Barreiras capilares

O Futuro Sustentável do Brasil passa por Minas

COBRAMSEG 2016 – Cong. Brasileiro Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica – 19-22 Outubro, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil

© ABMS, 2016

COBRAMSEG 2016

Avaliação do potencial do RSUP e RCD como material grosso de uma barreira capilar

Julio César Bizarreta Ortega

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [e-mail]

Tácio Mauro Pereira de Campos

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil, [e-mail]

RESUMO: A utilização de resíduos em projetos de cobertura final é um campo de interesse ambiental, esta pratica resolve em parte o problema de disposição, mas também traz consigo a possibilidade de beneficiamento econômico pela futura valoração do resíduo. No caso de coberturas para aterros sanitários, o controle da percolação de água é um fator importante na produção de chorume. Em uma cobertura, este fenômeno de barreira capilar consiste na colocação uma camada fina acima de uma camada grossa com diferentes propriedades hidráulicas não saturadas. A barreira capilar se forma quando para uma mesma sucção a camada grossa apresenta uma condutividade hidráulica muito menor que a camada fina. A camada grossa, de menor condutividade hidráulica se comporta como uma barreira, reduzindo a velocidade de percolação na interface camada fina - camada grossa, favorecendo o armazenamento de água na camada fina ou o desvio lateral pela camada fina no caso de coberturas inclinadas. Este trabalho tem como objetivo a avaliar o funcionamento do resíduo da construção civil (RCD) e o resíduo sólido urbano pré-tratado (RSUP) como camada grossa de uma barreira capilar. Para tal finalidade são estudadas dois tipos de barreiras capilares com uma mesma camada fina (Argila), a primeira barreira capilar formada pelo RCD e a Argila, e a segunda formada pelo RSUP e a mesma argila.

As propriedades hidráulicas não saturadas foram determinadas baseadas nos resultados de curvas de retenção pelo método de papel de filtro e da condutividade hidráulica saturada pelo método carga variável e parede rígida. A função de condutividade hidráulica foi determinada usando o modelo de Fredlund et al (1994).

Para uma mesma camada fina de Argila, as comparações das funções de permeabilidade do dos materiais mostram um elevado potencial do RCD e o RSUP como camada grossa de uma barreira capilar, sendo a cobertura formada pelo RSUP e a Argila a que apresentou uma maior potencial. Foi elaborado um modelo físico reduzido de uma barreira capilar inclinada com elevados niveis de precipitações para cada cobertura, onde foi evidenciada o otimo desempenho de ambos os materiais. Finalmente, foram realizadas simulações numéricas para cada cobertura considerando as condições ambientais típicas do Rio de Janeiro, resultamdo também um bom funcionamento de estes residuos com material grosso de uma barreira capilar.

PALAVRAS-CHAVE: Barreira Capilar, Resíduo da Construção e Demolição, Resíduo Sólido Urbano Pré-tratado.

1 INTRODUÇÃO

Para mitigar a percolação de água no aterro ou subsolo contaminado, são requeridos materiais como solos argilosos com condutividade hidráulica saturada (ksat) tipicamente menor que 10-7 cm/s e/ou geomembranas. Dependendo da localização e extensão das áreas a serem protegidas, custos elevados podem ser envolvidos na utilização destes materiais. Uma alternativa de solução, consiste no uso de barreiras capilares, que envolvem, tipicamente,

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o emprego de um material, de granulação fina (material fino), sobre outro, de granulação grossa (material grosso). Nesta alternativa, o fator de controle da barreira não é uma baixa ksat de um dado material, mas sem o contraste das condutividades hidráulicas não saturadas (kψ) dos materiais envolvidos.

A pratica de barreiras capilares é muito comum em zonas áridas e semiáridas, onde as camadas grossas podem estar na condição seca com um kψ praticamente nulo, e um contraste máximo de condutividades hidráulicas com o material fino. Desde algumas décadas alguns pesquisadores utilizam para o controle da quebra da barreira capilar o valor de entrada de ar (VEA) da camada grossa (Ex. Steenhuis et al. 1991, Sttormont and Morris 1998, Khire et al. 2000). Com a umidade inferior a umidade residual a colocação da camada grossa em coberturas inclinadas pode resultar dificultosa do ponto de vista de estabilidade pela inadequada compactação. O pode também resultar não pratica pelas condições de umidade inicial do material grosso (maior que a umidade residual). Bizarreta (2016) mostra que é possível colocar materiais grossos com umidades superiores a umidade residual mantendo no seu interior a descontinuidade da água. Dessa forma podemos incluir nos projetos de barreiras capilares estes materiais com uma certa umidade, que pode ajudar na compactação efetuada no campo (Bizarreta 2016). Resultados de campo de coberturas instrumentadas realizados por Mijares and Khire (2012) e outros Zhan et al. (2008), colocam em evidencia o funcionamento de barreiras capilares que apresentam camadas grossas com umidades acima da umidade residual (saturação de 20% a 40%).

As camadas grossas mencionadas podem ser alguns resíduos, nesse caso a solução passa a ser uma alternativa ambientalmente adequada, que vai contribuir de forma direta à redução dos denominados passivos ambientais, e a su vez atende à PNRS (Política Nacional de Resíduos Sólidos) do Brasil. Em este trabalho é avaliada a utilização do RCD e o RSUP como camada grossa de uma barreira capilar, com hipotese da colocação dos mesmos com uma umidade superior a sua umidade residual.

2 MATERIAIS E METODOS

2.1 Caracterização geotecnica

O RCD foi coletado da cobertura final do Aterro Municipal Jardim de Gramacho no Rio de Janeiro, mediante amostras amolgadas para o RCD (Figura 1). No laboratório estas amostras foram armazenados a uma temperatura de 20oC. Na amostragem do RCD foi observada uma grande heterogeneidade para a escolha da amostra representativa, o que parece ser uma característica de estes materiais pois alguns pesquisadores mencionam que mesmo com materiais reciclados de RCD tal variabilidade persiste (ex. Jonh & Ângulo 2003, Santos 2007).

O RSUP é o composto produzido pela COMLURB,