Efeito da substituição parcial da cal hidratada por lama de cal na resistência á compressão e durabilidade de um solo residual de Lavras/MG

dc.contributor.advisorRibeiro, André Geraldo Cornélio
dc.contributor.refereeCândido, Eduardo Souza
dc.contributor.refereeMelo Neto, Osires de Medeiros
dc.contributor.refereeGuimarães, Lucas Martins
dc.creatorTeixeira, Joice Sthefanie Lourenço
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4283432768480623
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0006-5204-9940
dc.date.accessioned2026-06-10T14:52:42Z
dc.date.issued2026-02-27
dc.description.abstractRural roads, also known as unpaved roads, play a fundamental role in the socioeconomic integration of rural areas. However, these roads are frequently affected by degradation processes, mainly due to water action and the low mechanical capacity of local soils, resulting in high maintenance costs. In this context, the use of industrial waste as an alternative material for soil stabilization has emerged as a technically promising and environmentally sustainable strategy. This study aimed to evaluate the effect of partially replacing hydrated lime with lime sludge at replacement levels of 25%, 50%, 75%, and 100% on the compressive strength and durability of a residual soil from the municipality of Lavras, Minas Gerais, Brazil, for application in rural roads. The soil, hydrated lime, and lime sludge were characterized regarding their physical, chemical, and morphological properties. The mixtures were evaluated through compaction tests, unconfined compressive strength (UCS) tests after curing periods of 7 and 28 days, and durability tests under wetting–drying cycles. Additionally, the Material Circularity Indicator (MCI) was calculated to integrate mechanical performance and waste utilization into a single circularity metric. Chemical analyses by X-ray fluorescence and morphological analyses by scanning electron microscopy were also performed. The results indicated that the partial replacement of hydrated lime significantly altered the mechanical behavior of the stabilized soil. The T25 mixture, corresponding to 25% replacement of lime by lime sludge, showed the best balance between mechanical strength, durability, and circularity. This treatment achieved an average UCS of approximately 649 kPa after 28 days of curing, associated with lower mass losses and lower volumetric variations compared to mixtures with higher replacement levels. Furthermore, it was the only treatment to present a positive MCI value. The reference mixture composed exclusively of hydrated lime showed the highest absolute UCS values, reaching approximately 1033 kPa after 28 days of curing. Chemical analyses indicated that the calcium content in the T25 mixture was sufficient to promote soil stabilization mechanisms, while morphological analyses revealed a denser and more homogeneous microstructure, with greater particle agglomeration and reduced apparent porosity. These findings corroborate the observed mechanical performance and indicate that, at this replacement level, lime sludge acted efficiently as a complementary material to hydrated lime without compromising compressive strength or durability of the soil-binder system. It can be concluded that the partial replacement of hydrated lime with lime sludge presents technical and environmental feasibility for soil stabilization under the laboratory conditions evaluated, providing support for applications in rural roads. The T25 treatment showed the best balance between mechanical performance, durability, and environmental benefit, contributing to the valorization of industrial waste and to the reduction of conventional material consumption.
dc.description.acaoclimatica7. Manejo de resíduos ou recuperação de áreas degradadas
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.concentrationSaneamento e Geotecnia Ambiental
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até junho de 2027.
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.researchLineGeotecnia Ambiental
dc.description.resumoAs estradas vicinais, também conhecidas como estradas não pavimentadas, desempenham papel fundamental na integração socioeconômica de áreas rurais. Entretanto, essas vias estão sujeitas a processos recorrentes de degradação, principalmente em função da ação da água e da baixa capacidade mecânica dos solos locais, o que resulta em elevados custos de manutenção. Nesse contexto, a utilização de resíduos industriais como materiais alternativos na estabilização de solos surge como uma estratégia tecnicamente promissora e ambientalmente sustentável. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da substituição parcial da cal hidratada por lama de cal, nos teores de 25 %, 50 %, 75 % e 100 %, na resistência à compressão e na durabilidade de um solo residual proveniente do município de Lavras/MG, visando sua aplicação em estradas vicinais. Para isso, o solo, a cal e a lama de cal foram caracterizados quanto às propriedades físicas, químicas e morfológicas. As misturas foram avaliadas por meio de ensaios de compactação, resistência à compressão simples (RCS) aos 7 e 28 dias de cura e ensaios de durabilidade por ciclos de molhagem e secagem. Complementarmente, foi calculado o Índice de Circularidade do Material (ICM), visando integrar o desempenho mecânico e a utilização do resíduo em uma métrica única de circularidade. Também foram realizadas análises químicas por fluorescência de raios X e análises morfológicas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a substituição parcial da cal altera significativamente o comportamento mecânico do solo estabilizado. O tratamento T25, correspondente à substituição de 25 % da cal por lama de cal, apresentou o melhor equilíbrio entre resistência mecânica, durabilidade e circularidade. Esse tratamento atingiu RCS média de aproximadamente 649 kPa aos 28 dias de cura, associada a menores perdas de massa e menores variações volumétricas em comparação aos tratamentos com maiores teores de substituição. Além disso, foi o único tratamento a apresentar valor positivo de ICM. A mistura de referência composta exclusivamente por cal apresentou os maiores valores absolutos de RCS, atingindo aproximadamente 1033 kPa aos 28 dias de cura. As análises químicas indicaram que o teor de cálcio presente no tratamento T25 foi suficiente para favorecer os mecanismos de estabilização química, enquanto as análises morfológicas revelaram microestrutura mais densa e homogênea, com maior aglomeração de partículas e redução da porosidade aparente. Esses resultados corroboram o desempenho mecânico observado e indicam que, nesse teor de substituição, a lama de cal atuou de forma eficiente como material complementar à cal hidratada, sem comprometer a resistência à compressão nem a durabilidade do sistema solo-ligante. Concluise que a substituição parcial da cal hidratada por lama de cal apresenta viabilidade técnica e ambiental para a estabilização de solos nas condições avaliadas em laboratório, fornecendo subsídios para aplicações em estradas vicinais. O tratamento T25 destacou-se por apresentar o melhor equilíbrio entre resistência mecânica, durabilidade e benefício ambiental, contribuindo para a valorização de um resíduo industrial e para a redução do consumo de insumos convencionais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.identifier.citationTEIXEIRA, Joice Sthefanie Lourenço. Efeito da substituição parcial da cal hidratada por lama de cal na resistência á compressão e durabilidade de um solo residual de Lavras/MG. 2026. 148 p. (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60849
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Engenharia (EENG)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectEstabilização química
dc.subjectCelulose
dc.subjectResíduos industriais
dc.subjectEstradas vicinais
dc.subjectEstabilização de solos
dc.subjectÍndice de circularidade
dc.subjectChemical stabilization
dc.subjectLime mud
dc.subjectIndustrial residues
dc.subjectRural roads
dc.subjectSoil stabilization
dc.subjectMaterial circularity index
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.titleEfeito da substituição parcial da cal hidratada por lama de cal na resistência á compressão e durabilidade de um solo residual de Lavras/MG
dc.title.alternativeEffect of partial replacement of hydrated lime with lime mud on the compressive strength and durability of a residual soil from Lavras, MG, Brazil
dc.typedissertação

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