Estudo de misturas de solo e resíduos siderúrgicos otimizadas estatisticamente para aplicações em liners de aterros sanitários

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Rezende, Juliana de Paula
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: Aterro sanitário - Revestimento; Resíduos de metal - Testes; Metais pesados; Adsorção; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/33137; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.672

Este estudo tem como objetivo pesquisar a viabilidade técnica do reaproveitamento de resíduos siderúrgicos (escórias de aciaria elétrica) em diferentes proporções, combinados a um solo residual tropical, visando à composição de barreiras impermeabilizantes (liners) de aterros sanitários. Foi desenvolvido um planejamento experimental de misturas em rede simplex, composto por três componentes (escórias de aciaria elétrica primária e secundária e um solo residual argiloso), com o intuito de promover a otimização da dosagem de misturas solo-resíduos siderúrgicos. As matérias-primas que compõem as misturas foram submetidas às caracterizações física, química, mineralógica e morfológica. Corpos de prova das composições definidas por meio do planejamento experimental, moldados nos respectivos pontos de ótimo da energia do Proctor Normal, foram caracterizados quanto à resistência à compressão simples (RCS), resistência à tração por compressão diametral (RT) e permeabilidade saturada (Ksat). Em posse dos resultados obtidos dos ensaios, foi determinada, por meio de software de planejamento experimental, a composição ideal representativa das misturas analisadas que atendesse às exigências técnicas de projeto inerentes a liners de aterros sanitários, na qual se buscou a maior porcentagem possível dos resíduos siderúrgicos. Para essa composição ideal, foram realizadas caracterizações geomecânicas (RCS e RT) e hidráulica (Ksat) das amostras compactadas, sendo submetidas também às caracterizações química, mineralógica, morfológica e ambiental, de modo a ampliar as interpretações dos resultados no que diz respeito ao desempenho técnico dessa mistura. Foram realizados também, para a mistura ideal, os ensaios de compressão triaxial CIU (Consolidado Isotropicamente e Não Drenado) e de adensamento edométrico. Observou-se que a adição da escória de aciaria promoveu melhorias nas propriedades de resistência (RCS, RT e resistência ao cisalhamento), rigidez, além de reduzir a permeabilidade saturada. No que se refere particularmente à caracterização ambiental, as concentrações de metais obtidas nos extratos solubilizados e lixiviados foram inferiores aos limites determinados por normas técnicas, indicando que, do ponto de vista ambiental, a mistura ideal produzida com escória de aciaria elétrica apresentou bom comportamento, ocorrendo uma boa imobilização dos metais. Trabalhou-se com uma solução multiespécie com os metais pesados Cd, Mn, Ni, Pb e Zn, para uso nos ensaios de permeabilidade saturada. De posse dos resultados obtidos no estudo após percolação desses metais pesados, para fins práticos de engenharia, concluiu-se que a mistura ideal não apresentou grandes alterações nas propriedades de engenharia investigadas em relação aos corpos de prova percolados com água, considerando-se os resultados de RCS, RT e Ksat. Foi avaliada, também, a influência da estrutura compactada da mistura ideal nos parâmetros de transporte da solução contaminante produzida artificialmente por meio do ensaio de percolação em coluna e também da estrutura solta da mistura ideal sob a influência de diferentes concentrações de metais pesados, levando em consideração o ensaio de equilíbrio em lote. A mistura ideal apresentou significativa capacidade de adsorção dos metais pesados em estudo, uma vez que parte do quantitativo da solução multiespécie foi adsorvida em sua massa. A aplicação dos resíduos industriais em barreiras impermeabilizantes (liners) mostrou- se uma alternativa tecnicamente viável, atendendo aos limites de projeto propostos na literatura técnica para as propriedades mecânicas, hidráulicas e ambientais avaliadas, indicando o potencial de aproveitamento desses resíduos em tais barreiras, as quais comumente demandam grandes quantitativos de materiais. Palavras-chave: Dosagem de misturas solo-resíduos siderúrgicos. Liners. Planejamento experimental. Escória de aciaria elétrica. Metais pesados. Adsorção. Percolação em coluna. Equilíbrio em lote.