Technical viability of using industrial cellulose wastes in forest roads construction

Analisaram-se no presente estudo os comportamentos de engenharia das misturas solo-grits e solo-lama de cal, com base em resultados de ensaios de laboratório envolvendo determinações de parâmetros ótimos de compactação, limites de liquidez e plasticidade, capacidade de suporte CBR, resistências a compressão não confinada e a tração e, também, em resultados de avaliações qualitativas do desempenho dessas misturas, em campo, através do desenvolvimento de trechos rodoviários experimentais em subleitos de estradas florestais. Para tanto, trabalhou-se com amostras de solos representativas das ocorrências de três localidades, a saber: (i) microrregião de Viçosa (MG) solo 1 [A-7-5 (20)] e solo 2 [A-2-4 (0)]; (ii) microrregião de Ipatinga (MG) cenibra amarelo [A-7-6 (6)], cenibra róseo [A-6 (3)] e cenibra vemelho [A-7-5 (20)]; e (iii) microrregião de Alagoinhas (Ba) subleito areia [A- 2-4 (0)] e cascalho de primeira [A-1-a (0)]. Os resíduos oriundos da indústria de celulose, grits e lama de cal, foram utilizados como agentes de estabilização química. Foram realizadas misturas solo-grits com solos de Viçosa-MG empregando-se, em massa, grits nos quantitativos de 4, 8, 12, 16, 20, 24 e 28 %. Os estudos com essas misturas contemplaram a etapa 1 do trabalho que abrangeu a análise das diversas variáveis influentes no processo de estabilização química de solos. Misturas solo-grits com solos de Ipatinga-MG, também, foram realizadas, sendo os quantitativos de grits, em massa, de 12, 16, 20 e 24 %. Nesta etapa 2 os estudos abrangeram a caracterização e classificação das amostras de solo e das misturas solo-grits, avaliação da resistência mecânica via ensaio CBR e execução e avaliação de trecho experimental em áreas da empresa CENIBRA S/A. Os solos de Alagoinhas-Ba foram empregados nas misturas com a lama de cal constituindo-se nos estudos referentes a etapa 3 do trabalho. Os teores, em massa, de lama de cal empregados nas misturas foram de 10, 15, 20 e 25 %. Após a caracterização das amostras de solo, avaliou-se a resistência mecânica das misturas solo- lama de cal via ensaio CBR, em laboratório, e de posse das melhores respostas procedeu-se a construção e avaliação de trechos experimentais em áreas da empresa BAHIA PULP S/A. Os resultados obtidos em laboratório e a análise do desempenho das misturas solo-grits, em campo, possibilitou chegar às seguintes conclusões: (i) o teor de 24 % de grits apresentou-se como o teor ótimo desse resíduo para fins de estabilização dos solos; (ii) o tipo de solo, a energia de compactação, o tempo entre a mistura e a compactação, o lote e a granulometria do resíduo, o período de cura e a imersão em água influenciaram a resistência mecânica e expansão das misturas solo-grits; (iii) solos de textura argilosa tiveram seus valores de resistência mecânica influenciados pela ação dispersiva do sódio presente no resíduo grits; (iv) o tratamento térmico do grits tornou-o mais reativo nas misturas solo-grits; (v) o desempenho, em campo, de trecho experimental contendo solo local mais 24 % de grits, avaliado um ano após sua execução, evidenciou falta de cimentação das partículas do solo pelo grits, observando-se ocorrência de erosão laminar com remoção de parte da camada estabilizada. Os resultados obtidos, em laboratório e campo, para as misturas solo-lama de cal possibilitaram chegar às seguintes conclusões: (i) a melhor resposta, em laboratório, de resistência mecânica e expansão foi para a mistura cascalho de primeira + 25 % lama de cal; e (ii) no campo, o melhor desempenho foi para a mistura com 30 % de lama de cal e 70 % de cascalho de primeira.This study addresses the engineering behavior of soil-grits and soil- whitewash mud mixtures based on data from laboratory testing program and qualitative field evaluation of forest roads testing sites. The laboratory testing program was directed to Atterberg limits (LL and PL), compaction, CBR, unconfined compression and indirect tensile strength tests performed in Brazilian soil samples, as follows: (i) soil 1 [A-7-5 (20)] and soil 2 [A-2-4 (0)], that are from the micro-region of Viçosa, Minas Gerais State; (ii) yellow Cenibra [A-7-6 (6)], pink Cenibra [A-6 (3)] and red Cenibra [A-7-5 (20)], that are from the micro-region of Ipatinga, Minas Gerais State; (iii) sandy sub-grade soil [A-2-4 (0)] and first class gravel [A-1-a (0)], that are from the micro-region of Alagoinhas, Bahia State. The wastes named grits and whitewash mud, both from the cellulose industry, were used as chemical soil stabilizers. The laboratory testing program was divided in three steps, as follows: (i) step 1, concerning the study of Viçosa soils-grits mixtures stabilization process at grits contents of 4, 8, 12, 16, 20, 24 e 28 %; (ii) step 2, encompassing Ipatinga soils- grits mixtures at grits contents of 12, 16, 20 e 24 %, which was directed to soil characterization and engineering classification, determination of mechanical strength via CBR, as well as construction and evaluation of field performance of a forest road test site at Cenibra S/A; (iii) step 3, considering Alagoinhas soils- whitewash mud mixtures at waste contents of 10, 15, 20 and 25 %, which took into account geotechnical characterization and CBR laboratory tests in order to determine best waste content to be used in the construction of forest road test sites at the Bahia Pulp S/A company. Data from the laboratory and field testing program executed with soil-grits mixtures support the following conclusions: (i) best mechanical responses of soil-grits mixtures were associated to 24 % grits content; (ii) parameters such as soil type, compaction effort, elapsed period of time between mixture and compaction, grits production run, grits size distribution, curing period of time and water immersion before testing affect ed significantly the mechanical behavior of mixtures; (iii) sodium presents in grits samples influenced significantly the mechanical strength and swelling of mixtures; (iv) thermal treatment produced more reactive grits samples; (v) one year after construction, field evaluation of the forest road test site at CENIBRA S/A generally showed lack of cementation among soil particles, as well as mixture mass losses due to laminar erosion. Data from the laboratory and field testing program carried out with soil-whitewash mud support the following conclusions: (i) best laboratory testing mechanical response was associated to 25 % whitewash mud plus 75 % first class gravel gavel; (ii) best field performance of test sites was related to 30 % whitewash mud content plus 70 % first class gravel.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio