Biotecnologia em solos. Efeito da precipitação de CaCO3 por via enzimática no comportamento de uma areia siltosa

Abstract

A Biotecnologia aplicada, nomeadamente a precipitação de carbonato de cálcio por via enzimática, é uma técnica recente e promissora de melhoria dos solos. Como tal, o presente trabalho visa contribuir para o desenvolvimento da técnica de bioestabilização, analisando o efeito da variação do tempo de cura e a variação da dosagem da solução estabilizadora na resistência e na deformabilidade de uma areia siltosa bioestabilizada. Na primeira fase procedeu-se à caracterização geotécnica do solo em estudo, através da avaliação da composição granulométrica, dos limites de consistência, da densidade das partículas do solo, do teor em água óptimo resultante do ensaio de Proctor e do valor do pH do solo natural. Na segunda fase do trabalho determinou-se a resistência à compressão não confinada e o módulo de deformabilidade não confinado através de ensaios UCS e a deformabilidade do solo, nomeadamente, o índice de compressibilidade, o índice de recompressibilidade e a tensão de pré-consolidação através de ensaios edométricos. Adicionalmente, realizou-se a medição do teor de CaCO3, a medição do valor de pH e o controlo do teor em água dos provetes de solo bioestabilizados. A terceira fase consistiu em aferir a presença de calcite no solo bioestabilizado através de ensaios SEM (Scanning Electron Microscops) e ensaios XRD (X-Ray Diffraction). O desenvolvimento do presente trabalho permitiu concluir que o aumento da concentração dos agentes estabilizadores (ureia, cloreto de cálcio e urease) induz no solo um ganho de resistência, de rigidez e o aumento da tensão de pré-consolidação. Os resultados sugerem ainda que o aumento do tempo de cura em camâra húmida promove o aumento dos parâmetros anteriormente mencionados.

Biotechnology, namely the use of enzymes to promote calcite precipitation, is a recent and promising technique for soil improvement. Thus, the present work aims to contribute to the study of the biostabilization process by analyzing the effect of curing time and variation of the amount of the stabilizing solution on resistance and deformability of the silt-sand soil. In the first phase, the geotechnical characterization of the soil was evaluated through the granulometric composition, the consistency limits, the soil particle density, the optimum water content from the Proctor test and the pH value of the natural soil. In the second phase of the work, the unconfined compression strength and the deformability modulus were evaluated from UCS tests while the compressibility index, recompressibility index and pre-consolidation stress were evaluated from oedometric tests. In addition, there were also performed the measurement of the CaCO3 content and the pH value as well as the control of the water content of biostable soil. The third phase consisted in measuring the presence of calcite in the biostable soil through SEM (Scanning Electron Microscops) and XRD (X-Ray Diffraction) tests. The development of the present work allowed to conclude that the increase of concentration of the stabilizing agents (urea, calcium chloride and urease) induces a gain in the resistance and in the deformability modulus, as well as an increase of the pre-consolidation stress. The results also suggest that the increase of the curing time in humid chamber promotes the increase of the previously mentioned parameters.