Comportamento mecânico de um rejeito de minério de ferro estabilizado com polímero e do compósito rejeito-polímero reforçado com fibras de polipropileno

Abstract

A falta de materiais com propriedades adequadas e a necessidade de reduzir impactos ambientais relacionados à sua extração tem criado uma demanda por novas técnicas de melhoria de materiais geotécnicos. A adição de polímeros em materiais granulares, como rejeitos de mineração, é uma técnica de melhoria de solos que propicia ganho de resistência mecânica ao compósito, reduzindo impactos ao meio ambiente. Esta pesquisa visa o estudo de um rejeito de minério de ferro estabilizado com polímero e deste compósito reforçado com fibras de polipropileno (0,5% em relação ao peso do rejeito seco, distribuídas aleatoriamente), com a avaliação da influência da dosagem de polímero (1:4 e 1:2 em proporção de solução polimérica), do tempo de cura e da solicitação de carga, para aplicabilidade em taludes, como camadas de revestimento em estradas não pavimentadas e aterros, por exemplo. A análise se deu nos âmbitos físico, mecânico, químico, ambiental e microestrutural. O programa experimental consistiu em ensaios de compactação, compressão não confinada, cisalhamento direto convencional e de superfície polida, tração por compressão diametral, triaxial cíclico de cargas repetidas (módulo de resiliência) e desgaste em simulador de tráfego laboratorial. Ensaios de sucção total, dano por umidade induzida, lixiviação, microscopia eletrônica e análises químicas também foram realizados nos compósitos, para melhor entendimento do comportamento destes. A estabilização do rejeito com polímero foi positiva, tanto para solicitações estáticas, como cíclicas. Observou-se uma mudança de comportamento das curvas tensão-deslocamento e incremento nos valores dos parâmetros de resistência dos compósitos rejeito-polímero, quanto maior o teor de polímero e com o aumento do tempo de cura, quando comparados com o rejeito de minério de ferro sem estabilização. A inserção de fibras influenciou o comportamento do compósito rejeito-polímero na atenuação da rigidez e estabilização da resistência residual. Os resultados de módulo de resiliência e desgaste, para a aplicação do compósito rejeito-polímero como camada de revestimento em estradas não pavimentadas, se mostraram mais efetivos para o teor de 1:2 de polímero. Devido à alta quantidade de resíduos gerados pelas atividades mineradoras, este estudo propõe novas aplicabilidades geotécnicas para o rejeito de minério de ferro, com consideráveis benefícios, tanto técnicos quanto ambientais.