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i

DAPHNE ROSSANA LEN MOGROVEJO

AVALIAO DAS PROPRIEDADES GEOTCNICAS DE

UM SOLO ARGILOSO E OUTRO ARENOSO COM

ADIO DE FIBRAS DE PAPEL KRAFT

CAMPINAS 2013

iii

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO

DAPHNE ROSSANA LEN MOGROVEJO

AVALIAO DAS PROPRIEDADES GEOTCNICAS DE

UM SOLO ARGILOSO E OUTRO ARENOSO COM

ADIO DE FIBRAS DE PAPEL KRAFT

Orientador: Prof. Dr. Paulo Jos Rocha de Albuquerque

Dissertao de Mestrado apresentada Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obteno do ttulo de Mestra em Engenharia Civil, na rea de Geotecnia.

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE VERSO FINAL DA DISSERTAO DEFENDIDA PELA ALUNA DAPHNE ROSSANA LEN MOGROVEJO E ORIENTADA PELO PROF. DR. PAULO JOS ROCHA DE ALBUQUERQUE. ASSINATURA DO ORIENTADOR ______________________________________

CAMPINAS 2013

Ficha catalogrficaUniversidade Estadual de Campinas

Biblioteca da rea de Engenharia e ArquiteturaRose Meire da Silva - CRB 8/5974

Len Mogrovejo, Daphne Rossana, 1986- L553a Le_Avaliao das propriedades geotcnicas de um solo argiloso e outro arenoso

com adio de fibras de papel kraft / Daphne Rossana Len Mogrovejo. Campinas, SP : [s.n.], 2013.

Le_Orientador: Paulo Jos Rocha de Albuquerque. Le_Dissertao (mestrado) Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de

Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.

Le_1. Solos. 2. Embalagens de papel. 3. Reciclagem. 4. Laboratrio. 5.Contaminao. I. Albuquerque, Paulo Jos Rocha de,1964-. II. UniversidadeEstadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.III. Ttulo.

Informaes para Biblioteca Digital

Ttulo em outro idioma: Evaluation of geotechnical properties of a clayey and sandy soil withadded fibers kraft paperPalavras-chave em ingls:SoilsPaper bagsRecyclingLaboratoryContaminationrea de concentrao: GeotecniaTitulao: Mestra em Engenharia CivilBanca examinadora:Paulo Jos Rocha de Albuquerque [Orientador]David de CarvalhoAntonio Anderson da Silva SegantiniData de defesa: 26-08-2013Programa de Ps-Graduao: Engenharia Civil

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iv

vii

RESUMO

MOGROVEJO, D. R. L. Avaliao das propriedades geotcnicas de um solo

argiloso e outro arenoso com adio de fibras de papel kraft. Dissertao

(Mestrado em Geotecnia) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo,

Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, 2013, 193p.

Neste trabalho verificou-se a hiptese de que as fibras dispersas de papel Kraft,

provenientes da reciclagem de sacos de cimento, podem ser utilizadas como

estabilizante para melhorar as caractersticas e propriedades dos solos, por meio da

anlise do comportamento da mistura solo com fibras de polpa de celulose extradas de

sacos de cimento com trs teores de fibra (5%, 10% e 15%) e dois tipos de solos

(arenoso e argiloso). No obstante, avaliou-se preliminarmente a influncia desta

adio nas caractersticas da gua proveniente de uma possvel percolao pelos

solos, tendo em vista a possibilidade de contaminao do subsolo. Aps realizar

ensaios de laboratrio (caracterizao, compactao, permeabilidade e resistncia) a

partir de amostras deformadas, realizaram-se anlises comparativas com as misturas.

Constatou-se uma melhoria no desempenho das misturas quanto resistncia ao

cisalhamento em ambos os solos, sendo observado melhor desempenho para o solo

argiloso. Entretanto, verificou-se nas guas coletadas das misturas a partir de ensaios

de permeabilidade, a tendncia de aumento de condutividade eltrica, demanda

qumica de oxignio e dureza total quando comparados s guas dos dois solos sem

fibra. Para verificar a validade dos resultados, realizaram-se anlises estatsticas

atravs do teste de Dunnett.

Palavras chave: Solos; Embalagens de papel; Reciclagem; Laboratrio; Contaminao.

ix

ABSTRACT

MOGROVEJO, D. R. L. Evaluation of geotechnical properties of a clayey and sandy

soil with added fibers kraft paper. Thesis (Master of Science) - Faculdade de

Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas -

Unicamp, 2013, 193p.

In this study was verified the hypothesis that the dispersed Kraft papers fibers,

resulted from the recycling process of cement bags, can be used as stabilizer in order to

improve the characteristics and properties of soils, by analyzing of the behavior of

mixture soil with cellulose pulp fibers extracted of cement bags with three fiber contents

(5%, 10% and 15%) and two types of soils (sandy and clay). However, it was evaluated

preliminarily the influence of this addition on the characteristics of water from a possible

percolation through the soil, in view of the possibility of contamination of the subsoil After

performing laboratorial experiments (physical characterization, compaction, permeability

and resistance) from disturbed samples, were performed comparative analyses with the

mixtures. It was noted an improvement in the performance of the mixtures when

regarding shear resistance in both soils, and was observed even better performance in

the clay soil. However, the collected samples of the mixtures from permeability tests

presented a tendency of increased of electrical conductivity, chemical oxygen demand

and total hardness when compared to the waters of the two soils without fiber. Statistical

analyzes were performed to check the validity of the results using Dunnett test.

Key-words: Soils; Paper bags; Recycling; Laboratory; Contamination.

xi

SUMRIO

RESUMO........................................................................................................................ vii

ABSTRACT ..................................................................................................................... ix

SUMRIO........................................................................................................................ xi

AGRADECIMENTOS ....................................................................................................xvii

LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................... xix

LISTA DE TABELAS ................................................................................................... xxvii

LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS ................................................................................xxxi

1. INTRODUO ............................................................................................................. 1

1.1. Contextualizao do Estudo .................................................................................. 1

1.2. Objetivos ................................................................................................................ 3

1.2.1. Geral ................................................................................................................ 3

1.2.2. Especficos ...................................................................................................... 3

1.3. Contribuio do presente estudo ........................................................................... 4

1.4. Estrutura do trabalho .............................................................................................. 5

2. RESDUOS SLIDOS .................................................................................................. 7

2.1. Aproveitamento dos resduos slidos .................................................................... 7

2.2. Aspectos importantes sobre os sacos de cimento ............................................... 13

3. ESTABILIZAO DE SOLOS .................................................................................... 19

3.1. Evoluo das estabilizaes e tipo de estabilizaes .......................................... 20

3.1.1. Propsito da estabilizao ............................................................................. 21

3.1.2. Tipos de estabilizao ................................................................................... 23

3.1.2.1. Estabilizao mecnica ........................................................................... 23

3.1.2.2. Estabilizao fsica .................................................................................. 24

xii

3.1.2.3. Estabilizao qumica .............................................................................. 24

3.2. Experincias passadas de estabilizaes ............................................................ 25

3.2.1. Estabilizaes com aditivos qumicos convencionais .................................... 25

3.2.1.1. Estabilizao com cimento Portland (solo-cimento) ................................ 25

3.2.1.2. Estabilizao com cal (solo-cal) .............................................................. 26

3.2.1.3. Estabilizao com emulso asfltica (solo-betume) ................................ 27

3.2.1.4. Estabilizao com cinzas volantes .......................................................... 28

3.2.2. Estabilizaes com aditivos qumicos no convencionais ............................. 29

3.2.2.1. Estabilizao Solo Licor negro Kraft ..................................................... 30

3.2.2.2. Estabilizao Solo DS-328 ................................................................... 30

3.2.2.3. Estabilizao Solo Vinhoto ou Solo Vinhaa ..................................... 31

3.2.2.4. Estabilizao Solo RBI Grade 81.......................................................... 32

3.2.2.5. Estabilizao Solo Cinza de casca de arroz e Cal................................ 33

3.2.2.6. Outras estabilizaes no convencionais ................................................ 34

3.2.3. Reforo de solos com fibras .......................................................................... 35

3.2.3.1. Tipos de fibras utilizados como reforo ................................................... 35

3.2.3.2. Solos reforados com fibras .................................................................... 38

3.3. Kraftterra .............................................................................................................. 41

4. QUALIDADE DA GUA E CONTAMINAO DO LENOL FRETICO ................... 43

4.1. Importncia da qualidade de gua ....................................................................... 43

4.1.1. guas superficiais e guas subterrneas ...................................................... 45

4.1.2. Definies relacionadas qualidade da gua ............................................... 46

4.1.3. Impactos das atividades antrpicas sobre a qualidade da gua .................... 47

4.2. Formas de contaminao do lenol fretico ......................................................... 49

4.2.1. Fontes de poluio dos lenis freticos ....................................................... 50

4.2.1.1. Poluio urbana e domstica .................................................................. 51

4.2.1.2. Poluio rural ........................................................................................... 52

4.2.1.3. Poluio por minerao ........................................................................... 53

4.3. Legislao brasileira ............................................................................................ 54

5. MATERIAIS E MTODOS.......................................................................................... 57

5.1. Amostras de solos ................................................................................................ 57

xiii

5.1.1. Amostra 1 ...................................................................................................... 57

5.1.2. Amostra 2 ...................................................................................................... 58

5.2. Reciclagem dos sacos de cimento ....................................................................... 59

5.3. Preparo e mistura dos solos com as fibras dispersas de papel Kraft ................... 66

5.4. Propores ........................................................................................................... 69

5.5. Ensaios de caracterizao fsica .......................................................................... 70

5.6. Ensaios de compactao - Proctor Normal .......................................................... 70

5.7. Ensaios de cisalhamento direto ........................................................................... 71

5.8. Ensaios de compresso simples ou de resistncia compresso no confinada

.................................................................................................................................... 73

5.9. Ensaios de permeabilidade .................................................................................. 74

5.10. Ensaios para anlises fsico-qumicas das guas coletadas ............................. 76

5.10.1. pH ................................................................................................................ 76

5.10.2. Condutividade eltrica (CE) ......................................................................... 78

5.10.3. Cor aparente ................................................................................................ 79

5.10.4. Dureza total ................................................................................................. 81

5.10.5. Demanda qumica de oxignio (DQO) ......................................................... 83

5.11. Anlise estatstica dos dados experimentais ..................................................... 85

6. APRESENTAO E ANLISE DE RESULTADOS ................................................... 87

6.1. Ensaios de caracterizao fsica .......................................................................... 87

6.1.1. Anlise granulomtrica .................................................................................. 87

6.1.2. Limites de Atterberg ....................................................................................... 90

6.1.3. Classificao dos Solos ................................................................................. 91

6.2. Ensaios de compactao - Proctor Normal .......................................................... 94

6.3. Ensaios de cisalhamento direto ......................................................................... 100

6.3.1. Cisalhamento direto na umidade tima ........................................................ 101

6.3.2. Cisalhamento direto inundado ..................................................................... 104

6.3.3. Cisalhamento direto com ruptura aos 28 dias .............................................. 108

6.4. Ensaios de compresso simples ou de resistncia compresso no confinada

.................................................................................................................................. 117

6.4.1. Compresso simples na umidade tima ...................................................... 118

xiv

6.4.2. Compresso simples com ruptura aos 28 dias ............................................ 122

6.4.3. Compresso simples com ruptura aos 60 dias ............................................ 129

6.5. Ensaios de permeabilidade ................................................................................ 131

6.6. Ensaios para anlises fsico-qumicas das guas coletadas ............................. 132

6.7. Sntese das anlises dos resultados .................................................................. 142

7. CONCLUSES E RECOMENDAES................................................................... 145

8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................................... 149

ANEXO A ..................................................................................................................... 161

ANEXO B ..................................................................................................................... 167

ANEXO C ..................................................................................................................... 181

xv

Aos dois grandes amores da minha vida,

meu esposo Julio e meu filho Fabian

xvii

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela beno de viver cada dia e pela fora que me deu para concluir

este trabalho.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Paulo Jos Rocha de Albuquerque, pela pacincia,

apoio, incentivo e confiana que depositou em mim, pelas inmeras sugestes e

ensinamentos indispensveis para a realizao deste trabalho, e principalmente pela

grande ajuda na redao, corrigindo, naturalmente por no ser portugus-falante, erros

que dificultariam o bom entendimento do texto, alm de tudo agradeo pela grande

amizade construda neste perodo.

Ao amor da minha vida, Julio, meu amigo e companheiro, pelo amor e apoio

incondicionais, por me incentivar a continuar com o mestrado quando queria desistir.

Agradeo muito pela ajuda que me deu em uma parte importante desta pesquisa com

seus conhecimentos relacionados estatstica e anlise numrica, bem como na

correo do texto.

Ao meu amado filho Fabian por alegrar todos os meus dias com seu sorriso e

suas travessuras, ele o motor da minha vida.

Aos meus amados pais Humberto e Roxana, inspiraes da minha vida, pelo

amor incondicional, apoio e compreenso de ficar longe deles em outro pas. Obrigada

por me incentivar e me darem foras para correr atrs dos meus sonhos e por fazer de

mim a pessoa que agora sou. Obrigada pelo sacrifcio de vir at aqui para me ajudar no

cuidado do meu filho, enquanto desenvolvia este trabalho.

Aos meus irmos, Fabrizio, Candy e Zindell, pelo amor, amizade, apoio moral e

pelos incentivos constantes. Obrigada por estarem sempre presentes na minha vida,

especialmente minha irm Candy, minha confidente e cmplice em tudo, por sempre

me dar foras para seguir em frente e por vir para me ajudar no cuidado do meu filho.

xviii

A toda minha famlia, por estarem sempre presentes e se preocuparem por mim.

Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) por ter me concedido a

oportunidade de estudar na instituio e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento

Cientfico e Tecnolgico (CNPq) pela concesso da bolsa de mestrado.

Aos tcnicos de laboratrio do DGT, Cipriano e Reinaldo, meus amigos, por me

transmitirem seus conhecimentos e me ajudarem nas atividades de laboratrio, e

principalmente pela amizade e pelos momentos agradveis que passei com eles.

Ao tcnico de laboratrio do Departamento de Estruturas, Maral, pelo auxlio,

colaborao e conhecimentos prestados na obteno das fibras e nas misturas.

Ao tcnico de laboratrio do Departamento de Saneamento e Ambiente, Enelton,

pelo auxlio, colaborao e conhecimentos prestados nas anlises das guas coletadas

e pela ajuda na redao do texto referente a esse tema.

Ao Prof. Dr. Prsio Leister de Almeida Barros, pela contribuio prestada no

exame de qualificao.

Ao Prof. Dr. Edson Aparecido Abdul Nour, pelo auxlio e colaborao para definir

os ensaios nas guas coletadas.

Ao Eng. Eliezer Laister (Votorantim Cimentos) pela colaborao no fornecimento

dos sacos de cimento.

Aos amigos que conheci neste perodo, Miriam, David, Claudia, Richard, Marisol,

Bibiana, Marina, agradeo o companheirismo, a amizade, o apoio e os momentos

agradveis que me ajudaram a superar a saudade da minha terra.

A todos aqueles que de alguma forma contriburam para a realizao e

concluso deste trabalho.

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 5.1 Localizao do Municpio de Campinas e de Paulnia no Estado de So

Paulo .............................................................................................................................. 59

Figura 5.2 Liquidificador industrial com cuba de 4 litros .............................................. 61

Figura 5.3 Processo de transformao dos sacos de cimento em polpa de celulose: a)

Kraft fragmentado; b) Kraft de molho; c) Polpa de celulose; d) gua para reutilizar ...... 61

Figura 5.4 a) Saco de algodo; b) Retirada do excesso de gua com a toro manual

do saco; c) Polpa sem o excesso de gua ..................................................................... 62

Figura 5.5 a) Argamassadeira pequena; b) Disperso das fibras na argamassadeira

(acima) e Fibras dispersas (abaixo) ............................................................................... 63

Figura 5.6 a) Argamassadeira grande; b) Fibra sendo misturada com solo em

argamassadeira (acima) e Adio de gua mistura (abaixo) ...................................... 67

Figura 5.7 Equipamentos utilizados para determinar pH e CE: a) pHmetro e eletrodo,

b) condutivmetro e eletrodo ........................................................................................... 79

Figura 5.8 Leitura de cor aparente: a) espectrofotmetro, b) amostra pronta para ser

lida .................................................................................................................................. 81

Figura 5.9 Ensaio de dureza total: a) indicador Negro de Eriocromo T adicionado

amostra, b) ponto final da titulao com EDTA .............................................................. 83

Figura 5.10 DQO: a) amostras de gua misturadas com dicromato de potssio e cido

sulfrico concentrado, b) amostras em bloco digestor, c) amostra pronta para ser lida . 85

xx

Figura 6.1 Curva granulomtrica do solo arenoso ....................................................... 88

Figura 6.2 Curva granulomtrica do solo argiloso ....................................................... 89

Figura 6.3 Curvas de compactao das misturas solo arenoso - fibras dispersas de

papel Kraft ...................................................................................................................... 95

Figura 6.4 Curvas de compactao das misturas solo argiloso - fibras dispersas de

papel Kraft ...................................................................................................................... 96

Figura 6.5 Peso especfico seco mximo em funo da adio de fibras dispersas de

papel Kraft aos dois solos .............................................................................................. 99

Figura 6.6 Teor de umidade tima em funo da adio de fibras dispersas de papel

Kraft aos dois solos ........................................................................................................ 99

Figura 6.7 Envoltrias mdias de resistncia das misturas solo arenoso - fibras

dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto na umidade tima ....... 101

Figura 6.8 Envoltrias mdias de resistncia das misturas solo argiloso - fibras

dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto na umidade tima ....... 102


dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto inundado ..................... 105


dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto inundado ..................... 105


dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto ruptura aos 28 dias ..... 108


dispersas de papel Kraft para ensaios de cisalhamento direto ruptura aos 28 dias ..... 109

Figura 6.13 ngulo de atrito em funo da adio de fibras dispersas de papel Kraft

ao solo arenoso ............................................................................................................ 112

xxi

Figura 6.14 Coeso em funo da adio de fibras dispersas de papel Kraft ao solo

arenoso ........................................................................................................................ 112

Figura 6.15 ngulo de atrito em funo da adio de fibras dispersas de papel Kraft

ao solo argiloso ............................................................................................................ 113

Figura 6.16 Coeso em funo da adio de fibras dispersas de papel Kraft ao solo

argiloso ......................................................................................................................... 113

Figura 6.17 Tenso vertical vs. Deformao especfica das misturas solo arenoso -

fibras dispersas de papel Kraft para ensaios de compresso simples ......................... 119

Figura 6.18 Tenso vertical vs. Deformao especfica das misturas solo argiloso -

fibras dispersas de papel Kraft para ensaios de compresso simples ......................... 119

Figura 6.19 Tenso vertical vs. Deformao especfica das misturas solo arenoso -

fibras dispersas de papel Kraft para ensaios de compresso simples com ruptura aos 28

dias ............................................................................................................................... 122

Figura 6.20 Tenso vertical vs. Deformao especfica das misturas solo argiloso -

fibras dispersas de papel Kraft para ensaios de compresso simples com ruptura aos 28

dias ............................................................................................................................... 123

Figura 6.21 Resistncia compresso simples em funo da adio de fibras

dispersas de papel Kraft ao solo arenoso .................................................................... 126

Figura 6.22 Mdulo de elasticidade inicial em funo da adio de fibras dispersas de

papel Kraft ao solo arenoso.......................................................................................... 126

Figura 6.23 Resistncia compresso simples em funo da adio de fibras

dispersas de papel Kraft ao solo argiloso ..................................................................... 127

Figura 6.24 Mdulo de elasticidade inicial em funo da adio de fibras dispersas de

papel Kraft ao solo argiloso .......................................................................................... 127

xxii

Figura 6.25 Resistncia compresso simples em funo da adio de 5% de fibras

dispersas de papel Kraft ao solo arenoso quando aplicadas idades de rompimento de 0,

28 e 60 dias .................................................................................................................. 130

Figura 6.26 Resistncia compresso simples em funo da adio de 5% de fibras

dispersas de papel Kraft ao solo argiloso quando aplicadas idades de rompimento de 0,

28 e 60 dias .................................................................................................................. 131

Figura 6.27 pH das guas percoladas em funo da adio de fibras dispersas de

papel Kraft aos dois solos ............................................................................................ 135

Figura 6.28 Condutividade eltrica das guas percoladas em funo da adio de

fibras dispersas de papel Kraft aos dois solos ............................................................. 135

Figura 6.29 Cor aparente das guas percoladas em funo da adio de fibras

dispersas de papel Kraft aos dois solos ....................................................................... 136

Figura 6.30 Dureza total das guas percoladas em funo da adio de fibras

dispersas de papel Kraft aos dois solos ....................................................................... 136

Figura 6.31 Demanda qumica de oxignio (DQO) das guas percoladas em funo

da adio de fibras dispersas de papel Kraft aos dois solos ........................................ 137

Figura B1 Tenso cisalhante vs. Deformao especfica horizontal das misturas do

solo arenoso com 0% de fibra - ensaio de CDUO ........................................................ 168




solo arenoso com 10% de fibra - ensaio de CDUO ...................................................... 169




solo arenoso com 0% de fibra - ensaio de CDI ............................................................ 170

xxiii




solo arenoso com 10% de fibra - ensaio de CDI .......................................................... 171




solo arenoso com 0% de fibra - ensaio de CD28 ......................................................... 172




solo arenoso com 10% de fibra - ensaio de CD28 ....................................................... 173


solo arenoso com 15% de fibra - ensaio de CD28 ....................................................... 173


solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CDUO ........................................................ 174


solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CDUO ........................................................ 174


solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CDUO ...................................................... 175


solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CDUO ...................................................... 175


solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CDI ............................................................. 176

xxiv


solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CDI ............................................................. 176


solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CDI ........................................................... 177


solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CDI ........................................................... 177


solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CD28 .......................................................... 178


solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CD28 .......................................................... 178


solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CD28 ........................................................ 179


solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CD28 ........................................................ 179

Figura C1 Variao volumtrica vs. Deformao especfica horizontal das misturas do










xxv









Figura C10 Variao volumtrica vs. Deformao especfica horizontal das misturas

do solo arenoso com 5% de fibra - ensaio de CD28 .................................................... 186


do solo arenoso com 10% de fibra - ensaio de CD28 .................................................. 187


do solo arenoso com 15% de fibra - ensaio de CD28 .................................................. 187


do solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CDUO ................................................... 188


do solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CDUO ................................................... 188


do solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CDUO ................................................. 189


do solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CDUO ................................................. 189


do solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CDI ........................................................ 190

xxvi


do solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CDI ........................................................ 190


do solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CDI ...................................................... 191


do solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CDI ...................................................... 191


do solo argiloso com 0% de fibra - ensaio de CD28 ..................................................... 192


do solo argiloso com 5% de fibra - ensaio de CD28 ..................................................... 192


do solo argiloso com 10% de fibra - ensaio de CD28 ................................................... 193


do solo argiloso com 15% de fibra - ensaio de CD28 ................................................... 193

xxvii

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 Estudos realizados de solos reforados com fibras ................................... 40

Tabela 4.1 Principais problemas de qualidade de gua doce em escala global

(Chapman, 1996) ........................................................................................................... 48

Tabela 4.2 Legislao brasileira sobre guas subterrneas e outros documentos

relacionados ................................................................................................................... 55

Tabela 4.3 Padres de potabilidade conforme a Portaria MS N 2914/2011, a

Resoluo CONAMA N 357/2005 e a OMS .................................................................. 56

Tabela 5.1 Quantidade de golpes e quantidade de solo por camada para cada tipo de

solo e mistura no ensaio de compresso simples .......................................................... 74

Tabela 6.1 Classificao do solo arenoso segundo NBR 6502/95 .............................. 88

Tabela 6.2 Classificao do solo argiloso segundo NBR 6502/95 .............................. 89

Tabela 6.3 Peso especfico dos slidos, D50, D60 e granulometra NBR dos solos

arenoso e argiloso .......................................................................................................... 90

Tabela 6.4 Valores de Limites de Consistncia ........................................................... 91

Tabela 6.5 Identificao dos solos pelas classificaes NBR, USCS, AASHTO e MCT

....................................................................................................................................... 92

Tabela 6.6 ndice de Atividade das Argilas.................................................................. 94

xxviii

Tabela 6.7 Peso especfico seco mximo (dmx) e teor de umidade tima (wt) dos

ensaios de compactao das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft ............... 97

Tabela 6.8 Equaes das envoltrias mdias de resistncia dos ensaios de

cisalhamento direto na umidade tima das misturas solo fibras dispersas de papel

Kraft .............................................................................................................................. 102

Tabela 6.9 ngulo de atrito interno () e coeso (c) dos ensaios de cisalhamento

direto na umidade tima das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft .............. 103


cisalhamento direto inundado das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft...... 106


direto inundado das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft ............................ 106


cisalhamento direto aos 28 dias das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft .. 109


direto com ruptura aos 28 dias das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft .... 110

Tabela 6.14 Deformaes especficas referenciais dos valores pico das curvas tenso

cisalhante vs. deformao especfica horizontal dos ensaios de cisalhamento ........... 115

Tabela 6.15 Maiores variaes volumtricas apresentadas nas curvas variao

volumtrica vs. deformao especfica horizontal dos ensaios de cisalhamento ......... 116

Tabela 6.16 Resistncia compresso simples (qu) e Mdulo de elasticidade (E50)

dos ensaios de compresso simples na umidade tima das misturas solo fibras

dispersas de papel Kraft ............................................................................................... 120

Tabela 6.17 Resistncia compresso simples (qu) e Mdulo de elasticidade (E50)

dos ensaios de compresso simples com ruptura aos 28 dias das misturas solo fibras

dispersas de papel Kraft ............................................................................................... 124

xxix

Tabela 6.18 Resistncia compresso simples (qu) com idades de rompimento de 0,

28 e 60 dias das misturas solo fibras dispersas de papel Kraft ................................. 130

Tabela 6.19 Resultados das anlises fsico-qumicas das guas percoladas ........... 134

Tabela 6.20 Variveis otimizadas no solo argiloso .................................................... 144

Tabela A.1 Resumo dos clculos dos ensaios mini-MCV para o solo arenoso ......... 161

Tabela A.2 Resumo dos clculos dos ensaios mini-MCV para o solo argiloso ......... 164

xxxi

LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

A ndice de atividade da argila

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

c Coeso

CaCO3/L Carbonato de clcio por litro

CC Coeficiente de curvatura

CDI Cisalhamento direto inundado

CDUO Cisalhamento direto na umidade tima

CD28 Cisalhamento direto com ruptura aos 28 dias

CE Condutividade eltrica

CNU Coeficiente de no uniformidade

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

CSUO Compresso simples na umidade tima

CS28 Compresso simples com ruptura aos 28 dias

CV Coeficiente de variao

D Dimetro da partcula

D10 Dimetro efetivo 10%

D50 Dimetro 50%

D60 Dimetro 60%

DQO Demanda qumica de oxignio

EDTA cido Etilenodiaminotetractico

E50 Mdulo de Elasticidade para 50% da deformao da tenso mxima

FEC Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

IP ndice de plasticidade

xxxii

K Coeficiente de permeabilidade

k20 Coeficiente de permeabilidade corrigido temperatura de 20 C

LC Limite de contrao

LL Limite de liquidez

LP Limite de plasticidade

MCT Miniatura Compactada Tropical

MCV Moisture Condition Value

MS Ministrio da Sade

OMS Organizao Mundial da Sade

pH Potencial hidrogeninico

qu Resistncia compresso simples

Sd Desvio padro

SMEWW Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

UH Unidade Hazen

USCS Unified Soil Classification System

VMP Valor mximo permitido

VMR Valor mximo recomendado

WHO World Health Organization

wt Teor de umidade tima

Tenso vertical

V Variao volumtrica

hi Deformao cisalhante especfica horizontal

i Deformao especfica

ngulo de atrito interno do solo

dmx Peso especfico aparente seco mximo

s Peso especfico dos slidos

Comprimento de onda dominante

Tenso normal

Tenso cisalhante

1

1. INTRODUO

1.1. Contextualizao do Estudo

Dentre os mais srios problemas contemporneos, enfrentados pela gesto

ambiental, pode-se destacar o impacto da gerao de resduos slidos dos vrios

processos de produo e seu potencial para reciclagem, provocado pela Indstria da

Construo Civil. Embora seja possvel e prioritrio reduzir a quantidade de resduos

durante a produo e at ps-consumo, eles sempre sero gerados.

A construo civil certamente o maior gerador de resduos de toda a sociedade

e seu impacto ambiental est associado ao uso intensivo de matrias-primas naturais

no renovveis, alm de um grande volume de resduos gerados e no aproveitados

totalmente.

O desenvolvimento de tecnologias ambientalmente eficientes e seguras para

reciclagem de resduos que resultem em produtos com desempenho tcnico adequado

e que sejam economicamente competitivas nos diferentes mercados um desafio

tcnico importante.

Dentre os materiais descartados das construes encontram-se os sacos de

cimento feitos de papel Kraft natural multifolhado (constitudo por material com boas

caractersticas fsicas e mecnicas) que, geralmente, aps a utilizao do cimento no

so reaproveitados ou reciclados pelas empresas de reciclagem por estar

contaminados com cimento, gerando assim um enorme volume deste material (BUSON,

2009).

2

Ao considerar que cada embalagem dos sacos de 50 kg de cimento tem uma

massa mdia de 150g e considerando os milhes de toneladas de produo mundial de

cimento, podem-se imaginar as toneladas produzidas de papel Kraft que so

descartados e depositados na natureza sem qualquer tratamento.

Na maioria das regies brasileiras o consumo de cimento ensacado maior que

o de cimento a granel, o qual demonstra que relevante e necessria sua reciclagem.

As especificaes tcnicas de produo exigem uma celulose sulfato de fibra

longa e de alta resistncia, que geralmente empregada pura (provenientes de

celulose de madeira ou de celulose de bambu) e garante sua fibra excelentes

propriedades fsicas e mecnicas.

Estes materiais, contudo, possuem caractersticas importantes e poderiam ser

teis do ponto de vista geotcnico, pois muitas vezes o solo de um determinado local

no apresenta condies adequadas para a aplicao em construes. Este solo pode

ser pouco resistente, muito compressvel ou apresentar caractersticas que deixam a

desejar do ponto de vista econmico. Nestes casos o engenheiro geotcnico dever

tomar uma das seguintes trs decises:

Aceitar o material tal e como se encontra, e efetuar o projeto de acordo com as

restries impostas pela qualidade do solo;

Remover e descartar o solo do lugar e substitu-lo por um solo de caractersticas

adequadas; ou,

Alterar ou mudar as propriedades do material existente com a finalidade de obter

um material que rene caractersticas adequadas aos requisitos impostos, ou

pelo menos que a qualidade obtida seja adequada.

O uso da estabilizao no est associado somente a uma medida corretiva,

mais do que isso, a uma medida preventiva ou de segurana contra condies adversas

que se desenvolvem durante a construo ou durante a vida da estrutura.

3

Neste sentido, prope-se neste trabalho um mtodo de estabilizao que

consiste na adio de fibras dispersas de papel Kraft provenientes da reciclagem de

embalagens de cimento para avaliar quais propriedades do solo melhoram ao nvel

desejado, atravs da realizao dos diversos ensaios laboratoriais, esperando que a

melhora principal da mistura seja a resistncia.

O desenvolvimento desta pesquisa est associado anlise dos teores de fibras

dispersas de papel Kraft adequados para se utilizar no intuito de promover melhoria das

propriedades dos solos analisados, por meio de ensaios laboratoriais, sendo analisados

tambm, os efeitos destes resduos sobre tais solos quando percolado (ex:

contaminao do lenol fretico).

1.2. Objetivos

1.2.1. Geral

O objetivo geral deste trabalho verificar a hiptese de que as fibras dispersas

de papel Kraft, provenientes da reciclagem de sacos de cimento, podem ser utilizadas

como estabilizantes para melhorar as caractersticas e propriedades dos solos, com a

finalidade de obter o provvel teor timo de fibras dispersas para o solo que apresente

melhorias significativas, comparando o comportamento da mistura com os solos sem

fibra. Estes resultados fornecero subsdios para o desenvolvimento de futuras

pesquisas sobre novos mtodos de estabilizao de solos, ou mesmo deste mtodo

com outros tipos de solos.

1.2.2. Especficos

De modo a atingir o objetivo principal foram estabelecidos os seguintes objetivos

especficos:

4

Realizar ensaios de laboratrio para caracterizao e obteno de parmetros

geotcnicos de dois tipos de solos (arenoso e argiloso), alm de ensaios de

compactao, cisalhamento direto (umidade tima, inundado e com ruptura aos

28 dias), compresso simples (umidade tima e com ruptura aos 28 dias) e

permeabilidade.

Complementar o trabalho de Buson (2009) nos aspectos relativos ao processo

da reciclagem dos sacs de cimento bem como ao preparo das misturas com os

solos.

Comparar o comportamento dos solos estabilizados com as fibras dispersas de

papel Kraft com os solos sem fibra, avaliando estatisticamente os resultados

obtidos a fim de determinar diferenas significativas quando adicionadas as

fibras.

Realizar ensaios preliminares das caractersticas fsicas e qumicas das guas

percolando pelas misturas estudadas que, no caso, poderiam se infiltrar no lenol

fretico e contamin-lo, produzindo grandes impactos no meio ambiente.

Determinar qual dos solos avaliados responde melhor ao tratamento com fibras

dispersas de papel Kraft, no que se refere resistncia, e, portanto, o melhor

para aplicar a tcnica.

Determinar o provvel teor timo de fibras dispersas de papel Kraft que deve ser

adicionado ao solo que apresente melhorias significativas para obter as

modificaes timas das propriedades do solo.

1.3. Contribuio do presente estudo

Com base nos resultados obtidos ser elaborado um banco de dados com os

resultados dos ensaios para cada tipo de solo e respectivas misturas, complementando

a metodologia proposta (solo fibras dispersas de papel Kraft) para os dois solos

5

avaliados (arenoso e argiloso) e, por sua vez, uma completa caracterizao geotcnica

dos solos naturais.

Ser determinado o solo que apresenta notveis melhorias na resistncia e

outras propriedades de importncia quando misturado com a fibra (por meio de testes

estatsticos) e, portanto, o provvel teor timo de fibra para obter as melhores

caractersticas da mistura quanto resistncia.

Espera-se com esta pesquisa inovar nas tcnicas de estabilizao de solos e

fornecer subsdios para o desenvolvimento de futuras pesquisas e, sua vez, reduzir a

quantidade de embalagens de cimento provenientes das construes e descartadas na

natureza sem nenhum tratamento nem aproveitamento.

Alm disso, espera-se contribuir com a importncia da qualidade de gua,

atravs dos resultados preliminares sobre a composio fsica e qumica da gua

percolando pelas misturas estudadas que, no caso, poderiam se infiltrar no lenol

fretico e contamin-lo.

1.4. Estrutura do trabalho

O presente captulo introduz a necessidade de melhorar as propriedades dos

solos atravs da estabilizao e a problemtica do impacto ambiental dos resduos da

construo civil. Tambm so citados neste captulo os objetivos gerais e especficos,

bem como a contribuio e estrutura do trabalho.

Em seguida so abordados os aspectos relacionados contaminao de

resduos da construo e os conceitos de sustentabilidade do projeto, no captulo 2.

No captulo 3 so discutidas tcnicas clssicas e atuais de estabilizao de

solos.

6

No capitulo 4 se apresenta uma abordagem sobre a importncia da qualidade de

gua e a contaminao do lenol fretico, bem como da legislao brasileira que

estabelece os padres de qualidade de gua.

No captulo 5 so apresentados os materiais e mtodos, incluindo os

procedimentos, equipamentos e materiais utilizados nos estudos e anlises para

definio do processo de reciclagem e mistura do solo com fibras dispersas de papel

Kraft, bem como para a preparao e execuo dos ensaios propostos.

O captulo 6 consiste na apresentao e anlise dos resultados, abordando a

caracterizao dos dois solos estudados e as comparaes dos solos com a adio de

fibras em todos os ensaios propostos, incluindo as anlises fsico-qumicas das guas

percoladas.

No captulo 7 so apresentadas as concluses do trabalho e sugestes para

trabalhos futuros.

Por fim, o captulo 8 contm as referncias bibliogrficas e ao final, os anexos.

7

2. RESDUOS SLIDOS

O consumo de bens e servios gera, de alguma maneira, resduos. Assim, uma

vez produzido, este material permanecer no ambiente como um passivo, mesmo que

seja reutilizado e reciclado inmeras vezes; daqui a importncia de evitar o consumismo

e priorizar a reduo da quantidade de lixo produzido (MANSOR et. al., 2010).

A reciclagem de resduos slidos vem sendo crescentemente debatida e

impulsionada enquanto alternativa de ao disposio da sociedade diante da crise

ambiental reconhecida, devido a razes de natureza ambiental, pedaggica e cultural

como: a crescente poluio ambiental que atinge o solo, o ar, os rios e os mares; a

escassez e os custos crescentes da energia; os custos e o eventual esgotamento das

matrias-primas; as dificuldades e magnitude dos investimentos requeridos para

captao de gua potvel; a escassez e altos custos de aterros sanitrios e

incineradores; e, no menos importante, o interesse social em se envolver a populao

em um esforo coletivo na salvaguarda dos interesses ambientais (CALDERONI, 2003).

2.1. Aproveitamento dos resduos slidos

A importncia do aproveitamento de resduos deve-se basicamente a dois

fatores: a possibilidade de desenvolvimento de materiais de baixo custo a partir de

subprodutos industriais, disponveis localmente, atravs da investigao de suas

potencialidades; e, a interface direta do setor da construo com a cadeia produtiva

fornecedora de insumos e diretamente atravs do potencial uso de materiais e

processos que causem mnimo impacto na cadeia produtiva (ROCHA E CHERIAF,

2003).

8

O governo do Estado de So Paulo tem melhorado seu desempenho em relao

ao tratamento e disposio de resduos slidos domiciliares. Assim, atividades como

reduzir a gerao de lixo, reutilizar materiais quando possvel e recicl-los passaram a

integrar a agenda do Estado, trazendo novos desafios como a reduo drstica da

disperso de resduos no meio ambiente atravs da reciclagem e a diminuio de

quantidade de massa de resduos destinada a aterros (MANSOR et. al., 2010).

Assim, conscientes da importncia da diminuio de resduos slidos e o

desenvolvimento da legislao para tratamento desses resduos, pode-se dizer que h

necessidade de desenvolver, no setor de construo civil, processos e tecnologias

construtivas que no causem danos ao meio ambiente e ao homem.

Segundo Rocha e Cheriaf (2003), a Indstria da Construo Civil apresenta

viabilidade para incorporar resduos industriais nos materiais de construo e reduzir

custos dos produtos de construo. Hoje em dia, o desenvolvimento tecnolgico de

processos associados reciclagem de resduos industriais tem muita importncia.

Assim, cada vez mais, tem-se realizado estudos sobre o aproveitamento de resduos

slidos como novos materiais, devido ao aumento no seu descarte e aos problemas da

exausto de matrias-primas naturais; esses estudos podem reduzir o impacto

ambiental dos resduos e viabilizar a reduo de custos industriais e criao de novos

empregos.

H uma poltica visando reduzir a eliminao direta de resduos em aterros

industriais ou sanitrios; por isso, a legislao ambiental impulsiona o desenvolvimento

de produtos para a construo civil com resduos incorporados (BUSON, 2009). Mas,

apenas uma quantidade desses resduos vem recebendo tratamento ou destinao

adequada, ficando uma parcela armazenada nas prprias instalaes onde foram

gerados que poderia ser avaliada e identificada como fonte de matria-prima para a

construo civil (ROCHA e CHERIAF, 2003).

Calderoni (2003) cita que as definies de lixo, resduo, e reciclagem diferem

conforme a situao em que so aplicadas. O lixo todo material considerado como

9

intil ou cuja existncia em dado meio tida como nociva. O resduo todo material

sobrante das atividades produtivas, geralmente industrial.

Em algumas situaes os conceitos de resduo, lixo e rejeito so equivalentes.

Assim, Boscov (2008) cita que resduo definido como qualquer matria descartada ou

abandonada ao longo de atividades industriais, comerciais, domsticas ou outras; ou

ainda como produtos secundrios para os quais no h demanda econmica e para os

quais necessria disposio.

Hiwatashi (1998) acrescenta a informao de que o Compromisso Empresarial

para Reciclagem CEMPRE define lixo como aquilo que no tem valor comercial.

Mas, na atualidade, grande parte dos resduos reaproveitada, reutilizada ou reciclada,

passando a ter novamente valor comercial, portanto, pouca coisa rejeitada seria

chamada de lixo.

Ainda conforme a autora, reciclagem o resultado de um processo atravs do

qual os materiais que se tornariam lixo, ou esto no lixo, so separados, coletados

adequadamente, triados e processados ou tratados para serem utilizados como

matria-prima pela Indstria, envolvendo uma srie de agentes e atividades sem os

quais no seria vivel a recuperao do resduo.

A reciclagem consiste em transformar os materiais que compem os resduos,

por meio da alterao de suas caractersticas fsico-qumicas, em novos produtos.

Considerando as suas caractersticas e composio, o resduo pode ser reciclado para

ser posteriormente utilizado na fabricao de novos produtos, concebidos com a

mesma finalidade ou com finalidade distinta da original (MANSOR et. al., 2010).

Segundo a norma ABNT NBR 10004/04, os resduos nos estados slido e semi-

slido so aqueles que resultam de atividades de origem industrial, domstica,

hospitalar, comercial, agrcola, de servios e de varrio. Ainda segundo a norma em

meno, os resduos so classificados quanto aos seus riscos potenciais ao meio

ambiente e sade humana (periculosidade de um resduo) como segue: Classe I

(perigosos) e Classe II (no perigosos), esta ltima classe ainda subdividida em

Classe II A (no inertes) e Classe II B (inertes); os resduos de papel e papelo

10

pertencem classe II A com a codificao A006, por possuir propriedades como

biodegradabilidade e combustibilidade.

Conforme Marson et. al. (2010), a Poltica Estadual de Resduos Slidos PERS

, estabelecida pela Lei Estadual N 12300/06 e regulamentada pelo Decreto N

54645/09, define as seguintes categorias de resduos slidos para fins de gesto e

gerenciamento: Resduos urbanos (provenientes de residncias e estabelecimentos

comerciais); Resduos industriais (provenientes de atividades industriais, minerao e

estaes de tratamento); Resduos de servios de sade (provenientes de atividades

mdico-assistencial humana e animal); Resduos de atividades rurais (provenientes da

atividade agropecuria); Resduos provenientes de portos, aeroportos, terminais

rodovirios e ferrovirios, postos de fronteira e estruturas similares; e, Resduos da

construo civil (provenientes de obras de construo civil e afines).

Os resduos slidos da construo, tambm chamados resduos de construo e

demolio, so aqueles oriundos das atividades de construo, incluindo novas obras,

reformas, demolies e limpeza de terrenos (BOSCOV, 2008).

Conforme a Resoluo CONAMA N 307 de 17 de julho de 2002, alterada pelas

resolues 448/12, 431/11 e 348/04 que estabelece diretrizes, critrios e procedimentos

para a gesto dos resduos da construo civil, a reciclagem o processo de

reaproveitamento de um resduo, aps ter sido submetido transformao. Ainda

conforme a norma em meno, os resduos da construo civil so classificados em

quatro classes: Classe A (resduos reutilizveis ou reciclveis como agregados); Classe

B (resduos reciclveis para outras destinaes); Classe C (resduos para os quais no

foram desenvolvidas tecnologias ou aplicaes economicamente viveis que permitam

a sua reciclagem ou recuperao); e Classe D (resduos perigosos oriundos do

processo de construo). O papel Kraft dos sacos de cimento (papel) encontra-se na

classe B.

Hendriks et. al. (2007) ressalta que o conceito de reciclagem relaciona-se ao

ciclo novo-velho-novo e implica uma srie de operaes como so: coleta, desmonte,

11

tratamento e consequentemente volta ao fabricante original que o torna novo, mas

como um material secundrio.

Ento, a reciclagem se relaciona ao ciclo de utilizao de um material que uma

vez tornado velho pode-se tornar novamente em novo. Esse conceito fundamenta-se na

gerncia ambiental, social e econmica de recursos naturais, visando gerncia do

ciclo de vida de materiais. Baseia-se em um dos pilares da poltica ambiental,

conhecida como integral chain management ou gerncia de cadeia integrada ou

gerncia do ciclo de vida dos materiais de construo, que inclui a cadeia de produo,

construo, demolio, reuso ou reciclagem e disposio (HENDRIKS et. al., 2007).

Essa gesto e gerenciamento implicam na reduo do uso de recursos naturais (fontes

de energia e matria-prima) e em mant-los no ciclo de vida de produo o mximo de

tempo possvel, o qual enfatiza a importncia da fase de projeto no processo construtivo

que visto como um processo de reciclagem (BLUMENSCHEIN, 2004).

No existem dados consolidados e confiveis sobre a gerao de resduos

industriais e muito menos do impacto causado, mesmo para uma indstria que

apresente um sistema de gesto de resduos. Os custos associados prtica de gesto

de resduos so parte fundamental na avaliao de viabilidade econmica da

reciclagem e no desenvolvimento de alternativas de reciclagem (JOHN e NGULO,

2003). A reciclagem de resduos pode causar impactos ao meio ambiente que precisam

ser adequadamente gerenciados. Assim, variveis como tipo de resduo, tecnologia

empregada, e utilizao proposta para o material reciclado, podem tornar o processo de

reciclagem ainda mais impactante do que o prprio resduo o era antes de ser reciclado

(NGULO et. al., 2001).

A transformao de um resduo em um produto comercial efetivamente utilizado

pela sociedade oferece grandes oportunidades para aumentar a sustentabilidade social

e ambiental, mas oferece tambm significativos riscos ambientais, tcnicos e

financeiros e para a sade dos trabalhadores (JOHN e NGULO, 2003).

John et. al. (2003) ressaltam que a aplicao do resduo deve ser feita em funo

das caractersticas do resduo e no em torno de ideias pr-concebidas, pois a

12

aplicao adequada para cada resduo depender do melhor aproveitamento das suas

caractersticas fsico-qumicas com menor impacto ambiental dentro de um mercado

especfico onde o produto reciclado possui boas condies de competio com um

produto convencional.

As decises arquitetnicas e construtivas deveriam ter sempre presente a gesto

e gerenciamento de resduos slidos, ou seja, a busca e especificao de materiais e

tcnicas potencialmente sustentveis. Assim, os projetos deveriam considerar a anlise

do ciclo de vida dos materiais de construo que tenha a ver com o consumo de

energia (pouca energia o timo) e o grau de reciclabilidade (alto grau timo); e, ao

mesmo tempo, desenvolver tcnicas construtivas que proporcionem pouco desperdcio

de materiais, prevendo assim a quantidade de produtos que podem ser gerados a partir

dos resduos (BUSON, 2009; MANSOR et. al., 2010).

Buson (2009) ressalta que nos processos construtivos sempre existe alguma

etapa de produo de resduos, ou seja, descarte ou desperdio de materiais. Assim, a

racionalizao dos processos construtivos, a gesto de qualidade e a modulao de

projeto, materiais e componentes seriam algumas solues para reduzir a produo

desses resduos.

Todo projeto construtivo deveria incluir uma avaliao sobre a possvel utilizao

dos resduos industriais produzidos na sua execuo, especialmente aqueles resduos

que se encontrem perto do local da obra. Na construo possvel aproveitar grandes

quantidades de resduos industriais com um adequado gerenciamento e gesto destes

(MATEOS, 2006).

Um processo de pesquisa e desenvolvimento de tcnicas para reciclagem de

resduo que sejam viveis no mercado uma tarefa muito complexa, pois envolve

conhecimento de cincias de materiais, ambientais, de sade, econmicas, marketing,

legais e sociais, alm da avaliao de desempenho do produto em um cenrio de

trabalho multidisciplinar (JOHN e NGULO, 2003).

13

2.2. Aspectos importantes sobre os sacos de cimento

Um dos mais srios problemas contemporneos, enfrentados pela gesto

ambiental, o impacto da gerao de resduos slidos dos vrios processos de

produo e seu potencial para reciclagem, provocado pela Indstria da Construo Civil

(BLUMENSCHEIN, 2001).

A baixa cobertura de servios de coleta e a situao precria das reas

destinadas disposio final do lixo urbano tornam urgente a implantao de polticas

que diminuam o volume dos resduos slidos produzidos pela Indstria da Construo

Civil. Ao mesmo tempo, faz-se necessrio, viabilizar solues para o problema da

disposio, como o fortalecimento dos processos de reciclagem e a reutilizao de

produtos. O mau gerenciamento desses resduos contribui para o acelerado

esgotamento das reas de disposio final, os custos adicionais de governos e o

desperdcio de recursos naturais no renovveis (BLUMENSCHEIN, 2004).

A reciclagem de resduos da construo e demolio como material de

construo civil vem da antiguidade. Seu emprego foi iniciado na Europa aps a

segunda guerra mundial. A preocupao com reciclagem de resduos relativamente

recente no Brasil, especialmente se comparada com pases europeus onde a frao

reciclada pode atingir cerca de 90% (ampla prtica de reciclagem), como o caso da

Holanda (HENDRIKS et. al., 2007; JOHN e AGOPYAN, 2000).

A construo civil certamente o maior gerador de resduos de toda a

sociedade. O volume de entulho de construo e demolio gerado at duas vezes

maior que o volume de lixo slido urbano. Em So Paulo o volume de entulho gerado

de 2500 caminhes por dia (RECICLAGEM DE RESDUOS PARA CONSTRUO,

2013). Os resduos de construo so geralmente constitudos de: solos, materiais

cermicos, materiais metlicos e materiais orgnicos (JOHN e AGOPYAN, 2000).

Dentre os materiais orgnicos dos resduos da construo encontram-se os sacos de

cimento feitos de papel Kraft natural multifolhado, os quais, geralmente, no so

reaproveitados ou reciclados aps o seu uso nas obras por estar contaminados com

cimento, gerando assim um enorme volume desse resduo (BUSON, 2009).

14

A contaminao provocada pelos produtos ensacados (ex.: cimento, adubos,

raes e produtos qumicos em geral) est intimamente vinculada baixa taxa de

recuperao dos sacos multifolhados. Estas contaminaes exigem procedimentos e

cuidados adicionais aos processos de reciclagem desse material (TAVES et. al., 2001

Apud. BUSON, 2009).

Do ponto de vista tcnico, as possibilidades de reciclagem dos resduos variam

de acordo com a sua composio: quase a totalidade da frao cermica pode ser

beneficiada como agregado com diferentes aplicaes; a frao metlica aproveitada

como sucata; para as demais fraes, especialmente madeira, embalagens e gesso,

ainda no se dispe de tecnologia de reciclagem (JOHN e AGOPYAN, 2000).

A produo mundial de cimento em 2010 foi de 3.344 milhes de toneladas.

Nesse mesmo ano, o Brasil foi o sexto maior produtor mundial de cimento (59,2 milhes

de toneladas) e o quarto maior consumidor mundial (60,0 milhes de toneladas), mas

respeito Amrica Latina foi o primeiro produtor, sendo a sua participao de 38,5% da

produo total do continente. Em 2011 a produo nacional de cimento foi de 64,1

milhes de toneladas, aumentando em 8% com respeito do ano 2010; desse total 68%

foram de cimento ensacado, o que equivale a 43,6 milhes de toneladas (RELATRIO

ANUAL 2011 SNIC, 2013).

Ainda conforme o mesmo relatrio, em todas as regies brasileiras o percentual

de consumo de cimento ensacado maior que o de cimento a granel, sendo que a

Regio Sudeste a que maior consumidora de cimento no Brasil, aproximadamente

50% de todo o cimento fabricado no pas. Do cimento consumido em 2011, tem-se que:

na Regio Norte do Brasil, 72,8% ensacado; na Regio Nordeste 79,6%; na Regio

Centro-Oeste 74,4%; na Regio Sudeste 63,9%; e na Regio Sul 58,2%. Tais

percentuais demonstram a viabilidade da reciclagem de sacos de cimento.

A indstria de celulose e papel vem buscando progressivamente minimizar os

impactos ambientais de suas atividades. Para tanto, o setor atua constantemente no

replanejamento de processos, na reduo e no reuso de insumos, bem como na

reutilizao de resduos para proteo do solo e na reciclagem de materiais, gerando

15

outros produtos para as demais cadeias do negcio. O setor de celulose e papel um

tradicional consumidor de produtos de origem renovvel. Segundo as empresas que

responderam ao questionrio, 33 milhes de toneladas de matrias-primas e insumos

consumidos em 2010 podem ser consideradas de origem renovvel (RELATRIO DE

SUSTENTABILIDADE 2010 BRACELPA, 2013).

Ainda segundo o mesmo relatrio, o Brasil o quarto produtor mundial de

celulose e nono produtor mundial de papel, o qual faz ter em conta a importncia da

sustentabilidade como o melhor caminho para gerar e distribuir valor de modo

equilibrado entre negcio, sociedade e meio ambiente.

As duas principais fontes de madeira utilizadas para a produo de celulose no

Brasil so as florestas plantadas de pinus ou pinheiro (fibra longa) e de eucalipto (fibra

curta), responsveis por mais de 98% do volume produzido; a celulose de fibra longa

(originria do pinus) a utilizada para sacos de embalagem (BRACELPA, 2013). Mas,

existem tambm algumas indstrias que produzem sacos para embalagem de cimento

com celulose de bambu, da espcie Bambusa vulgaris (bambu comum). O bambu

produz celulose de fibra longa; as fibras do bambu se entrelaam melhor devido

caracterstica de serem longas como as fibras do pinheiro e estreitas como as do

eucalipto, conferindo assim excelentes caractersticas fsicas aos produtos (ex.: papis)

do que as obtidas pelas tradicionais matrias-primas utilizadas na produo de

celulose. A celulose de bambu possui muitas vantagens e se destaca pela produo de

cartes de alta resistncia final com os menores ndices de rasgo do mercado,

convertendo-a na embalagem mais utilizada em segmentos como cimento, cal,

argamassa e gesso. Assim, o papel de bambu tem a mesma qualidade que qualquer

outro e suas fibras so muito resistentes, com qualidade igual ou superior fibra de

madeira comum (MANHES, 2008).

O Kraft um papel de embalagem pesada, cuja caracterstica principal sua

resistncia mecnica. Dentre os vrios tipos encontra-se o papel Kraft natural para

sacos multifolhados que fabricado com pasta qumica sulfato no-branqueada,

essencialmente de fibra longa, geralmente nas gramaturas de 80 a 90 g/m2.

altamente resistente ao rasgo e com boa resistncia ao estouro, usado essencialmente

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para sacos e embalagens industriais de grande porte (Relatrio Estatstico 2011/2012

BRACELPA, 2013).

Ento, as fibras das embalagens de papel Kraft, provenientes de celulose de

madeira ou de celulose de bambu, tm excelentes propriedades fsicas e mecnicas. As

especificaes tcnicas de produo exigem uma celulose sulfato de fibra longa e de

alto rendimento e resistncia.

No ano 2011 foram produzidas no Brasil aproximadamente 337.000 toneladas de

papel Kraft natural para sacos multifolhados, o que equivale a 3,3% da produo

brasileira de papel (Relatrio Estatstico 2011/2012 BRACELPA, 2013). Nem todo

esse papel utilizado para o ensacamento de cimento, mas se fosse o caso

representaria 2,2 bilhes de sacos de 50 Kg de cimento por ano.

Considerando que cada embalagem de sacos de cimento de 50 kg tem em

mdia 150 g e as toneladas produzidas dessas embalagens anualmente, pode-se

imaginar o grande impacto ambiental ao serem descartadas e depositadas na natureza

sem qualquer tratamento.

Devido reciclagem de sacos de cimento estar inserida no mbito da Indstria

da Construo Civil e considerando que um tipo de resduo pouco reaproveitado, esta

pesquisa aborda aspectos importantes sobre seu processo de reciclagem e mistura

com solos para estabilizao, minimizando os impactos ambientais ocasionados pelo

descarte deste resduo.

importante ressaltar que o papel no pode ser reciclado infinitas vezes, pois as

fibras perdem a resistncia e as caractersticas que definem o tipo de papel

(BRACELPA, 2013).

No se pode ignorar o fato de que no processo de reciclagem so necessrios:

a) energia para transformar o produto ou trat-lo de forma a torn-lo apropriado a

ingressar novamente na cadeia produtiva, a qual depende da utilizao proposta para o

resduo e se relaciona diretamente aos processos de transformaes utilizados; b)

materiais ou matrias-primas (quando a energia no suficiente) para modificar o

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resduo fsica e/ou quimicamente. Tanto a energia como as matrias-primas utilizadas

no processo podem representar um grande impacto para o meio ambiente (NGULO et.

al., 2001).

A reciclagem tambm pode gerar resduos, os quais nem sempre so to ou

mais simples do que aqueles que foram reciclados, podendo ainda se tornar mais

agressivos ao homem e ao meio ambiente do que os resduos que esto sendo

reciclados; a quantidade e caractersticas destes novos resduos vo depender do tipo

de reciclagem escolhida. Dependendo de sua periculosidade e complexidade, os novos

resduos podem causar tambm novos problemas, como a impossibilidade de serem

reciclados, a falta de tecnologia para o seu tratamento, a falta de locais para disp-los e

o custo que isto ocasionaria. Daqui a importncia de considerar os resduos gerados

pelos materiais reciclados no final de sua vida til e a possibilidade de serem

novamente reciclados (NGULO et. al., 2001).

muito importante selecionar o tipo adequado de reciclagem para a utilizao do

resduo. Assim, o processo de obteno da polpa de celulose atravs da triturao do

papel Kraft no gera qualquer novo resduo ou contaminante, pois s necessrio um

procedimento de limpeza dos sacos de cimento e filtragem da gua utilizada no

processo.

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3. ESTABILIZAO DE SOLOS

A estabilizao de um solo consiste em dot-lo de condies que possam resistir

s aes climticas e aos esforos e desgastes induzidos pelo trfego, sob as

condies mais adversas consideradas no projeto (FRANA, 2003).

Nogami e Villibor (1995) definiram a estabilizao de solos e materiais

relacionados (areia, pedregulho, etc.) in situ ou transportado, compactado

artificialmente, como sendo a modificao de qualquer propriedade dos solos que

melhore seu comportamento mecnico e hdrico quando sob a ao de cargas e das

intempries.

Ainda segundo os autores, a estabilizao de um material consiste no seu

tratamento mecnico pela adio de pelo menos outro material natural ou artificial com

uma ou mais das seguintes finalidades:

Melhorar propriedades mecnicas e hidrulicas tais como: aumentar a

resistncia compresso; diminuir as deformaes elsticas e permanentes;

aumentar ou reduzir a permeabilidade; diminuir a expanso e reduzir a

contrao.

Garantir a permanncia das propriedades citadas anteriormente, no decorrer do

tempo (durabilidade) mesmo sob a ao de cargas dinmicas dos veculos.

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3.1. Evoluo das estabilizaes e tipo de estabilizaes

Existem referncias na literatura de que a prtica da estabilizao de solos

bastante antiga, inclusive milenar, e tem sido utilizada como recurso tcnico na

construo civil, ainda em condies primitivas (FRANA, 2003).

No decorrer do tempo, foram-se conhecendo os diferentes tipos de solos e como

eram afetados com a umidade, surgindo a necessidade de neutralizar os efeitos da

gua, para o qual foram feitos estudos dos quais se concluiu que a melhoria das

propriedades ajuda no desenvolvimento da engenharia dos solos (MORENO, 1996).

O solo, o material natural de construo mais abundante, tem sido utilizado pelo

homem para os trabalhos de engenharia desde o princpio da histria. Assim, os

conceitos bsicos de melhoramento, compactao de solos, fundao, reforo e

drenagem, foram desenvolvidos h centenas de milhares de anos e permanecem sem

modificao (MORENO, 1996).

Na poca do imprio romano se tinham conhecimentos da extensa variedade das

propriedades do solo, importncia da fase da gua e solos adequados para as

fundaes de grandes obras. No perodo colonial se reconheceu a importncia da gua

no solo e a utilizao de drenagem superficial e subterrnea foi muito comum em

trabalhos de engenharia. No perodo de 1776 a 1876, o maior problema nas

construes de estradas era a drenagem adequada; nesta poca Coulomb estabeleceu

uma teoria de muros de conteno que foi uma das primeiras referncias para conhecer

a presso hidrosttica. Por sua conta, Alejandro Colin estudava a ao dos

deslizamentos e entendeu que a perda da resistncia aplicada pela intensidade de

laminas de argila era devido ao da gua ou umidade na argila. O perodo de 1876 a

1976 foi marcado pelo grande avano na engenharia de fundaes; em 1880 a umidade

do solo se expressou em porcentagens da massa do solo; em 1911, Atterberg,

consciente da necessidade de medir e estudar as propriedades fsicas dos solos props

os testes de limite de liquidez, plstico e contrao para classificar os solos; no ano

1920 o maior avance em mecnica dos solos foi a compactao de aterros de ferrovias,

desenvolvendo o mtodo de controle de umidade, que sua vez levou ao

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desenvolvimento de ensaios para a determinao da umidade no campo (MORENO,

1996).

Atravs dos anos at hoje se fizeram muitos estudos sobre as propriedades da

argila, como a permeabilidade, adensamento, drenos de areia, controle da umidade

para a compactao, etc. A fase da gua no sistema solo-gua-ar sempre de principal

interesse, pois tem uma grande influncia nas propriedades da engenharia geotcnica.

Todas estas consideraes levaram ao desenvolvimento de numerosos mtodos

para estabilizao e melhoramento de solos. Assim, as estabilizaes de solos so

procedimentos que visam melhoria das caractersticas mecnicas e hidrulicas dos

mesmos.

3.1.1. Propsito da estabilizao

Conforme Moreno (1996), a estabilizao de solos tem como propsito melhorar

as seguintes propriedades:

a) Estabilidade volumtrica:

Muitos solos sofrem variaes volumtricas (expanso e contrao) com as

mudanas de teor de umidade. Ainda, se as presses da expanso no so

controladas podem ocasionar danos como: levantar os pavimentos, inclinar

postes, fissurar muros, quebrar canos de esgoto, etc.

b) Resistncia:

Esta propriedade constitui um dos pontos fundamentais da mecnica dos solos.

Em geral, o aumento de teor de umidade significa a diminuio da resistncia

dos solos. s vezes, resulta difcil incrementar a resistncia de um solo atravs

da adio de agentes estabilizantes. Existem vrias formas de estabilizao

utilizadas para melhorar a resistncia de alguns solos; assim, com o objeto de

melhorar esta propriedade, so utilizados os mtodos mecnicos e qumicos que

sero discutidos mais para frente.

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c) Permeabilidade:

a propriedade do solo de permitir o passe de gua e ar. A permeabilidade pode

ser afetada por diversos fatores inerentes ao solo e s caractersticas da gua

circulante, como: relao de vazios do solo; temperatura da gua; estrutura e

estratificao do solo; existncia de furos e fissuras no solo; e, grau de

saturao. O tamanho e o nmero dos poros do solo, que tem relao com sua

textura e estrutura, interferem na taxa de filtrao e na taxa de percolao e,

portanto na sua permeabilidade. Quanto mais baixa a umidade de compactao

maiores permeabilidades sero produzidas no solo compactado, devido aos

grumos no desagregados que resistem ao esforo de compactao e permitem

a formao de grandes vazios intersticiais.

d) Compressibilidade:

a variao volumtrica do solo sob o estado de qualquer carga; neste estado

de tenses se produzem deformaes do solo que se manifestam em recalques.

A compressibilidade influencia as propriedades dos solos, pois modifica a

permeabilidade e altera as foras existentes entre as partculas, o qual modifica a

resistncia ao cisalhamento e produze deslocamentos. A compresso de um solo

no um processo elstico reversvel; desta forma, quando o solo comprimido

no volta ao seu estado original, mesmo quando as tenses que produziram a

compresso tenham desaparecido. Um coeficiente de compressibilidade alto

caracteriza um solo muito compressvel, enquanto um coeficiente de

compressibilidade baixo corresponde a um solo que tende a grandes mudanas

de volume quando aumenta a presso.

e) Durabilidade:

a resistncia aos processos de desagregao, eroso e abraso. A

durabilidade em pavimentos est relacionada s capas superficiais destes na

formao de buracos, eroses nos taludes, cortes e mudanas na textura dos

agregados nos asfaltos. Ocasionalmente, eroses profundas internas ocorrem

nos aterros ou cortes no s por causa de uma baixa durabilidade, mas tambm

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a uma alta permeabilidade. A baixa durabilidade nos solos estabilizados se deve

ao uso de um estabilizante inadequado, quantidade insuficiente de

estabilizante, ou resistncia inadequada contra os ataques da gua ou agentes

qumicos.

3.1.2. Tipos de estabilizao

Os mecanismos de estabilizao se dividem em trs reas: mecnica, fsica e

qumica.

3.1.2.1. Estabilizao mecnica

A estabilizao mecnica de um solo consiste num conjunto de operaes

mecnicas que lhe conferem estabilidade, quando solicitado em pavimentos de

estradas. As operaes mecnicas so aquelas que apenas modificam o arranjo das

partculas, ou a sua granulometria, por meio da subtrao ou adio de algumas

fraes de solos (NASCIMENTO, 1970). Ou seja, as melhorias introduzidas no

comportamento do solo originam-se de mudanas no seu sistema trifsico, isto , nas

fases slida, lquida e gasosa (FRANA, 2003).

A estabilizao mecnica se restringe a dois mtodos para a melhoria das

propriedades dos solos: (a) rearranjo das partculas, mtodo conhecido como

estabilizao por compactao, e (b) adio ou retirada de partculas do solo (correo

ou ajuste granulomtrico). O primeiro o mais utilizado e, muitas vezes, associado

estabilizao fsica e/ou qumica (SAMPAIO, 2008; FRANA, 2003).

Entende-se por compactao o processo manual ou mecnico que visa reduzir o

volume de vazios do solo, melhorando as suas caractersticas de resistncia,

deformabilidade e permeabilidade. Assim, a compactao associada a um processo

rpido e brusco que procura alterar a estrutura das partculas de um solo.

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3.1.2.2. Estabilizao fsica

Quando as caractersticas de estabilidade resultantes de uma acelerao da

consolidao no podem ser obtidas mecanicamente ou quando se tornam necessrios

elevados valores de resistncia e rigidez de um solo, devem-se considerar mtodos

alternativos de estabilizao. Neste caso, recorre-se a aditivos ou tratamentos que

envolvam reaes fsicas capazes de modificar as propriedades do solo (CRISTELO,

2001).

Estes tratamentos so a estabilizao trmica (afeta na compressibilidade dos

solos argilosos, sendo que diminui com o aumento da temperatura) e a estabilizao

por eletro-osmose (no visa secagem do solo, mas sim direcionar a percolao da

gua de forma a provocar um efeito de estabilizao), que tem sido alvo de vrios

testes ao longo dos ltimos anos com resultados variveis. De uma forma geral, so

pouco viveis economicamente, sendo utilizados apenas quando algum tipo de

dificuldade impede o recurso a mtodos menos dispendiosos (CRISTELO, 2001).

3.1.2.3. Estabilizao qumica

A estabilizao qumica de um solo refere-se s alteraes produzidas na sua

estrutura pela introduo de certa quantidade de aditivo suficien

mogrovejodaphnerossanaleon m

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