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https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/46149| Title: | Efeito do rejeito de caulim na estabilização de solo/cimento. |
| Other Titles: | Effect of kaolin tailings on soil/cement stabilization. |
| ???metadata.dc.creator???: | SANTANA JUNIOR, Pedro Raimundo. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor1???: | SILVANI, Carina. |
| ???metadata.dc.contributor.referee1???: | NÓBREGA, Aline Figueiredo. |
| ???metadata.dc.contributor.referee2???: | FESTUGATO, Lucas. |
| Keywords: | Condutibilidade hidráulica;Durabilidade;Resistencia a flexão;Efeito Filler;Melhoramento de solo;Sustainability;Durability;Filler effect;Soil-cement;Soil Stabilization;Kaolin waste |
| Issue Date: | 3-Mar-2026 |
| Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
| Citation: | SANTANA JUNIOR, Pedro Raimundo. Efeito do rejeito de caulim na estabilização de solo/cimento. 2026. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2026. |
| ???metadata.dc.description.resumo???: | A gestão de resíduos sólidos industriais constitui um dos principais desafios contemporâneos para o desenvolvimento sustentável. No contexto da mineração, o beneficiamento do caulim na região do Seridó (PB/RN) gera expressivo volume de rejeitos, frequentemente dispostos de forma inadequada, resultando em passivos ambientais significativos. Paralelamente, a escassez de agregados naturais e a demanda por soluções geotécnicas de baixo impacto ambiental impulsionam a busca por materiais alternativos. Esta pesquisa avaliou o desempenho técnico do Resíduo de Beneficiamento de Caulim (RBC) como material de preenchimento de vazios (filler) em um solo arenoso estabilizado com cimento Portland. O programa experimental consistiu na caracterização física, química e mineralógica dos materiais, seguida da moldagem de corpos de prova com teores de RBC de 0%, 10%, 20% e 30% (em substituição ao solo), teores de cimento CP V-ARI de 3%, 5% e 7%, e diferentes pesos específicos secos de compactação (17,5; 18,0 e 18,5 kN/m³). Inicialmente, todas as combinações foram submetidas a ensaios de resistência à compressão simples (7 dias de cura) para identificação das variáveis de maior influência. A partir destes resultados, selecionou-se o teor de 5% de cimento e o peso específico seco de 18,0 kN/m³ como condição de referência para os ensaios complementares de resistência à tração na flexão, durabilidade (12 ciclos de molhagem e secagem) e condutividade hidráulica, permitindo avaliar o comportamento das misturas nos cenários de maior relevância prática. Os resultados demonstraram que a adição de RBC promoveu ganhos de resistência à compressão de até 40% para misturas com 3% de cimento. Este incremento decorre da ação sinérgica entre os constituintes: o cimento atua como aglomerante químico, formando pontes de C-S-H entre os grãos; a compactação adequada (γd) reduz o volume de vazios, aproximando as partículas; e o RBC, por meio do efeito filler, preenche os macroporos residuais, refinando a microestrutura e otimizando os pontos de contato cimentados. Considerando a resistência a tração na flexão, o incremento atingiu 78% com 30% de RBC (322 kPa), elevando a razão resistência à tração/compressão de 18,8% para 30,1%, indicando maior tenacidade do compósito. A durabilidade foi expressivamente melhorada, com redução da perda de massa acumulada de 56,06% (mistura controle) para 8,51% (30% RBC), representando uma diminuição de 85%. A condutividade hidráulica reduziu-se em aproximadamente 800 vezes (de 3,24×10⁻⁴ m/s para 3,99×10⁻⁷ m/s), comprovando o efeito filler na obstrução dos canais capilares. A metodologia de dosagem baseada no índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) mostrou-se aplicável, com elevados coeficientes de correlação (R² > 0,90). Conclui-se que o teor ótimo global é de 30% de RBC, por maximizar tenacidade, durabilidade e impermeabilidade, transformando um passivo ambiental em insumo de alto valor agregado para aplicações geotécnicas sustentáveis, alinhado aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS 9, 12, 13 e 15). |
| Abstract: | The management of industrial solid waste is one of the main contemporary challenges for sustainable development. In the mining context, kaolin processing in the Seridó region (PB/RN, Brazil) generates a significant volume of waste, often improperly disposed of, resulting in substantial environmental liabilities. Simultaneously, the scarcity of natural aggregates and the demand for low environmental impact geotechnical solutions drive the search for alternative materials. This research evaluated the technical performance of Kaolin Processing Waste (KPW) as a filler material in sandy soil stabilized with Portland cement. The experimental program consisted of physical, chemical, and mineralogical characterization of the materials, followed by molding specimens with KPW contents of 0%, 10%, 20%, and 30% (replacing soil), CP V-ARI cement contents of 3%, 5%, and 7%, and different dry unit weights (17.5, 18.0, and 18.5 kN/m³). Initially, all combinations were subjected to unconfined compressive strength tests (7 days curing) to identify the most influential variables. Based on these results, the 5% cement content and dry unit weight of 18.0 kN/m³ were selected as reference conditions for the complementary tests of flexural tensile strength, durability (12 wetting and drying cycles), and hydraulic conductivity, allowing the evaluation of mixture behavior in scenarios of greater practical relevance. The results demonstrated that KPW addition promoted compressive strength gains of up to 40% for mixtures with 3% cement. This increase results from the synergistic action among constituents: cement acts as a chemical binder, forming C-S-H bridges between grains; adequate compaction (γd) reduces void volume, bringing particles closer together; and KPW, through the filler effect, fills residual macropores, refining the microstructure and optimizing cemented contact points. In tension, the increase reached 78% with 30% KPW (322 kPa), raising the tensile/compressive strength ratio from 18.8% to 30.1%, indicating greater composite toughness. Durability was significantly improved, with accumulated mass loss reduced from 56.06% (control mixture) to 8.51% (30% KPW), representing an 85% reduction. Hydraulic conductivity decreased by approximately 800 times (from 3.24×10⁻⁴ m/s to 3.99×10⁻⁷ m/s), proving the filler effect in clogging capillary channels. The dosage methodology based on the porosity/cement volumetric content index (η/Civ) proved applicable, with high correlation coefficients (R² > 0.90). It is concluded that the optimal global content is 30% KPW, as it maximizes toughness, durability, and impermeability, transforming an environmental liability into a high-value input for sustainable geotechnical applications, aligned with the Sustainable Development Goals (SDG 9, 12, 13, and 15). |
| Keywords: | Condutibilidade hidráulica Durabilidade Resistencia a flexão Efeito Filler Melhoramento de solo Sustainability Durability Filler effect Soil-cement Soil Stabilization Kaolin waste |
| ???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Civil e Ambiental |
| URI: | https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/46149 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental. |
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