Taipa de pilão produzida com rejeitos de mineração: análises hidráulicas e de durabilidade
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Rammed earth produced with mining waste: hydraulic and durability analyses
Primeiro orientador
Membros da banca
Fernando Cesar Negrini Minto
White José dos Santos
White José dos Santos
Resumo
Taipa de pilão é uma das técnicas construtivas de terra utilizadas no Brasil e uma das técnicas mais utilizadas no mundo. Embora as pesquisas sobre a resistência mecânica do material estejam bem estabelecidas, é a natureza higroscópica do material e os fatores que interferem nesta propriedade que definem a durabilidade da taipa de pilão. Desta forma, em um cenário de eventos climáticos extremos, as paredes de taipa podem ser afetadas. Portanto, para tornar a técnica mais resiliente aos eventos climáticos extremos, a criação de diretrizes sobre como predizer a durabilidade do material torna-se primordial. Esta pesquisa tem como objetivo analisar o comportamento da taipa de pilão, produzida com diferentes teores de rejeito de minério de ferro sedimentado (RMF-S), em contato com a água em diferentes formas de exposição. O solo e o RMF-S foram caracterizados por meio de ensaios físicos, químicos e mineralógicos. As misturas propostas foram divididas em três grupos. O Grupo 1 (G1) foi composto por cinco misturas, das quais, duas serviram como amostras de referência (100% solo e 100% RMF-S), enquanto as outras três consistiram em misturas com 70%, 80% e 90% de RMF-S. O Grupo 2 (G2) foi composto pelas mesmas misturas e a adição de 40% de areia (Solo + RMF-S+ areia). No Grupo 3 (G3), para estabilização das misturas, utilizou-se 2,5% de cimento (Solo + RMF-S+ areia + cimento). As misturas foram submetidas aos ensaios de resistência à compressão, porosidade, absorção por capilaridade e gotejamento. Como resultado, o cimento diminuiu a resistência à compressão das misturas sem RMF-S de 1,24 MPa para 1,15 MPa. O uso do cimento aumentou a resistência à compressão das misturas com 100% de RMF-S em 22%. A mistura com menor valor de absorção de água foi a 70-AC do G3. No ensaio de gotejamento, as misturas do G2 apresentaram erosão enquanto o G3 não. A partir dos resultados, foi possível concluir que o RMF-S teve um impacto positivo nas misturas, especialmente naquelas com 90% de RMF-S, ao aumentar a densidade e diminuir a porosidade. Com a aplicação de energia modificada de compactação, a resistência à compressão também foi aumentada. Acredita-se que nas misturas com maiores teores de RMF-S, o cimento tenha sido eficaz em reduzir o tamanho dos poros das misturas ao diminuir a erosão por gotejamento, contribuindo assim para a durabilidade das misturas analisadas.
Abstract
Rammed earth is one of the earthen construction techniques used in Brazil and is among the most widely used techniques globally. While research on the mechanical strength of the material is well-established, it is the hygroscopic nature of the material and the factors influencing this property that determine the durability of rammed earth. Thus, in a scenario of extreme weather events, rammed earth walls may be adversely affected. Consequently, to make the technique more resilient to extreme climatic events, establishing guidelines on how to predict the material's durability becomes essential. This research aims to analyse the behaviour of rammed earth, produced with varying levels of sedimented iron ore tailings (RMF-S), in contact with water under different exposure conditions. The soil and RMF-S were characterised through physical, chemical, and mineralogical tests. The proposed mixtures were divided into three groups. Group 1 (G1) comprised five mixtures, of which two served as reference samples (100% soil and 100% RMF-S), while the remaining three consisted of mixtures with 70%, 80%, and 90% RMF-S. Group 2 (G2) included the same mixtures with the addition of 40% sand (Soil + RMF-S + sand). In Group 3 (G3), to stabilise the mixtures, 2.5% cement was used (Soil + RMF-S + sand + cement). The mixtures were subjected to compression strength tests, porosity, capillary absorption, and drip tests. As a result, cement decreased the compressive strength of mixtures without RMF-S from 1.24 MPa to 1.15 MPa. Cement use increased the compressive strength of mixtures with 100% RMF-S by 22%. The mixture with the lowest water absorption value was 70-AC from G3. In the drip test, G2 mixtures showed erosion, whereas G3 did not. From these results, it was possible to conclude that RMF-S had a positive impact on the mixtures, especially those with 90% RMF-S, by increasing density and decreasing porosity. With the application of modified compaction energy, compressive strength was also improved. It is believed that in mixtures with higher RMF-S content, cement was effective in reducing pore size within the mixtures by decreasing drip erosion, thereby contributing to the durability of the analysed mixtures.
Assunto
Resistência de materiais, Construção de solo-cimento
Palavras-chave
taipa de pilão, eventos climáticos extremos, absorção por capilaridade, gotejamento