo-cinza sem tempo de cura. ......................... 123


misturas solo-cinza sem tempo de cura e com 30 e 60 dias de tempo

de cura. ........................................................................................... 138

DBD


Lista de Abreviaturas



ABRELPE Associação Brasileira de Empresas de

Limpeza Pública e Resíduos Especiais

CBR California Bearing Ratio

CD Adensado e drenado

CDR Combustível Derivado do Resíduo

CF Cinza de Fundo

CH Argila arenosa de média plasticidade

CID Consolidado Isotropicamente Drenado

COMLURB Companhia Municipal de Limpeza Urbana

CTC Capacidade de troca catiônica

CV Cinza Volante

EDX Espectrometría de fluorescêncía de Raios-X

EUA Estados Unidos da América

IP Indice de Plasticidade

LL límite de liquidez

LP Límite de Plasticidade

LVDT Linear Variable Differential Transformer

MMA Ministerio de Meio Ambiente

MVV Medidores de Variação Volumétrica

OL Argila orgânica de baixa plasticidade

RSU Resíduo Sólido Urbano

SM Areias siltosas

SP Solo Puro

SP-SC Areias mal graduadas com argila

SUCS Sistema Unificado de Classificação dos Solos

SW-SC Areia bem graduada com argila

DBD


Lista de Símbolos

ótm Teor de umidade ótimo de compactação

d máx Peso específico seco aparente máximo

d Massa específica seca

s Densidade real dos grãos

Teor de umidade

Gs

Massa específica do solo

Massa específica real dos grãos

e Índice de vazios

emáximo Índice de vazios máximo

emínimo Índice de vazios mínimo

Cu Coeficiente de uniformidade

Cc Coeficiente de curvatura

D10 Diâmetro efetivo

D50 Diâmetro médio

tf Tempo mínimo de ruptura

L Altura do corpo de prova

υ Coeficiente de Poisson

ν Velocidade de cisalhamento

‘

”

Relativo a tensões efetivas

Polegadas

a Deformação axial

v Deformação volumétrica

Tensão de cisalhamento

1, 3 Tensões principais, maior e menor

σ’c Tensão de confinamento efetiva

σd Tensão desviadora

Δσc Acréscimo de tensão confinante aplicado

Δu Excesso de poropressão gerado

φ’ Ângulo de atrito

c’ Coesão

p’ (σ’1 + σ’3)/2 (Tensão efetiva média normal)

DBD


q (σ’1 – σ’3) /2 (Tensão de Desvio)

E Módulo de Young

h Altura final do corpo de prova.

kPa Kilo Pascais

hi

%

mm

cm

°C

Altura inicial do corpo de prova.

Porcentagem

Milímetro

Centímetros

Graus centígrados

meq Miliequivalentes

t Tonelada

kg Kilogramas

H2O Água

SiO2 Sílica

Al2O3 Alumina

Fe2O3 Hematita

SO3 Anidro Sulfúrico

CaO Óxido de Cálcio

Cl Cloro

TiO2 Dióxido de Titânio

K2O Óxido de Potássio

P2O5 Pentóxido de Fósforo

ZnO Óxido de Zinco

Cr2O3 Óxido de Crômio (III)

MnO Óxido de Manganês (II)

SrO Óxido de Estrôncio

ZrO2 Óxido de Zircônio

CuO Óxido de Cobre (II)

PbO Óxido de Chumbo (II)

MgO Óxido de Magnésio

Na2O Óxido de Sódio

V2O5 Pentóxido de Vanádio

KI Iodeto de Potássio

DBD


KCl Cloreto de Potássio

H2SO4 Ácido sulfúrico

NaOH Hidróxido de sódio

CO2 Dióxido de Carbono

pH Medida da acidez ou basicidade

DBD


cristian chacón quispe comportamento de um solo argiloso ... graduação alexander, elvis, luis...

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