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Tipo: Dissertação
Título: Stabilization of plastic soils for use in pavement layers with wood ash at different treatment steps
Autor(es): Oliveira, Samuel José Celestino de
Orientador: Barroso, Suelly Helena de Araújo
Coorientador: Gondim, Lilian Medeiros
Palavras-chave em português: Cinza vegetal;Solos - Compactação;Solo estabilizado com cal;Pavimentos sustentáveis;Biomassa vegetal
Palavras-chave em inglês: Vegetable ash;Soil stabilization;Lime stabilized soil;Sustainable paving;Plant biomass
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Data do documento: 2025
Citação: OLIVEIRA, Samuel José Celestino de. Stabilization of plastic soils for use in pavement layers with wood ash at different treatment steps . 168 f. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A combustão da biomassa, que é uma fonte de energia renovável, gera cinzas com potencial de reaproveitamento na construção de pavimentos, especialmente na estabilização de solos para o desenvolvimento de estruturas mais econômicas e ambientalmente sustentáveis. Esta pesquisa avaliou o potencial de utilização de cinza de madeira rica em cálcio, submetida a diferentes etapas de tratamento, como agente estabilizante de solos plásticos para uso em camadas de pavimento. A cinza, produzida por uma indústria localizada na Região Metropolitana do Cariri (Ceará, Brasil), passou por uma série de tratamentos em escala laboratorial, como peneiramento, lavagem com água aquecida, calcinação e hidratação, cada um visando modificar suas propriedades químicas e físicas. As cinzas tratadas foram incorporadas a dois solos argilosos com o objetivo de avaliar alterações na plasticidade, expansividade, comportamento de saturação, desempenho mecânico e segurança ambiental. O estudo incluiu ainda o dimensionamento de um trecho hipotético de pavimento utilizando a mistura mais promissora, seguido por uma análise comparativa de viabilidade de custos entre uma solução alternativa (solo-cinza) e uma estrutura de pavimento convencional tipicamente empregada na região. As análises laboratoriais compreenderam ensaios de compactação, resistência à compressão simples (RCS), mini-CBR, limites de consistência, CBR e módulo de resiliência (MR), realizados em diferentes idades de cura (0, 28 e 90 dias). Ensaios de resistência à tração indireta e fadiga também foram conduzidos, além de testes de lixiviação e caracterização físico-química das cinzas por análise granulométrica, fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X (DRX). Embora a adição das cinzas, independentemente do nível de processamento, tenha reduzido a plasticidade e a expansividade das misturas, melhorado a estabilidade à saturação e proporcionado os maiores ganhos de resistência mecânica em misturas com cinzas calcinadas e cal comercial, do ponto de vista ambiental as cinzas foram classificadas como perigosas devido à sua corrosividade, exceto a cinza lavada. Entretanto, os processos de tratamento adotados reduziram significativamente o potencial de lixiviação de elementos tóxicos. Conclui-se que cinzas de madeira ricas em cálcio podem ser transformadas em estabilizantes eficazes por meio de procedimentos simples de tratamento, contribuindo para o reaproveitamento de resíduos e promovendo a economia circular no setor de pavimentação.
Abstract: The combustion of biomass, which is a renewable energy source, generates ashes with potential for reuse in pavement construction, particularly in the stabilization of soils for the development of more cost-effective and environmentally sustainable pavements. This research evaluated the potential use of calcium-rich wood ash, subjected to different treatment steps, as a stabilizing agent for plastic soils for use in pavement layers. The ash, produced by an industry located in the Metropolitan Region of Cariri (Ceará, Brazil), underwent a series of laboratory-scale treatments, such as sieving, washing with heated water, calcination, and hydration, each aimed at modifying its chemical and physical properties. The treated ashes were incorporated into two clayey soils in order to assess changes in plasticity, expansiveness, saturation behavior, mechanical performance, and environmental safety. The study also included the design of a hypothetical pavement section using the most promising mixture, followed by a comparative cost feasibility analysis between a alternative solution (Soil-ash) and a conventional pavement structure typically employed in the region. Laboratory analyses comprised compaction tests, unconfined compressive strength (UCS), mini-CBR, consistency limits, CBR, and resilient modulus (MR) tests, conducted at different curing times (0, 28, and 90 days). Indirect tensile strength and fatigue tests were also carried out, in addition to leaching tests and physicochemical characterization of the ashes through particle size analysis, X-ray fluorescence (XRF), and X-ray diffraction (XRD).Although the addition of ash, regardless of the processing level, reduced the plasticity and expansiveness of the mixtures, improved saturation stability and the highest mechanical strength gains were observed in mixtures incorporating calcined ashes and commercial lime. From an environmental standpoint, the ashes were classified as hazardous due to their corrosivity, except for the washed ash. However, the adopted treatment processes significantly reduced the leaching potential of toxic elements. It is concluded that calcium-rich wood ashes can be transformed into effective binders through simple treatment procedures, contributing to waste reuse and promoting the circular economy within the pavement sector.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83033
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0003-4309-8757
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7079092805145221
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-0580-8706
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/5132757639915375
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/8069981606259391
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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