Comportamento mecânico de um solo argiloso estabilizado com pó de vidro, cal de carbureto e hidróxido de sódio

Abstract

Em muitas regiões, a presença de solos expansivos, solos colapsíveis ou solos com baixa capacidade de suporte resultam em condições geotécnicas desfavoráveis para a implantação de uma obra de engenharia. Nestes casos, algumas técnicas de estabilização podem ser aplicadas para evitar mudanças radicais nas características do projeto, contornando as condições desfavoráveis. As técnicas de estabilização química mais difundidas são baseadas na utilização de cimento Portland. Entretanto, a produção de cimento pode implicar em elevados custos, emissões de gases, alta demanda energética e consumo de recursos naturais. Neste panorama, a utilização de materiais alternativos surge como possibilidade de um desenvolvimento mais sustentável em obras geotécnicas. Um dos setores com grande potencial de aplicação é o dos resíduos originados a partir de processos industriais e/ou domésticos, como o pó de vidro e a cal de carbureto. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de avaliar o comportamento mecânico de um solo residual argiloso com adição de diferentes teores de pó de vidro moído e cal de carbureto, estudado em misturas com diferentes pesos específicos aparentes secos. Além disso, avaliou-se a inclusão do ativador alcalino hidróxido de sódio e a estabilização do material somente com adição de cal de carbureto. A estabilização foi avaliada através da moldagem de corpos de prova e posterior realização dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, resistência à compressão simples e ensaios de rigidez inicial. Optou-se por avaliar os tempos de cura dos corpos de prova de sete e 28 dias e avaliar duas temperaturas distintas de cura (23°C e 40°C), de modo a analisar o efeito da cura acelerada no comportamento mecânico das amostras em um curto prazo. Os resultados obtidos nesta pesquisa confirmam que o solo estudado pode ser estabilizado com adição de materiais alternativos como o pó de vidro e a cal de carbureto, com a obtenção de melhores resistências e rigidezes. Além disso, a elevação da temperatura de cura das amostras permitiu uma melhora considerável no comportamento mecânico das amostras. Por outro lado, a adição de NaOH não propiciou um melhor comportamento às misturas conforme esperado.

In many regions, the presence of expansive soils, collapsible soils or soils with low support capacity result in unfavorable geotechnical conditions for the implementation of an engineering work. In these cases, some stabilization techniques can be applied to avoid radical changes in the characteristics of the project, bypassing the unfavorable conditions. The most widespread chemical stabilization techniques are based on the use of Portland cement. However, the production of cement implies high costs, gas emissions, high energy demand and consumption of natural resources. In this scenario, the use of alternative materials appears as a possibility for a more sustainable development in geotechnical works. One of the fields with great potential for application is the use of waste originated from industrial and/or domestic processes, such as glass powder and carbide lime. Thus, this work aims to evaluate the stabilization of a residual clay soil with the addition of different contents of ground glass powder and carbide lime, studied in mixtures with different dry specific weights. In addition, it was evaluated the inclusion of the alkaline activator NaOH, such as the stabilization of the material only with the addition of carbide lime. Stabilization was evaluated by molding specimens and later carrying out splitting tensile, unconfined compression strength and initial stiffness tests. It was decided to evaluate the curing times of the specimens of seven days and 28 days and to evaluate two different curing temperatures (23° C and 40° C), in order to evaluate the effect of accelerated curing on the mechanical behavior of the samples in a short term period. The results obtained in this study confirm that the studied soil can be stabilized with the addition of alternative materials such as glass powder and carbide lime, with better strengths and rigidities. In addition, the increase of the curing temperature allowed a considerable improvement in the mechanical behavior of the samples. On the other hand, the addition of NaOH did not provide a better behavior to the mixtures as expected.