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Aplicabilidade de Resíduos em Obras Geotécnicas -
Estudo Experimental de Misturas de Solo e Cinza Volante de Resíduo Sólido Urbano
Aluna: Paula Helene Toraldo Teixeira Silveira
Orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande
Co-Orientador: Cristian Chacon Quispe
Introdução
A gestão dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) é um problema existente no Brasil e no
mundo. A disposição final das quantidades gigantescas de RSU gerado diariamente é um
problema que afeta a todos os setores da sociedade.
Segundo a Associação Brasileira das Empresas de Limpeza Pública e Resíduos
Especiais a quantidade de RSU está aumentando ao longo dos anos. Devido a este aumento
anual, as preocupações ambientais com os métodos de deposição tradicionais e a falta de
espaço para instalação de aterros sanitário, incentivam novas alternativas de gestão dos RSU,
tais como incineração.
O processo de incineração com geração de energia transforma materiais orgânicos em
CO2 e H2O, mas também produz resíduos orgânicos que podem ser classificados como cinza
de fundo, subproduto do processo de combustão e cinza volante, proveniente da câmara de
combustão, que é recolhido a partir do reator e filtros .
Esta pesquisa foi baseada na utilização de cinza volante como material estabilizante
em obras de terra submetidas a esforços estáticos, através de ensaios experimentais de
laboratório, podendo diminuir a exploração de recursos naturais, agregar valor ao resíduo e
eliminar problemas atuais de disposição de resíduos em lixões e aterros sanitários.
A técnica de inserção de materiais alternativos em obras geotécnicas auxilia na
diminuição dos custos das obras, incentivando o investimento neste tipo de infraestrutura e
atendendo as parcelas da sociedade que são menos favorecidas.
Objetivo
O objetivo principal desta pesquisa é avaliar a influência da cinza volante de RSU
proveniente da Usina Verde S.A., como material estabilizante em uma amostra de um solo
coluvionar argiloso, para possíveis aplicações em obras geotécnicas.
Este objetivo será alcançado através da avaliação do comportamento físico, químico e
mecânico do solo e das misturas solo-cinza, estabelecendo parâmetros de comportamento que
possam medir a influência da adição da cinza volante de RSU no solo.
De acordo com o objetivo principal descrito, foram estabelecidos os seguintes
objetivos específicos:
Realizar ensaios de caracterização física da cinza volante de RSU e misturas
solo-cinza, através de ensaios de laboratório normatizados;
Avaliar o comportamento mecânico do solo puro e das misturas com diversos
teores de cinza volante, através de ensaios de compactação e ensaios triaxiais
consolidados isotropicamente drenados (CID), a fim de se obter os parâmetros
de resistência ao cisalhamento;
Analisar as influências dos teores de cinza volante adicionada ao solo nas
misturas solo-cinza.
Programa Experimental
O programa de ensaios estabelecido, tem como objetivo principal avaliar o efeito da
adição de cinza volante de Resíduo Sólido Urbano (RSU) nas propriedades mecânicas de um
solo coluvionar.
Os ensaios do programa experimental desta pesquisa, para estudo do comportamento
mecânico dos materiais, foram realizados no Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente na
PUC-Rio.
No presente projeto foram utilizados dois distintos tipos de materiais, são eles: solo
(SP-Figura 1) e cinza volante (CV – Figura 2), bem como as misturas decorrentes destes
materiais, com diferentes teores de cinzas. O solo utilizado neste trabalho é um solo maduro,
coluvionar, argilo-arenoso, não saturado, coletado manualmente no interior do campus da
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.
A cinza volante é proveniente da incineração do Resíduo Solido Urbano (RSU) na
Usina Verde, que fica localizada na Ilha do Fundão – Rio de Janeiro.
Figura 1 – Amostra de Solo após secagem e destorroamento.
Figura 2 – Aspecto da Cinza Volante.
Tabela 1 – Composição e teores das misturas estudadas
Material /
Mistura Solo (%)
Cinza Volante
(%) Siglas
Solo 100 0 SP
Cinza Volante 0 100 CV
Mistura 1 80 20 SP80CV20
Mistura 2 70 30 SP70CV30
Mistura 3 60 40 SP60CV40
Ensaios de Compactação Proctor Normal:
Os ensaios de compactação foram realizados para o solo argiloso e as 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 misturas. Estes ensaios foram realizados segundo as diretrizes
da norma NBR 7182 da ABNT, utilizando-se a energia de compactação Proctor Normal e com reuso
de material.
As curvas de compactação da cinza volante foram determinadas no Laboratório de
Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. Após preparação das misturas de solo-cinza, foram
colocadas dentro do molde cilíndrico pequeno (cilindro Proctor) de dimensões 10 cm de
diâmetro com 12,7 cm de altura. A compactação foi feita manualmente.
Para a determinação de cada curva de compactação o processo foi repetido cinco
vezes para cada mistura, com a finalidade de obter a umidade ótima de compactação (wótm) e o
peso específico aparente seco máximo (γdmáx) para cada material, individualmente.
Figura 3- Corpo cilíndrico compactado.
Ensaios Triaxiais:
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 realizados no presente trabalho são do tipo Consolidado
Isotropicamente Drenado (CID), todos foram executados no Laboratório de Geotecnia e Meio
Ambiente da PUC-Rio.
As variações de volume foram obtidas através de medidores de variação volumétrica
(MVV), fabricados na PUC-Rio, segundo o modelo do Imperial College. Todas as partes do
equipamento são apresentadas na Figura 4.
Para a gravação dos dados obtidos por intermédio do transdutor, foi utilizado o
sistema de aquisição de dados composto pelo hardware QuantumX de oito canais e pelo
software CatmanEasy (Figura 5). Com este equipamento foi possível realizar e monitorar em
tempo real, todas as etapas do ensaio.
Figura 4 -(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
(a) (b)
Figura 5– (a) Software CatmanEasy na etapa de cisalhamento, (b) Sistema de aquisição de
dados (Ramirez; 2012).
Procedimento de saturação dos corpos de prova
As técnicas de saturação utilizadas para os corpos de prova de solo argiloso e misturas
solo-cinza foram de saturação por percolação de água através da amostra e de saturação por
contrapressão. No caso da percolação, o gradiente utilizado foi de 7 kPa, sendo que a água
fluía da base para o topo do corpo-de-prova. Na saturação por contrapressão, a pressão
confinante aplicada ao corpo-de-prova excedia a contrapressão em 10 kPa, onde o fluxo de
água era permitido pelo topo e base.
Para verificar se o grau de saturação apresentava nível satisfatório, calculou-se o
parâmetro B de Skempton, por meio da seguinte equação:
Equação 1
onde:
Δu: excesso de poropressão gerado,
Δσc: acréscimo de tensão confinante aplicado.
Para as amostras de solo e misturas de solo-cinza foram considerados valores de B
aceitáveis maiores ou iguais a 0,95. Além de medir o parâmetro B, era monitorada a
quantidade de água que percolava através da amostra, considerando-se saturada quando se
atingia um volume percolado de duas vezes o volume de vazios do corpo de prova.
Adensamento e Cálculo do t100
Após a saturação do corpo de prova, iniciava-se a fase de adensamento. Durante 24
horas foram coletados dados de variação de volume.
Com estes dados, foi traçado o gráfico de variação de volume (ml) x raiz do tempo
(min0,5
). Segundo a recomendação de Head (1986), prolongava-se o trecho retilíneo inicial até
encontrar a prolongação horizontal do trecho final. Este último trecho corresponde à
estabilização das variações de volume. O ponto de interseção destas duas linhas prolongadas
forneceu a raiz de t100 (min0,5
) no eixo das abscissas. Logo, com o valor de t100 (min) calculou-
se a velocidade de cisalhamento.
Cálculo da velocidade de cisalhamento e etapa de Cisalhamento
Como os ensaios triaxiais foram drenados, a expressão utilizada foi a seguinte:
Equação 2
Onde:
ν: velocidade máxima de cisalhamento em mm/min,
L: altura do corpo de prova em mm,
εf: deformação axial estimada na ruptura em %,
tf: tempo mínimo de ruptura em minutos.
Onde o tf para o ensaio triaxial (CID) é:
Equação 3
Todos os ensaios (de solo argiloso e misturas solo-cinza) tiveram um tempo de ruptura
menor do que 120 minutos.
O objetivo de definir uma velocidade suficientemente lenta para a aplicação da
compressão axial é permitir a total drenagem da água do corpo de prova sem gerar excesso de
poropressão.
Para os corpos de prova feitos com o solo argiloso e misturas solo-cinza foi definido
que a ruptura ocorreria para uma deformação axial de 5%. Assim, a velocidade máxima (ν)
calculada foi a mesma para todos, sendo a velocidade adotada igual a 0,030 mm/min. Com a
velocidade de cisalhamento definida, procedeu-se a colocação de um par de engrenagens na
prensa, que definiu a velocidade desejada. Para os cálculos foi adotado 15% de deformação
axial como deformação máxima para todos os ensaios.
Para os ensaios triaxiais, os variantes de tensão q (tensão de desvio) e p’ (tensão
efetiva média normal) foram calculados com as formulações de Lambe, para os parâmetros de
resistência do solo utilizou-se os valores da envoltória de resistência (α’) e da coesão (a’)
obtida no espaço p’:q, para calcular os parâmetros de resistência no espaço Mohr Coulomb
(φ’ – c’). As formulações de Lambe e os parâmetros definem-se como:
Equação 4
Equação 5
Equação 6
Equação 7
Onde:
α’: inclinação da envoltória de resistência no espaço p’:q.
a’: intercepto com o eixo q da envoltória de resistência no espaço p’:q.
φ’: inclinação da envoltória de resistência do espaço σ:τ (Mohr Coulomb).
c’: intercepto da envoltória de resistência do espaço σ:τ (Mohr Coulomb).
Análises de Resistência
Para obter a tensão de ruptura pode-se analisar o pico das curvas tensão versus
deformação traçadas em função da diferença de tensões principais (σ1-σ3) ou da relação
σ1/σ3 dependendo da finalidade do ensaio. A Figura 6 apresenta os critérios para
determinação de ruptura.
A resistência ao cisalhamento dos solos é afetada por diversos fenômenos entre os
quais podemos destacar tensão de confinamento, o atrito e a coesão.
A resistência por atrito é função da tensão normal no plano de deslizamento relativo
de cada partícula. A superfície de contato real entre dois corpos constitui apenas uma parcela
da superfície aparente de contato, dado que em um nível microscópico as superfícies dos
materiais são efetivamente rugosas. Considerando que o coeficiente de atrito deve ser
governado pelo que ocorre nos pontos reais de contato, as características de rugosidade e de
adsorção da superfície da partícula serão relevantes para controlar a resistência que se
desenvolve. A rugosidade governa o tamanho das protuberâncias superficiais, que em geral
são diferentes quer se consideram partículas grossas ou partículas finas. Por outro lado, a
adsorção de água e outras substâncias tende a afetar a natureza e tamanho da área de contato
entre partículas.
Figura 6 – Diferentes critérios para definição de ruptura.
A coesão consiste na parcela de resistência de um solo que existe independentemente
de qualquer tensão aplicada, além disso, existe vários origens da coesão nos solos, por
exemplo, a cimentação entre partículas proporcionada por carbonatos, sílica, óxidos de ferro e
responde muitas vezes por altos valores de coesão; outras são as forças de atração e repulsão
causadas pelos fenômenos eletrostáticos e eletromagnéticos.
Critério de Ruptura
O estudo da resistência ao cisalhamento dos solos é a análise do estado de tensões que
provoca a ruptura do mesmo, podendo estabelecer máxima tensão de compressão, tração ou
cisalhamento ou máxima deformação. Entre os diversos critérios os mais aplicados para solos
são o critério de Mohr e de Coulomb.
O critério de Coulomb pode ser expresso pela equação:
τ = c + tgφ * σ Equação 8
Onde:
τ = tensão de cisalhamento;
σ = tensão normal existente no plano de ruptura;
φ e c = constantes do material.
A ruptura nesse critério ocorre quando a tensão de cisalhamento atinge o valor
expresso pela equação 8 ilustrado na Figura 7 (a). O critério de Mohr é expresso pela
envoltória dos círculos relativos a estados de ruptura como pode ser observado na Figura 7
(b). A ruptura ocorre quando a tensão de cisalhamento atinge esta envoltória. Como as
envoltórias curvas são de difícil aplicação, frequentemente elas são substituídas por retas que
melhor se ajustem às curvas.
(b) (b)
Figura 7 – Representação dos Critérios de ruptura: (a) de Coulomb; (b) de Mohr
Análises de Deformabilidade
Os solos são materiais de comportamento elasto-plastico, ou seja, podem gerar
deformações plásticas e elásticas ao mesmo tempo. As deformações elásticas são aquelas que
após um ciclo de carregamento-descarregamento são totalmente reversíveis, enquanto as
deformações plásticas são aquelas irreversíveis.
O ensaio triaxial proporciona uma medida direta do módulo de Young (E). O módulo
de Young minora ao aumento da compressão axial e para o ponto máximo da curva tensão-
deformação o módulo tangente se converte em zero. O coeficiente de Poisson (υ) pode ser
calculado como o coeficiente das deformações laterais sobre as deformações axiais em um
ensaio triaxial com carga axial. O υ da areia é constante para grandes deformações e então
tem um valor superior a 0,5. O valor de υ implica a expansão de um material em um ensaio
triaxial. O υ só é menor de 0.5 nas primeiras fases do ensaio triaxial quando a amostra
diminui de volume. O valor de υ tem uma influência relativamente pequena nos cálculos
práticos.
Resultados e Discussões
Densidade Real dos Grãos (Gs)
Os valores obtidos de Gs são apresentados na Tabela 2 e Figura 8.
Tabela 2 – Resultados do ensaio de densidade real dos grãos para o solo, cinza volante
e mistura solo-cinza volante.
Amostra Teor de
Cinza (%)
Densidade real
dos Grãos (Gs)
Solo (SP) 0 2,720
SP80CV20 20 2,817
SP70CV30 30 2,926
SP60CV40 40 2,899
Cinza Volante
(CV) 100 2,412
Figura 8 – Variação da densidade real dos grãos com o teor de cinza volante.
Os resultados indicam que ao adicionar cinza volante, o Gs chega até um pico de 30%
e depois começa diminuir.
Limites de Atterberg
Os resultados de Limite de Liquidez (LL), limite de Plasticidade (LP) e Índice de
Plasticidade (IP) do solo com adição de cinza volante são apresentados na Tabela 3.
2.720
2.817
2.9262.899
2.412
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
0 20 30 40 100
Den
sid
ad
e r
eal
do
s g
rão
s (
Gs)
Teor de cinza volante (%)
Variação do Gs com o teor de cinza volante
Tabela 3 – Resultados dos ensaios de Limites de Atterberg para o solo e misturas solo-cinza
volante.
Amostra Teor de Cinza
(%)
LL
(%) LP (%) IP (%)
Solo (SP) 0 53 39 14
SP80CV20 20 40 28 12
SP70CV30 30 37 27 10
SP60CV40 40 33 24 9
Nota-se que diminuem o limite de liquidez, limite de plasticidade e o índice de
plasticidade com o aumento de teor de cinza.
Análise Granulométrica
A Figura 9 apresenta a comparação entre solo, cinza volante e as misturas com 20%,
30% e 40% de teor de cinza volante. Ao final, 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.
Figura 9 – Distribuição granulométrica do solo, cinza volante e misturas com 20%, 30% e
40% de teor de cinza volante.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.001 0.01 0.1 1 10 100
Po
rcen
tag
em
qu
e p
assa (
%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
SP Cinza Volante SP80CV20 SP70CV30 SP60CV40
0
70
60
50
40
30
20
10
90
80
100
Tabela 4 – Resultados das análises granulométricas.
Amostra Argila
(%)
Silte
(%)
Areia Pedregulho
(%) Fina (%) Média (%) Grossa (%)
Solo 53 10 12 19 6 0
SP80CV20 29 21 16 18 11 5
SP70CV30 4 25 25 24 15 7
SP60CV40 18 24 16 14 13 15
Cinza Volante 8 38 35 18 1 0
As misturas com 20% e 40% de teor cinza volante apresentam um comportamento
desuniforme, mas para o teor de 30% de cinza volante é notável uma melhora apresentando
um comportamento bem graduado. Além disso, na Tabela 4 é notado que com o aumento de
teor de cinza volante, aumenta-se a porcentagem de pedregulho, o que é notável na
conformação de grãos da cinza volante pura.
Ensaios de Compactação Proctor Normal
A Figura 10 apresenta a curva de compactação Proctor Normal do solo e as misturas
do solo-cinza volante. A Tabela 5 apresenta um resumo dos valores de umidade ótima (wótm)
e de máxima densidade seca (γdmáx).
Figura 10 - Curvas de compactação Proctor Normal do solo e misturas solo-cinza
volante.
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Den
sid
ade
Sec
a (g
r/cm
3)
Teor de Umidade (%)
Densidade Seca vs. Teor de Umidade
Linha de Saturação
SP
SP80CV20
SP70CV30
SP60CV40
Tabela 5 – Resultados dos ensaios de compactação Proctor Normal para o solo e misturas de
solo-cinza volante.
SP SP80CV20 SP70CV30 SP60CV40
Máxima Densidade Seca (gr/cm3) 1,575 1,549 1,545 1,540
Ótimo Teor de Umidade (%) 24,0 24,7 24,8 24,6
Nota-se que ao aumentar o teor de cinza volante na mistura, a máxima densidade seca
começa diminuir. O teor ótimo de umidade aumenta nas 3 misturas de solo-cinza volante, o
que explica a queda da densidade seca.
Ensaios Triaxiais CID
São apresentados neste item os resultados dos ensaios triaxiais CID, em compressão
axial, realizados em amostras do solo (SP) e misturas com teores de cinza volante e cinza de
fundo a 20%, 30% e 40% em relação ao peso do solo seco. Foram aplicadas tensões efetivas
de 50, 200 e 400 kPa, em todos os casos.
Figura 11 - Curvas tensão e deformação volumétrica versus deformação axial para o solo puro
(S100), ensaios de compressão triaxial.
Influência do Teor de Cinza
O comportamento de tensão desviadora e deformação volumétrica versus deformação
axial dos ensaios com solo (SP) e misturas de solo com 20 %, 30% e 40% de cinza volante
(SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40) ao zero dia de tempo de cura é apresentado e
comparado na Figura 12.
Figura 12 - Curvas tensão desviadora e deformação volumétrica versus deformação axial para
o SP, misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 em ensaios de compressão triaxial.
Nota-se que para a tensão confinante de 50 kPa, a mistura de SP80CV20 apresenta
melhor comportamento do que o corpo de prova de SP e com o aumento da deformação axial
esta tende a se igualar com o comportamento da mistura de SP70CV30 e SP60CV40, estas
duas últimas misturas tem quase o mesmo comportamento ao longo de toda a deformação
axial e o comportamento das três misturas é melhor do que com SP para esta tensão
confinante. As misturas solo-cinza apresentam um comportamento rígido diferente do SP.
O corpo de prova de SP para a tensão confinante de 50 kPa, se expande e as misturas
solo-cinza volante se expandem no início do ensaio tendo uma variação entre 3% e 6% de
deformação axial para recuperar seu volume inicial. A mistura de SP70CV30 se comprime
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 2 4 6 8 10 12 14 16
σd(k
Pa
)
εa (%)
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
40 2 4 6 8 10 12 14 16
ε v(%
)
εa ( % )
SP 400 Kpa SP80CV20 T0d 400KPa SP70CV30 T0d 400KPa SP60CV40 T0d 400KPa
SP 200 KPa SP80CV20 T0d 200KPa SP70CV30 T0d 200KPa SP60CV40 T0d 200KPa
SP 50 Kpa SP80CV20 T0d 50KPa SP70CV30 T0d 50KPa SP60CV40 T0d 50KPa
mais do que as outras misturas. A mistura de SP60CV40 se comprime menos em comparação
às outras misturas. Então, pode-se dizer que não existe uma tendência no comportamento dos
corpos de prova com o aumento do teor de cinza volante, mas só que se expande no inicio e
acaba se comprimindo para deformações axiais maiores de 6%, para esta tensão confinante.
A mistura SP60CV40 apresenta maior deformação volumétrica do que as misturas de
SP80CV20, SP70CV30, mas menor do que o SP ao atingir a resistência de pico, mas todas
chegam a resistência de pico com um volume maior do que ao inicio do cisalhamento.
Nota-se para a tensão confinante de 200 kPa, as três misturas (solo-cinza volante)
apresentam quase a mesma trajetória, com uma pequena melhora da mistura de SP60CV40. O
comportamento da mistura de SP80CV20 é muito mais rígido do que as outras duas misturas
e do que o SP. O comportamento das três misturas é melhor do que o SP para esta tensão
confinante. Também a mistura SP80CV20 atinge uma resistência pico para 6% de
deformação axial, mas a mistura de SP70CV30 e SP60CV40 atinge a resistência pico com
uma deformação axial maior (10%).
Pode-se dizer que o SP e as misturas SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 apresentam
o mesmo comportamento e se expandem para a tensão confinante de 200 kPa. A diferença é
pouca, mas a mistura de SP80CV20 apresenta uma deformação volumétrica menor do que o
SP e as misturas de SP70CV30 e SP60CV40 até o final do ensaio.
A mistura SP80CV20 apresenta menor deformação volumétrica do que as misturas
SP70CV30, SP60CV40 e o SP ao atingir a resistência pico, contudo, todas atingem a
resistência de pico com uma deformação volumétrica maior do que ao inicio do cisalhamento.
Enfim, nota-se que para a tensão confinante de 400 kPa. a mistura de SP60CV40
apresenta um comportamento muito melhor quando comparado às misturas SP80CV20 e
SP70CV30 e ao SP. A mistura de SP60CV40 apresenta um comportamento mais rígido do
que as outras misturas e do que SP alcançando sua resistência de pico aos 10% de deformação
axial.
As mistura de solo-cinza volante e o SP se expandem para a tensão confinante de 400
kPa, no entanto, a deformação volumétrica da mistura de SP70CV30 é maior que as outras
misturas e do SP.
Nota-se que para teores de cinza volante de 20% e 30% as porcentagens de expansão e
contração são maiores do que com 40% de cinza para todas as tensões confinantes. Então,
pode-se concluir que a porcentagem de expansão ou compressão dos corpos de prova é
inversamente proporcional ao teor de cinza que contem cada mistura de solo-cinza volante,
como por exemplo, para teor de cinza volante de 40% a expansão ou compressão apresentada,
para diferentes tensões confinantes, é menor que com teores de cinza volante de 20% e 30%.
A Figura 13 apresenta as envoltórias de resistência para o solo (SP) e as misturas
SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 para zero dia de tempo de cura, as quais são
comparadas em suas trajetórias e parâmetros de resistência de Lambe e Mohr.
Figura 13 – Comparação entre as envoltórias do SP, misturas SP80CV20, SP70CV30 e
SP60CV40.
Repara-se a diferença que existe entre o solo (SP) e as misturas do solo-cinza volante,
apresentando uma melhora das misturas ao longo da trajetória. Entre as misturas de
SP80CV20, SP70CV30 e SP60CV40 pode-se dizer que à medida que se acrescenta o teor de
cinza volante no solo, o parâmetro de coesão diminui e ângulo de atrito aumenta pelo qual se
conclui, neste caso, que a mistura de SP80CV20 apresentou melhores parâmetros de
resistência. Também para tensões confinantes altas, como 400 kPa, a diferença de
comportamento entre as misturas é maior.
A Tabela 6 apresenta os parâmetros de resistência do solo (SP) e das misturas do solo
com cinza volante para os diferentes teores ensaiados em um tempo de cura de zero dia.
Tabela 6 – Resumo de coesão e ângulo de atrito para o solo argiloso (SP) e as misturas solo-
cinza para zero dia de tempo de cura.
Comparação de resultados
Misturas do Solo
Parâmetros de
Lambe Parâmetros de Mohr
a (kPa) α (°) c (kPa) φ (°)
Solo 19,0 24,0 21,2 26,4
SP80CV20 45,0 26,3 51,8 29,6
SP70CV30 35,5 28,0 41,9 32,1
SP60CV40 28,0 29,5 34,0 34,4
Nota-se que todas as misturas ensaiadas apresentam um comportamento melhor do
que do solo (SP), pode-se dizer que a inserção da cinza volante ajuda no comportamento do
solo e melhora seus parâmetros de resistência. Dentro de todas as comparações, conclui-se
que a mistura SP80CV20 é a que têm melhor comportamento em comparação com as outras
misturas com diferente teor de cinza.
0
100
200
300
400
500
600
700
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
q (kP
a)
p (kPa)
400 KPa
200 KPa
50 KPa
Solo Puro
SP80CV20
SP70CV30
SP60CV40
Resultados:Solo Puroa = 19 kPa c = 21,22 kPa
α = 24,0º Φ = 26,4ºSP80CV20a = 45 kPa c = 51.77 kPa
α = 26,3º Φ = 29,6º
SP70CV30 a = 35.5 kPa c = 41,9 kPaα = 28,0° φ = 32,1°SP60CV40a = 28 kPa c = 34,0 kPaα = 29,5º Φ = 34,4º
Conclusão
A partir dos resultados apresentados e analisados, conclui-se que: A adição da cinza
volante de Resíduo Sólido Urbano (RSU) no solo coluvionar argiloso estudado, proporcionou
a melhora em grande parte das propriedades mecânicas do solo, obtendo-se um novo material
geotécnico com características próprias.
A seguir estão sumarizadas as principais conclusões relacionadas à adição de cinzas de
RSU ao solo utilizado neste trabalho:
Segundo o sistema de classificação SUCS e as análises realizadas, o solo foi
classificado como do tipo CH (argila arenosa de media plasticidade), a cinza
volante como SM (areias siltosas) que tem um melhor comportamento mecânico
quando comparado ao solo, mas ao serem misturadas com o solo, com diferentes
teores, melhoram seu comportamento apresentando, como por exemplo, uma
classificação de SW-SC, que é uma areia bem graduada, para a mistura de
SP70CV30;
Os resultados da composição química da cinza volante e do solo apresentaram
elevados teores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3, além de baixos teores matéria orgânica,
que em conjunto são positivos para a ocorrência das reações pozolânicas, que
integram o processo de estabilização química do solo e é refletido nos resultados
nas misturas solo-cinza volante;
Os parâmetros de compactação (ɣ dmax e wotm) das misturas solo-cinza são
influenciados pelo teor de cinza. A adição das cinzas ao solo gera diminuição na
máxima densidade seca;
As análises dos resultados dos ensaios triaxiais CID comprovaram a influência
já conhecida do teor de cinza, as misturas solo-cinza apresentaram ganhos nos
valores dos parâmetros de resistência principalmente para o teor de 20% de
cinza;
Dos ensaios triaxiais CID, conclui-se que as misturas solo-cinza atingem sua
resistência de pico em menores deformações axiais quando comparado ao solo.
Este nível de deformação axial, para atingir a resistência de pico, aumenta para
tensões confinantes maiores, mas diminui com o aumento de teor cinza, sem
apresentar variações deste tipo de comportamento com tempo de cura;
O teor de cinza volante, o tempo de cura e a tensão de confinamento influenciam
na deformação volumétrica das misturas solo-cinza, apresentando menores
deformações volumétricas (expansão ou compressão) para maiores teores de
cinza e maiores tempos de cura;
As misturas solo-cinza apresentaram um comportamento mais rígido em
comparação ao solo em todos seus tempos de cura;
Pelos resultados obtidos se recomendaria, para a utilização em obras geotécnicas, a
mistura com 40% de cinza volante pelo melhor comportamento apresentado ao atingir o
maior valor de coesão com o tempo e sem alteração significativa do ângulo de atrito, em
comparação com as outras misturas com cinza volante.
Referências
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1984) ABNT NBR 7180: Solo –
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de Janeiro/RJ.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1986) ABNT NBR 7182: Solo –
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DAS, B. M. (2007) Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6ª Edição. Tradução All Tasks –
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Morgado,T.(2006) Incineração de Resíduos sólidos Urbanos, Aparoveitamento na Cogeração
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Site: http://www.iee.usp.br/destaques/Residuos_Solidos.pdf
