23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
III-092 - ESTUDO DOS SOLOS UTILIZADOS PARA A IMPERMEABILIZAÇÃO
DA CAMADA DE BASE E DE COBERTURA DE ATERROS SANITÁRIOS DE
SANTA CATARINA
Meire Franceschet(1)
Engenheira Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Mestranda em Engenharia Ambiental, na linha
de pesquisa Resíduos Sólidos Urbanos, Industriais e Agrícolas na Universidade Federal de Santa Catarina.
Bolsista Cnpq no Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental da UFSC.
Armando Borges de Castilhos Júnior
Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina. Doutor em Gestão e Tratamento de
resíduos pelo Institut National dês Sciences Appliquèes de Lyon, França. Pós Doutorado pela Ecole Nationale
Supérieure dês Mines de Paris – ISIGE/ENSMP. Professor Adjunto IV do Departamento de Engenharia
Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Supervisor do Laboratório de Pesquisas em
Resíduos Sólidos – LARESO.
Marciano Maccarini
Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Doutor em Engenharia Civil na University of
London. Pós Doutorado pela Universidade de Durham. Professor do Departamento de Engenharia Civil da
Universidade Federal de Santa Catarina. Supervisor do Laboratório de Mecânica dos Solos - LMS.
Elivete Carmem Clemente Prim
Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em Engenharia Ambiental pela
Universidade Federal de Santa Catarina. Doutoranda em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de
Santa Catarina.
Camila Funari
Graduanda em Engenharia Sanitária e Ambiental – UFSC. Bolsista PIBIC – Cnpq no Departamento de
Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC.
Endereço(1): Rua: Prof. Milton Sullivan, 182 – Bairro Carvoeira – Florianópolis - SC - CEP: 88040-620 Brasil - Tel: +xx (48) 8807-8239 - Fax: +xx (48) 331-9717 - e-mail: [email protected].
RESUMO
O presente trabalho consiste na análise de alguns solos empregados nas camadas de base e cobertura de
aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos do estado de Santa Catarina. Os quatro tipos de solos analisados
estão localizados nas seguintes regiões geográficas do estado: oeste, meio-oeste e nordeste. Os solos foram
caracterizados através de ensaios de mecânica dos solos, como análise granulométrica, limites de consistência
e massa específica dos grãos; além de ensaios de compactação e de permeabilidade. O ensaio de
permeabilidade foi realizado com carga variável, e o líquido permeante utilizado foi água. Observa-se, com
base neste estudo, que os solos utilizados como material impermeabilizante nos aterros sanitários avaliados
possuem baixa permeabilidade, atendendo assim o valor de 10-7 cm/s, exigido em norma. Através dos
resultados pode-se verificar a qualidade do material utilizado em camadas de impermeabilização em aterros
sanitários de resíduos sólidos urbanos.
PALAVRAS-CHAVE: Aterros sanitários, Solos, Impermeabilização, Camada de Cobertura, Camada de
Base.
INTRODUÇÃO
Atualmente, uma das maneiras mais adequadas para a disposição final dos resíduos sólidos é a técnica de
aterros sanitários, a qual busca proteger a saúde pública e o meio ambiente. Um dos grandes problemas
encontrados nos aterros sanitários está relacionado à impermeabilização da base destas instalações, ou seja, a
possibilidade de ocorrência de contaminação das águas subterrâneas, além do comprometimento de aqüíferos
e reservas importantes de águas e do solo, devido à infiltração dos líquidos percolados.
A contaminação das águas subterrâneas pode ser evitada através de uma adequada impermeabilização do solo,
utilizando-se geomembranas sintéticas e solos de baixa permeabilidade, além do controle tecnológico em
campo. A NBR 13896 de 1997 define a impermeabilização como a “deposição de camadas de materiais
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artificiais ou naturais, que impeça ou reduza substancialmente a infiltração de água no solo dos líquidos
percolados, através da massa de resíduos”.
Segundo Jardim (1995), a produção de líquidos percolados é inevitável, pois não é possível o controle total
sobre todas as fontes de umidade que interagem com os resíduos sólidos. Estas fontes podem ser a própria
umidade inicial dos resíduos sólidos; a água gerada no processo de decomposição biológica e, principalmente,
a água da chuva que percola pela camada de cobertura. Assim, a camada de cobertura assume um papel de
grande importância nos aterros sanitários, devendo ser relativamente impermeável e possuir um sistema de
drenagem superficial.
O sistema de cobertura tem a função de proteger a superfície das células de resíduos sólidos (minimizando
impactos ao meio ambiente), eliminar a proliferação de vetores, diminuir a taxa de formação de líquidos
percolados, reduzir a exalação de odores, impedir a catação, permitir o tráfego de veículos coletores sobre o
aterro, eliminar a queima de resíduos e a saída descontrolada do biogás (JARDIM, 1995).
Neste sentido, o objetivo deste trabalho é a avaliação da qualidade dos materiais que são utilizados para
impermeabilizar as camadas de base e cobertura de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos de Santa
Catarina.
MATERIAIS E MÉTODOS
Os solos utilizados nesta pesquisa são provenientes de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos de Santa
Catarina, localizados nas regiões oeste, meio-oeste e nordeste do estado. Estes solos são empregados como
materiais de impermeabilização das camadas de base e de cobertura dos aterros sanitários.
Os solos empregados nas camadas impermeabilizantes dos aterros sanitários foram retirados do local de
deposição, sendo previamente homogeneizados para uma melhor representatividade da amostra. Após a
coleta, em laboratório, as amostras de solos foram preparadas conforme especificações da norma NBR 6457
de 1986.
Nas Figuras 1 observa-se o solo empregado em um aterro sanitário da região nordeste do estado, utilizado
como material de impermeabilização para a camada de base e de cobertura. Na Figura 2 está apresentado o
solo empregado na camada de base em um aterro sanitário da região oeste do estado.
Figura 1: Solo Tipo 1 - Base e cobertura.
Figura 2: Solo Tipo 2 – Base.
Na Figura 3 observa-se o solo utilizado para a camada de cobertura no mesmo aterro sanitário da Figura 2. Na
Figura 4 o solo apresentado é proveniente de um aterro sanitário do meio oeste de Santa Catarina, sendo
utilizado tanto para a camada de cobertura como para a base.
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Figura 3: Solo Tipo 3 - Cobertura.
Figura 4: Solo Tipo 4 – Base e Cobertura.
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade Federal de Santa
Catarina, conforme as normas específicas da ABNT, apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1: Métodos Utilizados.
ENSAIO
Análise Granulométrica
Limite de Liquidez
Limite de Plasticidade
Massa específica dos grãos
Compactação
Permeabilidade
MÉTODO
NBR 7181/1984
NBR 6459/1984
NBR 7180/1984
NBR 6508/1984
NBR 7182/1986
NBR 14545/2000
O ensaio de compactação foi realizado para a energia Proctor Normal, com reuso de material. A mesma
energia foi aplicada para a execução do ensaio de permeabilidade. A NBR 14545 (2000) recomenda que a
água a ser utilizada para os ensaios de permeabilidade deve ser a mesma que percola pelo material em campo.
Para este estudo optou-se por inicialmente realizar o ensaio de permeabilidade para todos os tipos de solo com
água. Uma próxima etapa do trabalho consiste em realizar o ensaio de permeabilidade, para os solos da
camada de base, com o líquido percolado do aterro sanitário. O ensaio de permeabilidade foi realizado com
carga variável, saturando-se o corpo de prova antes do ensaio.
CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS
Conforme já citado, foram executados ensaios de caracterização, compactação e permeabilidade, para os
quatro tipos de solos utilizados em camadas de base e de cobertura em aterros sanitários de Santa Catarina. A
seguir estão apresentados os resultados encontrados.
O solo Tipo 1, utilizado para camada de base e de cobertura do aterro sanitário, foi classificado como silte
arenoso, sendo a fração argilosa a menos significativa. Apesar de não ser um solo predominantemente
argiloso, a permeabilidade encontrada foi relativamente baixa, mais ainda aquém daquela necessária para
utilização como camada impermeável em aterro sanitário. Porém tal situação não chega a causar maiores
danos, pois neste aterro foi utilizada uma geomembrana que garante a impermeabilidade do sistema. Os
resultados dos ensaios estão apresentados na Tabela 2.
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Tabela 2: Solo Tipo 1.
ENSAIOS
Análise Granulométrica
Limite de Liquidez
Índice de Plasticidade
Massa específica dos grãos
Compactação
Permeabilidade
Índice de vazios
compactada
da
RESULTADOS
Silte arenoso (silte 46,9 %; areia 27,6 % e argila 25,6 %)
LL = 76 %
IP = 22 (altamente plástico)
γg = 2,596 g/cm³
Umidade ótima = 26,3 %
Massa específica aparente máxima do solo seco = 1,46 g/cm³
k = 4,83.10-6 cm/s
amostra
e = 0,83
O solo Tipo 2, empregado para camada de base do aterro sanitário, é uma areia siltosa, conforme a Tabela 3.
Tabela 3: Solo Tipo 2.
ENSAIOS
Análise Granulométrica
Limite de Liquidez
Índice de Plasticidade
Massa específica dos grãos
Compactação
Permeabilidade
Índice de vazios
compactada
da
RESULTADOS
Areia siltosa (areia 47,0 %; silte 45,2 % e argila 7,8 %)
LL = 67 %
IP = 14 (medianamente plástico)
γg = 2,223 g/cm³
Umidade ótima = 36,0 %
Massa específica aparente máxima do solo seco = 1,30 g/cm³
k = 5,43.10-7 cm/s
amostra
e = 0,74
O solo Tipo 3, utilizado para cobertura diária e final do aterro sanitário, é um silte argiloso. Este solo
apresenta uma grande quantidade de raízes, não sendo recomendado em utilizá-lo em camadas de
impermeabilização, pois as mesmas entrarão em decomposição e, conseqüentemente, caminhos facilitados de
percolação serão criados, fazendo com que a permeabilidade aumente com o tempo. Como na camada de
cobertura não é utilizado nenhum tipo de elemento impermeabilizante adicional, seria recomendada a
substituição por um solo pobre em matéria orgânica.
Os resultados dos ensaios estão apresentados na Tabela 4.
Tabela 4: Solo Tipo 3.
ENSAIOS
Análise Granulométrica
Limite de Liquidez
Índice de Plasticidade
Massa específica dos grãos
Compactação
Permeabilidade
Índice de vazios
compactada
da
RESULTADOS
Silte argiloso (silte 55,7 %; argila 22,3 % e areia 22,1 %)
LL = 56 %
IP = 11 (medianamente plástico)
γg = 2,319 g/cm³
Umidade ótima = 32,1 %
Massa específica aparente máxima do solo seco = 1,35 g/cm³
k = 4,11.10-7 cm/s
amostra
e = 0,75
O solo Tipo 4, coletado na região meio oeste do estado, é utilizado para impermeabilizar a camada de base e
de cobertura do aterro sanitário. Este solo é classificado como argila siltosa justificando a baixa
permeabilidade encontrada no ensaio. Este material é ideal para uso em camadas impermeabilizantes, tendo os
parâmetros atingidos a permeabilidade indicada pela norma. Os resultados dos ensaios estão apresentados na
Tabela 5.
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Tabela 5: Solo Tipo 4.
ENSAIOS
Análise Granulométrica
Limite de Liquidez
Índice de Plasticidade
Massa específica dos grãos
Compactação
Permeabilidade
Índice de vazios
compactada
da
RESULTADOS
Argila Siltosa (argila 64,2 %; silte 33,6 % e areia 2,2 %)
LL = 71,8 %
IP = 6,8 (fracamente plástico)
γg = 2,231 g/cm³
Umidade ótima = 31,8 %
Massa específica aparente máxima do solo seco = 1,45 g/cm³
k = 2,30.10-7 cm/s
amostra
e = 0,58
CONCLUSÕES
Através deste estudo foi possível verificar que a maioria dos solos utilizados em camadas de base e de
cobertura nos aterros sanitários de Santa Catarina em estudo apresenta um coeficiente de permeabilidade
baixo (em torno de 10-7 cm/s).
Outro fator importante a ser considerado é a utilização da geomembrana sintética na impermeabilização da
camada de base do aterro sanitário, sendo uma garantia a mais caso o solo não apresente a permeabilidade
estimada, devido a fatores no campo como a falta de controle da compactação.
Vale salientar ainda a importância da drenagem superficial do aterro sanitário para evitar que as águas das
chuvas penetrem nas células dos aterros e contribuem para um acréscimo de líquido percolado produzido.
TRABALHOS FUTUROS
Como continuação deste trabalho de caracterização dos solos utilizados em camadas de base e cobertura de
aterros sanitários de Santa Catarina, será realizada a etapa de montagem de pilotos experimentais de fluxo,
simulando a camada impermeabilizante de solo. Estes pilotos são formados por permeâmetros de carga
variável, preenchidos com o solo da camada impermeabilizante e seu respectivo líquido que a permeia. Ou
seja, para os solos empregados em camadas de base será utilizado como líquido permeante o líquido percolado
(chorume) de um aterro sanitário do estado. Para a camada de cobertura será utilizada água.
O monitoramento do piloto experimental de fluxo se dará por aproximadamente seis meses, verificando-se a
permeabilidade do solo em função do tempo e da temperatura.
A montagem do piloto experimental de fluxo será nas dependências do Laboratório de Pesquisa em Resíduos
Sólidos – Lareso da Universidade Federal de Santa Catarina.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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de liquidez. Rio de Janeiro, 1984.
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peneira de 4,8 mm: Determinação da massa específica. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Solo: Determinação do limite
de plasticidade. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo: Análise Granulométrica.
Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7162: Solo: Ensaio de compactação.
Rio de Janeiro, 1985.
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para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 1986.
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coeficiente de permeabilidade de solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro, 2000.
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GOMES, Luciana Paulo; MARTINS, Flávia Burmeister. Projeto, Implantação e Operação de Aterros
Sustentáveis de Resíduos Sólidos Urbanos para Municípios de Pequeno Porte. In: CASTILHOS Junior,
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porte. Rio de Janeiro: ABES, RiMa, 2003.
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PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. São Paulo: Oficina de
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