Estabilização de um solo dispersivo com pó de vidro moído e cal de carbureto

Abstract

Solos dispersivos são caracterizados pela defloculação na presença de água relativamente pura e estática, entrando facilmente em suspensão e sendo propensos a fenômenos erosivos. Geralmente, tais características são observadas em argilas sódicas, pois o sódio (Na+) é fracamente carregado e implica em um sistema com baixo nível de forças eletroquímicas de natureza atrativa entre as partículas. A estabilização de solos desse tipo pode se dar através da substituição desses cátions monovalentes por íons de maior valência, o que acarreta no aumento das forças atrativas entre os argilominerais. Materiais à base de cálcio (e.g. cal hidratada e cimento Portland) podem ser empregados para tal fim, no entanto tendem a ser deletérios ao meio ambiente e economicamente onerosos. Uma alternativa é o uso de resíduos que apresentem propriedades adequadas, como atividade pozolânica e potencial de ativação alcalina. Nesse contexto, o presente trabalho propõe a estabilização de um solo dispersivo oriundo do Chaco paraguaio com o emprego de pó de vidro moído e cal de carbureto (dois resíduos). Para isso, o desempenho do solo estabilizado foi avaliado em termos de resistência à compressão simples, rigidez inicial, durabilidade e dispersibilidade com base em um projeto fatorial fracionado de resolução V para os ensaios de resistência e rigidez e de resolução IV para os demais. Desse modo, o impacto de fatores-chave como peso específico aparente seco, teor de cal, teor de vidro moído, umidade de moldagem e temperatura de cura pôde ser quantificado frente às variáveis respostas. Ademais, a microestrutura de algumas dessas misturas foi estudada através da difração de raios-X (DRX), termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com EDS. Os resultados indicaram grande efeito da temperatura de cura e da compacidade na resistência e rigidez inicial das amostras ensaiadas. Quanto à durabilidade, o teor de cal e a incorporação de pó de vidro moído mostraram-se fundamentais para promover a melhoria no desempenho das misturas. Também, constatou-se a supressão da dispersibilidade do solo, em decorrência das adições empregadas, através do pinhole test. No que diz respeito à microestrutura, pôde-se verificar mudanças, decorrentes das adições, na mineralogia do solo através dos resultados de DRX e mudanças substanciais na morfologia desse por meio das imagens de MEV.

Dispersive soils are characterized by the deflocculation in the presence of pure and relative stil water, being easily suspended and susceptible to erosive phenomena. Usually, such characteristics are observed among sodic clayey soils, as sodium ions (Na+) are poorly charged which imply in systems with low intensity electrostatic attractive forces. The suppression of such condition can be achieved through the replacement of the monovalent Na+ ions by cations with higher valences. Calcium based materials (e.g. hydrated lime and Portland cement) can be employed for such purpose; however they are notably harmful to the environment and economically costly. The use of residues that posse suitable properties (e.g. pozzolanic activity and alkali-activation potential) is a viable alternative. In this context, the present research proposes the stabilization of dispersive clay from the Paraguayan Chaco through the addition of ground glass powder and carbide lime (two residues). Therefore, the performance of the stabilized soil was assessed in terms of its unconfined compressive strength, initial shear modulus, durability and dispersivity potential through fractional factorial designs (resolution V for strength and stiffness and IV for the other tests). Thereby, the influence of the following key factors could be quantified in the response variables: dry unit weight, amount of lime, ground glass content, moulding moisture and curing temperature. Moreover, the microstructure of a few blends was evaluated through X-ray diffraction tests (XRD), thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy (SEM) with EDS. In general, the results attested the great effect of the curing temperature and the porosity in the strength and stiffness of the studied blends. Concerning the durability, the lime content and the incorporation of ground glass were essential for the improvement in the performance of the tested mixtures. Besides, the pinhole tests demonstrated that the dispersive potential of the natural soil was suppressed due to the employed additions. Regarding the dispersive soil microstructure, it was possible to verify a few changes in its mineralogy through the XRD tests and substantial alterations in its morphology by the SEM images.