Avaliação da influência da adição de lodo têxtil em propriedades de resistência de um solo tratado com cimento

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação e comparação, por meio de ensaios de laboratório, da variação das propriedades de resistência à compressão e ao cisalhamento de um solo residual do município de Joinville tratado com cimento Portland CP-V, com a adição de lodo de estação de tratamento de efluentes (ETE) de uma indústria têxtil na sua composição. A pesquisa experimental consistiu inicialmente na caracterização física do solo residual e do lodo de ETE. Posteriormente, por meio de métodos de dosagem, foram determinadas as frações de cada componente em quatro misturas diferentes, nas quais variou-se as porcentagens de lodo de ETE em 0%, 5%, 10% e 15% cada uma, com 3% de cimento. Para a avaliação das propriedades mecânicas das misturas, foram moldados corpos de prova para as quatro misturas definidas, sendo alguns rompidos em compressão simples e outros submetidos ao ensaio de cisalhamento direto. Os resultados obtidos para as diferentes dosagens de lodo de ETE foram comparadas com as propriedades do solo residual tratado unicamente com cimento e concluiu- se que, à medida que maiores proporções de lodo foram adicionadas, as amostras apresentaram significativa perda de resistência à compressão simples, sendo que de modo geral, para todos os corpos de prova submetidos ao ensaio de compressão simples, verificaram-se resistências relativamente baixas. A partir dos resultados iniciais do ensaio de compressão simples, foram moldados mais 3 corpos de prova com maior teor de cimento (7%) e 15% de lodo a fim de se verificar se a inserção de maior proporção de agente cimentante seria capaz de fornecer maiores resistências às amostras inibindo a perda de resistência causada pela quantidade mais pronunciada de lodo têxtil. Os resultados apontaram resistências significativamente maiores, cerca de 1425%, com dosagem de 7% de cimento e 15% de lodo, em relação à dosagem com 3% de cimento, indicando que para maiores porcentagens de cimento, mesmo com a adição da maior porcentagem de lodo, a mistura mostra-se com valores representativos de resistência. Quanto aos ensaios de cisalhamento direto, foram moldadas amostras com 0%, 5%, e 10% de lodo, todas com 3% de cimento. A dosagem de 15% de lodo não foi avaliada no ensaio de cisalhamento, pelo baixo desempenho observado pela mesma nos ensaios de compressão simples. Foram obtidos valores um tanto discrepantes se comparados aos resultados esperados com base na literatura. O processo de moldagem dos corpos de prova utilizados no cisalhamento, considerando que foi moldado inicialmente um cilindro de solo de maiores dimensões (cilindro pequeno da compactação) e deste extraídos os corpos de prova menores utilizados para o ensaio, pode ter interferido na estrutura dos corpos de prova ensaiados, e, por consequência, no comportamento tensão-deformação definido pelo ensaio. Concluiu-se ao final das análises que a adição de lodo afeta de forma significativa a resistência à compressão do solo tratado com baixos valores de cimento (3%), sendo que porcentagens de lodo superiores a 10% em massa praticamente inibem a ação do cimento na mistura. No caso da utilização de maiores porcentagens de lodo na mistura, maiores teores de cimento seriam necessários para estabilizar o material. Em relação aos resultados do ensaio de cisalhamento direto, embora tenham sido afetados pelo processo de moldagem dos corpos de prova cimentados, foi possível identificar um leve incremento na coesão e redução significativa do ângulo de atrito das misturas com adição de lodo, fato que exigiria a adoção de taludes bastante suaves, caso as misturas fossem utilizadas em aterros.

This presente thesis aims to evaluate and compare, through laboratory tests, the variation of the compressive strength and the shear stress properties of a residual soil in the city of Joinville with the mixture of sludge from industrial efluent treatment plant and the addition of cementing type Portland CP-V. The experimental research consisted initially in the physical characterization of the residual soil and the textile sludge. Subsequently, using dosage methods, the fractions of each component were determined in four different mixtures, in which the percentages of sludge were varied with 0%, 5%, 10% and 15%, with 3% cement. For the evaluation of the mechanical properties of the mixtures, samples were molded for the four defined compositions, being broken in simple compression and submitted to the direct shear test. The results obtained for the different sludge dosages were compared with the properties of the residual soil treated with cement and it was concluded that, as the greater proportion of textile sludge were add, the samples showed a significant loss of resistance in terms of simple compression. For all the samples submitted to the simple compression test, relatively low resistances were verified. From the obtained test result, 3 more specimens were molded, with higher cement content (7%), and 15% of sludge, in order to verify if the insertion of a higher proportion of cement would be able to provide greater resistance to the samples, inhibiting the losses of resistance caused by the textile sludge. The results showed significantly higher strengths, around 1425%, with a dosage of 7% cement and 15% sludge, if compared to the dosage with 3% of cement, indicating that for higher percentages of cement, even with the addiction of the higher percentage of sludge, the mixtures shows representatives values of resistance. As for the direct shear test, samples were molded with 0%, 5% and 10% of textile sludge, all with 3% of cement. The 15% sludge dosage was not evaluated in the shear test, due to the low performance observed in the simple compression tests. Somewhat discrepant values were obtained when compared to the expected results based on the literature. The molding process of the specimens used in the direct shear test, considering that a larger soil cylinder was initially molded (small compaction cylinder) and from this the smaller specimens used for the test were extracted, may have interfered in the structure of the specimens tests, and, consequently, in the stress-strain behavior defined. It was concluded at the end of the analysis that the addition of sludge significantly affects the compressive resistance of the soil treated with low values of cement (3%), with sludge percentages above 10% by mass practically inhibiting the action of the cement. in the mixtures. In the case of using higher percentages of sludge in the mixture, higher cement contents would be needed to stabilize the material. Regarding the results of the direct shear test, although they were affected by the molding process of the cemented specimens, it was possible to identify a slight increase in cohesion and a significant reduction in the friction angle of the mixtures with the addition of sludge, a fact that would require the adoption of very smooth slopes, if the mixtures were used in landfills.