Resíduos de mineração, dispostos em barragens de rejeito, são materiais de baixas densidades e resistências, em geral – muitas vezes, suscetíveis à liquefação. Desta forma, técnicas de melhoramento de solos, tais como o Deep Soil Mixing, surgem como possibilidade à estabilização destes materiais. Neste sentido, baseado nesta técnica, este trabalho visa avaliar o comportamento mecânico de resíduos de mineração de ouro estabilizados com cimento, comparativamente aos rejeitos no estado natural, analisando fatores de influência (quantidade de agente cimentante, umidade inicial das amostras e líquido empregado na moldagem). Para este propósito, ensaios de resistência à compressão simples, de compressão diametral, de ondas ultrassônicas e triaxiais não-drenados (CIU) foram empregados. Os resultados mostram que os resíduos de mineração, nas condições representativas de campo, apresentam baixas resistências e suscetibilidade à liquefação a baixas tensões confinantes. Por sua vez, os ensaios com resíduo estabilizado com cimento revelaram que: o aumento nas taxas de cimentação, a diminuição dos teores de umidade iniciais das amostras e uso de licor proveniente das barragens de rejeito nas moldagens, repercutiram, em geral, em aumentos nas resistências (qu e qt) e na rigidez inicial (G0) das misturas As análises de variância comprovaram que todos os fatores controláveis estudados foram significativos para as respostas avaliadas e demonstraram que a influência da dosagem de cimento foi muito mais pronunciada, em relação às outras variáveis. O comportamento tensão-deformação das misturas, sob condições não-drenadas, foi típico de materiais cimentados submetidos à baixas tensões confinantes – com geração de poro-pressões negativas devidas à tendência à dilatação. Ainda, ficou demonstrado que o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) é adequado para a previsão do comportamento mecânico das misturas resíduo-cimento, considerando os parâmetros estudados – ampliando a possibilidade de aplicação deste índice. Foi observado, que existe uma proporcionalidade direta entre as resistências à tração e à compressão das misturas, que independe da relação η/Civ, sendo esta traduzida através de um valor escalar único (ξ = 0,17). / Mine tailings are materials of low in situ densities and strengths, in general – often susceptible to liquefaction. In view of this, soil improvement methods such as Deep Soil Mixing can be alternatives for the stabilization of these materials. In this sense, based on DSM techniques, this research aims to analyze the mechanical behaviour of cemented gold mine tailings, comparing to its natural condition, evaluating factors that influence the stabilization (cement content, initial water content and type of water for preparing specimens). For this purpose, unconfined compressive tests, splitting tensile tests, ultrasonic pulse velocity tests and undrained triaxial (CIU) tests were used. The results showed that remoulded mine tailings samples presented low strength and liquefaction susceptibility under low confining pressures. In its turn, the tests with cemented gold tailings revealed that: increasing the cement content, decreasing initial water content and using water from the tailings pond (liquor) in moulding provided strength (qu and qt) and initial stiffness (G0) gains on the mixtures of gold mine tailings-Portland cement. In this regard, the variance analysis statistically demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant to the parameters assessed It is also showed that the cement content influence was much more pronounced than other factors. Furthermore, the stress-strain behaviour of the blends is typical of cemented materials under low confining pressures and undrained conditions – with negative pore-pressures build-up. In addition, it is demonstrated that the porosity/cement index controls the mechanical performance of gold tailings-Portland cement blends, considering the whole range of densities and cement contents studied – what broadens the applicability of such index. Finally, it was found a single relationship between tensile (qt) and compressive strength (qu) equal to 0.17, being independent of the porosity/cement ratio.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-07-27T14:58:46Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2690635 bytes, checksum: 755347a9fe593fec9ee6de7af48d4375 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T14:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2690635 bytes, checksum: 755347a9fe593fec9ee6de7af48d4375 (MD5) Previous issue date: 2015-07-16 / Shape memory alloys are widely used to produce mechanical actuators which operate in a temperature range that are responsible for the shape recovery of the sensor element. Such applications are numerous engineering. In this case, the main aspect responsible for a good performance of the system is the stability of the characteristics temperature of the alloy, i.e., the start and finish temperatures of the austenitic and martensitic transformations. Cu-Al-Be alloys are very attractive from the commercial point of view and have low transformation temperatures, thus, attractive for various applications. However, the stability of the phases is still the subject of various investigations. In this work, a device for conducting thermal cycling experiments was constructed which is able to cycling the samples up to 10,000 times, enabling the investigation of the thermal stability of Cu-Al-Be alloy containing Cr, as grain refining element. Experimental results have shown that the thermal cycling over extended periods of times increases the temperatures of the martensitic phase reversion - stabilizing the martensite phase. On the other hand tests carried out during the aging heat treatments did not significantly alter these temperatures. It was concluded that the main mechanism for stabilization of the martensitic phase is related to the immobilization of the interface due to defects introduced during the thermocycling. / Ligas passíveis do efeito memória de forma são muito usadas para confecção de atuadores mecânicos os quais trabalham em uma faixa de temperatura as quais são responsáveis pela recuperação de forma do elemento sensor. Este tipo de aplicação é numeroso na engenharia. Neste caso, o principal aspecto responsável para um bom desempenho do sistema reside na estabilidade das temperaturas características da liga, ou seja, nas temperaturas de início e fim das transformações austenítica e martensítica. Ligas Cu-Al-Be são bastante atrativas do ponto de vista comercial e possuem temperaturas de transformação baixas, sendo assim, atrativas para diversas aplicações. Entretanto, a estabilidade das fases é ainda tema de diversas investigações. Nesse trabalho, foi construído um dispositivo para realização de ciclagem térmica por longos períodos, até 10.000 ciclos, de modo a possibilitar a investigação da estabilidade térmica de ligas Cu-Al-Be contendo Cr como elemento refinador de grão. Os resultados experimentais demonstraram que a ciclagem durante longos períodos aumenta as temperaturas de reversão da fase martensítica - estabilização da fase martensítica. Por outro lado, os testes realizados durante os tratamentos térmicos de envelhecimento não alteram de modo significativo estas temperaturas. Foi concluído que o principal mecanismo para estabilização da fase martensítica está relacionado com a imobilização da interfase devido à introdução de defeitos durante a ciclagem térmica.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T14:24:48Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2067734 bytes, checksum: 2652e3f89ed57e78708b4b935559e37a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T14:24:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2067734 bytes, checksum: 2652e3f89ed57e78708b4b935559e37a (MD5) Previous issue date: 2015-09-22 / Paving works require a great demand for materials, mainly to be used in granular layers of pavements.In many cases, the available materials do not provide suitable characteristics for use, if necessary, therefore, the application of techniques to improve their characteristics, or even carry out the search for new materials in other regions.In this sense, this research objectives to study the particle size stabilization of a local soil from the addition of limestone aggregates for use in granular layers of pavements.The soil is classified as a sandy soil and has low plasticity.The limestone aggregate presents all the fractions in its composition, with the predominance of coarse fraction, and low resistance. Accord in to the results of particles size distribution of soil and limestone aggregate it was determined the proportion of each material in the soil-aggregate mixtures.For this, the C and D particle size ranges for well graded stabilized bases from DNIT were considered.The mixtures were determined in three scenarios with addition of soil 25%, 50% and 75% limestone aggregates in relation to their mass.The results carried out increasing coarse soil fractions and decreasing of plasticity, as the aggregate content in the mixture was increased. With respect to mechanical properties, California Bearing Ratio, resilience modulus and compressive strength carried out for the mixtures were bigger than the soil and the limestone aggregate.In all mechanical tests, the best results were carried out for mixtures consisting of 50% soil and 50% aggregates, provided by biggest stability in function of particles rearrangement.That way, it can be concluded that the sandy soil and limestone aggregates mixtures can be used in sub-base layers for paving. / As obras de pavimentação requerem uma grande demanda por materiais, principalmente para serem empregados em camadas granulares de pavimentos. Em muitos casos, os materiais disponíveis não apresentam características adequadas para uso, sendo necessário, dessa forma, a aplicação de técnicas que melhorem as suas características, ou ainda, realizar a busca por novos materiais em outras regiões. Nesse sentido, esta pesquisa tem por objetivo estudar a estabilização granulométrica de um solo local, a partir da adição de agregados calcários para uso em camadas granulares de pavimentos. O solo utilizado classifica-se como um solo arenoso e possui baixa plasticidade. O agregado calcário apresenta todas as frações em sua composição, com a predominância da fração graúda, e baixa resistência. Com os resultados da distribuição das partículas do solo e do agregado calcário foram determinadas a proporção de cada material nas misturas solo-agregado. Para isso, as faixas granulométricas C e D para bases estabilizadas granulometricamente do DNIT foram consideradas. As misturas foram determinadas em três cenários, sendo adicionados ao solo 25%, 50% e 75% de agregado calcário em relação a sua massa. Os resultados mostraram o aumento das frações grosseiras no solo e a redução da plasticidade, à medida que o teor do agregado na mistura aumentou. Com relação às características mecânicas, determinadas pelo Índice de Suporte Califórnia, módulo de resiliência e resistência à compressão simples, as misturas apresentaram resultados melhores que o solo e agregado calcário. Em todos os ensaios de caracterização mecânica, os melhores resultados foram observados para as misturas compostas por 50% de solo e 50% de agregado, pela maior estabilidade em função do rearranjo das partículas. Assim, conclui-se que o agregado calcário pode ser empregado em mistura com solo arenoso, com uso restrito para camadas de sub-base de pavimentos.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-15T11:54:12Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1761582 bytes, checksum: 7e797a75c54f45dbcc28cbeab246335d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-15T11:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1761582 bytes, checksum: 7e797a75c54f45dbcc28cbeab246335d (MD5) Previous issue date: 2016-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis is concerned with the dynamics of Mindlin-Timoshenko system for beams and plates. We study issues relating to the asymptotic limit in relation to the parameters and decay rates. In the context of asymptotic limit, as the main result, we present a positive response to the conjecture made by Lagnese and Lions in 1988, where the Von-Kármán model is obtained as singular limit when k tends to infinity, the Mindlin-Timoshenko system. Introducing appropriate damping mechanisms (internal and boundary), we also show that the energy of solutions for the Mindlin-Timoshenko system has decay properties exponential and polynomial, with respect to the parameters. / Esta tese aborda a dinâmica do sistema de Mindlin-Timoshenko para vigas e placas. Estudamos questões relacionadas com o limite assintótico em relação aos parâmetros e as taxas de decaimento. No contexto do limite assintótico, como resultado principal, apresentamos uma resposta positiva à conjectura feita por Lagnese e Lions em 1988, onde o modelo de Von-Kármán é obtido como limite singular, quando k tende ao infinito, do sistema de Mindlin-Timoshenko. Introduzindo mecanismos de amortecimento apropriados (internos e de fronteira), também mostramos que, sob certas condições, a energia de solução do sistema de Mindlin-Timoshenko tem propriedades de decaimento exponencial e polinomial com relação aos parâmetros.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7394685 bytes, checksum: aeb9cc781b146a08d4feda43890a0a42 (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / This work presents the characterization and analysis of a database from an approximately seven-year period monitoring of a domestic wastewater treatment system composed of a UASB reactor, a submerged aerated biofilter (field scale) and a polishing pond series (pilot scale). The following variables were analyzed: BOD, COD, TSS, N-NH3, total phosphorus, pH, E. coli, total coliforms and helminth eggs. The hypothesis of data randomness, stationarity and homogeneity were, in general, confirmed, but data independency was not. Most data presented skewness and kurtosis different from those of the normal distribution. The results suggest that the lognormal function well represented the data distribution of BOD, COD, TSS, N-NH3, pH, E. coli, and total coliforms. Total phosphorus was better characterized by normal distribution, but the helminth eggs data could not be successfully adjusted to a distribution model. The lognormal distribution was applied to pH, pH, N-NH3 and E. coli data as input variables in stochastic modeling (Latin hypercube sampling at 10,000 iterations) for the prediction of pond effluent quality. It is suggested that a three-pond series is sufficient to achieve an effluent discharge standard of 20 mg N-NH3 L-1, as well as the WHO guidelines, in terms of E.coli/100 mL, for the irrigation of leaf and root crops. The use of the lognormal distribution for the pond influent values of E. coli, N-NH3 and pH resulted in effluent concentrations significantly different from those when using the uniform distribution. Sensitivity analysis indicated that E.coli concentration and the bacterial decay coefficient were the input variables which had the greatest effect on the output estimates of E.coli concentrations. The estimates of N-NH3 in pond effluents were influenced mostly by the N-NH3 influent and the pH values. These results point out that pH values and the bacterial decay coefficient should be carefully chosen for an adequate pond design. Finally, in order to estimate infection risks arising from the consumption of wastewater-irrigated salad crops, the pond s bacterial effluent quality database was used in quantitative microbial risk analysis models. Using stochastic modeling (Latin hypercube sampling at 10,000 iterations), assuming the E.coli data according to a lognormal distribution, and a tolerable risk level of 10-3 pppy, effluent quality standards of 103 and 104 E. coli/100 mL were shown to be adequate for the irrigation of, respectively, high- and low-growing crops. The use of the lognormal distribution, instead of a uniform distribution, resulted in risk estimates significantly lower. Sensitivity analysis indicated that the pathogens: E.coli ratio and pathogen reduction between crops harvesting and consumption were the input variables which had the greatest effect on risk estimates, pointing out the need for reliable information on these variables. / Este trabalho apresenta a caracterização e análise de um banco de dados relativo à cerca de sete anos de monitoramento de um sistema de tratamento de esgotos sanitários constituído por reator UASB, biofiltro submerso aerado (escala real) e lagoas de polimento (escala piloto). Foram analisadas as seguintes variáveis: DBO, DQO, SST, N-NH3, fósforo total, pH, E. coli, coliformes totais e ovos de helmintos. As hipóteses de aleatoriedade, estacionariedade e homogeneidade dos dados foram, em geral, confirmadas, mas a de independência não. A maioria das séries de dados apresentou características de assimetria e curtose distintas da distribuição normal. Os resultados sugerem que a função lognormal melhor descreveu a distribuição dos dados de E. coli, coliformes totais, pH, SST, DBO, DQO e N-NH3. Os dados de fósforo apresentaram melhor adesão ao modelo normal de distribuição. Quanto aos ovos de helmintos, não foi possível identificar uma distribuição que mais nitidamente se ajustasse ao banco de dados disponível. A distribuição lognormal foi aplicada às variáveis de entrada pH, N-NH3 e E. coli em modelagem estocástica (amostragem aleatória por hipercubos latinos com 10.000 iterações) para a previsão da qualidade de efluentes de lagoas de polimento. Constatou-se que uma série de três lagoas parece ser suficiente para o alcance de 20 mg N-NH3 L-1 como padrão de lançamento de efluentes, e para atender as recomendações da OMS em termos de concentração de E. coli para a irrigação de hortaliças folhosas, raízes e tubérculos. O uso da distribuição lognormal para as concentrações afluentes de E. coli, N-NH3 e valores de pH resultaram em concentrações efluentes de E. coli e N-NH3 significativamente diferentes em relação ao uso da distribuição uniforme. Testes de análise de sensibilidade indicaram que as variáveis de maior impacto na previsão da concentração efluente de E. coli foram a concentração afluente de E. coli e o coeficiente de decaimento bacteriano. Na previsão da concentração efluente de N-NH3, as variáveis de maior impacto foram a concentração afluente de N-NH3 e os valores de pH. Os resultados indicam, portanto, a necessidade de escolha criteriosa de valores de pH e de coeficiente de decaimento bacteriano para o dimensionamento de lagoas de polimento. Por fim, para efeito de estimativa de riscos de infecção decorrentes da irrigação de hortaliças ingeridas cruas, os dados de qualidade bacteriológica dos efluentes das lagoas foram utilizados em modelos de avaliação quantitativa de risco microbiológico. Por meio de modelagem estocástica (amostragem aleatória por hipercubos latinos com 10.000 iterações), assumindo distribuição lognormal para a concentração de E. coli e nível de risco tolerável de 10-3 pppa, padrões de 103 e 104 E. coli/100 mL pareceram adequados para a irrigação de hortaliças que se desenvolvem, respectivamente, rentes ao e distantes do solo. O uso da distribuição lognormal resultou em estimativas de risco significativamente menores que o uso da distribuição uniforme. Análise de sensibilidade apontou a relação patógenos/E. coli e a redução de patógenos entre a colheita e o consumo como as variáveis de maior impacto na estimativa de risco, indicando a necessidade de dados confiáveis desses parâmetros.

A técnica de estabilização de solos através da incorporação de agentes cimentantes é uma opção eficaz e amplamente utilizada em obras de engenharia geotécnica. Portanto, são relevantes os estudos que contemplam aspectos ainda não bem compreendidos relativos aos efeitos causados pela adição de agentes cimentantes na porosidade dos materiais obtidos e, por consequência, nas propriedades de desempenho destas misturas. Neste sentido, o presente trabalho pretende contribuir no que tange ao conhecimento da estrutura de poros de solos compactados tratados com cal e cimento e sua relação com o comportamento hidráulico destes materiais. Os solos utilizados têm granulometria arenosa e areno-siltosa. As variáveis de controle envolvidas nas análises são os teores dos agentes de cimentação empregados (cal e cimento), densidades de compactação e tempos de cura (para amostras com cal). Para a caracterização dos sistemas de poros empregou-se porosimetria por intrusão de Mercúrio e, de forma complementar, na quantificação das porosidades globais, microtomografia computadorizada de raios x. Um permeâmetro de parede flexível foi utilizado para as determinações das condutividades hidráulicas das amostras estudadas através de ensaios de carga constante. Para as amostras de matriz arenosa pura, os volumes de intrusão indicaram maior refinamento da rede porosa, sob efeito da cimentação, para as condições mais densas de moldagem. Para as amostras de matriz areno-siltosa, ao se variarem as condições de cimentação, e fixando-se o peso específico aparente seco, os volumes intrudidos indicaram o refinamento dos poros quando da adição de cal ou cimento em comparação à condição não cimentada. Com respeito à análise da influência do tempo de cura para as amostras moldadas com cal, os resultados sugeriram que a adição de cal (aos 7 dias de cura) não causou variação da porosidade, comparada à condição sem cimentação, mas aos 28 dias foi possível perceber o aumento da porosidade global e, com o passar do tempo (180 dias) verificou-se a redução da porosidade. O refinamento dos poros se tornou cada vez mais pronunciado conforme a evolução do tempo. Para a matriz arenosa, foi identificado que a adição de cimento e a variação da porosidade de moldagem não implicaram em mudanças mensuráveis no valor da condutividade hidráulica, quando comparadas às condições com e sem cimento. Para as amostras da matriz areno-siltosa, sob diferentes condições analisadas (adição de cal aos diferentes tempos investigados e adição de cimento), foi evidenciado que o peso específico aparente seco de moldagem causou influência significativa sobre a condutividade hidráulica. Foram obtidos bons ajustes para as correlações condutividade hidráulica versus relação porosidade/teor volumétrico do agente cimentante ao se aplicar a potência de 0,032 sobre o parâmetro teor volumétrico do agente cimentante. As curvas obtidas apresentaram relações distintas e sinalizaram aspectos do comportamento do material: aumento da condutividade hidráulica para 28 dias de cura da cal, em relação a 7 dias; para 180 dias e amostras nas condições menos densas, não ocorreu modificação em relação à idade de 28 dias, mas na condição mais densa o parâmetro investigado tornou-se sensível às modificações promovidas por efeitos do tempo de cura; ainda, para as amostras moldadas com cimento, ocorreu redução mais pronunciada da condutividade hidráulica relacionada às condições mais densas de moldagem. / The soil stabilization technique which incorporates cementing agents is an effective alternative and widely used in geotechnical engineering works. Therefore, research on the aspects not well understood related to the effects caused by the addition of cementing agents on the porosity of the obtained materials and, consequently, on the performance properties of cemented blends, are relevant. In this sense, this study aims to contribute improving the knowledge on the pore structure of compacted soils treated with lime and cement, as well as to the relationship between pore structure and the hydraulic behavior of these materials. The used soils have a sandy and sandy-silty grain size distribution. The studied variables involved in the analysis are: the cement and lime contents; compaction density; and curing time (for samples with lime). To characterize the pore systems it was employed the Mercury intrusion porosimetry test and, additionally, in order to quantify the global porosities, it was used x-ray computed microtomography tests. A flexible wall permeameter was used to determinate the hydraulic conductivity of the samples through constant head tests. For sandy samples, the intrusion volumes indicated a more significant reduction of the porous media, under the effect of the cementation, when compacted in denser conditions. For the sandy-silt samples, it was observed that by maintaining the specific dry unit weight constant and by varying the cementation conditions, the intruded volumes indicated a reduction of the pores after the addition of lime or cement compared to the uncemented samples. With regards to the influence of the curing time for samples treated with lime, the results suggested that the addition of lime after 7 days of curing did not cause variation in porosity, compared to condition without cementing additions; however, after 28 days of curing it was observed a slight increase on the overall porosity and, after 180 days of curing, it was observed a reduction of the porosity. The reduction of the pores became more significant with the curing time. Related to the sandy soil, the results indicated that addition of cement to the soil and variations on the molding porosity did not result in measurable changes in the hydraulic conductivity, when compared the conditions with and without cement. For the sandy-silt samples, which were analyzed under different conditions (addition of lime and different curing times, and addition of cement), it was shown that the specific dry unit weight caused significant influence on the hydraulic conductivity. It was observed a satisfactory correlation between hydraulic conductivity and porosity/cementing agent ratio when the volumetric cementing agent content is to the power of 0,032. The obtained curves showed distinct relationships and indicated the following aspects of the material behaviour: the increasing of the hydraulic conductivity after 28 days of curing of the sample with lime, compared to 7 days of curing; after 180 days of curing and under low compaction conditions, it was observed no changes when compared to the samples tested after 28 days of curing; however, in the densest condition the investigated parameter became dependent on the curing time; moreover, for the samples molded with cement, it was observed a more significant reduction of the hydraulic conductivity related to denser molded conditions.

Os movimentos de massa de solo, geralmente, estão relacionados com a mobilização da resistência de uma ou várias superfícies de ruptura pré-existentes. Dessa maneira, o conhecimento da propriedade que rege esse comportamento (resistência ao cisalhamento residual) é de extrema importância no estudo da estabilidade de solos. Segundo Skempton (1985), resistência ao cisalhamento residual é a resistência mínima constante que o solo pode atingir, a baixas taxas de cisalhamento, após sofrer grandes deslocamentos. A determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento residual pode ser realizada através de ensaios de cisalhamento por torção do tipo ring shear, adequado para estudar os mecanismos atuantes na ruptura, uma vez que permite a continuidade dos deslocamentos no solo. Nesse contexto, a pesquisa teve por objetivo desenvolver um equipamento de cisalhamento torsional baseado no ring shear descrito por Bishop et al. (1971) para avaliar o comportamento do solo a grandes deformações. O equipamento projetado foi validado, preliminarmente, segundo os resultados já publicados na literatura. / Landslides, generally, are related with the mobilization of shear strength of one or more preexisting rupture surfaces. Thus, knowledge of the property that governs this behavior (residual shear strength) has extreme importance in the stability soils study. According to Skempton (1985), residual shear strength is the minimum constant strength attained at low shear rates, at large displacements. The residual shear strength parameters can be accomplished through ring shear tests, suitable for studying the mechanisms in the rupture, since it provides continuity of displacements in the soil. In this context, the research aimed to develop a device based on ring shear described by Bishop et al. (1971) to evaluate the soil behavior in large deformations. The equipment designed was validated, preliminarily, according to the results already published in the literature.

Resíduos de mineração, dispostos em barragens de rejeito, são materiais de baixas densidades e resistências, em geral – muitas vezes, suscetíveis à liquefação. Desta forma, técnicas de melhoramento de solos, tais como o Deep Soil Mixing, surgem como possibilidade à estabilização destes materiais. Neste sentido, baseado nesta técnica, este trabalho visa avaliar o comportamento mecânico de resíduos de mineração de ouro estabilizados com cimento, comparativamente aos rejeitos no estado natural, analisando fatores de influência (quantidade de agente cimentante, umidade inicial das amostras e líquido empregado na moldagem). Para este propósito, ensaios de resistência à compressão simples, de compressão diametral, de ondas ultrassônicas e triaxiais não-drenados (CIU) foram empregados. Os resultados mostram que os resíduos de mineração, nas condições representativas de campo, apresentam baixas resistências e suscetibilidade à liquefação a baixas tensões confinantes. Por sua vez, os ensaios com resíduo estabilizado com cimento revelaram que: o aumento nas taxas de cimentação, a diminuição dos teores de umidade iniciais das amostras e uso de licor proveniente das barragens de rejeito nas moldagens, repercutiram, em geral, em aumentos nas resistências (qu e qt) e na rigidez inicial (G0) das misturas As análises de variância comprovaram que todos os fatores controláveis estudados foram significativos para as respostas avaliadas e demonstraram que a influência da dosagem de cimento foi muito mais pronunciada, em relação às outras variáveis. O comportamento tensão-deformação das misturas, sob condições não-drenadas, foi típico de materiais cimentados submetidos à baixas tensões confinantes – com geração de poro-pressões negativas devidas à tendência à dilatação. Ainda, ficou demonstrado que o índice porosidade/teor volumétrico de cimento (η/Civ) é adequado para a previsão do comportamento mecânico das misturas resíduo-cimento, considerando os parâmetros estudados – ampliando a possibilidade de aplicação deste índice. Foi observado, que existe uma proporcionalidade direta entre as resistências à tração e à compressão das misturas, que independe da relação η/Civ, sendo esta traduzida através de um valor escalar único (ξ = 0,17). / Mine tailings are materials of low in situ densities and strengths, in general – often susceptible to liquefaction. In view of this, soil improvement methods such as Deep Soil Mixing can be alternatives for the stabilization of these materials. In this sense, based on DSM techniques, this research aims to analyze the mechanical behaviour of cemented gold mine tailings, comparing to its natural condition, evaluating factors that influence the stabilization (cement content, initial water content and type of water for preparing specimens). For this purpose, unconfined compressive tests, splitting tensile tests, ultrasonic pulse velocity tests and undrained triaxial (CIU) tests were used. The results showed that remoulded mine tailings samples presented low strength and liquefaction susceptibility under low confining pressures. In its turn, the tests with cemented gold tailings revealed that: increasing the cement content, decreasing initial water content and using water from the tailings pond (liquor) in moulding provided strength (qu and qt) and initial stiffness (G0) gains on the mixtures of gold mine tailings-Portland cement. In this regard, the variance analysis statistically demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant to the parameters assessed It is also showed that the cement content influence was much more pronounced than other factors. Furthermore, the stress-strain behaviour of the blends is typical of cemented materials under low confining pressures and undrained conditions – with negative pore-pressures build-up. In addition, it is demonstrated that the porosity/cement index controls the mechanical performance of gold tailings-Portland cement blends, considering the whole range of densities and cement contents studied – what broadens the applicability of such index. Finally, it was found a single relationship between tensile (qt) and compressive strength (qu) equal to 0.17, being independent of the porosity/cement ratio.

Os solos das regiões arrozeiras apresentam características geotécnicas inadequadas para uso como revestimentos primários de estradas. Isto força o transporte de materiais de jazidas distantes, o que, além de onerar o custo de construção, nem sempre é uma solução durável. Nesta tese relata-se uma pesquisa que apresenta uma solução para esse problema: a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego com solo local modificado com cal. Foram realizados estudos laboratoriais e de campo, e os resultados analisados através de uma abordagem mecanístico-empírica. Dois pavimentos experimentais com revestimentos de solo-cal foram construídos e monitorados próximo a Cebollatí, leste do Uruguai. Foram realizados ensaios de caracterização e comportamento mecânico do solo e de misturas de solo e cal, variando-se o teor de cal, o tempo de cura e a energia de compactação. Realizaram-se ensaios de módulo de resiliência, para o qual foi projetado, montado e operado o primeiro equipamento de ensaios de carga repetida na compressão triaxial do Uruguai. Também foram realizados ensaios de fadiga na compressão diametral para o solo modificado com 3% e 5% de cal, curado por 28 e 150 dias. Para entender o comportamento das camadas de solo modificado com cal submetidas ao tráfego, realizou-se uma análise conjunta dos resultados laboratoriais e do monitoramento dos trechos experimentais, com uso de modelos computacionais. Apesar das limitações construtivas, de terem sido liberados ao tráfego em plena safra e das más condições de drenagem da região, após 5 anos de trafego, os pavimentos não mostram trincas de fadiga ou afundamentos nas trilhas de roda. Assim, a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego em regiões arrozeiras com revestimentos de solo local modificado com cal provou ser uma alternativa economicamente vantajosa, por reduzir custos de construção e manutenção, e sustentável, por preservar materiais não-renováveis, como solos e rochas. / Soils in rice plantation areas generally present geotechnical characteristics unsuitable for use as primary wearing course of roads. Because of that, it is necessary to import materials from distant sites, a solution that, besides increasing construction cost, is rarely long-lasting. In this thesis a research on paving low volume roads with lime modified local soils is reported, in order to present an alternative solution to that problem. Both laboratory and field studies were carried out and the results were analyzed by means of a mechanistic-empirical approach. Two test sections with wearing courses made of lime modified soil were built and monitored close to Cebollatí, a village in the east of Uruguay. Previously, laboratory characterization and mechanical tests on samples of the sedimentary soil were carried out. Lime contents for mixtures were determined and the stress-strain-strength behavior of mixes with different levels of lime content, curing time and compaction energy was studied. In order to analyze the elastic behavior of the lime modified soil under traffic, resilient modulus tests were carried out. This motivated the design, assembly and use of the first equipment for triaxial compression repeated loading tests in Uruguay. Besides, stress controlled fatigue tests were performed on cylindrical specimens of soil modified with 3% and 5% of lime, cured for 28 and 150 days. The results of laboratory tests and field monitoring were analyzed using computational models. In spite of the difficulties faced during pavements construction, including heavy traffic in early days, and the poor drainage, after 5 years of service no cracks or ruts are seen on top of the test pavements. Therefore, paving low volume roads in rice plantation areas with lime modified wearing courses has proved to be a cost-effective alternative, reducing construction and maintenance costs, and a sustainable practice, preserving non-renewable materials such as rocks and soils.

O objetivo dessa dissertação é analisar o comportamento de um pavimento com base em solo estabilizado com cal e cinza volante (base pozolânica). O pavimento foi construído em 1985, aproveitando solos próximos à rodovia. Os materiais pozolânicos utilizados foram cinzas volantes originadas na queima do carvão mineral na petroquímica de Triunfo – Rio Grande do Sul - RS, misturadas com cales dolomíticas produzidas à época no Rio Grande do Sul. Na fase inicial da pesquisa a seguir relatada, analisaram-se informações sobre os materiais, estudos das misturas, métodos de dimensionamento bem como das especificações construtivas. O projeto do pavimento foi elaborado e supervisionado pela Fundação de Ciência e Tecnologia – CIENTEC - RS, utilizando um método de dimensionamento baseado na teoria da elasticidade e um método de elementos finitos. Na parte experimental do trabalho, analisaram-se a condição superficial e estrutural do pavimento submetido ao tráfego e as condições ambientais durante 27 anos, através de levantamentos de campo (defeitos superficiais, com cálculo do IGG, e deflexões) e de retiradas de amostras para ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração na compressão diametral. Também se realizaram ensaios de difração de raios-X de amostras coletadas no pavimento, visando identificar a formação de produtos cimentantes. De posse dos módulos de resiliência das amostras de campo, calcularam-se as respostas estruturais do pavimento (tensões, deformações e deslocamentos) com as quais se realizaram análises de fadiga da camada estabilizada e de capacidade estrutural do pavimento (resistência a elevadas tensões de tração). Complementarmente, elaboraram-se traços de outras misturas com solo semelhante e cinza volante, empregando cales disponíveis atualmente no mercado, sem obter-se, contudo, as elevadas resistências e módulos das amostras de campo. Globalmente, conclui-se que a estabilização alcalina, com utilização dos solos locais e o aproveitamento de cinza volante e acréscimo de cal hidratada, é uma técnica apropriada dos pontos de vista técnico (pavimento de longa durabilidade), econômico (redução de custos de conservação e de custo com transporte de materiais) e ambiental (preservação de jazidas de agregados, aproveitamento de materiais locais e, especialmente, de resíduos abundantes). / This dissertation analyzes the behavior of a pavement with soil-lime-fly ash stabilized base course (pozzolanic base). The pavement was built in Rio Grande do Sul state (RS), southern Brazil, in 1985, with use of local soils. Fly ashes resulting from coal burning in a petrochemical unit were used as pozzolanic materials, mixed to dolomitic limes produced at that time in the state. In the initial stage of the research here reported, data related to materials, stabilized mixes, design methods and construction specifications were analyzed. The pavement was designed and supervised by the State Science and Technology Foundation (CIENTEC – RS), using a design method based on the elasticity theory and the finite element method. In the experimental part of the research, the pavement structural and functional conditions were analyzed, taking into account that it had been loaded by traffic and submitted to environmental changes along 27 years. Field surveys were carried out; surface distresses survey to allow computing a Brazilian Distress Gravity Index (IGG), and surface deflections to evaluate the pavement bearing capacity. Samples were cored from the asphalt mixture wearing course and form the soil-lime-fly ash base course to measure resilient modulus and split tensile strength in laboratory. Besides, X-ray diffraction tests were carried out aiming at identifying new stabilizing compounds in samples of the stabilized base. Using the measured resilient moduli, the pavement structural answers (stresses, strains and deflections) were computed. Both the fatigue life of the pozzolanic base and the pavement bearing capacity (capacity of resisting high tensile stresses) were analyzed. In addition, new soil-lime-fly ash mixtures were designed using limes presently available in the state and elsewhere; however the achieved strength and modulus values were quite lower than those measured in field samples. All in all it is concluded that the alkaline stabilization, using local soils and fly ashes and hydrated lime , is a satisfactory technique form technical (long-lasting pavement), economical (reducing both the costs of material transportation and pavement maintenance) and environmental (use of local materials, especially abundant wastes and preservation of non-renewable aggregates sources) points-of-view.