ANALYSIS OF MECHANICAL AND ENVIRONMENTAL BEHAVIOR OF ASH-SOIL MIXTURES OF COAL BASE LAYERS FOR PAVEMENTS

• Main Author: LOUISE DOS SANTOS ERASMI LOPES
• Other Authors: MICHELE DAL TOE CASAGRANDE
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2011
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=18793@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=18793@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Este estudo apresenta a caracterização de dois tipos de cinzas (de fundo e volante) obtidas da queima de carvão mineral em usinas termelétricas, tendo como objetivo avaliar sua aplicabilidade em camadas de base de pavimentos rodoviários, através da mistura destas cinzas a um solo areno-siltoso não-laterítico característico do estado do Rio de Janeiro. Foram realizados ensaios de caracterização física (granulometria e limites de Atterberg), química (fluorescência de raio-X por energia dispersiva), mecânica (compactação, módulo de resiliência e deformação permanente) e, por se tratar da utilização de resíduos industriais, ensaios ambientais de solubilização e lixiviação. Tais ensaios foram realizados para o solo puro e para as misturas de solo-cinza de fundo (30 e 40 por cento de cinzas de fundo) e solo-cinza volante (10 e 20 por cento de cinza volante), sendo estes teores relacionados ao peso do solo seco. Também foram ensaiados corpos de provas com a adição de 3 por cento cal. Baseando-se nos dados resultantes dos ensaios mecânicos foi realizado o dimensionamento mecanístico-empírico para uma estrutura típica de pavimento. As misturas com inserção de cinzas apresentaram um comportamento mecânico compatível com as exigências de um pavimento de baixo volume de tráfego. Os resultados obtidos demonstram que o solo em estudo é dependente da tensão confinante e que a inserção de cinza volante e a cura prévia aumentam consideravelmente o valor do módulo de resiliência, o que resulta na diminuição da espessura da camada de base em comparação ao solo puro, para um mesmo nível de carregamento e mesmos critérios de dimensionamento. Os resultados com as cinzas de fundo também apresentaram resultados satisfatórios, aumentando o valor do módulo de resiliência, apesar de em menores taxas do que as cinzas volantes, no caso das misturas com a presença de cal e, contudo, nas misturas sem a adição de cal, obtendo melhores resultados ao serem comparados com as misturas com a presença das cinzas volantes. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo dependentes do teor e do tipo de cinza utilizado, da presença da cal, além do tempo de cura. Tais fatos, juntamente com os resultados dos ensaios ambientais ressaltam o emprego positivo de ambos os tipos de cinzas (de fundo e volante) de carvão mineral para aplicação em camadas de base de pavimentos rodoviários, minimizando problemas atuais de disposição de resíduos em lixões e aterros sanitários, dando um fim mais nobre a este material. === The research consists in examining the applicability of two kinds of ash (fly and bottom) of coal combustion residue from thermal power, on the layers of pavements base road by mixing these ashes with a nonlateritic sandy-silty soil, characteristic of the Rio de Janeiro state, with and without lime addiction. This study presents the results of physical characterization (granulometry and Atterberg limits), chemistry (fluorescence X-ray energy dispersive), and mechanics (compression, resilient modulus and permanent deformation), and considering that ashes are industrial waste, environmental testing solubilization and leaching. These tests were conducted on the pure soil, on the ashes and on soil with bottom ash (30 and 40 per cent of bottom ash) and fly ash (10 and 20 per cent of fly ashes) mixtures, these levels of ashes are related to the weight of dry soil, with and without lime addiction. The composite model for resilient modulus were obtained, which represents the mechanical behavior, using the finite element program (SisPAV) for the pavement design. The mixtures with the addiction of ashes showed a mechanical behavior consistent with the requirements for low traffic roads. The results show that the soil is dependent on confining pressure and the inclusion of fly ash and the mixture cure dramatically increase the value of resilient modulus, which is revealed by thinner base layer in comparison to the pure soil, for the same load level and the same design criteria. The results of bottom ashes also were aceptable, increasing the value of resilient modulus in lower taxes than the fly ashes with the addiction of lime, but showing better results in the mixtures without addiction of lime, when comparing wiht the mixtures with fly ashes. The results were satisfactory, and dependents of the levels and kind of ashes, of addiction of lime, and the cure, highlighting the use of both ashes of mineral coal in pavement base roads, eliminating the current problems of waste disposal in dumps and landfills, putting a best end for this material.