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 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 Mistura 2 70 0 30 SP70CF30 Mistura 3 60 0 40 SP60CF40
- 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 P orce ntage m qu e pass a (% )
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 P orce ntage m qu e pass a (% )
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 D e n s id a d e S e c a ( g r/ c m 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 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.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1984) ABNT NBR 6459: Solo – Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro/RJ.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1984) ABNT NBR 7180: Solo – 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.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1986) ABNT NBR 7182: Solo – 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
