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Title: Caracterização geotécnica do resíduo da lavra de pegmatitos graníticos granulometricamente reduzidos
Other Titles: Geotechnical characterization of the mining residue of granitic pegmatites granulometrically reduced
Authors: Costa, Victor Pinheiro da
Keywords: Resíduo da mineração;Pavimentação;Feldspato
Issue Date: 30-Nov-2017
Citation: COSTA, Victor Pinheiro da. Caracterização geotécnica do resíduo da lavra de pegmatitos graníticos granulometricamente reduzidos. 2017. 112f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: A atividade de mineração, como em qualquer processo de extração de recursos naturais, provoca impactos ao meio ambiente, seja no que diz respeito a alterações de áreas naturais por meio de sua exploração ou na geração de resíduos decorrentes principalmente de sua lavra e beneficiamento. Partindo do pressuposto que os recursos minerais são bens esgotáveis e que o setor da construção civil é responsável pelo consumo de até 50% de todos os recursos minerais explorados no planeta, é imprescindível que se desenvolvam técnicas de reaproveitamento de resíduos da mineração na construção civil para que ocorra a diminuição do uso de bens naturais e o acúmulo de resíduos, minimizando dessa forma os impactos causados ao meio ambiente. Neste trabalho, é apresentada uma proposta de destinação adequada aos resíduos oriundos da lavra do feldspato pegmatítico da região de Parelhas/RN por meio da sua inclusão em obras geotécnicas. Para tanto, submeteu-se o resíduo estéril do feldspato pegmatítico (REFP) a um processo de tratamento granulométrico, obtendo um material com 100% passante da peneira n°4 (4,8 mm). Posteriormente, o REFP foi submetido a ensaios de caraterização física, química, mineralógica e mecânica. Diante dos resultados foram caracterizados como areias siltosas não plásticas e bem graduada, com massa específica dos sólidos igual 2,66 g/cm3 e granulometria não uniforme. Os resultados de difração de raios-X apontaram para um material com alto percentual de sílica (64,13%) e alumínio (15,08%), apresentando baixo teor de álcalis totais (10,62%) e elevado teor de oxido de ferro (5,25%) em relação aos requisitos químicos para seu consumo nas indústrias de cerâmica e vidro. O mesmo foi designado como um material A-2-4 na classificação rodoviária (TRB - Transportation Research Board), tendo apresentado boa capacidade de suporte à penetração, e podendo ser utilizado quando compactado em energia modificada, em condições ótimas (ρd.máx e wót), como elemento de base em pavimentos com parâmetro de trafego N menor que 5x106 . Entretanto notou-se uma perda de 50% da sua capacidade de suporte a penetração (ISC) para teores de umidade iguais a 𝑤ó𝑡 ± 1, revelando a necessidade de um controle rigoroso quando aplicado em pavimentos. Quanto aos ensaios de cisalhamento direto, as amostras não inundadas apresentaram valores de coesão e ângulo de atrito nas tensões de pico variando entre 15 a 8 kPa e 53° a 43°, respectivamente, para as energias de compactação normal, intermediária e modificada e tensões normais de até 200 kPa. A inundação não provocou mudanças mensuráveis nos valores de resistência de pico, entretanto acarretou em menores valores de resistência a 5,00 mm de deslocamento horizontal da caixa do cisalhamento direto. O REFP se apresentou como um material de baixa compressibilidade, não demonstrando comportamento expansivo ou colapsivo ao ser inundado para os níveis de tensões aplicados nesta pesquisa. Os resultados expostos pelos ensaios de permeabilidade à carga variável para as amostras moldadas em condições ótimas nas energias de compactação normal, intermediária e modificada, demonstram que o resíduo é mediamente permeável (1,28x10-2 – 1,56x10-2 cm/s). O REFP apresentou 83% de atividade pozolânica, resultado que pode se apresentar satisfatório em argamassas, concretos, solo-cimento e solos melhorados. Tecnicamente, o resíduo apresentou propriedades que satisfazem seu uso em obras de terra e/ou misturas com elementos aglomerantes, entretanto são necessários maiores estudos para avaliar o custo energético necessário para seu beneficiamento granulométrico e as zonas de influência de seu local de extração para validar sua aplicabilidade nestes segmentos.
Abstract: Mining activity, as any process of extraction of natural resources, causes impacts to the environment, either in regard to changes in natural areas through their exploitation or in the generation of waste arising mainly from their mining and processing. Assuming that mineral resources are limited and that the construction industry is responsible for the consumption of up to 50% of all mineral resources exploited on the planet, it is imperative to develop techniques for the reuse of mining waste in construction since reducing the use of natural resources and the accumulation of waste would minimize the impacts caused to the environment. In this research it is proposed an adequate disposal of the residues from the pegmatitic feldspar of Parelhas / RN region by means of their inclusion in geotechnical works. For this, the sterile pegmatitic feldspar (REFP) was subjected to a granulometric treatment process, obtaining a material with 100% passing through the sieve 𝑛. 4 (4,8 mm). Subsequently, it was submitted to physical, chemical, mineralogical and mechanical characterization tests. It was characterized as non-plastic and well graded silty sand with a gravity weight equal to 2,66 g/cm3 and non-uniform granulometry. The results of X-ray diffraction test showed a high percentage of silica (64,13%) and aluminum (15,08%), with a low content of total alkalis (10,62%) and a high content of iron oxide (5,25%) in relation to the chemical requirements for its use in the ceramic and glass industries. It was designated as an A-2-4 material by the TRB (Transportation Research Board) classification, which has excellent penetration support capability and can be used when compressed under modified energy and optimal conditions (𝑝𝑑𝑚á𝑥 𝑒 𝑤ó𝑡 ), as a base element in pavements with N <5x106 . However, a loss of 50% of its penetration support capacity (ISC) was observed for moisture content equal to 𝑤ó𝑡 ± 1, revealing the need for a rigorous control when applied as pavements. Regaiding the direct shear tests, the compacted samples showed cohesion values and friction angle at peak shear stress ranging from 15 to 8 kPa and 53 to 43 degrees respectively for the normal, intermediate and modified compaction efforts and normal stress up to 200 kPa. The inundated condition did not cause measurable changes in the values of the peak shear stress; however, it resulted in lower residual shear stress. The REFP was presented as a material of low compressibility, and it did not demonstrate expandable or collapsible behavior when inudated to the stress levels applied in this research. Permeability tests conducted with samples compacted under optimum conditions in the normal, intermediate and modified compaction efforts, demonstrated that the REFP is medium permeable (1,28x10-2 – 1,56x10-2 cm/s). REFP presented 83% of pozzolanic activity, a result that can be satisfactory in mortars, concretes, soil-cement and improved soils. Technically, the residue presented properties that satisfy its use in earthworks and/or mixtures with binder elements; however, further studies are necessary to evaluate the energy cost required for its granulometric processing and the influence areas of its location to validate its applicability in such segments
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25708
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