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Departamento de Engenharia Civil

ESTUDO EXPERIMENTAL DE MISTURAS DE SOLO E CINZA DE

FUNDO DE RESÍDUO SÓLIDO URBANO PARA APLICAÇÃO EM

OBRAS GEOTÉCNICAS

Aluno: Marina Madeira Silva Giannotti

Orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande

Co-Orientador: Cristian Chacon Quispe

Introdução

No Brasil é responsabilidade dos Municípios a gestão dos Resíduos Sólidos Urbanos

(RSU), que engloba desde a coleta até disposição final destes. De acordo com dados da

Associação Brasileira das Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais, a quantidade

de RSU está aumentando ao longo dos anos, porém continuam a ser dispostos em locais

inadequados. Os resíduos sólidos são considerados uma expressão visível e concreta da

poluição ambiental.

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 entrega do seus planos de gestão de resíduos. Segundo o Ministério de Meio

Ambiente, 90% das cidades não entregaram os planos previstos na lei. As novas

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

assumirão seu cargo, em 2013. As mais variadas medidas estão sendo procuradas para

amenizar a situação atual da disposição dos resíduos sólidos, um método considerado

eficiente é a incineração. A incineração controlada acontece nos incineradores, nos quais, o

material é queimado a temperaturas acima de 900 ºC. Utiliza-se uma quantidade apropriada de

oxigênio para se conseguir uma combustão adequada do lixo a ser incinerado.

A matéria orgânica presente em meio ao material incinerado transforma-se em dióxido

de carbono, vapor de água e cinzas. O ideal é que no lixo reservado à incineração não

existam elementos como casca de frutas, legumes e resíduos úmidos em geral, pois sua

presença reduz a temperatura, o que pode influenciar negativamente no processo.A

incineração reduz o volume do lixo em, aproximadamente, 70%, liberando mais espaço nos

aterros sanitários.No Rio de Janeiro foi implantada a Usina Verde no campus da UFRJ, que a

partir da incineração de RSU produz energia, porém assim como no resto do Brasil, esta

tecnologia está apenas começando a se desenvolver.

Os solos naturais, muitas vezes, não possuem todas as características exigidas para que

sejam utilizados em oras geotécnicas. Por não possuírem parâmetros de resistência adequados

alternativas para a viabilização da utilização vem sendo motivo de estudos. Uma alternativa é

substituir o solo pobre por outro com características adequadas ou modificar melhorar as

propriedades do solo existente, criando um solo com características de resistência e

deformabilidade adequadas. Dentre os processos para alteração das propriedades de um solo e

aumento de sua resistência, inclui-se o reforço do mesmo com a inclusão de elementos

resistentes.

Este trabalho através de ensaios e análise dos resultados obtidos no laboratório da

PUC-Rio analisou a viabilidade do uso de cinzas provenientes da incineração como material

de reforço de solos para aplicação em obras geotécnicas.Estas são obras que consomem um

volume elevado de materiais, tornando as cinzas uma boa alternativa. A incineração tem dois

tipos de cinza como resultado do processo. Neste estudo foi usada a cinzas de fundo (ou

pesadas) , subproduto do processo de combustão.


Objetivos

O objetivo desta pesquisa é a determinação, a partir de ensaios de caracterização,

ensaios normatizados químicos e ensaios mecânicos, de parâmetros de comportamento que

irão medir a influência da adição da cinza pesada de RSU no solo, provenientes da Usina

Verde S.A. Além de analisar a influência dos teores de cinzas adicionadas ao solo e do tempo

de cura nas misturas solo-cinza.

As cinzas serão utilizadas como material estabilizante para possíveis aplicações em

obras geotécnicas, como por exemplo, elementos de fundações, aterros sobre solos moles e

camadas de aterros sanitários. As misturas utilizadas foram com teores de 20%, 30% e 40%

de cinza pesada com um solo proveniente do campus experimental da PUC-Rio.

Programa Experimental

O programa de ensaios estabelecidos teve como principal objetivo identificar o efeito

da adição de cinzas pesadas, em três diferentes porcentagens. As cinzas de fundo

provenientes da incineração de RSU são materiais muito heterogêneas e por isso os resultados

não 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. 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.

A argila utilizada neste trabalho é um solo maduro, coluvionar, argilo-arenoso, não

saturado (Soares, 2005 apud Ramirez, 2012). As amostras utilizadas utlilizaram solo coletado

no Campo Experimental II, localizado no campus da Pontifícia Universidade Católica do Rio

de Janeiro, Figura 1. O material foi retirado até 2 m de profundidade. A figura 1 representa o

solo coluvionar que foi usado.

A incineração e coleta foram realizadas no mês de Maio/2012 para a cinza de fundo

(Fgura 2), onde a quantidade total de cada tipo de cinza usados para os ensaios foi de 25 kg.

Os ensaios foram divididos em 3 etapas, que são: caracterização física, caracterização química

e ambiental e resistência mecânica.

Figura 1


Figura 2

- Misturas Solo- Cinza

A utilização de três porcentagens diferentes foi necessário para determinar um "teor

ótimo" de cinzas,calculados em relação ao peso do solo seco. A variação do teor de cinzas

utilizado nas misturas, também foi realizada com o intuito de se analisar a evolução ou

retrocesso da melhoria dos parâmetros de resistência do solo, a fim de se chegar a uma

melhoria máxima com o maior volume possível de resíduo, visto que, um dos objetivos da

aplicação deste como reforço ao solo, é dar uma destinação ambientalmente correta para uma

maior quantidade de material.

Após preparar o solo, as cinzas forma colocdas 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%

cinza de fundo, calculados em relação ao peso do solo seco.

A tabela 1 apresenta as siglas utilizadas para descrever cada tipo de solo e as misturas.

Tabela 1

Material / Mistura Solo (%) Cinza Volante

(%)

Cinza de Fundo

(%) Siglas

Solo 100 0 0 SP

Cinza de Fundo 0 0 100 CF

Mistura 1 80 0 20 SP80CF20



- Métodos e Procedimentos de Ensaio

Os seguintes ensaios laboratoriais realizados para caracterização física, química e

mecânica dos solos e misturas estudadas:


a) Propriedades físicas e de classificação dos materiais:

- Densidade Real dos Grãos;

- Limites de Liquidez e Plasticidade;

- Granulometria.

b) Propriedades mecânicas:

- Compactação Normal;

- Ensaio Triaxial CD.

c) Propriedades químicas e ambientais:

- Teor de matéria orgânica;

- Composição Química.

a) Os ensaios realizados foram feitos seguindo as normas:

NBR 6457/1986 – Amostras de Solos – Preparação para ensaios de compactação e

caracterização;

NBR 7181/1984 – Solo – Análise Granulométrica;

NBR 6508/1984 – Solo – Determinação da densidade real dos grãos;

NBR 6459/1984 – Solo – Determinação do Limite de Liquidez;

NBR 7180/1984 – Solo – Determinação do Limite de Plasticidade.

- Densidade Real dos Grãos:

Para a determinação da densidade real dos grãos, das misturas solo-cinza e do solo, foi

utilizado o material que passou na peneira #40 (0,425 mm). Do material passante da peneira

#40, seco em estufa a 105°C, se utilizou aproximadamente 125 gramas.

Posteriormente foram colocados 25 gramas deste material em quatro picnômetros de

250 ml e se cobriu o material dentro dos picnômetros com água destilada. Em seguida foi

utilizada uma bomba de ar, para criar vácuo dentro do picnômetro. Esse procedimento foi

realizado até não serem mais detectadas bolhas de ar. No passo seguinte, os picnômetros

foram cheios com água destilada, secados e pesados.

A partir dos dados obtidos, foi possível determinar a massa específica dos grãos

segundo a equação a seguir:

s = Wd*Gw/(W1 + Wd - W2)

onde Wd = Peso do solo seco utilizado;

W1 = Peso do picnômetro + água;

W2 = Peso do picnômetro + água + solo;

Gw = Constante de correção para temperatura igual a 22°C.

- Limites de Liquidez e Plasticidade:

Os limites de Atterberg, limite de liquidez e limite de plasticidade, foram

determinados utilizando-se o material passante na peneira #40 (0,425 mm), estes ensaios nos

permitem caracterizar a interação solo-água. Através dos dados obtidos, pode-se determinar o

Índice de Plasticidade (IP) dos materiais segundo a equação a seguir:


IP(%) = LL(%) − LP(%)

O Limite de Plasticidade (LP) é definido como o teor de umidade em que o solo se

rompe quando moldado na forma de um cilindro ao atingir 3 mm de diâmetro (Figura 5). O

ensaio é realizado manualmente por rolamentos repetidos da massa de solo sobre uma placa

de vidro despolida.

O Limite de Liquidez é obtido através do teor fechamento de uma ranhura

padrão feita em uma massa deste, colocada na concha de um aparelho normalizado (aparelho

de Casagrande - Figura 4), sob a ação de 25 golps.O Limite de Liquidez (LL) marca a

transição do estado plástico.

- Granulometria:

Para a determinação da curva granulométrica do solo, 1000 gramas do material foi

passado na peneira #40 (0,425 mm). O material retido na peneira foi lavado e posteriormente

secado na estufa a 105 °C. Depois de 24 horas foi realizado o peneiramento grosso com este

material.

Do material passante na peneira #40, foram utilizadas 50 gramas para a sedimentação,

sendo este misturado com 125 ml de uma solução de hexametafosfato de sódio e deixado em

repouso durante 24 horas e depois foi submetido à dispersão mecânica. Em seguida foi

colocado em uma proveta de 1000 ml. onde o restante do volume foi completado com água

destilada para então serem feitas as devidas leituras. Depois de realizada a sedimentação, todo

o material foi lavado na peneira #200 e o retido levado à estufa de 105 ºC para quando seco

proceder com o peneiramento fino.

b) 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 Consolidados

Isotropicamente Drenados.

- 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 a norma NBR 7182 da ABNT, utilizando-se a energia de compactação

Proctor Normal e com reuso de material.

Após secar o solo na estufa, foi efetuado o processo de destorroamento , 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 o material foi retirado da estufa e foi deixado secar 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.

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.

Após preparação das misturas, colocou-se dentro do molde cilíndrico pequeno

(cilindro Proctor), de dimensões 10 cm x 12,7 cm (diâmetro x altura). Aplicou-se 26 golpes

com um soquete pequeno, de massa igual a 2,5 kg, que se deixa cair na camada de solo a uma

altura de 30,5 cm aproximadamente. As porções de solo compactadas devem ocupar cerca de

1/3 da altura total do molde (compactação em três camadas).


Para se conseguir uma boa aderência entre as camadas compactadas, escarificou-se

bem cada uma delas antes de se compactar a camada sobrejacente. Em geral, depois de

completadas as três camadas, atinge-se uma altura maior que a do molde, isto acontece devido

a utilização de um colarinho complementar, o qual garante se ter a altura total necessária. Este

excesso é removido ao final do ensaio, acertando-se o volume de solo em relação à altura do

molde.

Completado o processo de compactação, pesa-se o cilindro juntamente com o solo.

Com o peso total do corpo de prova e o volume do cilindro, é possível se calcular sua massa

específica úmida. Através da retirada de três amostras do interior do corpo de prova (em sua

parte média), determina-se sua umidade média após secagem em estufa. Com a obtenção

destes dois valores, calcula-se a massa específica seca do material.

Finalizado todo o procedimento, um novo corpo de prova é preparado, com uma

quantidade maior de água, aumentando-se a umidade da mistura em aproximadamente 2%. A

partir daí, realiza-se uma nova compactação e obtém-se dessa forma um novo par de valores

de umidade (ω) e massa específica seca (d).

Com todos os pontos obtidos, plota-se um gráfico de massa específica seca versus

umidade, tendo-se então a curva de compactação. Os valores de dmáx e wótm obtidos

correspondem à altura máxima da curva e a umidade correspondente para este ponto, e 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 ao menos dois no

ramo seco e dois no ramo úmido da curva de compactação.

- Triaxial CD

Os ensaios triaxiais permitem o controle efetivo das tensões confinante e axial, sob

condições axissimétricas aplicadas no corpo de prova. O ensaio triaxial dito convencional

segue uma trajetória de carregamento axial. Neste tipo de trajetória, a tensão axial (σa) é

aumentada, enquanto a tensão confinante (σc) é mantida constante. A execução do ensaio

pode ser dividida em duas fases: adensamento e cisalhamento.

Os ensaios triaxiais são classificados de acordo com as condições de drenagem nas

fases de adensamento e cisalhamento. São três os tipos de ensaios descritos por Lambe

(1951): não adensado e não drenado (UU), adensado e não drenado (CU), adensado e drenado

(CD).

No CD as fases de adensamento e cisalhamento são realizadas sob condições drenadas,

conhecido como ensaio lento, aplica-se a tensão confinante e espera-se que o corpo-de-prova

adense, a seguir, a tensão axial é aumentada lentamente para que a água sob pressão possa

percolar para fora do corpo-de-prova, até a ruptura. Desta forma a pressão neutra durante o

carregamento permanece praticamente nula e as tensões totais medidas são as tensões

efetivas. O equipamento utilizado está representado na figura 3.

Para a confecção dos corpos de prova do solo argiloso puro e as misturas solo-cinza, o

primeiro passo foi a compactação de 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. Após é moldado 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 . Retira-se 3 pequenos corpos-de-prova, de cada corpo compactado, para assim ter as

mesmas condições para cada ensaio. A figura 4 exemplifica a situação final do corpo de prova


Figura 3 (a) Caixa leitora de dados ; (b) Medidor de Variação de Volume tipo Imperial

College; (c) Painel de controle das Pressões; (d) Pressão confinante; (e) Cilindro de Acrílico;

(f) Corpo-de-prova; (g) Válvulas da prensa Triaxial; (h) Controle para inicio do cisalhamento

Figura 4 – (a) Corpo de prova após moldagem; (b) Corpo de prova após consertar a

base e a topo

c) -Teor de Matéria Orgânica

Para o solo e cinza de fundo, o teor de carbono orgânico é determinado através da

oxidação com dicromato de potássio em meio sulfúrico, sendo o excesso de dicromato após a

oxidação, dosado por titulação com solução padrão de sulfato ferroso amoniacal, utilizando

difenilamina como indicador.

Após obter o teor de carbono este valor é multiplicado por 1,724 obtendo-se o teor de

matéria orgânica. O valor é mulriplicado por um fator pois se adimite que, na composição


média do húmus, o carbono participa com 58%.

Os ensaios das misturas solo-cinza foram feitos no Laboratório de Geotecnia e Meio

Ambiente da PUC-Rio, seguindo a Norma ABNT NBR 13600/1996. Utilizou-se uma mufla

de 440°C apresentada na Figura 5.

Figura 5

- Composição Química:

Estudos anteriores possibilitaram obter a composição química do solo, os estudos

também mostaram uma análise mineralógica do material. A composição química total das

amostras de cinza foi obtida através da técnica “Espectrometría de fluorescêncía de Raios-X

por Energia Dispersiva (EDX)”.

As amostras de cinza pura passaram pela análise por EDX em um Espectrómetro de

Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva, no Laboratório de Estruturas (LABEST) da

COPPE/UFRJ. O ensaio foi desenvolvido por Vizcarra (2010). As misturas solo-cinza foram

análisadas por EDX em um Espectrómetro de Fluorescência de Raios-X por Energia

Dispersiva, no Laboratório de Química da PUC-Rio.

O Espectrômetro de fluorescência de raios-X é um instrumento que possibilita a

determinação qualitativamente e semi-quantitativamente dos elementos presentes em uma

determinada amostra. Isto ocorre por causa da aplicação de raios-X na superfície da amostra e

pela posterior análise dos fluorescentes raios-X emitidos. É uma técnica não-destrutiva para

todos os tipos de amostras, incluindo sólidos, líquidos ou pós, sendo por esta razão

interessante para a caracterização dos materiais. O equipamento está ilustrado na Figura 6.


Figura 6

Resultados e Discussões

A seguir, serão apresentados os resultados e as análises dos ensaios de Caracterização

Mecânica descritos anteriormente, referentes às amostras de solo, cinza volante, cinza de

fundo e misturas, com e sem adição de cal, estudadas.

Neste capítulo serão apresentados os resultados e análises dos ensaios descritos

anteriormente, para as amostras dos dois tipos de solo em estudo, e misturas destes com as

porcentagens de borracha moída de pneu pré-definidas.

a) Propriedades físicas e de classificação dos materiais

- Densidade Real dos Grãos:

Os valores obtidos de Gs são apresentados na tabela 2 e na figura 7. 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 de

Fundo foram obtidos da tese de Vizcarra (2010).

Tabela 2

Amostra Teor de

Cinza (%)

Densidade real dos

Grãos (Gs)

Solo (SP) 0 2,720

SP80CF20 20 2,795

SP70CF30 30 2,787

SP60CF40 40 2,790

Cinza de Fundo

(CF) 100 2,434


Figura 7

Ao adicionar a cinza de fundo ao solo puro, o Gs aumenta, o aumento chega a um pico

com 20% sem ter muita variação com diferentes teores, isto é devido à interação química que

pode ter os grãos dos dois tipos de cinza com os grãos do solo.

- Limites de Liquidez e Plasticidade:

Os resultados obitidos através dos ensaios estão representados na tabela 3, os

resultados do solo puro foram obtidos a partir do trabalho de Ramirez (2012).No caso da

cinza de fundo pura não foi possível obter um resultado, devido ao comportamento granular

do material. Analisando os resultados é possível observar que as cinzas de fundo diminuem o

limite de liquidez, limite de plasticidade e o índice de plasticidade conforme aumenta de teor

de cinza.

Tabela 3

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

- Granulometria:

As curvas granulométricas do solo, da cinza volante (outra cinza resultante da

incineração), da cinza de fundo e das misturas solo-cinza estão representadas na figura 8.


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

assa (

%)

Diâmetro dos Grãos (mm)

SP Cinza Volante Cinza de Fundo

0

70

60

50

40

30

20

10

90

80

100

Figura 8

A figura 9 representa uma comparação entre solo, cinza de fundo e as misturas com

20%, 30% e 40% de teor de cinza de fundo. Apresenta-se a tabela 4 com os resultados, em

porcentagens, do ensaio de análise granulométrica para o solo, cinza volante, cinza de fundo e

as misturas solo-cinza.

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 de Fundo SP80CF20 SP70CF30 SP60CF40

0

70

60

50

40

30

20

10

90

80

100

Figura 9


Tabela 4

Amostra Argila

(%)

Silte

(%)

Areia Pedregulho

(%) Fina (%)

Média

(%) Grossa (%)

Solo 53 10 12 19 6 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

A tabela 4 apresenta os resultados das análises granulométricas. As misturas com

cinza de fundo fornecem um comportamento melhor que do solo, mas com o aumento de teor

de cinza também aumenta a quantidade de pedregulho na mistura.

b) Propriedades mecânicas:

- Compactação Normal:

A curva de compactação Proctor Normal do solo e as misturas do solo-cinza de fundo

podem ser visualizadas na figura 10. Na tabela a seguir um resumo dos valores de umidade

ótima (wótm) e de máxima densidade seca (γdmá ) são representados.

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

Figura 10


Tabela 5

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

Uma das consequências que podem ser notadas é a de que ao aumentar o teor de cinza

de fundo na mistura, a máxima densidade seca diminui, resultado que está de acordo com os

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. O teor ótimo de

umidade aumenta com 20% e 40% de cinza porém diminui com 30%. O solo já foi matéria de

estúdio de outras pesquisas, por exemplo, Beneveli (2002), os resultados obtidos por esta

pesquisa concordam com os de outras pesquisas.

- Ensaio Triaxial CD:

Foram aplicadas tensões efetivas de 50, 200 e 400 kPa. A partir deste ensaio foi

possível obetr as trajetórias, envoltórias de resistência e os parâmetros de resistência ao

cisalhamento. Apresentam-se também as análises da influência dos teores de cinza e

influência do tempo de cura no comportamento das amostras durante o cisalhamento, sabendo

que as análises foram feitas com 15% de deformação axial para todos os ensaios.

A maioria dos ensaios triaxiais CID de solo-cinza atingem uma resistência de pico

para antes de 15% de deformação axial, mas o SP (solo puro) 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. 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 resistência de pico. Nas figuras

abaixo são representadas as curvas tensão e deformação volumétrica versus deformação axial

para o solo puro (S100), ensaios de compressão triaxial. (Ramirez, 2012)

Analisando a influência das diferentes porcentagens de cinza de fundo, 20% 30% 40%

respectivamente, foram obtidos as figuras 11, 12 e 13:


Figura 11

Figura 12


Figura 13

Os resultados das envoltórias e parâmetros de resistência ao cisalhamento comparando

a influência da cinza podem ser vistos na tabela 6 de acordo com o tempo de cura (Tc).

Tabela 6

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

SP80CF20 Tc=0 Dias 23,0 28,4 27,4 32,8

SP80CF20 Tc=30 Dias 29,0 28,0 34,3 32,1

SP80CF20 Tc=60 Dias 31,0 28,3 36,8 32,6

SP70CF30 Tc=0 Dias 41,5 27,1 48,3 30,8

SP70CF30 Tc=30 Dias 39,5 29,8 48,2 35,0

SP60CF40 Tc=0 Dias 30,0 28,6 35,8 33,0

SP60CF40 Tc=30 Dias 43,0 29,0 51,7 33,6

SP60CF40 Tc=60 Dias 31,0 29,2 37,4 34,0

É importante ressaltar que todas as misturas ensaiadas apresentam um comportamento

melhor do que o solo puro (SP), pelo qual se pode dizer que a inserção da cinza de fundo

ajuda a melhorar o comportamento do solo e melhora seus parâmetros de resistência. A

mistura com melhor comportamento foi de SP60CF40 T30d pois 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.

c) Propriedades químicas e ambientais:

- Teor de matéria orgânica:

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 7:

.

Tabela 7

Amostra Matéria

Orgânica (%)

SP80CF20 8,170

SP70CF30 7,247

SP60CF40 6,801

As misturas solo-cinza de fundo apresentam um valor máximo de teor de matéria

orgânica com 20% de cinza e depois este valor começa cair.

- Composição Química:

Para as misturas do solo-cinza os ensaios foram feitos no Laboratório de Química da

PUC-Rio. Os resultados são apresentados na tabela a seguir.

Apresenta uma diminuição nos teores de Óxidos principais (SiO2, Al2O3 e Fe2O3)

quando diminui a quantidade de solo dentro da mistura, mas nos teores de CaO existe um

aumento com o aumento de cinza e o SO3 não tem presença como nas cinza volante pura

presente no trabalho de Vizcarra (2010).

Conclusões

A partir dos estudos realizados e das análises foi possível chegar às seguintes

conclusões: (i) As cinzas de fundo apresentam maiores valores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 e de

matéria orgânica o que dificulta o processo de estabilização química do solo e isto reflete nas

misturas solo-cinza de fundo. As misturas solo-cinza apresentam uma diminuição dos teores

de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 com o aumento de teores de cinza na mistura; (ii) A adição das cinzas

ao solo gera diminuição na máxima densidade seca, em diferentes proporções, apresentando

uma boa diminuição com a cinza de fundo; (iii) 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 de fundo, o

parâmetro de coesão aumenta com o aumento do teor de cinza.; (iv) A partir dos ensaios

triaxiais CD, 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; (v) Depois de

analisar todos os resultados seria recomendável, para as misturas solo-cinza de fundo, a

mistura com 30% de cinza por ter um comportamento melhor ao atingir um valor quase igual

ao maior valor de coesão apresentado pela mistura com 40% de cinza de fundo e não variar

muito seus parâmetros de resistência com o tempo. 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.


Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1984) ABNT NBR 7181: Solo –

Análise granulométrica. Rio de Janeiro/RJ.


Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro/RJ.


Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro/RJ.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1986) ABNT NBR 6457:

Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio

de Janeiro/RJ.


Ensaio de Compactação. Rio de Janeiro/RJ.

DAS, B. M. (2007) Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6ª Edição. Tradução All

Tasks – São Paulo: Thomson Learning.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (2004) ABNT NBR 10004:

Resíduos Sólidos – Classificação. Rio de Janeiro/RJ.

CETSB - El.5011 ver. Fev/97 - "Sistema de incineração de resíduos de serviço de saúde

Procedimento".

Morgado,T.(2006) Incineração de Resíduos sólidos Urbanos, Aparoveitamento na Cogeração

de Energia. Curso de Engª Ambiental da Universidade Católica de Goiás

Quispe,C (2013)- “Comportamento de um Solo Argiloso estabilizado com cinzas de Resíduo

Sólido Urbano (RSU) sob carregamento Estático”- Tese de mestrado. Pontifícia

Universidade Católica do Rio de Janeiro

Site: http://www.iee.usp.br/destaques/Residuos_Solidos.pdf

http://www.iee.usp.br/destaques/Residuos_Solidos.pdf

foi feito um estudo das funções de forma para um elemento ... · co-orientador: cristian chacon...

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