Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
LEVANTAMENTO DAS VANTAGENS E DESVANTAGENS DO GEOCOMPOSTO BENTONÍTICO E DA ARGILA COMPACTADA EM DEPÓSITOS DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS - CLASSE IIA
Tipologia: Teses (TCC)
1 / 91
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
São Paulo
Trabalho de conclusão de concurso apresentado como parte dos requisitos exigidos para conclusão do curso de Engenharia Ambiental.
Orientador: Prof. MSc. Kleber Cavaça Campos
São Paulo
Aterro sanitário é a solução mais utilizada para destinação de resíduos sólidos urbanos, por isso essa é a tecnologia que mais necessita de pesquisas que visam mitigar a contaminação do solo e água decorrente da decomposição destes resíduos. Desta forma a presente pesquisa teve por objetivo levantar as vantagens e desvantagens de duas tecnologias de impermeabilização de solo de fundação e cobertura de aterro classe IIA, o geocomposto bentonítico e a argila compactada. O geocomposto bentonítico é a alternativa mais estudada atualmente para esta finalidade, por apresentar algumas vantagens em relação à argila compactada, tais como maior facilidade de aplicação e apresentar boa concorrência em relação aos custos. Com base em pesquisas bibliográficas e participação em palestras e congressos relacionados ao assunto, foi possível efetuar um levantamento das características e particularidades técnicas, de desempenho, custo e impacto ambiental de cada composto. A partir dessas informações verificou-se que a técnica que tende a minimizar os riscos iminentes nesta atividade é a impermeabilização segura do solo utilizando-se camadas de argila compactada concomitantemente a camadas de geocomposto bentonítico.
Palavras-chave: Aterro sanitário. Geocomposto bentonítico. Argila compactada.
Landfill is the most used tecnology for disposal of urban solid waste, so this technology is that needs more research intended to mitigate the contamination of soil and water resulting from the decomposition of wastes. Thus we developed a survey that aims at raising the advantages and disadvantages of both technologies of waterproofing for soil foundation and cover the landfill class II, the geocomposite bentonite and compacted clay. The geocomposite bentonite is currently the most studied alternative to this, it offers some advantages over compacted clay, such as ease application, not a product exclusively of natural origin and have good competition in relation to costs. Based on literature research on technical features, performance, cost and environmental impact of each compound, we observed that the technique that tends to minimize the imminent risks in this activity is the safe sealing of the soil using layers of compacted clay concomitantly with layers of geocomposite bentonite.
Keywords: Landfill. Geocomposite bentonite. Compacted clay.
Devido à crescente necessidade de resolver problemas ambientais e a restrição atuante de órgãos ambientais, a engenharia busca soluções alternativas a utilização de materiais naturais para sistemas de contenção como barreiras impermeabilizantes do solo.
Argila compactada é a solução mais comumente utilizada em casos de impermeabilização do solo para evitar contaminação, porém devido a restrições em sua execução, na exploração desse elemento e custo elevado do processo de implantação, a argila compactada tende a se tornar uma prática cada vez menos utilizada neste tipo de obras ambientais. Desta forma faz-se dos geossintéticos um dos materiais mais investigados e utilizados para tal aplicação.
A bentonita é um material utilizado em diversas aplicações nos campos ambiental e geotécnico, caracterizado pelas suas propriedades de baixa permeabilidade, elevada plasticidade e capacidade de absorção. Dadas essas características, um produto composto de geossintéticos e bentonita tem grande apelo mercadológico e para as áreas de engenharia, sendo então manufaturados desde a década de 80, os CGLs.
Os geocompostos bentoníticos ou geosynthetic clay liners ( GCLs ) substituem ou complementam camadas de argila compactada ( CCLs ) para fins de controle de fluxo. Ele consiste de uma fina camada de bentonita sódica, ligada por meios mecânicos ou químicos a geotêxteis ou a uma geomembrana. Tal configuração resulta em um produto uniforme que cumpre com as exigências técnicas das aplicações às quais é destinado. Sua função primordial é de atuar como uma barreira impermeabilizante, dado à propriedade da bentonita ser expansiva ao entrar em contato com o percolado. O processo de expansão, no momento em que o produto se encontra confinado, gera uma diminuição do índice de vazios do meio, garantindo índices baixíssimos de permeabilidade, minimizando a probabilidade de ocorrerem falhas quando se deseja construir camadas impermeabilizantes permanentemente eficazes.
Diante disto os GCLs têm sido intensamente investigados, sendo necessário o conhecimento de suas propriedades técnicas, e seu uso só tem aumentado devidos os resultados favoráveis desses estudos e das experiências de campo bem sucedidas, em
Devido à crescente demanda de resíduos sólidos urbanos e a necessidade da disposição correta destes resíduos, os aterros sanitários são os locais mais comumente procurados para tal.
Em contrapartida, a decomposição destes resíduos pode gerar grande contaminação do solo onde são dispostos, decorrente da infiltração dos líquidos gerados. A fim de se evitar tal exposição do solo, foram criadas normas construtivas de aterros que definem e obrigam a necessidade de barreiras impermeabilizantes de fundo e cobertura.
Este capítulo apresenta generalidades relacionadas a resíduos sólidos urbanos e suas destinações, assim como alguns aspectos necessários para a disposição dos mesmos. Posteriormente serão apresentadas características para a construção de um aterro classe IIA e algumas soluções para adequação de suas normas.
Os resíduos sólidos, de acordo com a norma NBR 10.004/04 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), apresentam a seguinte definição: “Resíduos sólidos são todos aqueles resíduos nos estados sólido e semi-sólido que resultam da atividade da comunidade de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, de serviços, de varrição ou agrícola. Nesta definição incluem-se os lodos de estações de tratamento de água e esgoto, resíduos gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição e líquidos que não possam ser lançados na rede pública de esgotos, em função de suas particularidades”.
O conhecimento das características dos resíduos sólidos, tais como sua origem e composição, é de extrema importância, uma vez que serão lançados no meio ambiente e a não degradação deste depende diretamente dos cuidados que se possui com os resíduos sólidos.
Segundo Bidone e Povinelli (1999), os resíduos sólidos podem ser classificados em função da sua origem e possível degradabilidade. De acordo com a sua origem, os resíduos
sólidos podem ser classificados em:
Os resíduos sólidos em função do seu grau de degradabilidade são classificados em:
Existem diversas técnicas de disposição final de resíduos sólidos, que objetivam principalmente a redução de volume e a destinação final de maneira segura. Entre as técnicas adequadas de disposição final de resíduos pode-se destacar a incineração, compostagem, reciclagem, compactação e alternativas de trituração e enfardamento. No entanto, apesar dos avanços das técnicas para destinação final dos resíduos sólidos, o aterro sanitário ainda é considerado o melhor método de disposição final de resíduos sólidos do ponto de vista econômico e ambiental.
Solo é a porção de superfície de terra constituída de material fofo ou mole, que forma parte da crosta terrestre. Para a pedologia é a formação natural de superfície, móvel de espessura e estrutura variáveis, resultante da transformação da rocha-matriz subjacente através do contato com a atmosfera, sob a influência de processos físicos, químicos e biológicos. (a parte superficial do solo que possui vida microbiana e que possibilita o desenvolvimento dos vegetais constitui a sua camada arável, bastante influenciada pela ação antrópica.)
A capacidade de retenção de água varia de solo para solo e depende estritamente da sua estrutura.
O perfil de um solo, cuja espessura varia de alguns centímetros a vários metros, forma uma sucessão de camadas, denominado horizontes, que se formam pela progressiva transformação dos minerais que compõem a rocha-mãe, mediante a influência de fatores físicos, químicos e biológicos. Cada horizonte caracteriza-se pela natureza da matéria mineral, pela quantidade de matéria orgânica que contém, pela textura (talhe dos elementos construtivos), pela estrutura (tipo de arranjo desses elementos entre si, formando agregados), pela acidez, etc. Os solos são classificados principalmente conforme sua gênese, composição física, composição química, estrutura e espessura.
2.3.1 Porosidade
A porosidade do solo corresponde ao volume do solo não ocupado por partículas sólidas, este podendo ser ocupado por ar e/ou água. A esses espaços vazios designamos por poros ou vazios. A porosidade total inclui a macroporosidade e a microporosidade de um solo (CURI et al., 1993).
Entre os solos constituídos por partículas maiores, como o solo arenoso, predominam os poros grandes denominados macroporos; entre os solos constituídos por partículas pequenas, como os argilosos, predominam os poros pequenos denominador microporos. (SANTOS; VIEIRA, 1988).
Segundo Lima e Lima (1996) os macroporos são responsáveis pela aeração do solo, como por exemplo, a movimentação de água e a penetração de raízes, e os microporos são responsáveis pela retenção de água pelo solo.
Os poros podem estar ausentes, parcialmente ou totalmente preenchidos por água. Quando o solo apresenta-se seco, pode-se dizer que os poros encontram-se ausentes de água. Quando um solo encontra-se encharcado (saturado) pode-se dizer que os poros estão totalmente preenchidos por água (LEPSCH, 1976).
O volume dos sólidos (Vs) é obtido através do ensaio de Massa Específica Real dos Grãos, o volume total da amostra (V) é calculado, por exemplo, pelo Método da Balança Hidrostática e por consequência, o volume de vazio (Vv
Os poros dos solos, que apesar de também serem chamados de volume de vazios, podem estar preenchidos com água (quando o solo está saturado), com ar (quando o solo está totalmente seco) ou com ambos, que é a forma mais comum encontrada na natureza.
) é a diferença entre os dois.
Em 1856, o engenheiro Henry Darcy publicou o resultado de seu trabalho experimental de fluxo d´água em um filtro de areia, tornando público a relação empírica hoje conhecida como lei de Darcy (equação 2), que pôde ser considerada desde então, base para os estudo de fluxos em meio poroso, a capacidade de transmissividade hidráulica: permeabilidade. A lei de Darcy relaciona linearmente a velocidade de descarga (v) de um fluido através de um meio poroso, com o gradiente hidráulico (i), definido na equação 3, onde ∆P é a perda de carga de um fluido percolante em um trecho de comprimento L, obedecendo uma constante de proporcionalidade k chamada de condutividade hidráulica.
v = k. i (2)
O coeficiente k é uma variável dependente das características do meio poroso e das características do fluido que percola o meio. Significa que dois fluidos de viscosidades e massa específicas diferentes, quando submetidos à passagem por um mesmo meio poroso, encontrar-se-á coeficientes k diferentes. Também um mesmo fluido, quando submetido a dois meios porosos com características não semelhantes, o coeficiente k será diferente. Quanto a viscosidade, pode-se afirmar que quanto mais viscoso o fluido maior é a
dificuldade para percolar entre as partículas do meio poroso. No entanto, o efeito gravitacional sobre a massa do fluido sendo um dos fatores que causam o movimento, consolidam a relação direta da condutividade hidráulica com a massa específica do fluido. Considerando a interdependência das características do meio poroso e do fluido, chegou-se a Equação 4, onde são o peso específico e a viscosidade do percolante, respectivamente e k
× i (4)
A velocidade encontrada pela lei de Darcy corresponde à velocidade de descarga do fluido e não a velocidade de percolação (vp) da água através dos poros do solo.
A condutividade hidráulica é uma propriedade cujo valor apresenta enorme variação em materiais inconsolidados. É possível encontrar valores de 10^2 cm/s para materiais com altíssima condutividade como o pedregulho, até 10-
Em um mesmo solo é possível que este parâmetro apresente variações de diferentes grandezas, devido a alterações na sua estrutura, índice de vazios e umidade.
cm/s para materiais de baixa condutividade como os solos com grande quantidade de argilo minerais de alta atividade.
O conhecimento da condutividade hidráulica é de interesse para diversas aplicações na engenharia. Assim, o dimensionamento de drenos, o cálculo da dissipação de pressões neutras, o cálculo de estabilidade de taludes, o traçado de redes de fluxo e os projetos de sistemas de contenção são exemplos de aplicações.
As barreiras impermeabilizantes, também denominadas de liners , são camadas de um determinado tipo de material, utilizadas para minimizar a infiltração de água superficial nos resíduos, reduzindo com isto a geração de percolados ( liners de coberturas) ou para reduzir o fluxo de percolados para o ambiente hidrogeológico subjacente ( liners de fundo). Dessa maneira consegue-se proteger o ambiente circundante ao aterro contra a poluição, garantindo a potabilidade das águas subterrâneas.
hidráulica em campo pode ser realizada através de um ensaio com um furo de sondagem, submetido à carga constante ou variável.
2.5.1.2 Argilosas compactadas
São barreiras constituídas por material argiloso compactado. A condutividade hidráulica depende da estrutura do material inconsolidado, que inclui a distribuição granulométrica, o tamanho dos poros, a orientação das partículas, a força de ligação entre as partículas e os agentes cimentantes. A distribuição dos tamanhos dos grãos e das partículas de argila é função da sua mineralogia, da composição química do fluído dos poros e do teor de umidade de compactação (LEITE; ZUQUETTE, 1995).
Devido à dificuldade de se assegurar que uma barreira impermeável com o solo, em condições locais, tenha uma faixa baixa e uniforme de condutividade hidráulica, a engenharia geotécnica lança mão da compactação dos solos como método de melhoria do desempenho deste material. Essas barreiras são consideradas eficientes, a longo prazo, quando resistem aos ataques químicos dos percolados e apresentam alto potencial de retenção do contaminante. Experiências têm demonstrado que o teor de umidade do solo.
O método e a energia de compactação exercem grande influência na condutividade hidráulica dessas barreiras compactadas (MITCHELL; HOOPER; CAMPANELLA, 1965).
O bom desempenho das barreiras de solo compactado depende de dois aspectos fundamentais: o baixo valor de condutividade hidráulica, que de uma maneira geral está associada aos solos mais argilosos e mais plásticos, e à contração presente nestes solos, uma vez que a abertura de fendas, gretas de contração e trincas de expansão causam a formação de caminhos preferenciais de fluxo.
Macambira (2002) estudou o potencial de alguns solos lateríticos compactados para a construção de barreiras impermeáveis. Verificou-se que, em geral, a condutividade hidráulica diminui com o aumento do teor de umidade, até o teor de umidade ótimo, permanecendo praticamente constante ou diminuindo ligeiramente a partir daí constatou-se que o aumento da energia de compactação diminui a condutividade hidráulica de forma pronunciada no ramo seco da curva de compactação. Para teores de umidade superiores ao teor de umidade ótimo as variações foram pequenas para energias acima de 12 golpes. Em relação às contrações dos solos, verificou-se que o aumento do teor de umidade acarretou
um aumento das contrações axiais, que atingiram valores máximos da ordem de 4%. Os solos mais arenosos apresentaram as menores contrações axiais, não ultrapassando valores da ordem de 1%, sendo que os solos argilosos atingiram valores de contrações médias de 2%.
Segundo a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB, 2005), os solos potencialmente utilizados como liners devem apresentar classificação unificada do tipo CL, CH, SC ou OH, condutividade hidráulica inferior a 1x10-
A condutividade hidráulica é a característica mais importante das barreiras argilosas. A construção de uma barreira argilosa com valores aceitáveis de condutividade hidráulica garante as demais características necessárias ao bom funcionamento desta.
cm/s, porcentagem de finos maior ou igual a 30%, limite de liquidez (WL) maior ou igual a 30%, índice de plasticidade (Ip) maior ou igual 30% e pH maior ou igual a 7. Entretanto, como essas propriedades não são facilmente encontradas em solos naturais utiliza-se a adição de argilas naturais, tais como a bentonita, a fim de se obter as características necessárias ao bom desempenho de uma camada impermeabilizante.
2.5.1.3 Geossintéticos argilosos (GCL’s) e geomembranas
Os geocompostos bentoníticos ( GCLs ) consistem em um produto manufaturado à base de bentonita natural, geralmente sódica ou cálcica, sendo formado por uma fina camada de argila expansiva disposta entre dois geotêxteis ou colada a uma geomembrana.
Em geral, o GCL é utilizado para substituir barreiras impermeáveis construídas com solos compactados. Esse fato ocorre devido à sua baixa permeabilidade, boas características de resistência química e mecânica, controle de fabricação e facilidade de instalação. No entanto, esses materiais podem apresentar danos de instalação e operação, tais como o aparecimento de furos, problemas associados à resistência de interface, pequena atenuação de percolados, possível aumento de condutividade hidráulica devido à incompatibilidade com certos efluentes, maior taxa de fluxo por difusão em relação a barreiras de solo compactado, vulnerabilidade à troca de íons e ao ressecamento, dentre outras desvantagens (BOUAZZA, 2002).
As geomembranas são barreiras construídas por membranas formadas por materiais sintéticos que apresentam baixa condutividade hidráulica, e utilizadas em obras de
