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Tipo: Tese
Título: Uso combinado de fibras de polipropileno e cinza leve de carvão mineral para controle de retração e fluxo de gás em camadas de cobertura de aterros sanitários
Autor(es): Elias, Deyvid de Souza
Orientador: Soares, Anderson Borghetti
Palavras-chave em português: Fibras;Cinzas volantes;Fissura (Construção civil);Retracção;Ductilidade
Palavras-chave em inglês: Fibers;Fly ash;Crack (Civil construction);Retraction;Ductility
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
Data do documento: 2026
Citação: ELIAS, Deyvid de Souza. Uso combinado de fibras de polipropileno e cinza leve de carvão mineral para controle de retração e fluxo de gás em camadas de cobertura de aterros sanitários. 2026. 277 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil-Saneamento Básico) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: A disposição final de resíduos sólidos urbanos (RSU) em aterros sanitários impõe desafios, especialmente no controle das emissões de biogás. As camadas de cobertura final atuam como barreiras à infiltração de água e à migração de gases, mas seu desempenho pode ser comprometido pela retração e fissuração de solos compactados. Esta tese avaliou o comportamento hidromecânico e ambiental de misturas constituídas por solo de cobertura, cinza leve de carvão mineral e fibras de polipropileno, visando sua aplicação em aterros sanitários. O programa experimental compreendeu 24 formulações, incluindo materiais de referência, misturas solo-fibra com fibras de 6 e 12 mm, misturas solo-cinza com 10%, 20% e 30% de resíduo e composições ternárias. Foram realizadas caracterizações físico-químicas, mineralógicas, microestruturais, ambientais e geotécnicas, além de ensaios de compactação, consistência, contração, condutividade hidráulica, permeabilidade intrínseca ao ar, compressão simples, tração por compressão diametral, secagem monitorada por imagens e modelagem numérica no software Vadose/W. A cinza reduziu a plasticidade e as retrações volumétrica e linear, sobretudo nos maiores teores; porém, diminuiu a densificação e aumentou o transporte de água e ar. Nos ensaios ambientais, o extrato lixiviado não indicou periculosidade, enquanto o extrato solubilizado caracterizou a cinza como material não inerte, condicionando seu uso ao controle da dosagem, do confinamento e do contato hídrico. As fibras de 12 mm aumentaram a resistência, a deformabilidade e a energia absorvida, mas teores mais elevados favoreceram aglomeração, perda de homogeneidade e maior conectividade de vazios. Entre as misturas ternárias, a matriz com 20% de cinza apresentou a interação mecânica mais favorável com as fibras, embora tenha permanecido menos vantajosa quanto às propriedades de transporte. A avaliação multicritério identificou S0.75F12, composta por solo e 0,75% de fibras de 12 mm, como a formulação de melhor desempenho global. A mistura alcançou 544 kPa na compressão simples e 56,23 kPa na tração indireta, reduziu a retração volumétrica para 32,9% e apresentou condutividade hidráulica de 1,86 × 10-7 cm/s. A modelagem indicou respostas próximas para o solo, S0.50F12 e S0.75F12. Conclui-se que cinza e fibras produzem efeitos complementares, mas não necessariamente sinérgicos. A S0.75F12 é a principal candidata à validação em escala ampliada, enquanto as misturas com cinza apresentam potencial para soluções dosadas ou multicamadas.
Abstract: The final disposal of municipal solid waste (MSW) in sanitary landfills poses challenges, particularly regarding the control of biogas emissions. Final cover layers act as barriers to water infiltration and gas migration; however, their performance may be compromised by the shrinkage and cracking of compacted soils. This thesis evaluated the hydromechanical and environmental behavior of mixtures composed of cover soil, coal fly ash, and polypropylene fibers for application in sanitary landfills. The experimental program comprised 24 formulations, including reference materials, soil–fiber mixtures with 6 and 12 mm fibers, soil–ash mixtures containing 10%, 20%, and 30% residue, and ternary compositions. Physicochemical, mineralogical, microstructural, environmental, and geotechnical characterizations were performed, along with compaction, consistency, shrinkage, hydraulic conductivity, intrinsic air permeability, unconfined compression, indirect tensile strength by diametral compression, image-monitored drying, and numerical modeling using the Vadose/W software. The ash reduced plasticity and volumetric and linear shrinkage, particularly at higher contents; however, it decreased densification and increased water and air transport. In the environmental tests, the leaching extract did not indicate hazardous characteristics, whereas the solubilized extract classified the ash as a non-inert material, making its use conditional upon control of dosage, confinement, and contact with water. The 12 mm fibers increased strength, deformability, and absorbed energy, but higher contents favored agglomeration, loss of homogeneity, and greater pore connectivity. Among the ternary mixtures, the matrix containing 20% ash showed the most favorable mechanical interaction with the fibers, although it remained less advantageous in terms of transport properties. The multicriteria assessment identified S0.75F12, composed of soil and 0.75% of 12 mm fibers, as the formulation with the best overall performance. The mixture reached 544 kPa in unconfined compression and 56.23 kPa in indirect tension, reduced volumetric shrinkage to 32.9%, and exhibited a hydraulic conductivity of 1.86 × 10⁻⁷ cm/s. The modeling indicated similar responses for the soil, S0.50F12, and S0.75F12. It is concluded that ash and fibers produce complementary, although not necessarily synergistic, effects. S0.75F12 is the main candidate for validation at a larger scale, whereas the ash-containing mixtures show potential for controlled-dosage or multilayer systems.
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/87250
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1560542554094394
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-0708-3702
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/8086699997411133
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEHA - Teses defendidas na UFC

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