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Tipo: Dissertação
Título : Avaliação do uso de geopolímeros para a melhoria de propriedades mecânicas de subcamadas de pavimentos
Autor : Sombra Junior, Adriano Jorge
Tutor: Barroso, Suelly Helena de Araújo
Palabras clave en portugués brasileño: Ativação alcalina;Pavimentos;Cinza volante;Agregado siderúrgico;Coque
Palabras clave en inglés: Alkaline activation;Pavements;Fly ash;Steel slag aggregate;Coke
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Fecha de publicación : 22-abr-2025
Citación : SOMBRA JUNIOR, Adriano Jorge. Avaliação do uso de geopolímeros para a melhoria de propriedades mecânicas de subcamadas de pavimentos. 2025. 112f. Dissertação (Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumen en portugués brasileño: A grande demanda por materiais naturais para a construção de rodovias, atrelada ao fato de que nem sempre os solos de jazidas próximas às obras possuem propriedades mecânicas adequadas, torna necessária a estabilização desses materiais para uso em subcamadas de pavimentos. O cimento Portland e a cal são os aglutinantes usualmente aplicados no processo de estabilização química de solos. No entanto, além de seu alto custo, seu processo de fabricação gera danos ao meio ambiente devido ao grande consumo de recursos naturais e à elevada emissão de gases do efeito estufa. Nesse contexto, os materiais geopoliméricos surgem como alternativa sustentável para estabilização química. Esses materiais utilizam resíduos industriais e subprodutos em sua composição e apresentam características cimentícias, capazes de melhorar as propriedades mecânicas dos solos. Portanto, este trabalho tem como objetivo geral investigar, por meio de ensaios químicos, físicos e mecânicos, a viabilidade da síntese e aplicação de geopolímeros em subcamadas de pavimentos como melhoradores das propriedades mecânicas dos solos. O principal desafio da pesquisa foi a síntese de geopolímeros utilizando cinzas volantes (F), agregado siderúrgico do tipo BSSF (Baosteel Slag Short Flow) e pó de coque (C). Para verificar o incremento das propriedades mecânicas do solo, foi utilizado o ensaio de resistência à compressão simples (RCS) como análise preliminar da viabilidade da técnica. Os precursores foram selecionados, submetidos a tratamento para retirada de sais solúveis, e então definidos os binários de materiais, que passaram por ativação alcalina, caracterização microestrutural e aplicação a um solo argiloso. As estabilizações tiveram 600 corpos de prova moldados em equipamento miniatura, sendo 528 utilizados para análise da RCS, com cura seca e úmida para idades de 7, 14, 21 e 28 dias, e 72 para investigação dos efeitos da retração e expansão. Os resultados mostraram que solos estabilizados com geopolímeros em diferentes dosagens de precursores apresentaram incrementos de resistência. O ganho de RCS foi gradual e apresentou valores satisfatórios com cura em contato com o ar, sendo os melhores resultados obtidos com o pó de coque. O estudo aqui desenvolvido aponta para o potencial dos geopolímeros, produzidos com materiais alternativos, em melhorar as propriedades dos solos para aplicação em subcamadas de pavimentos, além da redução dos impactos ambientais em obras rodoviárias.
Abstract: The high demand for natural materials in road construction, combined with the fact that soils from borrow pits near construction sites do not always possess suitable mechanical properties, makes it necessary to stabilize these materials for use in pavement sublayers. Portland cement and lime are the binders commonly used in the chemical stabilization of soils. However, in addition to their high cost, their manufacturing processes cause environmental damage due to the intensive consumption of natural resources and the high emission of greenhouse gases. In this context, geopolymeric materials emerge as a sustainable alternative for chemical stabilization. These materials incorporate industrial waste and by-products in their composition and exhibit cementitious characteristics capable of improving the mechanical properties of soils. Within this framework, the main objective of this study is to investigate, through chemical, physical, and mechanical tests, the feasibility of synthesizing and applying geopolymers in pavement sublayers to improve soil mechanical properties. The main challenge of the research was the synthesis of geopolymers using fly ash (F), BSSF-type steel aggregate (Baosteel Slag Short Flow), and petroleum coke powder (C). To assess the improvement in the soil's mechanical properties, the unconfined compressive strength (UCS) test was used as a preliminary analysis of the technique's viability. The precursors were selected, treated to remove soluble salts, and then binary material combinations were defined, which were subjected to alkaline activation, microstructural characterization, and application to a clayey soil. The stabilization process involved the molding of 600 specimens using miniature equipment, of which 528 were used for UCS analysis with both dry and wet curing at 7, 14, 21, and 28 days, and 72 for investigating shrinkage and expansion effects. The results showed that soils stabilized with geopolymers at different precursor dosages exhibited strength gains. The UCS gain was gradual and showed satisfactory values under air-curing conditions, with the best results obtained using petroleum coke powder. The study developed here highlights the potential of geopolymers produced with alternative materials to improve soil properties for application in pavement sublayers, as well as reduce the environmental impacts associated with road construction.
Descripción en portugués brasileño : 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/86429
ORCID del autor: https://orcid.org/0009-0001-5825-6450
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/4732674702689629
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0003-0580-8706
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/5132757639915375
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DET - Dissertações defendidas na UFC

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