Comportamento de solo expansivo estabilizado por ligante álcali-ativado oriundo de resíduos : sustentabilidade, propriedades mecânicas e microestruturais

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Araújo, Mariana Tonini de
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estabilização do solo; Ativação alcalina; Resíduos agroindustriais
• Palavras-chave em Inglês: Geotechnical engineering; Chemical stabilization; Alkali-activated material; Reuse of industrial residues; Sustainability
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/254182

Materiais usuais em processos de estabilizações química, a cal e o cimento possuem elevado consumo energético e alta emissão de gases de efeito estufa. Materiais álcali-ativados são uma alternativa mais sustentável para a estabilização de solos. Há uma lacuna científica relacionada a inclusão de uma avaliação de sustentabilidade envolvendo os pilares ambiental, econômico e social em estudos acerca de solos expansivos estabilizados por processos de álcali-ativação. Para preencher esta lacuna, este trabalho visa estudar o comportamento mecânico e microestrutural e a sustentabilidade de um solo expansivo estabilizado por meio da ativação alcalina de uma mistura de cinza do bagaço de cana-de-açúcar (resíduo da indústria de produção de açúcar) e cal de casca de ovo hidratada (oriunda de resíduo de casca de ovo). Uma comparação da ativação alcalina com as propriedades mecânicas e avaliação de sustentabilidade do mesmo solo estabilizado por cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI) foi realizada. Para se alcançar os objetivos citados, testes de resistência à compressão simples e diametral, ensaio de pulso ultrassônico, sucção matricial, durabilidade por molhagem-secagem e escovação e expansão livre foram realizados em misturas solo-ligante álcali-ativado e solo-cimento Portland. Os resultados mecânicos foram relacionados ao índice porosidade/teor volumétrico do agente cimentante (η/Biva). Misturas álcali-ativadas foram avaliadas por meio de análises de microscopia, espectrometria no infravermelho por transformada de Fourier, difração e fluorescência de raios x. Uma avaliação do ciclo de vida ambiental, econômico e social foi realizada para analisar a sustentabilidade do ligante álcali-ativado frente ao cimento Portland. ara ambos ligantes uma correlação significativa foi obtida entre o índice η/Biv0,28 e a resistência à compressão simples e diametral, módulo cisalhante inicial e durabilidade. As misturas apresentaram resultados mecânicos similares quando curadas a temperatura de 23oC: resistência à compressão simples próxima a 5 MPa para amostras de alta densidade/alto teor de ligante com 30% de teor de umidade, e resistência à tração por compressão diametral de 0,6 MPa para amostras de alta densidade/alto teor de ligante com 28% de teor de umidade. Análises de DRX e MEVEDS para o solo-ligante álcali-ativado identificaram, respectivamente, a presença de fase amorfa atribuída a estruturas desordenadas (géis C-S-H e (C,N)-A-S-H) e de partículas de solo embebidas em uma matriz cimentícia. Dosagens de baixa densidade/alto teor de ligante apresentaram maiores impactos ambientais negativos por consumirem maiores quantidades de matéria-prima e diesel para o transporte de materiais. O custo total das dosagens do ligante álcali-ativado foi superior à das dosagens de cimento Portland, principalmente devido ao alto custo de aquisição do hidróxido de sódio. Entretanto, dosagens de cimento Portland apresentaram maior emissão de CO2 e assim maior custo indireto (custo social do CO2). O ligante álcali-ativado apresentou maior impacto social positivo. A dosagem álcali-ativada alta densidade/baixo teor de ligante obteve maior índice de sustentabilidade final. Dosagens de maior densidade e menor teor de ligante resultaram em maiores índices de sustentabilidade por apresentarem menores custos e impactos ambientais.