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Título: Avaliação das cinzas de carvão mineral produzidas em usina termelétrica para construção de camadas de pavimentos
Autor(es): Vasconcelos, Sarah Denise
Orientador(es): Barroso, Suelly Helena de Araújo
Palavras-chave: Transportes
Materiais - Reaproveitamento
Sustentabilidade
Pavimentos
Paving
Stabilization
Ash
Sustainability
Data do documento: 19-Fev-2018
Citação: VASCONCELOS, S. D. Avaliação das cinzas de carvão mineral produzidas em usina termelétrica para construção de camadas de pavimentos. 2018. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: O aproveitamento de rejeitos produzidos em centrais termelétricas pode representar uma excelente alternativa para construção de pavimentos econômicos e ambientalmente sustentáveis. Esta pesquisa tem por objetivo avaliar a utilização das cinzas de carvão mineral provenientes de uma termelétrica, localizada na Região Metropolitana de Fortaleza, em camadas granulares dos pavimentos. De forma inicial, investigou-se a heterogeneidade das cinzas dispostas em uma bacia de sedimentação a partir da sondagem de 32 furos e realização dos ensaios de caracterização física, química, ambiental, bem como ensaios mecânicos em todas as amostras coletadas. Em virtude da grande heterogeneidade dos resultados mecânicos obtidos e da necessidade ambiental de inertização do resíduo, foi selecionado um solo regional e a cal como estabilizante químico a fim de se produzir em laboratório misturas que apresentassem propriedades mecânicas e hidráulicas adequadas para emprego em camadas granulares dos pavimentos. Assim, foram produzidas misturas de solo-cinza (50% solo + 50% cinza), cinza-cal e solo+cinza+cal, na proporção de 1%, 3% e 5% do estabilizante químico. Para essas misturas, realizaram-se, em diferentes tempos de cura (0, 7, 14 e 28 dias), ensaios de Proctor, CBR (California Bearing Ratio), MR (Módulo de Resiliência), RCS (Resistência à Compressão Simples), RTCD (Resistência à Tração por Compressão Diametral), além de ensaios de avaliação da qualidade da imprimação betuminosa. Constatou-se, a partir dos ensaios realizados, que as misturas M3 (50% solo + 50% cinza), M4 (95% cinza + 5% cal) e M5 (47,5% cinza + 47,5% solo + 5% cal) apresentaram comportamento mecânico compatível para utilização em camadas granulares dos pavimentos. Para essas misturas, realizaram-se ensaios de deformação permanente e ensaios ambientais em amostras no estado solto (lixiviação e solubilização) e no estado compactado (lixiviação em coluna). Posteriormente, foi dimensionado pelo método mecanístico-empírico estruturas de pavimentos, para diferentes volumes de tráfego, com as melhores misturas investigadas, procedendo-se uma análise comparativa de custos. Concluiu-se que o reaproveitamento dos resíduos da termelétrica na pavimentação é viável do ponto de vista técnico-financeiro e ambiental, representando uma excelente alternativa para a proposição de um projeto estrutural de pavimento mais econômico e sustentável.
Abstract: The use of residues produced in thermoelectric plants can represent an alternative for the construction of economical and environmentally sustainable pavements. This research aims to evaluate the use of mineral coal ashes from a thermoelectric plant in granular layers of pavements, from laboratory studies and mechanistic-empirical analysis. Initially, the heterogeneity of the ashes arranged in a landfill was investigated from a 32-hole drilling and physical, chemical and environmental characterization tests, as well as mechanical tests on all collected samples. Due to the heterogeneity, the mechanical results obtained and the environmental necessity to inert the residue, a regional soil and a chemical stabilizer were selected to produce in laboratory stabilized mixtures that presented adequate mechanical and hydraulic properties for granular layers of pavements. Thus, mixtures of soil-ash (50% soil + 50% ash), ash-lime and soil + ash + lime were produced, in the proportion of 1%, 3% and 5% of the chemical stabilizer. For these mixtures, Proctor, CBR (California Bearing Ratio), MR (Resilience Module), RCS (Simple Compression Resistance) and RTCD (Tensile Strength by Diametral Compression) tests were carried out at different curing times (0, 7, 14 and 28 days). In addition, bituminous prime coat quality tests were conducted. It was verified, from the tests performed, that M3 (50% soil + 50% ash), M4 (95% ash + 5% lime) and M5 (47,5% ash + 47,5% soil + 5% lime) showed compatible mechanical behavior for use in layers of pavements. For these mixtures, Permanent Deformation tests and environmental tests were performed on samples in the loose state (leaching and solubilization) and in the compacted state (leaching in Column). Subsequently, pavement structures were designed by a mechanistic-empirical method, for different volumes of traffic, with the best mixtures investigated, proceeding a comparative cost analysis. It was concluded that the reutilization of thermoelectric residues in paving is feasible from the technical-financial and environmental point of view, representing potential alternative for proposing a more economical and sustainable pavement structural design.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/30800
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