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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39230| Título: | Avaliação do melhoramento de um solo argiloso de Curitiba-PR com farinha de casca de ovo e microssílica para obras de infraestrutura rodoviária |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the improvement of a clay soil from Curitiba-PR with eggshell flour and silica fume for road infrastructure works |
| Autor(es): | Kawanami, Maiky Yamato |
| Orientador(es): | Izzo, Ronaldo Luis dos Santos |
| Palavras-chave: | Estabilização do solo Polímeros Solos argilosos Resíduos industriais - Reaproveitamento Pavimentos Solos - Compactação Soil stabilization Polymers Clay soils Factory and trade waste - Recycling Pavements Soil compaction |
| Data do documento: | 25-Set-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | KAWANAMI, Maiky Yamato. Avaliação do melhoramento de um solo argiloso de Curitiba-PR com farinha de casca de ovo e microssílica para obras de infraestrutura rodoviária. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | Técnicas de estabilização de solos são empregadas para melhorar a capacidade de suporte do subleito, seja por processos mecânicos (compactação), químicos (solocimento/solo-cal/geopolímeros) ou granulométricos. A estabilização de solos com materiais alternativos e resíduos industriais, como a farinha de casca de ovo, é uma prática sustentável que pode reduzir o impacto ambiental e promover a economia. Apesar de avanços nas técnicas de geopolimerização, a utilização da farinha de casca de ovo in natura em processos de estabilização de solos com ênfase em sua resposta resiliente representa uma lacuna no estado da arte. Este estudo tem como objetivo avaliar o comportamento resiliente de um solo argiloso da formação Guabirotuba pelo processo de geopolimerização, utilizando como precursores a farinha de casca de ovo (Fcov) in natura e a microssílica (MS) e como ativador alcalino o hidróxido de potássio (KOH). Para tanto, foram avaliadas 12 misturas distintas e 3 períodos de cura (0, 7 e 60 dias), variando os teores de adição dos precursores de 0% a 4% e de 0% a 5% (microssílica e farinha de casca de ovo, respectivamente) sobre o peso seco do solo. Para todas as misturas, o ativador alcalino utilizado foi mantido fixo em 1% sobre o peso seco de solo. Foram conduzidos ensaios de módulo de resiliência para todas as misturas e deformação permanente para a mistura com melhor resposta resiliente, ensaios de difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para verificação das alterações microestruturais e químicas dos compósitos, além de simulações no software MeDiNa para verificar seu potencial de utilização em sub-base de pavimentos. Independentemente do teor de adição dos precursores, foi observado um declínio nos valores de MR, acompanhado por uma alteração em seu comportamento, tornando-se menos sensível à tensão desviatória. A análise de variância dos valores de módulo de resiliência resultou em médias significativamente diferentes entre si, porém, somente a variável tempo de cura se apresentou como um fator de controle significativo. Para o desenvolvimento de deformações permanentes, não foi possível observar o fenômeno de shakedown, uma vez que todas as amostras apresentaram escoamento plástico, as misturas apresentaram menor dependência da tensão confinante com deformação permanente acumulada total de 0,45 mm para os pares de tensão 120 kPa – 360 kPa. As simulações realizadas no software MeDiNa indicaram a viabilidade do uso tanto do solo natural quanto da mistura com 5% de Fcov e 4% de MS como camada de sub-base em pavimentos com N = 5 × 10⁶, de acordo com os critérios de área trincada e afundamento de trilha de roda, porém, tal prática mostrou-se ineficaz quando comparada com o processo de estabilização mecânica, não justificando sua utilização em obras de pavimentação. |
| Abstract: | Soil stabilization techniques have been employed to improve the bearing capacity of the subgrade, whether through mechanical (compaction), chemical (soil-cement/soillime/geopolymers), or granulometric processes. Stabilization with alternative materials and industrial waste, such as eggshell flour, is a sustainable practice that can reduce environmental impact and promote economic growth. Despite advances in geopolymerization techniques, the use of raw eggshell flour in soil stabilization processes with an emphasis on its resilience represents a gap in the state of the art. This study aims to evaluate the resilient behavior of a clayey soil from the Guabirotuba Formation through the geopolymerization process, using raw eggshell flour (Fcov) and microsilica (MS) as precursors, and potassium hydroxide (KOH) as an alkaline activator. Twelve distinct mixtures and three curing periods (0, 7, and 60 days) were evaluated, varying the addition levels of the precursors from 0% to 4% and from 0% to 5% (microsilica and eggshell flour, respectively) based on the dry weight of the soil. For all the mixtures, the alkaline activator used was maintained at 1% on the dry weight of the soil. Resilient modulus tests were extended for all mixtures and permanent deformation tests were performed for the mixture with the best resilient response, Xray diffraction (XRD) tests and scanning electron microscopy (SEM) for verification of the microstructural and chemical changes of the composites, as well as simulations in the MeDiNa software to verify their potential use in pavement sub-bases. Regardless of the precursor addition content, a decline in MR values was observed, accompanied by a change in their behavior, becoming less sensitive to deviatoric stress. The analysis of variance of the resilient modulus values resulted in significantly different means, however, only the curing time variable was found to be a significant control factor. For the development of permanent deformations, it was not possible to observe the shakedown phenomenon, as all samples exhibited plastic flow, and the mixtures showed less dependence on confining stress with a total accumulated permanent deformation of 0,45 mm for the stress pairs 120 kPa – 360 kPa. The simulations conducted using the MeDiNa software indicated the feasibility of using both natural soil and the mixture with 5% Fcov and 4% MS as a sub-base layer in pavements with N = 5 × 10⁶, according to the criteria of cracked area and rut depth, however, this application proved ineffective when compared to the mechanical stabilization process, not justifying its use in paving works. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39230 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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