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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/71118
Type: | Tese |
Title: | Análise da compatibilidade de mistura de solo argiloso com cinzas volantes de carvão mineral sujeita a percolação por diferentes fluidos |
Title in English: | Compatibility analysis of clayey soil mixture with Mineral coal fly ash subjected to percolation by different fluids |
Authors: | Bastos, Ícaro José Fernandes Santos |
Advisor: | Soares, Anderson Borghetti |
Keywords: | Chorume;Argila;Compatibilidade de produtos;Cinzas volantes |
Issue Date: | 13-Feb-2023 |
Citation: | BASTOS, Ícaro José Fernandes Santos. Análise da compatibilidade de mistura de solo argiloso com cinzas volantes de carvão mineral sujeita a percolação por diferentes fluidos. 2023. 190 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará. Fortaleza, 2023. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Em obras ambientais, tais como aterros de resíduos sólidos e barragens de rejeito são requeridos sistemas de impermeabilização, com vistas a funcionar como barreiras impermeabilizantes (liners) para contenção de poluentes. Os materiais empregados como barreiras impermeabilizantes devem apresentar, como características, baixa condutividade hidráulica, resistência às intempéries e ao cisalhamento, durabilidade, além de uma compatibilidade adequada com os diferentes fluidos percolantes. Diante deste contexto, esta pesquisa objetiva avaliar a influência do contato de diferentes fluidos percolantes sobre misturas de solos argilosos com resíduos oriundos da queima do carvão mineral (cinzas), no comportamento hidromecânico de tais materiais. Para isso, utilizou-se como materiais cinzas de carvão mineral advindas de termelétrica do Estado do Ceará, argila caulinítica obtida de uma jazida na Região Metropolitana de Fortaleza (RMF) e argila bentonítica cedida por uma empresa da capital cearense, proveniente de Boa Vista no estado da Paraíba (PB). Foram utilizados ainda 3 (três) fluidos percolantes, que são a água destilada, solução salina e chorume, coletado no Aterro Sanitário Metropolitano Oeste de Caucaia (ASMOC). Foram propostas nesta pesquisa duas misturas, com 20% de cinzas + 80% de argila caulínitica (20C80CAU) e 80% de cinzas + 20% de bentonita (80C20B). O programa experimental constou de ensaios de caracterização físico-química e mineralógica, tais como os ensaios de difração de Raio-X, espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica, complexo sortivo e a determinação do potencial hidrogênico (pH) e da condutividade elétrica (C.E); ensaios de caracterização geotécnica, tais como densidade real, granulometria e limites de consistência; ensaio de compactação Proctor Normal; além de ensaios geotécnicos para caracterização do comportamento hidromecânico de misturas e solos sujeitos ao fluxo de três fluidos percolantes, tais como ensaio de permeabilidade, ensaio de adensamento oedométrico e ensaio de resistência à compressão simples. Os resíduos de termelétrica e as misturas 20C80CAU e 80C20B foram classificados como Classe II-A (não perigosos e não-inertes), o que habilita o uso, do ponto de vista ambiental, para diferentes fins geotécnicos. As cinzas não apresentaram condutividade hidráulica adequada para as aplicações isoladas como material impermeabilizante. A bentonita, o solo caulinítico e as misturas idealizadas apresentam permeabilidades adequadas para utilização em barreiras impermeáveis, com coeficiente de permeabilidade menor do que 10–7 cm/s. No que refere à compatibilidade com os fluidos percolantes, concluiu-se que a interação da solução salina promoveu melhoria nas características geotécnicas para ambas as misturas investigadas,reduzindo a compressibilidade e aumentando a resistência à compressão simples em até 10,4%. No entanto, o chorume fragiliza a camada de impermeabilização para as duas misturas, promovendo um aumento da condutividade hidráulica e da compressibilidade e uma redução de até 14,7% da resistência à compressão simples. Deste modo, concluiu-se que se torna necessário que os projetos de camadas impermeabilizantes usem como fundamentação ensaios em que seja utilizado o chorume como percolante, diante da alta capacidade de alteração das propriedades hidromecânicas dos materiais. |
Abstract: | In environmental works, such as solid waste landfills and tailings dams, waterproofing systems are commonly required, with a view to functioning as waterproofing barriers (liners) to contain pollutants. The materials used as waterproofing barriers must have low hydraulic conductivity, watertightness, weathering and shear resistance, durability, in addition to adequate compatibility with different percolating fluids. Given this context, this research aims to evaluate the influence of the contact of different percolating fluids on clayey soils and mixtures of these with residues from the burning of mineral coal (ash), on the hydromechanical behavior of such materials. For this, mineral coal ashes from a thermoelectric plant in the State of Ceará, kaolinitic clay obtained from a deposit in the Metropolitan Region of Fortaleza (RMF) and bentonite clay provided by a company in the capital of Ceará were used as materials. Three (3) percolating fluids were also used, which are distilled water, saline solution and manure, collected at the Metropolitan Sanitary Landfill West of Caucaia (ASMOC). Two mixtures were proposed in this research, with 20% ash + 80% kaolinite clay (20C80CAU) and 80% ash + 20% bentonite (80C20B). The experimental program consisted of physical-chemical and mineralogical characterization tests, such as Xray diffraction tests, infrared absorption spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis, sorbent complex and the determination of the hydrogen potential (pH) and the electrical conductivity (EC); geotechnical characterization tests, such as real density, granulometry and consistency limits; Proctor Normal compaction test; in addition to geotechnical tests for characterizing the hydromechanical behavior of mixtures and soils subjected to the flow of three percolating fluids, such as permeability tests, oedometric consolidation tests and simple compressive strength tests. As a result, it was observed that all soils and mixtures analyzed are made up of fine material, with kaolinite and bentonite classified as high compressibility clays and ash as low compressibility silts. Thermoelectric waste and mixtures 20C80CAU and 80C20B were classified as Class II-A (non-hazardous and non-inert), which enables their use, from an environmental point of view, for different geotechnical purposes. The ashes did not show the desired hydraulic conductivity for their applications alone as a waterproofing material. However, bentonite, kaolinite soil and idealized mixtures have adequate permeabilities for use in impermeable barriers, with permeability coefficients lower than 10–7 cm/s. With regard to compatibility with percolating fluids, it was concluded that the interaction of the saline solution promoted improvement in the geotechnical characteristics for both investigated mixtures, reducing compressibilities and increasing the resistance to simple compression by up to 10.4%. However, the slurry weakens the waterproofing layer for both mixtures, promoting an increase in hydraulic conductivity and compressibility and a reduction of up to 14.7% in the resistance to simple compression. Thus, it was concluded that it is necessary that the projects of waterproofing layers use tests in which leachate is used as a percolator as a basis, given the high capacity to change the hydromechanical properties of the materials. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71118 |
Appears in Collections: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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