Estabilização de solos com escória de ferroníquel e cimento portland: propriedades físicas, mecânicas, químicas e mineralógicas em aplicações de pavimentação

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dc.contributor.advisor-co1 Pilar, Ronaldo
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1906-2071
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6669573444640365
dc.contributor.advisor1Pires,Patrício José Moreira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5445-1753
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0913529658589507
dc.contributor.authorBotelho, Catarina Vieira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0003-7363-8988
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5450612057103403
dc.contributor.referee1Almeida, Guilherme Bravo de Oliveira
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7447-9646
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4641090392417950
dc.contributor.referee2Alledi, Carla Therezinha Dalvi Borjaille
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8429-731X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4542859765962073
dc.date.accessioned2026-01-02T17:08:10Z
dc.date.available2026-01-02T17:08:10Z
dc.date.issued2025-09-25
dc.description.abstractThis dissertation evaluates the technical feasibility of using ferronickel slag (FeNi) as a stabilizing agent and gradation corrector in two soils: a sandy soil (SL) and a silty fine soil (SR), with the aim of application in pavement layers. Mixtures with 30% and 60% FeNi, with and without 3% cement (CPIII and CFN50), were studied. The experimental program encompassed physical characterization (particle size distribution, specific gravity, organic matter content, Atterberg limits), chemical characterization (pH and cation exchange capacity), mineralogical characterization (XRF and XRD), and mechanical testing (compaction, California Bearing Ratio and swelling, as well as resilient modulus), with curing periods of 7 and 63 days. Results showed that FeNi is distinctly granular and of high density, shifting the mixtures towards a framework-controlled behavior and reducing plasticity, especially at 60% replacement. The SUCS, AASHTO and MCT classifications confirmed the trend toward more sandy materials. In compaction, the maximum dry unit weight increased, while the optimum moisture content decreased or remained stable with FeNi incorporation. The CBR increased significantly in SL mixtures with 3% cement, qualifying them as base course material, whereas pure SL and SL with FeNi but without cement met the requirements for subbase. In SR, relevant improvements occurred with FeNi, with or without 3% cement, placing the mixtures in the subbase category. Swelling remained very low in FeNi mixtures, complying with DNIT specifications. The resilient modulus increased with confining stress; in SR, the gain was governed by FeNi while cement had a secondary role, whereas in SL, cement was decisive and FeNi additionally contributed to the granular response. According to DNIT specifications, only SR+60%FeNi, with or without 3% cement, simultaneously met all requirements for subbase; considering only CBR and swelling, several SL formulations satisfied the base course criteria. It is concluded that FeNi is technically feasible as a component for base and subbase layers, with best performance at 60% content and in combination with low cement dosages, contributing to the valorization of by-products and to circular economy practices in pavement engineering.
dc.description.resumoEsta dissertação avalia a viabilidade técnica do uso da escória de ferroníquel (FeNi) como estabilizante e corretivo granulométrico em dois solos: um solo arenoso (SL) e um solo fino siltoso (SR), visando aplicação em camadas de pavimentos. Foram estudadas misturas com 30% e 60% de FeNi, com e sem 3% de cimento (CPIII e CFN50). O programa experimental abrangeu caracterizações física (granulometria, massa específica real, matéria orgânica, limites de consistência), química (pH e capacidade de troca catiônica), mineralógica (FRX e DRX) e mecânica (compactação, Índice de Suporte Califórnia e expansão, além de módulo de resiliência), com idades de cura de 7 e 63 dias. Os resultados mostraram que a FeNi é marcadamente granular e de alta densidade, deslocando as misturas para controle por arcabouço e reduzindo a plasticidade, sobretudo a 60% de substituição. As classificações SUCS, AASHTO e MCT confirmaram a tendência a materiais mais arenosos. Na compactação, observou-se incremento da massa específica seca máxima e redução ou manutenção da umidade ótima com a incorporação de FeNi. O ISC aumentou de forma significativa nas misturas de SL com 3% de cimento, enquadrando-as como base, enquanto o SL puro e o SL com FeNi sem cimento atenderam a sub-base. No SR, os ganhos relevantes ocorreram com a FeNi, com ou sem 3% de cimento, posicionando as misturas em sub-base. A expansão permaneceu muito baixa nas misturas com FeNi, atendendo aos limites usuais do DNIT. O módulo de resiliência cresceu com a tensão confinante; no SR, o ganho foi governado pela FeNi e o cimento teve efeito secundário, ao passo que, no SL, o cimento foi determinante e a FeNi contribuiu adicionalmente para o comportamento granular. À luz das especificações do DNIT, apenas SR+60%FeNi, com ou sem 3% de cimento, atendeu simultaneamente a todos os requisitos para sub-base; levando em consideração apenas o ISC e a expansão várias formulações de SL atenderam critérios de base. Conclui-se que a FeNi é tecnicamente viável como componente para bases e sub-bases, com melhor desempenho em teores de 60% e em combinação com baixos teores de cimento, contribuindo para a valorização de coprodutos e para a economia circular na pavimentação.
dc.description.sponsorshipAgência de fomento
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20782
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.subjectEscória de Ferroníquel
dc.subjectEstabilização de Solos
dc.subjectPavimentação
dc.subjectMódulo de Resiliência
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleEstabilização de solos com escória de ferroníquel e cimento portland: propriedades físicas, mecânicas, químicas e mineralógicas em aplicações de pavimentação
dc.typemasterThesis
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