Desenvolvimento e análise do comportamento de solo tratado com polímero orgânico : propriedades mecânicas, microestruturais e análise de ciclo de vida

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Vieira, Gledsa Alves
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estabilização do solo; Solo arenoso; Comportamento geotécnico; Polímeros; Glicerol; Avaliação do ciclo de vida
• Palavras-chave em Inglês: Organic polymer; Geotechnical engineering; Glycerol; Soil improvement; Sustainability
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/259218

Devido às propriedades de baixa resistência mecânica da areia, os métodos de estabilização química são amplamente utilizados para melhorar as propriedades do solo visando atender às práticas da engenharia geotécnica. No entanto, a maioria dos aditivos tradicionais ocasionam problemas ambientais. Neste estudo, sintetizou-se um polímero a partir do glicerol (PGI) e foi utilizado sob duas condições de estado físico (semissólido e líquido) como um estabilizador de solo para melhorar a areia. Para avaliar a eficácia do polímero orgânico como aditivo na areia, executou-se dois projetos de experimentos. No projeto 1 uma série de ensaios de resistência à compressão simples (RCS), resistência à tração por compressão diametral (RTCD) e módulo cisalhante inicial (G0) foram realizados na areia reforçada com diferentes concentrações dos polímeros e com o cimento Portland. No projeto 2, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e triaxiais. As propriedades microestruturais foram investigadas com imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e difração de raios-X (DRX). Uma avaliação do ciclo de vida ambiental e econômico foi realizada para analisar a sustentabilidade da amostra com maior desempenho de impermeabilidade. Os resultados obtidos no projeto experimental 1 foram submetidos a análise estatística e indicaram que para o polímero semissólido, o comportamento mecânico é otimizado quando adotado 30% de polímero, 0% de cimento e temperatura de cura 23ºC. Por outro lado, a otimização para o polímero solubilizado indicou 20% de polímero, 20% de cimento e temperatura de cura 23ºC. No projeto 2, constatou-se baixa condutividade hidráulica para as amostras investigadas, com resultados entre 10-7 m/s e 10-10 m/s, e os ensaios triaxiais apresentaram parâmetros de resistência próximo aos encontrados na literatura para este tipo de material. A análise microestrutural indicou o desenvolvimento de uma membrana polimérica, que envolve as partículas de areia e as interligam formando uma estrutura estável. Por fim, o cimento Portland apresentou maiores impactos ambientais negativos por consumir maior quantidade de matéria-prima tradicional de fonte esgotável. Em todas as categorias de impactos ambiental o PI (polímero orgânico industrial) apresentou resultados superiores ao PGI, exceto para ecotoxicidade terrestre. O custo total do PGI foi superior ao cimento Portland, principalmente devido ao alto custo de aquisição do ácido isoftálico. O valor do PI se apresentou quatro vezes maior que o valor do PGI.