Estudo laboratorial de um solo argiloso orgânico estabilizado em massa utilizando um ligante ternário

Abstract

A aplicação de ligantes considerados alternativos, compostos por resíduos e coprodutos industriais, está diretamente atrelada à pesquisa, execução e desenvolvimento de novas possibilidades para emprego na estabilização de solos. A técnica de estabilização em massa, utilizada desde o início dos anos 90, apresenta bom potencial para aplicação de ligantes alternativos na melhoria das propriedades de solos orgânicos estabilizados. Neste contexto, o presente estudo propõe inicialmente a caracterização e análise da dosagem de um ligante ternário (LT) composto por cal de carbureto (CC) residual da produção do gás acetileno, escória de alto forno (EAF) coproduto da produção do aço, e cimento Portland (CPV), na estabilização em massa de um solo argiloso orgânico em laboratório, curado termicamente em diferentes tempos de cura. Posteriormente, utilizando dois tipos de ligantes (CPV e o LT definido na etapa anterior), a investigação da estabilização objetiva verificar a influência do teor de ligante e nível de sobrecarga aplicada após moldagem dos corpos de prova. As variáveis e suas influências são avaliadas estatisticamente em relação a resposta mecânica, microestrutura e morfologia do solo estabilizado. Além disso, estuda-se a possibilidade do uso do índice porosidade/teor volumétrico de ligante ou cimento (/Biv e /Civ, respectivamente) na estimativa da resposta mecânica. Como resultado, foi possível verificar que o solo argiloso orgânico foi estabilizado com desempenho mecânico satisfatório pela técnica de estabilização em massa utilizando um LT. Ademais, foi definida uma composição do LT que desenvolveu melhor desempenho mecânico no solo, atingindo 3710 kPa de resistência à compressão, superior aos 2205 kPa do CPV. Foi verificada a importância da cura térmica para obtenção de resultados tardios em um curto prazo, permitindo analisar a resistência final de ligantes pozolânicos em um menor tempo. A sobrecarga, tipo e teor de ligante foram verificados como fatores significativos no desempenho mecânico do material, permitindo definir a importância do estudo laboratorial para definição das especificações do ligante e execução da estabilização em massa no campo. O solo estabilizado com uso do LT gerou matrizes mais homogêneas e menos porosas do que com uso do CPV. A composição mineralógica das misturas hidratadas foi identificada principalmente pela presença dos géis C-S-H/C-A-S-H. Por fim, foi possível correlacionar os índices η/Biv e η/Civ na estimativa da resposta mecânica do solo melhorada, em função do tipo de ligante, resultando em diferentes curvas para o LT e o CPV.

Application of alternative binders, composed by industrial wastes and coproducts, is directly related to research, execution and development of new possibilities to use in soil stabilization. The mass stabilization method, used since early 90’s, has a good potential to employ alternative binders in properties improvement of stabilized organic soils. In this context, the present study proposes firstly a characterization and dosage analysis of a ternary binder (TB) composed by carbide lime (CL), waste of acetylene gas production, ground granulated blast furnace slag (GGBS), coproduct of iron production, and Portland cement (PC), in laboratory mass stabilization of an organic clayey soil, thermally cured in different curing times. After, using two types of binder (PC and the LT defined previously), the investigation of stabilization objective to verify the influence of binder content and preload level. The factors and their influences are statistically evaluated in relation to mechanical response, microstructure and morphology of stabilized soil. Furthermore, is studied the possibility of use the porosity/volumetric binder content index (/Biv e /Civ) on the mechanical response estimate. As results was possible to verify that an organic clayey soil was stabilized with satisfactory mechanical performance by the mass stabilization method using a TB. Moreover, was defined a dosage for LT that developed the best mechanical response on soil, reaching 3710 kPa of compression strength, upper than 2205 kPa of CPV. Was verified the importance of thermal curing to obtaining long term results in short time, allowing to analyze the final strength of pozzolanic binders in a less time. The preload, binder content and type were verified as significant factors in mechanical behavior of the material, turning possible to define the importance of laboratorial study for definition of binder specifications and execution of mass stabilization method in situ. Stabilized soil using LT generated more homogeneous and less porous systems than using CPV. The mineralogic composition of hydrated blends was identified mainly as C-S-H/C-A-S-H gels. Finally, it was possible to correlate the /Biv e /Civ index on the mechanical response estimate of improved soil, in function of binder type, resulting in different curves for LT and CPV.