Thiago Paulo da Silva
Resumo
Este estudo trata da investigação dos efeitos da exposição de solos argilosos a soluções alcalinas, focando na compreensão dos mecanismos de expansão e na avaliação de medidas para mitigar esses efeitos. Foram utilizados métodos analíticos como ensaios de expansão livre, análises químicas e físico-químicas, difração de raios-X e ensaios de tensão de expansão. Os ensaios de expansão livre mostraram que as amostras expostas a diferentes concentrações de NaOH variaram em volume aparente, com a amostra SM05 exibindo a maior expansão (37% de aumento de volume na concentração mais alta de NaOH), destacando a influência direta da solução alcalina na expansão do solo. A formação de sodalita foi identificada como o principal responsável pela expansão do solo, resultado da dissolução da caulinita durante o processo de reação com o NaOH. Os ensaios de tensão de expansão demonstraram que a amostra SM05 apresentou tensões de até 40 kPa quando exposta ao NaOH 4N, indicando um potencial significativo para danos a estruturas assentes sobre os solos. A aplicação de FeCl3 demonstrou eficácia no controle imediato das reações de expansão; no entanto, a reintrodução do NaOH no sistema provocou o início de novas reações, sugerindo que para mitigar o problema ocasionado pela expansão passa pela interrupção de novas frentes de contaminação. O uso de LiNO3 após a exposição a NaOH apresentou resultados semelhantes ao FeCl3. No entanto, quando aplicado previamente, o nitrato de lítio reduziu significativamente as tensões em solos contaminados posteriormente com NaOH. Os resultados destacam a importância de considerar a mineralogia específica dos solos ao desenvolver medidas mitigatórias. A decomposição da caulinita e a formação de neocompostos foram identificados como processos críticos que impulsionam a expansão do solo.
Abstract
This study investigates the effects of exposing clay soils to alkaline solutions, with a focus on understanding the mechanisms of expansion and evaluating measures to mitigate these effects.
Analytical methods such as free expansion tests, chemical and physicochemical analyses, X-ray diffraction, and expansion stress tests were used. The free expansion tests showed that samples exposed to different concentrations of NaOH varied in apparent volume, with sample SM05 exhibiting the greatest expansion (37% volume increase at the highest NaOH concentration), highlighting the direct influence of the alkaline solution on soil expansion. The formation of sodalite was identified as the main driver of soil expansion, resulting from the dissolution of kaolinite during the reaction process with NaOH. Expansion stress tests demonstrated that sample SM05 exhibited stresses of up to 40 kPa when exposed to 4N NaOH, indicating a significant potential for damage to structures built on these soils. The application of FeCl3 proved effective in immediately controlling the expansion reactions; however, the reintroduction of NaOH into the system initiated new reactions, suggesting that mitigating the expansion problem involves preventing new contamination fronts. The use of LiNO3 after exposure to NaOH showed results similar to FeCl3. However, when applied beforehand, lithium nitrate significantly reduced the stresses in soils subsequently contaminated with NaOH. The results underscore the importance of considering the specific mineralogy of soils when developing effective mitigation measures. The decomposition of kaolinite and the formation of new compounds were identified as critical processes driving soil expansion.
