POSGEO - Doutorado (Teses)

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Otimização de técnicas geoelétricas para caracterização estrutural e hídrica de maciços com porosidade fissural e cárstica.
(2023) Cardoso, Luiz Henrique; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Barbosa, Maria Sílvia Carvalho; Aranha, Paulo Roberto Antunes; Aguiar, Cibele Clauver de; Elis, Vagner Roberto
Identificar e caracterizar descontinuidades geológicas é relevante para o entendimento e solução de diversos problemas geotécnicos e hidrogeológicos, especialmente em maciços com porosidade fissural e cárstica. Na região do Quadrilátero Ferrífero, predominam meios com porosidade fissural, mas meios com porosidade cárstica são também relevantes, especialmente em formações ferruginosas. A Eletrorresistividade (Electrical Resistivity – ER) e o Potencial Espontâneo (Spontaneous Potential – SP) são métodos geofísicos de baixo custo que têm sido utilizados para este fim, mas a grande variabilidade das condições geológicas nestes meios dificulta a comparação das diversas técnicas e arranjos de aquisição de dados. Uma alternativa ainda pouco empregada para superar este problema consiste na aplicação destes métodos em modelos físicos reduzidos, onde as condições internas e de fronteira são conhecidas, em associação com modelagens geoelétricas numéricas, diretas ou inversas. Nesta pesquisa, objetivou-se caracterizar os padrões de descontinuidades e as condições de fluxo em modelos físicos que replicam modelos conceituais comuns nesta região, como os maciços fraturados recortados por duas ou três famílias de fraturas com variadas atitudes e espaçamentos, e de maciço em unidades ferríferas com cavidade com diversas tipologias e orientações de condutos e salões. Inicialmente, foram feitas modelagens geoelétricas numéricas diretas para estes modelos conceituais para prever os resultados esperados dos levantamentos geoelétricos e, desta forma, melhor dimensionar os modelos físicos reduzidos. A comparação de diversos tipos de arranjos e técnicas de levantamento possibilitaram otimizar a aplicação destes métodos na caracterização das condições estruturais e hídricas nestes maciços. Os resultados revelaram que o arranjo Gradiente é muito indicado para mapear fraturas verticais, inclusive para discernir fraturas individuais de um mesmo conjunto, secundado pelos arranjos azimutais Dipolo-Dipolo Equatorial e Quadrático. Estes últimos apresentam alta acurácia para a estimativa da porosidade fissural. Foram determinadas relações ótimas entre o espaçamento intereletrodo ideal para a identificação de descontinuidades com um dado espaçamento. O Dipolo-Dipolo mostrou-se adequado para a identificação de descontinuidades, quando se utilizaram vários espaçamentos intereletrodo nas linhas, mas rigorosamente comparado com o Gradiente, este foi o melhor. O Potencial Espontâneo mostrou-se adequado para identificar sentido de fluxo e rebaixamento de aquífero em meios com porosidade fissural. A umidade no entorno de cavidades ferríferas pode atenuar o sinal elétrico ou até mesmo mascarar o alto resistivo de condutos e salões preenchidos com ar.
Nova metodologia para análise de suscetibilidade a ruptura de taludes rochosos de mineração.
(2022) Ferreira Filho, Flavio Affonso; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Assis, André Pacheco de; Marques, Eduardo
Esta tese apresenta um novo procedimento de análise de suscetibilidade a rupturas para taludes rochosos de mineração, apoiado na conjunção entre os sistemas de classificação de taludes, elaborado em formações ferríferas e rochas encaixantes. Este procedimento apresenta, como uma das etapas, agrupar os taludes em cinco classes: T1, T2, T3, T4 e T5 de acordo com o índice GAMAH-R, definido pela soma das pontuações dadas a cinco parâmetros: geometria, drenagem superficial, modo de ruptura, erosão e deformação. O índice GAMAH-R tem 60% do peso associado à drenagem superficial e padrão geométrico, o que o torna muito apropriado para rochas brandas. Esta classificação permite que os taludes sejam representados em um mapa de taludes de mineração (Mapa GAMAH-R). Uma segunda etapa do procedimento consta da aplicação do GSPI (Global Slope Performance Index), um sistema tradicional que prevê o desempenho de taludes em relação à instabilidade baseado na resistência da rocha intacta, estrutura geológica e água. A conjunção proposta entre GAMAH-R e GSPI possibilitou selecionar taludes mais suscetíveis a rupturas pela inserção na matriz de ruptura (MatRTRM). Esta conjunção é fortemente influenciada pelas condições geológico-geotécnicas e de manutenção das minas. Os taludes com média-alta e alta suscetibilidade foram selecionados para análise de estabilidade com abordagem probabilística, para definição de critérios de aceitabilidade de projeto. A metodologia foi aplicada a vinte e cinco taludes de três minas com diferentes estágios operacionais: a mina juvenil A, em encosta; a mina madura C, em desenvolvimento; e a mina senil B, em geometria de cava final. A mina A mostrou suscetibilidade média-alta em relação a rupturas de banco e quedas de blocos, porém dentro dos critérios de aceitabilidade para taludes de mineração. Para a redução da suscetibilidade deve-se tomar algumas medidas operacionais. A mina B, apresenta uma diversificação de taludes T2, T3, T4 e T5, o que condiz com o estágio de evolução da mina, bem como as condições geológicas. É uma mina de suscetibilidade média-alta a alta em relação a rupturas de banco e colapsos, com taludes fora das condições de aceitabilidade envolvendo altas consequências. Desta forma, trata-se de uma mina instrumentada e com periódicas inspeções e revisões dos parâmetros geotécnicos. A mina C, apresenta taludes T2 e T3 caracterizados pela boa geometria e sem deformação. É uma mina de suscetibilidade média a média-alta em relação a rupturas de banco, atendendo prontamente as condições de aceitabilidade impostas para a mineração.
Cinzas de alto cálcio e carbono para reforço de corpo de barragem.
(2023) Oliveira, Magno André de; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Lima, Hernani Mota de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Resende, Domingos Sávio de; Porto, Thiago Bomjardim
Os rejeitos da mineração de ferro são dispostos em estruturas de pilhas ou em reservatórios formados por barragens, as quais têm sido construídas com elevações cada vez maiores, por meio de métodos empíricos e analíticos. Normalmente, apresentam deficiências nos aspectos construtivos e de segurança. A ruptura das barragens pode gerar prejuízos: ambientais reputacionais; financeiros; sociais e até ferir os direitos humanos, podendo inclusive causar fatalidade de pessoas. Para contornar estes problemas, vários grupos de pesquisas têm se dedicado ao estudo de novas formulações em que são empregados resíduos que minimizam as anomalias que levam a falha da estrutura. Esta tese tem como premissa, empregar a Cinza de Alto Teor de Cálcio (CAC) no solo, a fim de reduzir a ocorrências patológicas e elevar a resistência mecânica. Para tanto, foram dosadas substituições de CAC por solo nos percentuais de 0; 2,5; 5 e 10 % (m/m). Os compósitos produzidos foram caracterizados por MEV, DRX, compactação, CBR, permeabilidade dos solos (carga variável) e outras técnicas. Os resultados de caracterização físico-química da CAC demostraram que as reações de hidratação na presença cálcio, presentes na cinza, ativaram a produção de Portlandita. Por meio da fluorescência de raio X, notou-se que os elementos químicos presentes no solo (coletado no QF) e na CAC, com maiores percentis, compõem a mesma formulação do cimento tradicional. Devido as reações entre os argilominerais presente no solo e o elevado teor de cálcio da CAC, comumente encontrado na forma de óxido e hidróxido de cálcio, foram gerados os ferroaluminatos, silicatos e aluminatos de cálcio hidratados que são componentes semelhas ao encontrados no cimento. Além do mais, o cálcio reagiu com CO2 da atmosfera, formando carbonato de cálcio, evidenciado pela técnica da Termogravimetria da Derivada. Por meio do ensaio de compactação observou-se um ganho de massa específica seca com o aumento da proporção de CAC no solo. Por sua vez, o CBR proporcionou um ganho de aproximadamente 10% de resistência em relação ao solo sem CAC. Ressalta-se que a permeabilidade não foi alterada, revelando uma boa organização das partículas sólidas nos compósitos compactados. Desta forma, pode-se concluir que a substituição de 10% (m/m) de solo por CAC, aumentou a resistência do compósito devido a atividades de endurecimento similares à cal e ao cimento Portland. Desta forma a utilização de cinza com solo indica ser uma técnica promissora para ganho de resistência de solos com finalidade de uso geotécnico.
Estudos geotécnicos de resíduos sólidos industriais de ardósia visando seu emprego na pavimentação viária na região central de Minas Gerais.
(2022) Antunes, Marco Antônio das Graças; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Guimarães, Antônio Carlos Rodrigues; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Lima, Hernani Mota de; Fernandes, Gilberto; Marangon, Márcio; Almeida, Mario Sergio de Souza
A presente pesquisa considera o emprego de material reciclado, ambientalmente inerte, caso dos resíduos industriais decorrentes da operação de lavra e beneficiamento da rocha ardósia, fisicamente transformados em agregados britados, como integrantes das camadas granulares e de revestimento de um pavimento asfáltico. Trata-se de uma solução técnica que contribui para a mitigação de impactos ambientais decorrentes da exploração da ardósia (rocha ornamental). O estudo está centrado na construção e operação de uma pista em um trecho experimental para baixo volume de tráfego, no município de Papagaios, MG, Brasil, onde essa rocha é abundante. Os agregados minerais foram submetidos preliminarmente aos ensaios de caracterização física e química e, sequencialmente, no âmbito da mecânica dos pavimentos, aos ensaios de caracterização mecânica e de cargas cíclicas, com solos do subleito e de empréstimo, para as misturas granulares, e com o ligante CAP 50/70, para as misturas asfálticas. Os resultados encontrados permitiram constatar que o material, do ponto de vista geotécnico, é resistente ao desgaste por abrasão e ao ataque químico, apresenta muito baixa absorção de água, baixa degradação por impacto (com e sem ligante), baixa presença de finos plásticos, baixa quebra por esmagamento, não expansivo e se mostra com satisfatória adesividade a ligante asfáltico. Os parâmetros da metodologia Marshall tiveram seus limites integralmente atendidos. Aplicado o novo método de dimensionamento nacional – MeDiNa, este prognosticou um bom desempenho para o projeto do pavimento, seja em termos de área trincada do revestimento, seja quanto à deformação permanente do sistema de camadas. O desempenho da pista do trecho experimental, ao final dos seus três anos de operação, teve como base metodológica a avaliação funcional, estrutural, mecânica e de segurança viária contra a derrapagem. Diante dos resultados obtidos, espera-se que esse material seja utilizado em obras de pavimentação na região de sua ocorrência, o que concorrerá para sustentabilidade ambiental, evitando-se a exploração de novas pedreiras de agregados convencionais, além de fomentar o emprego e a renda local. A tendência lamelar da rocha não a invalida para uso rodoviário.
Proposta de sistema de análise de risco para queda de blocos em taludes rodoviários.
(2022) Silveira, Larissa Regina Costa; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Santos, Tatiana Barreto dos; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Klen, André Monteiro; Charbel, Paulo André
Tem sido uma tendência na engenharia geotécnica o tratamento de problemas típicos da área, como aqueles relacionados à estabilidade de escavações em geral, com uma abordagem voltada para análise e gestão de riscos, utilizando preferencialmente sistemas quantitativos. Esta pesquisa apresenta uma proposta de um sistema quantitativo para análise de risco de queda de blocos com foco em taludes rodoviários, onde a classificação de risco é dada por uma matriz que relaciona a probabilidade (Likelihood) de queda de blocos e a consequência desse evento. A consequência leva em consideração a chance do bloco atingir a rodovia (consequência A) e a chance de causar acidentes (consequência B). Tanto a probabilidade quanto a consequência A são calculadas por meio de equações, cujos valores são classificados em alto, médio (zona de transição) ou baixo de acordo com a região dos respectivos gráficos dos modelos em que esses valores são plotados. Essas equações e gráficos destes modelos foram gerados utilizando Análise de Agrupamento, Análise de Componentes Principais, Análise Discriminante e Elipses de Confiança, que são técnicas de estatística multivariada. O modelo de probabilidade gerado apresentou taxa de erro igual a 9,1%, enquanto a taxa de erro média quando o modelo foi testado em 31 diferentes amostras foi de 9,5%. O modelo de consequência A apresentou taxa de erro igual a 1,5%, enquanto a taxa de erro média quando o modelo foi testado em 31 diferentes amostras foi de 2,2%. O modelo de Consequência B é baseado em análise direta dos parâmetros, visto que o banco de dados reservado para a Consequência B não era adequado para aplicação de estatística multivariada e apenas dois parâmetros foram avaliados. O banco de dados geral utilizado nesta pesquisa possui mais de 200 taludes e as principais variáveis consideradas são os parâmetros tradicionalmente utilizados nas classificações de perigo e risco de taludes de rodovias.
Análise multicritério e aprendizado de máquina aplicados na predição do potencial espeleológico da região do Parque Nacional Serra do Gandarela, Quadrilátero Ferrífero/MG.
(2022) Nola, Iraydes Tálita de Sena; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Barella, Cesar Falcão; Parizzi, Maria Giovana; Santos, Allan Erlikhman Medeiros; Barbosa, Marcelo Roberto
No Brasil, cavidades ferríferas estão geneticamente e geograficamente associadas aos depósitos minerais explotáveis de ferro. Essas cavidades possuem relevância espeleológica, arqueológica, paleontológica e biológica, sendo ambientalmente e legalmente protegidas. Assim, para um melhor planejamento da explotação e licenciamento ambiental torna-se necessário estudar a gênese e o desenvolvimento das cavidades ferríferas buscando preservá-las sem impedir o avanço da mineração. Esse tema é complexo, pouco difundido e os trabalhos que buscam alternativas para predizer a ocorrência dessas cavidades são escassos. Essa demanda justifica o desenvolvimento de pesquisas e produtos capazes de auxiliar tomadores de decisão, planejadores e autoridades competentes para suporte na definição de locais-alvo de prospecção espeleológica de campo. Nesta pesquisa foi avaliada a capacidade preditiva de técnicas utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico, além de técnicas de aprendizado de máquina na avaliação da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas. Para isso, foram selecionadas as variáveis: razão de óxido de ferro, declividade, índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), curvatura horizontal, curvatura vertical, intensidade de lineamentos e HAND (height above nearest drainage). Para a validação dos resultados foi utilizado um inventário de cavidades previamente levantado. Essas variáveis foram produzidas a partir do processamento de dados geoespaciais de uma região da Serra do Gandarela, Minas Gerais, Brasil. A primeira técnica aplicada, utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico (AHP), foi implementada e os resultados mostraram um desempenho satisfatório do mapa produzido em predizer áreas favoráveis a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC (the area under the curve) em torno de 0,85. Na sequência foi aplicada a técnica de aprendizado de máquina denominada Florestas Aleatórias. Esta técnica foi a que se mostrou mais eficaz no estudo da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC igual a 0,957. De forma complementar foi utilizada a técnica de Redes Neurais Artificiais, cujos resultados indicaram que o modelo aplicado não possui capacidade de generalização, apesar de seu desempenho ter sido considerado satisfatório durante o treinamento. Espera-se que os passos metodológicos detalhados neste estudo incentivem os planejadores e tomadores de decisão de empreendimentos de mineração e agências ambientais a adotá-los com o objetivo de mapear a suscetibilidade à ocorrência de cavidades ferríferas totalmente com base na aquisição e análise de dados remotos.
Concreto de baixo carbono à base de cimento binário de cinza de biomassa e sílica ativa para produção de bloco ecológicos de pavimentação.
(2021) Teixeira, André Henrique Campos; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Fernandes, Gilberto; Porto, Thiago Bomjardim; Saraiva, Sérgio Luiz Costa
O setor de construção civil consome enormes quantidades de matéria prima e energia, especialmente obras de infraestrutura. Assim, o uso de materiais ecológicos é indispensável para promover o desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, o presente trabalho investigou concretos de baixo carbono para produção de blocos ecológicos de pavimentação. O aglomerante foi definido segundo duas abordagens: na primeira, foi utilizado cimento binário desenvolvido com cinza de biomassa de eucalipto (CBE) e sílica ativa (SA) em substituição total ao cimento Portland; já na segunda, a mistura dos resíduos foi utilizada como precursor em reações de álcali-ativação, formando cimento álcali-ativado. A abordagem experimental foi realizada com uso de cinco misturas diferentes, obtidas pela variação da quantidade de água ou de solução de hidróxido de sódio. A caracterização desse novo material foi realizada por meio de resistência à compressão, expansibilidade, absorção de água, abrasão profunda, investigação microestrutural e potencial fotocatalítico. Os resultados evidenciaram que o sistema CBESA possui desempenho compatível ao cimento Portland, quando utilizado como aglomerante alternativo, além de funcionar como precursor de concreto álcali-ativado. Os blocos produzidos degradaram matéria orgânica, sendo esta degradação mais intensa com a incidência de UV. Dessa forma, o aglomerante CBE-SA pode ser utilizado com sucesso para fabricação de blocos ecológicos de pavimentação com baixa emissão de carbono.
Aplicação de diferentes metodologias de determinação de tensão in situ em maciços rochosos do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro.
(2021) Penido, Henrique de Andrade; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Freire, Germán Marcelo Martins Vinueza; Magalhães, Fábio Soares; Maia, José Allan Carvalho
Conhecer a distribuição das tensões atuantes nos maciços rochosos é uma das maiores preocupações da mecânica de rochas. Até a atualidade não existe um método específico que consiga determinar com precisão as tensões naturais in situ para qualquer maciço rochoso e de maneira geral aceita-se que nos locais onde as formações rochosas são relativamente uniformes como em acamamentos e planos extensivos de rochas sedimentares, a força vertical em uma determinada profundidade h irá desenvolver uma tensão uniforme σz proporcional ao peso da cobertura de rocha. Não obstante, falhas e outras heterogeneidades afetam a distribuição desse carregamento. Além disso, magnitudes e orientações das tensões locais in situ vêm sendo alteradas ao longo do tempo geológico, dobras e falhas foram criadas em resposta às forças de épocas passadas fazendo que tudo isto se envolva na criação de um sistema de forças heterogêneo, que é dominado pelo regime tectônico. A presente tese de doutorado, descreve-se, mediante um estudo de caso, a aplicação de ensaios de determinação das tensões in situ (magnitudes e orientações), por meio dos métodos de Fraturamento Hidráulico, DCDA - Diametric Core Deformation Analysis e DRA - Deformation Rate Analysis, para um maciço rochoso itabirítico do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro. Estudos anteriores disponíveis neste maciço rochoso consideram valores estimados de k, não sendo prática adotada a realização de ensaios de tensões in situ nos maciços rochosos desta região para subsidiar análises geotécnicas. A zona estudada está localizada a uma profundidade de até 400 m no entorno de uma cava; portanto, a determinação da distribuição de tensões in situ é muito importante para avaliar a sua estabilidade. As atividades desde o planejamento até a execução dos ensaios, e os resultados, são apresentados. O maciço em estudo mostra a presença de diferentes estruturas geológicas, como bandamento e foliação, o que dificultou a realização dos ensaios. Os ensaios DRA mostram uma marcada diferença comparado com os resultados de FH e DCDA, com tensões horizontais maiores que a vertical. Os resultados contribuem para o entendimento das deformações e das tensões induzidas pela atividade de mineração em taludes do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro e seus impactos nas estruturas circundantes. Para uma melhor determinação das tensões regionais in situ no maciço rochoso do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro, recomenda-se a realização de novos ensaios de Fraturamento Hidráulico e de ensaios de Fraturamento Hidráulico em Fraturas Pré-Existentes (HTPF).
Estudo do processo de sedimentação, compressibilidade e adensamento em rejeitos de fosfato com o uso de coagulantes e floculante.
(2021) Barriga Paria, Christ Jesus; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Ferreira, Lucas Deleon; Lima, Hernani Mota de; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Cervantes, Luis Martin Tejada
A gestão de disposição de rejeitos de baixa densidade por via úmida, tal como o de fosfato, é de extrema relevância na indústria da mineração, sendo imprescindível uma caracterização detalhada dos deles. A utilização de teorias de adensamento a grandes deformações já é amplamente feita há décadas, dessa forma torna-se indispensável realizar estudos aprimorando um modelo deposicional fundamentalmente consistente, relacionados às grandes deformações experimentadas pelo rejeito durante o processo de adensamento. Portanto, esta tese padronizou uma metodologia de análise desde o processo de sedimentação (mediante ensaios de coluna), o processo de adensamento, realizado pelo ensaio de adensamento induzido por percolação (um ensaio não convencional em particular), além de um programa de simulações numéricas. O rejeito procedente da etapa de beneficiamento da Mina de Bayovar, no Peru, permitiu montar os corpos de prova para diferentes teores de sólidos, com limites entre a faixa de 8,5% a de 21%. A metodologia também foi agregada o uso de coagulantes e floculante com dosagens de 20 ppm a 120 ppm para entender o comportamento do rejeito frente às reações químicas que poderiam ser experimentadas, além de conhecer sua resposta nos processos de sedimentação, compressibilidade e adensamento. Os resultados obtidos com os ensaios determinaram com precisão a razão da velocidade de sedimentação e as relações de compressibilidade e permeabilidade para polpas do rejeito de baixa densidade, referindo-se às diferentes condições do teor de sólidos e da dosagem do floculante. Os ensaios de adensamento por percolação ajudaram no entendimento do rejeito de fosfato com a obtenção dos parâmetros constitutivos que foram usados diretamente na modelagem numérica de adensamento de grandes deformações (através do software CONDES0), de onde foram obtidas simulações de enchimento de um reservatório. Esses modelos, que dependem das relações de sedimentação, compressibilidade e permeabilidade, podem ser usados para a seleção de estratégias de disposição de rejeitos de mineração na etapa de armazenamento nos reservatórios de um projeto de mineração.
Proposta de uma metodologia de tratamento de fundação de uma barragem de concreto e seus efeitos na análise de subpressão e deslocamentos.
(2020) Lopes, Marieli Biondo; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Saião, Alberto de Sampaio Ferraz
O Brasil possui um dos maiores parques hidrelétricos do mundo, com capacidade de geração de energia comparado à posição da Arábia Saudita na extração de petróleo. Empreendimentos importantes nos rankings mundiais foram projetados e executados no país, a citar a UHE Itaipu, UHE Tucuruí, e as mais recentes, UHE Jirau e UHE Belo Monte. Isso ressalta a importância no estudo continuado de técnicas e teorias comumente utilizadas, a fim de melhorar a qualidade dos projetos. Este trabalho aprofundou os conceitos referentes aos tratamentos de fundação em barragens de concreto, através de cortinas de injeção e drenagem. Propôs, como objetivo principal, elaborar um modelo de tratamento otimizado às características hidráulicas da fundação do vertedouro da UHE Jirau, e avaliou o seu impacto nas magnitudes da subpressão, deslocamentos horizontais da crista e, estabilidade global. Em relação à condutividade hidráulica do granito de fundação, este possui permeabilidade abaixo de 10-4 cm/s, coeficiente este apresentado em situações de maciços rochosos já tratados, revelando que para este material o tratamento ideal poderia ser pontual. Na Europa, utiliza-se a metodologia GIN para injeção com calda de cimento, baseada nos ensaios de Lugeon. Aplicou-se, por retroanálise, este método na UHE Jirau, encontrando intensidades mais baixas que àquelas recomendadas por Lombardi e Deere (1993), devido à baixa condutividade hidráulica do maciço, corroborando com as análises de permeabilidade. No estudo da subpressão, constatou-se que um projeto otimizado de fundação, com furos de injeção posicionados pontualmente na fundação e aumento dos furos de drenagem profunda, apresenta uma redução de 10% na magnitude da subpressão. Essa redução, acarreta em aumento nos fatores de segurança da estabilidade global, destacando-se uma variação de até 70% na segurança contra a flutuação. No caso dos deslocamentos horizontais da crista do vertedouro, comprovou-se que os esforços da subpressão (orientados pela melhoria no projeto de tratamento de fundação) não provocam alteração, devido as ações de empuxos hidrostáticos e hidrodinâmicos serem mais importantes para estes efeitos.
Proposta de metodologia para lavra de barragens de rejeitos de ferro construídas pela técnica de aterro hidráulico.
(2020) Sousa, Gustavo Marçal de; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Villar, Lúcio Flávio de Souza; Ribeiro, Luís Fernando Martins
Esta tese tem como objetivo propor metodologia que permita avaliar a segurança geotécnica das operações de lavra de barragens de rejeitos construídas pela técnica de aterro hidráulico, criando alternativa para a indústria de mineração que alie o ganho ambiental do aproveitamento dos rejeitos a uma desativação definitiva, por meio da lavra de barragens. Para tal, o desenvolvimento de pesquisa teve ênfase na proposição de um conceito de desmonte, com seus pilares fundamentados na escolha de uma barragempiloto, que permitiu a montagem de um plano de investigação geológico-geotécnico específico para projetos de lavra, incluindo investigação indireta por geofísica. Como resultados, são propostas seis etapas para um adequado estudo e desenvolvimento da lavra: caracterização do reservatório; modelagem qualitativa e quantitativa do rejeito; elaboração do plano de lavra; definição da rota de processo/local de deposição; arranjo geral operacionalizado e execução de testes em escala de produção, as quais são capazes de gerar elementos suficientes para o atendimento de premissas iniciais de projeto, permitindo avaliar a estabilidade geotécnica em geometrias muito próximas das que serão executadas em campo, servindo de base para a tomada de decisão a respeito da viabilidade técnica e econômica do desenvolvimento das ações de descomissionamento. Ainda, dentro da metodologia para lavra, a técnica de vibro-adensamento desenvolvida para rejeitos, baseada na proposição de adensamento de solos arenosos, juntamente com o conceito de lavra em tiras proposto e executado a partir do Teste 5, possui potencial para aplicação em grande parte dos aterros hidráulicos constituídos por rejeitos de ferro, desde que o percentual granulométrico passante na peneira 200 (0,075mm) não seja superior a 70%. Conclui-se, com base nos resultados apresentados, com devido olhar crítico, que a metodologia proposta é capaz de viabilizar a lavra com foco em descomissionamento ou manejo, garantindo a segurança geotécnica das operações de lavra para barragens de rejeitos similares à barragem-piloto.
Estudo das faixas granulométricas no comportamento e vida útil do lastro ferroviário utilizando equipamento de ensaio dinâmico de lastro - EEDL.
(2020) Hilário, Ronderson Queiroz; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Silva, Luiz Francisco Muniz da; Palmeira, Ennio Marques
A faixa granulométrica utilizada tem influência direta na vida útil da camada de lastro quando submetido ao carregamento gerado pelo tráfego ferroviário. Entretanto, no Brasil, temos apenas duas faixas granulométricas a serem utilizadas. As faixas preconizadas pelas entidades normativas brasileiras são muito uniformes, e publicações referentes a um comportamento mecânico mais eficiente expressam a necessidade de uma faixa granulométrica bem graduada, diferente das faixas usualmente utilizadas em vias brasileiras. Essa faixa mais bem graduada proporcionaria uma menor deformação e uma redução da degradação, concedendo maior vida útil ao lastro. Neste contexto, a influência da granulometria do lastro utilizada em ferrovias foi objeto de estudo, no intuito de se verificar o comportamento mecânico e sua influência na vida útil da via, mitigando a geração de finos e mantendo a eficiência da drenagem. Para isso, foram escolhidas duas faixas granulométricas: Faixa 3 da AREMA (Faixa A da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT) e a Faixa 50 Australiana. No estudo, foi utilizado um Equipamento de Ensaio Dinâmico de Lastro para simular o tráfego ferroviário, composto por uma caixa metálica cúbica, com 1,00 m de aresta, e um pistão que aplica uma carga máxima de 20 t/roda, simulando uma via com capacidade de carga de 40 t/eixo. Foram realizados ensaios de caracterização preconizados pelas normas brasileiras nos materiais de subleito, sublastro e lastro, a fim de se comprovar a utilização deles como camadas de uma via. Posteriormente, procedeu-se à compactação das camadas de subleito e sublastro, seguidos da colocação do lastro, trilho e elementos de fixação, conforme recomendação das normas. Para se verificar o recalque das camadas, hastes foram colocadas nas interfaces das camadas, acopladas a extensômetros, para sua medição. Foram realizados 5 ciclos de 100 mil aplicações de carga, com a realização da granulometria no material de lastro ao término de cada um. Foram estudados os valores de CNU, Cc, módulo de finura e diâmetro máximo, e a relação desses parâmetros com o Índice de Quebra do material. Foi calculado o recalque de camada ao final de cada ciclo com a finalidade de se verificar qual granulometria apresentou uma melhor eficiência. Foi comparada a quebra dos materiais das duas faixas estudadas e o material que teve um maior percentual de quebra foi o que se enquadrou na faixa 3 da AREMA (Faixa A da ABNT), mostrando que, para o material analisado e para a carga aplicada, não é eficiente para ser utilizado como camada delastro. Com os valores encontrados de Cc, CNU, módulo de finura e diâmetro máximo, foi proposta uma faixa granulométrica mais bem graduada e uma distribuição granulométrica que se enquadre nessa nova faixa para ser utilizada como lastro, a fim de melhorar o imbricamento entre os grãos, reduzindo sua quebra, melhorando a deformabilidade, sem prejudicar a permeabilidade.
Metodologia semiempírica de cálculo de capacidade de carga geotécnica de estacas com base em dados de SPT extrapolados via krigagem e ensaios de carregamento dinâmico.
(2020) Pereira, Armando Belato; Gomes, Romero César; Porto, Thiago Bomjardim; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Neves, Leandro Duarte; Lopes, Francisco de Rezende
Os métodos semiempíricos para o cálculo da capacidade de carga geotécnica de estacas são ferramentas fundamentais na Engenharia de Fundações, pois, previamente, constituem-se na principal forma de se estimar o comprimento das estacas e, consequentemente, de se prever o custo das fundações de um empreendimento. Porém, tais métodos não são universais uma vez que possuem validade limitada aos solos locais originalmente pesquisados pelos seus respectivos autores. Ao projetista de fundações cabe determinar os parâmetros geotécnicos do solo pertinentes aos métodos semiempíricos de forma que possa prever a capacidade de carga geotécnica dos elementos de fundação. A conjuntura econômica atual da Engenharia brasileira exige projetos de fundações cada vez mais otimizados, muitas das vezes com informações geológico/geotécnicas de campo traduzidas, especialmente, por sondagens do tipo SPT, insuficientes ou não disponíveis na quantidade que o projetista julgaria pertinente. Neste contexto esta tese propõe uma metodologia para o desenvolvimento de métodos semiempíricos que podem, em um primeiro momento, ser regionalizados, tomando como base dados de ensaios do tipo SPT (obtidos diretamente em campo e/ou indiretamente, por meio de técnica geoestatística conhecida como krigagem ordinária) e ensaios de carregamento dinâmico. Para a validação da metodologia proposta, embasado em um case real, foi desenvolvido um método de cálculo de capacidade de carga geotécnica para estacas pré-moldadas de concreto assentes em argila arenosa na região de UberlândiaMG, o qual apresentou desempenho satisfatório, em concordância com os resultados dos ensaios de carregamento dinâmico e com os resultados obtidos empregando-se métodos semiempíricos já difundidos na prática da Engenharia de Fundações brasileira. Embora o método semiempírico proposto nesta pesquisa tenha sido desenvolvido com base em um número restrito de ensaios, entende-se que o mesmo possa ter aplicabilidade generalizada uma vez aprimorado ao longo do tempo com a inserção de novos ensaios e ajustes no modelo matemático, o mesmo é válido para métodos que porventura vierem a ser desenvolvidos com base na metodologia proposta. Esta tese também apresenta uma discussão sobre a influência do embuchamento na resistência de ponta de estacas na qual se evidencia que, para o case em questão, a consideração proposta pela atual NBR 6122/2019 conduziria a resultados contrários à segurança. Finalmente, apresenta-se a análise de confiabilidade das fundações do empreendimento (estudo de caso) com base nos momentos probabilísticos, média e coeficiente de variação, associados à variabilidade de resistência e solicitação das estacas, evidenciando que esta é uma maneira prática, sem grande complexidade matemática para o gerenciamento das incertezas inerentes a um projeto de fundações, permitindo uma tomada de decisão racional quanto ao desempenho do mesmo.
Estudo da erodibilidade em horizontes de taludes de corte rodoviário por meio de procedimentos de laboratório e de campo.
(2020) Couto, Bruno de Oliveira Costa; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Pereira, Eleonardo Lucas; Marangon, Márcio; Carvalho, José Camapum de
A erodibilidade é comumente definida como a facilidade com a qual as partículas do solo são carreadas pela ação de um agente erosivo. Apesar de muitos estudos com enfoque agronômico e geotécnico, ainda existem lacunas no que se refere a taludes de corte rodoviários, principalmente pelas condições diferentes existentes entre o uso e a estrutura do solo. Este trabalho apresenta o estudo da erodibilidade de solos em taludes de corte localizados na região do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais, conformados por dois horizontes de comportamento antagônico frente a erosão. Ao se estudar materiais sob as mesmas condições ambientais, pode-se minimizar a interferência de outros parâmetros, condicionando majoritariamente o efeito da erosão às propriedades intrínsecas dos solos. Com a definição dos pontos, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas, e, posteriormente, realizados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT em laboratório. Para avaliação da resistência do solo “in situ” foram utilizados mini vane test e penetrômetro portátil. Como metodologia de estimativa direta, é proposto um erosímetro para avaliar as perdas de solo, baseado no teste de resistência à erosão do “Council for Scientific and Industrial Research” (CSIR) da África do Sul. As frações de argila se mostram superiores nos horizontes resistentes, ao passo que a fração silte tende a ser maior nos solos suscetíveis à erosão. O ensaio de estabilidade de agregados por via úmida se mostra bastante eficiente na distinção de solos potencialmente erodíveis. Os parâmetros químicos: pH (Δ pH), CTC, matéria orgânica e os teores de óxidos majoritários aliados aos coeficientes de intemperismo demonstram que solos em maior grau de intemperismo são menos suscetíveis aos processos erosivos. Os ensaios da metodologia MCT, principalmente o método expedido das pastilhas e o critério de erodibilidade ilustram o comportamento diferenciado entre os horizontes estudados, demonstrando que as propriedades lateríticas conferem resistência à erosão. A resistência “in situ” e as perdas de massa obtidas pelo erosímetro se mostram promissoras na investigação da erodibilidade, permitindo distinguir o comportamento de solos resistentes e erodíveis. A contextualização pós ensaio se mostrou interessante, uma vez que permitiu verificar a sensibilidade dos métodos utilizados em relação ao comportamento dos solos em campo, sendo possível formular um procedimento para investigação da erodibilidade em taludes de corte, com destaque para as perdas de solo determinadas por meio do erosímetro proposto.
Metodologia para estabilização química do agregado siderúrgico para aplicação como lastro ferroviário.
(2016) Fernandes, Daniel Pinto; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Pereira, Carlos Alberto; Corteletti, Rosyelle Cristina; Almeida, Maria das Graças Gardoni de; Silva, Luiz Francisco Muniz da
Nas últimas décadas, o interesse pela aplicação dos resíduos industriais em outras áreas têm crescido amplamente. A este fato, pode ser atribuído tanto questões econômicas quanto ambientais. Nesta perspectiva, os agregados siderúrgicos antes chamados escória de aciaria se apresentam como um co-produto com grande geração nas usinas siderúrgicas integradas. Para cada tonelada de aço produzido, são gerados cerca 170 kg de agregado siderúrgico no processo Linz Donawitz. De forma geral, os agregados siderúrgicos recém produzidos apresentam uma expansibilidade volumétrica que conduzem o material à fragmentação e posterior produção de finos. Em razão dessa expansibilidade, o emprego desse material, deve ser feito a partir de processos de estabilização dos óxidos instáveis. O presente trabalho de pesquisa têm por objetivo precípuo a estabilização química dos óxidos instáveis por meio da fusão do agregado siderúrgico na fase líquida com refratário de coqueria cominuído. Após tratamento, o co-produto estabilizado foi britado na faixa específica para lastro e caracterizado nas áreas física, mecânica, química, ambiental, elétrica e de campo para aplicação em vias férreas sinalizadas. Em sequência às caracterizações, foi dimensionado, tanto empiricamente, como mecanisticamente, o pavimento ferroviário de um trecho da Estrada de Ferro Carajás com os dados de lastro composto por brita e pelo agregado siderúrgico estabilizado, a fim de se comparar e verificar que o co-produto formado pela fusão é mais competente que o usualmente aplicado. Para alcançar este propósito, a metodologia definida para estabilização do material passou primeiramente pela caracterização química do refratário de coqueria, para determinação da fração mais eficaz no processo, depois pela fusão da escória recém produzida com a fração escolhida, resfriamento em baia e consequente solidificação, para enfim britagem e transporte para as caracterizações no Laboratório de Ferrovias e Asfalto da Universidade Federal de Ouro Preto. Os resultados obtidos pela metodologia de estabilização nas caracterizações para lastro padrão foram em conformidade com os limites estabelecidos por norma. Em relação à comparação entre as tensões no pavimento ferroviário, o agregado siderúrgico alcançou melhor performance do que a brita usualmente empregada. A avaliação em termos do custo do agregado estabilizado frente ao natural (brita) se mostrou favorável ao primeiro material.
Avaliação geotécnica da influência da vegetação arbórea na estabilidade de taludes de pilhas de estéril.
(2019) Mendanha, Fabiano Oliveira; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Barbosa, Michele Cristina Rufino; Martins, Sebastião Venâncio
A inclusão da presença de árvores numa análise de estabilidade de taludes não é muito comum. Do ponto de vista geotécnico, a influência de árvores, resume-se a uma análise qualitativa. Para as análises de estabilidade, as forças decorrentes da presença arbórea não são, normalmente, consideradas. Atribui-se a essa não consideração à dificuldade de obtenção de parâmetros específicos de um sistema arbóreo num determinado talude. Este estudo avalia a influência dos parâmetros de coesão adicional imposta pelo enraizamento, do peso das árvores e da força do vento que, incidindo nas árvores é transmitida para o solo pelas raízes, numa análise de estabilidade em pilhas de estéril revegetadas. A força do vento é a variável mais complexa para ser quantificada dado às incertezas como a velocidade do vento, os coeficientes de arraste e as características locais. Em construções metálicas a força do vento é um parâmetro preponderante num dimensionamento estrutural. Este estudo propõe um modelo, baseado no cálculo estrutural de estruturas metálicas, para avaliação da influência arbórea em taludes naturais e construídos. O estudo apresenta ainda análises de sensibilidade dos parâmetros da vegetação e sua influência de acordo com o posicionamento das árvores em um talude. Os resultados quantitativos encontrados diferem de várias abordagens qualitativas observadas na literatura. O método sugerido foi aplicado numa pilha de estéril de uma mina recuperada. Os resultados encontrados de uma análise geotécnica considerando a presença de árvores em taludes são diversos em função do porte das árvores, do tipo de sistema radicular, da fertilidade ao longo do perfil do solo, da inclinação e posição das árvores no talude e da direção e da velocidade do vento. Os resultados sugerem que árvores de grande porte são indicadas para a base de uma pilha e que para o talude superior árvores de pequeno porte e arbustos são mais adequadas para garantia de estabilidade em longo prazo dos taludes.
Proposta de uma metodologia de classificação geotécnica aplicada a cavernas em litologias ferríferas.
(2018) Brandi, Iuri Viana; Lima, Hernani Mota de; Gomes, Romero César; Braga, Marco Antônio da Silva; Parizzi, Maria Giovana; Barbosa, Marcelo Roberto
Os estudos espeleológicos vêm sendo fortemente impulsionados por influência da atual legislação ambiental brasileira, seja no âmbito dos processos de licenciamento de novos projetos como nas operações correntes das atividades industriais. No caso específico da indústria mineral, as consequências econômicas são severas, uma vez que a balança comercial brasileira tem influência direta das commodities minerais e, principalmente, o minério de ferro, que corresponde a mais de oitenta por cento do volume de exportação anual de bens minerais. As questões geológico-geotécnicas, enfoque principal dessa pesquisa, compõem os principais parâmetros de análise da estabilidade estrutural das cavernas situadas em zonas de mineração. Os estudos sobre a gênese e a dinâmica evolutiva natural das cavidades subterrâneas compõem o universo de pesquisas pertinentes a geotecnia aplicada a espeleologia, considerando ainda que é necessária uma nova estratégia de abordagem no campo das geociências, exigindo levantamentos de campo específicos e de longa duração. Neste sentido, essa tese propõe uma nova metodologia para análise dos níveis de suscetibilidade a instabilidade estrutural das cavernas em litologias ferríferas situadas em áreas de mineração. A metodologia proporciona a identificação de parâmetros utilizados na estimativa de riscos geotécnicos de cavidades, favorecendo a classificação dos diversos vãos que compõem as cavernas segundo um índice geotécnico de cavernas (IGC) proposto, específico e sustentado numa abordagem analítica simples, consistente e prática, a qual passa a representar o estado de equilíbrio dos respectivos vãos das cavernas estudadas. Como resultados, a classificação dos vãos segundo o IGC permite uma efetiva antecipação da possibilidade de impactos irreversíveis sobre as cavidades protegidas por lei. Com a aplicação deste novo índice geotécnico será possível qualificar o estado de equilíbrio das cavernas em litologias ferríferas e agir com medidas que atenuem os esforços da mineração sobre estas cavidades subterrâneas naturais.
Desaguamento e adensamento de rejeito de mineração utilizando processos eletrocinéticos.
(2016) Ferreira, Lucas Deleon; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Luz, José Aurélio Medeiros da; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Almeida, Maria das Graças Gardoni de; Barbosa, Maria Cláudia
O processo de disposição de rejeitos de mineração está frequentemente associado à construção de grandes estruturas de contenção seja pelo elevado volume desses resíduos gerados nas plantas industriais de beneficiamento ou pelas dificuldades na concessão de novas áreas de disposição. É evidente que, nos últimos anos, essas estruturas de contenção foram maximizadas a dimensões surpreendentes, desencadeando um aumento considerável dos riscos associados a elas. Neste contexto, novas técnicas de gerenciamento integrando as diversas áreas da mineração envolvidas na exploração, beneficiamento e disposição de resíduos devem ser desenvolvidas visando a diminuição do volume de resíduos produzidos e também a otimização dos processos de disposição desses materiais. Dentre as novas metodologias, encontra-se a proposta de aceleração do processo de desaguamento/adensamento de rejeitos considerados finos, através das técnicas de eletrocinética. Os primeiros trabalhos envolvendo o desaguamento de resíduos da mineração através de técnicas de eletrocinética foram desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980 pela United States Bureau of Mines (USBM) nos Estados Unidos e pela organização de pesquisa CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) na Austrália. Desde então a técnica tem despertado interesse e trabalhos recentemente foram realizados tais como Fourie (2006), Fourie et al (2007a, 2007b) Fourie e Jones (2009), Hall et al (2008) dentre outros. Nesse contexto, foram realizados ensaios de desaguamento/adensamento eletrocinético em um rejeito fino de bauxita, as amostras que inicialmente apresentaram percentuais de sólidos entre 20 e 30% de sólidos alcançaram valores finais compreendidos entre 43 e 66% nas diferentes versões dos experimentos. Os resultados aqui apresentados foram alcançados através de experimentos realizados em duas células eletrocinéticas: uma apresentada por Ferreira (2011) e outra desenvolvida durante a execução da presente pesquisa. A taxa de consumo de energia estimado por tonelada de rejeito drenado foi de 0,05 a 0,32 kWh/tonelada drenada, nos ensaios realizados na célula eletrocinética 2. Dessa forma, os resultados obtidos apresentam a associação de processos eletrocinéticos no desaguamento de rejeitos como uma técnica merecedora de maiores investigações.
Estudo das características de compressibilidade e adensamento de rejeitos de fosfato de baixa densidade com o uso de técnicas experimentais de laboratório e de campo.
(2017) Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Gomes, Romero César; Sandroni, Sandro Salvador; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Villar, Lúcio Flávio de Souza; Ferreira, Lucas Deleon
O conhecimento das características associadas à compressibilidade e adensamento dos rejeitos finos de mineração configura-se como elemento indispensável nos projetos de disposição por via úmida, permitindo uma estimativa mais coerente da vida útil dos sistemas de contenção. Geralmente, os rejeitos finos são lançados de maneira praticamente aleatória, sem o devido controle das variáveis que influenciam o processo de deposição. Além disso, estes materiais apresentam características peculiares, com elevadas proporções de partículas finas (fração argila), cujo processo de adensamento não é governado pela teoria clássica de Terzaghi, tornando-se fundamental o desenvolvimento de estudos específicos, com a previsão de um modelo deposicional essencialmente consistente, associado às grandes deformações experimentadas por estes materiais durante o processo de consolidação. Neste sentido, esse estudo apresenta um programa experimental implantado para a correta avaliação deste tipo de rejeito, incluindo o desenvolvimento de equipamentos e técnicas de ensaios de laboratório e de campo, além do estabelecimento de simulações numéricas, vinculadas aos resultados obtidos nos diferentes ensaios realizados. Os estudos foram aplicados a um rejeito fino de fosfato de baixa densidade, com características particulares, oriundo do processo de beneficiamento da Mina de Bayóvar, no Peru. Os resultados alcançados, a partir da sondagem piezométrica e dos ensaios HCT e CRD, especialmente, atestaram a efetividade, a precisão e a versatilidade dos equipamentos desenvolvidos, além de configurarem-se como representativos, a partir das análises e comparações instituídas e da definição das características de compressibilidade e adensamento do rejeito de fosfato. Adicionalmente, foram estabelecidas simulações de enchimento de dois reservatórios, baseadas nas leis de compressibilidade obtidas em campo, além de modelagens numéricas com o uso do software CONDES0, a partir dos parâmetros constitutivos extraídos dos ensaios HCT realizados. As diferentes análises sistematizadas, quando comparadas, mostraram-se consistentes na previsão da capacidade de armazenamento dos reservatórios, observando a particularidade de cada ensaio e do rejeito estudado.
Comportamento de misturas ternárias constituídas de cimento Portland, ardósia e escória de alto forno finamente moídas e sem o uso de aditivos dispersantes.
(2017) Oliveira, Evandro Carrusca de; Gomes, Romero César; Gomes, Abdias Magalhães; Gomes, Romero César; Gomes, Abdias Magalhães; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Silva, Sidney Nicodemos da; Carvalho Júnior, Antônio Neves
Localiza-se no estado de Minas Gerais o maior polo produtor e beneficiador nacional da rocha ardósia para uso na indústria da construção civil, sendo o município de Papagaios o responsável pelo maior volume de produção. A ardósia é uma rocha cuja principal aplicação é na construção civil como rocha de revestimento, na forma de placas para revestimento, bancadas, móveis, artesanatos, dentre outros. Este segmento produtivo é responsável por significativos impactos ambientais em toda a cadeia de extração e beneficiamento, com destaque nas lavras, onde o aproveitamento desta rocha pela indústria registram percentuais médios em torno de 10%. Aproximadamente 90% do restante ali extraído é descartado como rejeito na forma de matacões, cacos, aparas, lama e pó, não conformes com a legislação ambiental em vigor. Este trabalho apoiou-se na análise e avaliação do comportamento de uma mistura ternária composta de cimento Portland, ardósia e escória de alto forno finamente moídas, sem o uso de aditivos dispersantes, e tendo como referência a resistência à compressão normatizada pela NBR 7215/1996. Amostras com dosagens priorizando a substituição de 40% de cimento da mistura pela adição de ardósia e escória de alto forno finamente moídas, registraram índices de resistência à compressão muito próximos dos índices da amostra Padrão, que atingiu valor médio de 55,90 MPa. Destacam-se os resultados de duas amostras com índices de resistência à compressão média de 50,10 MPa e 48,11 MPa, equivalentes a 89,6% e 86,1%, respectivamente, da amostra Padrão. Concluiu-se que a fase inicial de testes de laboratório apresentou resultados positivos, confirmando a possibilidade de se empregar os resíduos finos de ardósia e escória de alto forno como adição mineral na mistura ternária em substituição parcial do cimento Portland. A pesquisa sinaliza, também, que o elevado índice de partículas finas formando aglomerados impede o completo preenchimento dos poros vazios das amostras da mistura ternária, justificando a maior porosidade e, consequentemente, a perda de resistência à compressão. Para minimizar este efeito, sugere-se novos ensaios empregando aditivos dispersantes, possibilitando o preenchimento dos poros pelas partículas finas desaglomeradas, tornando o corpo cerâmico mais compacto e, assim, mais resistente à compressão.

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