A utilização de misturas solo/cinza pesada na pavimentação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.Este trabalho apresenta os resultados da avaliação do comportamento geotécnico e das interações ambientais da estabilização de solos do Município de Tubarão (SC) com cinza pesada da termelétrica Jorge Lacerda com vistas o seu emprego em camadas de estruturas de pavimentos. Com relação aos aspectos mecânicos, tanto o solo como a cinza foram caracterizados e ensaiados em laboratório quanto às curvas de compactação, a capacidade de suporte, a resistência à compressão e o comportamento resiliente isoladamente e misturados. A cinza pesada, por tratar-se de um rejeito da indústria energética, foi classificada de acordo com as normas brasileiras que disciplinam a classificação dos resíduos sólidos quanto à periculosidade. Com base em experiências internacionais, e adaptado à situação particular, foi elaborado um ensaio piloto que visa avaliar a periculosidade da utilização de materiais residuais em situações similares àquelas que serão submetidos na estrutura do pavimento. O ensaio piloto consiste na percolação da água da chuva em células contendo diversas misturas de solo e cinza pesada. A partir da percolação de uma solução com características da água da chuva sobre as diversas misturas analisadas são analisados os elementos potencialmente poluentes presentes no líquido percolado. A percolação é realizada em uma camada de material com espessura e grau de compactação na da qual será utilizado na estrutura do pavimento. Os elementos químicos analisados no efluente percolado foram escolhidos com base na composição química das misturas e foram comparados com os valores orientadores da qualidade do solo e da água subterrânea. Tanto as avaliações do comportamento geotécnico, quanto as avaliações ambientais consideram os materiais de maneira individual, misturados e com a adição de um agente cimentante, ou seja, o solo, a cinza, misturas solo/cinza e misturas solo/cinza/cal em diversas proporções. Os resultados obtidos indicaram que tanto o solo quanto a cinza pesada, quando aplicados individualmente tem um péssimo comportamento geotécnico, não sendo indicados para camada final de terraplanagem ou reforço de subleito. Porém, quando misturados e estabilizados com cal apresentam um comportamento geotécnico satisfatório, podendo ser aplicados em camadas de sub-base de pavimentos flexíveis. A estabilização com cal também é benéfica quanto às interações ambientais, pois os resultados indicaram uma redução nas taxas de lixiviação e solubilização de compostos químicos perigosos presentes na cinza pesada. A partir de uma análise conjunta entre os aspectos mecânicos e de riscos ambientais, são feitas recomendações para a aplicação dos materiais nas camadas do pavimento e também sugestões quanto aos estudos que poderão ser desenvolvidos a partir dos resultados até então obtidos. This work presents the results of the evaluation of the geotechnical behavior and of the environmental interactions of the estabilization of the soils in the city of Tubarão (SC) using the bottom ash from the thermoelectric Jorge Lacerda, considering its use in pavement layers. In relation to the mechanical aspects, the soil and the ash were characterized and sampled in laboratory, considering the compactation curves, the suport capacity, resistance to compression and the resilient behavior, in isolation and in mixtures. Because it is waste from the energy industry, the bottom ash was classified according to the brasilian norms that discipline the hazard classification of solid waste. Based on international experiences and adapted to the particular situation, a pilot sample was elaborated, aiming the hazard evaluation of the use of residual materials in similar situations to those they will be submited in the structure of pavement. The pilot sample consists of the percolation of rain water in calls containing several mixtures of soil and bottom ash. From the percolation of a solutionwith characteristics of rain water over the several analyzed mixtures, the potential polluting elements that are present in the percolated liquid are analysed. The percolation is done in a layer of material with the thickness and compactation level in which it will be used in the pavement structure. The chemical elements analysed in the percolated effluents were chosen based on the chemical composition of the mixturesand were compared to the guiding values for soil quality and underground water. The evaluations of geotechnical behavior and the environmental evaluations considered the materials individually, mixed, and added to a cementing agent, that is, soil, ash, soil/ash mixtures and soil/ash/lime in several proportions. The obtained results indicated that the soil and the bottom ash, when individually applied have a terrible geotechnical behavior, not being indicated for the final layer of earthworks or reinforcement layer. However, when mixed and stabled with lime they present a satisfatory geotechnical behavior and can be applied in subbases of flexible pavement. The stabilization with lime also benefits the environment interactions, because the results indicated a reduction in the leaching rates and solubilization of the hazardous chemical compounds present in the bottom ash. From a joint analysisbetween the mechanical aspects and the environmental risks, recommendations are made for the application of the materials in pavement layers and suggestions are made concerning the studies that might be developed from the results obtained up to now