Comportamento mecânico de um rejeito de minério de ferro estabilizado com cimento Portland

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Mafessoli, Maiki
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estabilização do solo; Cimento portland; Rejeito de mineração; Comportamento mecânico
• Palavras-chave em Inglês: Cement Portland; Triaxial tests; Soil stabilization; Porosity/volumetric cement content index; Mining tailings
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/241972

A compreensão do comportamento geotécnico de rejeitos de mineração é de extrema relevância para a segurança do projeto e operação de estruturas de disposição final desses rejeitos. O Brasil é um grande produtor mineral, sendo o segundo maior produtor de minério de ferro do mundo e, dessa forma, concentrações expressivas de rejeitos são consequências. Esses rejeitos de mineração são correntemente dispostos em sistemas de disposição em que o próprio rejeito faz parte da estrutura, como as barragens de montante, de jusante e de linha de centro, as pilhas etc., que designa um domínio avançado das propriedades e dos comportamento desses rejeitos. Contudo, nos últimos anos devido a tragédias envolvendo rompimento de barragens brasileiras, tais como às de Brumadinho e de Mariana, além das grandes dimensões e sistemas de disposição, que atualmente têm dezenas de metros de altura. É nesse cenário, que o objetivo fundamental deste trabalho foi de estudar o comportamento mecânico de um rejeito de minério de ferro estabilizado com cimento Portland. Preliminarmente, foi realizada a caracterização completa do rejeito para obtenção das propriedades físicas e químicas intrínsecas do material, indispensáveis para a realização das próximas etapas. Em seguida, foram realizados ensaios de resistência à compressão simples (qu), de velocidade de pulso ultrassônico (G0) e de tração por compressão diametral (qt), para um entendimento primário das resistências e rigidezes do rejeito. Por fim, e não menos importante, o rejeito puro e a mistura de rejeito-cimento foram submetidos à ensaios de compressão triaxial consolidado isotropicamente drenado e/ou nãodrenado (CID e CIU, respectivamente) para a determinação dos parâmetros de resistência e rigidez e compreensão do comportamento durante o cisalhamento. Foram realizados ensaios triaxiais drenados no rejeito não-estabilizado com tensões efetivas de 1.000, 2.000 e 4.000 kPa. Já para o rejeito estabilizado com cimento Portland, foram empregados ensaios triaxiais drenados e não-drenados, com tensões efetivas de 200, 400, 800 e 1.600 kPa e 50, 100, 200 e 400 kPa, respectivamente. Através dos resultados de caracterização, determinou-se que o rejeito possui relativamente alto teor de grãos grossos (53,53% retido na #200, 0,074 mm); densidade real dos grãos de 2;916 kN=m3; não-plástico (NP); e com alto teor de sílica e de ferro. Com as resultâncias dos ensaios de qu, G0 e qt, identificou-se a grande efetividade do teor de cimento e da porosidade e, por consequência, do índice h=Civ na resistência e rigidez do rejeito-cimento. Com os ensaios triaxiais para o rejeito não-estabilizado, o rejeito não apresentou pico pronunciado e teve somente comportamento contrativo; obtendo-se um intercepto coesivo efetivo (c) nulo e um ângulo de atrito interno efetivo (f) de 35,12°. Já para o rejeito estabilizado, em ambos os ensaios triaxiais drenados e não-drenados, houve uma ruptura abrupta. Para os drenados, obtiveram comportamento inicialmente contrativo seguido de dilatância; e para os não-drenados, excesso de poropressão positiva, inicialmente e, seguido de poropressão negativa até o fim do ensaio. Através desses, pode-se determinar c = 255;15 kPa e f = 38,11°, mostrando a grande efetividade do cimento Portland na estabilização do rejeito de minério de ferro.