AVALIAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DE UMA MISTURA
COMPACTADA SOLO-CIMENTO COMO BARREIRA DE CONTENÇÃO
DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS E DE MINERAÇÃO
Gabriel Crivellaro Gonçalves
Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental na Universidade de Passo fundo
Email
Luana Weber
Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental na Universidade de Passo fundo
Email
Eduardo Pavan Korf
Professor/pesquisador da Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo
Email
Rafael de Souza Tímbola
Pesquisador do curso de Mestrado em Engenharia da Universidade de Passo Fundo
Email
Resumo.
As
águas
residuárias
provenientes da lixiviação de resíduos
industriais e de mineração são uma
importante fonte de impacto ambiental, o
maior agravante é que essas têm o seu
principal destino sobre o solo, o qual não
representa o ponto final das substâncias
tóxicas presentes. Em muitos casos, essa
disposição é realizada de forma inadequada,
sem a utilização de técnicas de engenharia
que proporcionem a adequada contenção e
tratamento dos poluentes. Neste contexto, o
trabalho objetiva apresentar o estudo da
adição de cimento ao solo para testar com
diferentes pesos específico a redução da
condutividade hidráulica de barreiras de
solo-cimento, com o ataque de uma solução
contaminante ácida a fim de simular a
drenagem ácida de minas (DAM). Assim
serão ensaiados
Palavras-chave: Equipamento de coluna.
liner. Condutividade hidráulica.
1.
INTRODUÇÃO
Águas residuárias provenientes da
lixiviação de resíduos industriais e de
mineração é um problema quando têm sua
disposição final realizada de forma
inadequada, sem que proporcione contenção
e tratamento dos poluentes, já que elas
possuem em sua composição metais tóxicos
e pH ácido.
Neste contexto, o
aperfeiçoamento de soluções técnicas
capazes de garantir a mitigação dos impactos
ambientais assume caráter fundamental. Por
exemplo, a execução de barreiras de solo
compactado de baixa condutividade
hidráulica (k), que é uma técnica tradicional
utilizada para limitar o transporte dos
contaminantes através de impermeabilização
lateral e de fundo, em locais de disposição
de resíduos industriais e de mineração
(SHARMA e REDDY, 2004). Além disso, a
adição de cimento Portland a este tipo de
barreira pode ser uma opção para a
neutralização do pH e adsorção de metais de
águas residuárias ácidas, buscando reduzir
sua propagação para as águas subterrâneas.
Porém, de acordo com diversos autores (por
exemplo, BRODERICK e XXV DANIEL,
1990; HUECKEL et al., 1997; KNOP, 2007)
a percolação com agentes químicos
agressivos, como ácidos, pode afetar a
estrutura dessas barreiras compactadas,
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proporcionando um resultado indesejado.
Sendo assim, o objetivo deste estudo foi
avaliar, por meio de um ensaio piloto, o
comportamento hidráulico de uma barreira
compactada de solo-cimento ao longo do
tempo, quando percolada por água destilada
e solução contaminante ácida.
Tabela 1. Caracterização geotécnica e
química do Solo em estudo.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Esta pesquisa faz parte de um programa
de experimentos desenvolvidos em teses e
dissertações de mestrado/doutorado. Por
tanto, este artigo remete-se a um ensaio
piloto, para a avaliação inicial de ensaios de
condutividade hidráulica de longa duração.
O cimento adotado como agente de
cimentação foi o Portland CP-V para
melhorar o potencial reativo e mecânico do
solo argiloso residual compactado.
2.1 Solo de estudo
O solo de estudo é um material residual
de basalto característico da cidade de Passo
Fundo-RS do horizonte B e possui
classificação pedológica, segundo Streck et
al., (2008), de um Latossolo Vermelho
Distrófico húmico (unidade Passo Fundo).
Estes solos são profundos, bem drenados e
altamente intemperizados, tendo predomínio
de caulinita e óxidos de ferro. A coloração
vermelha confere baixa saturação por bases
(<50 %) e elevado teor de Ferro (>18 %), o
que os caracteriza como distroférrico. A
caracterização química e geotécnica quanto
aos índices físicos e granulométricos do
horizonte B deste solo está apresentada na
Tabela 1. Os resultados permitem verificar o
baixo teor de matéria orgânica, o alto teor de
argila, o pH ácido e baixas CTC e ASE,
típico de solos com predominância de
argilomineral caolinita.
2.2 Equipamento de coluna
O equipamento de coluna utilizado para
os ensaios é um permeametro de parede
rígida com fluxo descendente de percolação,
foi contruido por Dos Santos, 2012,
seguindo as normas da ASTM D-4874
(ASTM 1995).
2.3 Moldagem dos corpos de prova
Os corpos de prova forma moldados em
câmaras de acrílico com 10 cm de altura e 7
cm de diâmetro. Porém os CPs, forma
moldados com 6 cm de altura. Foram
moldados CPs com 14,5, 15,0 e 15,5 kN/m³
de gama e variações de 0, 1 e 2% de cimento
na mistura solo-cimento
2.4 Solução contaminante
A solução contaminante foi elaborada
com o proposito da simulação da DAM, com
isso foi elaborada com 2% de H2SO4 em
água destilada.
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3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Figura 1. Gráfico de k versus pH
Condutividade Hidraúlica X pH
3,5E-07
12
0,0000003
10
2,5E-07
8
k (m/s)0,0000002
6
1,5E-07
p
H
4
0,0000001
2
5E-08
0
0
0
5
10
15
20
25
Tempo (volume de vazios
CP1 k
CP2 k
CP3 k
CP4 k
CP5 k
CP6 k
CP7 k
CP8 k
CP1 pH
CP2 pH
CP3 pH
CP4 pH
CP5 pH
CP6 pH
CP7 pH
CP8 pH
Os ensaios foram realizados entre o
período de 05 de fevereiro a 29 de maio de
2014. Alguns corpos de prova atingiram o
número de 15 volume de vazios percolados
antes que outros, determinando um maior
fluxo e maior condutividade hidráulica
consequentemente. Todos os corpos de
prova em seus níveis tiveram redução da
condutividade hidráulica quando percolados
com solução ácida. O corpo de prova com
maior tempo de percolação foi de 77 dias e
15 volumes de vazios percolados, o de
menor percolação foi de 16 dias com 22
volumes de vazios percolados como visto na
Figura 1.
Os resultados de percolação com água
variaram muito menos entre o início e fim
em comparação com a percolação ácida.
Para o período de percolação com água, em
média variou em vezes para mais 1,31 a
condutividade hidráulica; o recalque
aumentou 1,51 e o pH reduziu 0,99 vezes. Já
os resultados sob a percolação ácida
influenciaram de forma mais expressiva os
resultados monitorados. Em média a
percolação ácida reduziu 25,46 vezes a
condutividade hidráulica, o recalque por sua
vez aumentou 2,14 vezes e o pH reduziu
5,88 vezes desde o inicio da percolação
ácida. É notável a diferença entre o início e
fim do ensaio principalmente para a
condutividade hidráulica e pH, sugerindo
que reações físico-químicas tenham ocorrido
com
maior intensidade, interferindo
diretamente nos valores de condutividade
hidráulica. A menor diferença entre o início
e o fim da percolação com água para o
recalque demonstra que a carga aplicada
provocou o recalque inicial dos poucos
vazios disponíveis do corpo de prova antes
da saturação. Todos os corpos de prova
mantiveram o recalque estável durante
praticamente toda a percolação com água,
sendo os recalques iniciais, ou seja, aqueles
medidos logo após a aplicação da carga
vertical, os valores mais expressivos para
esta fase de percolação. A fase ácida
determinou um aumento acentuado do
recalque (diferença maior que 5 vezes em
relação ao início da percolação ácida),
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estabilizando no final, característica esta
observada em todos CPs analisados
(TÍMBOLA, 2014).
Agradecimentos
Os autores gostariam de expressar o seu
agradecimento ao CNPq e FAPERGS pelo
apoio financeiro concedido ao grupo de
pesquisa
(processos
480565/2009-0,
486340/2011-2 e 11/2041-4).
REFERÊNCIAS
BRODERICK, G. P.; DANIEL, D. (1990)
Stabilizing compacted clay against chemical
attack. Journal of Geotechnical Engineering,
New York, ASCE, 116, n. 10, p. 1549-1567.
SHARMA, H. D.; REDDY, K. R. (2004).
Geoenvironmental
engineering:
site
remediation, waste containment, and
emerging waste management technologies.
New Jersey: John Wiley & Sons, p. 992.
ROWE, R. K.; QUIGLEY, R. M.;
BOOKER, J. R. (1995). Clayey barrier
systems for waste disposal facilities. E&FN
Spon: London –EUA, 1995. p. 390.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING
AND MATERIALS - ASTM Standard Test
Method for leaching solid material in a
Column: D4874. Apparatus. Philadelphia.
1995. 7 p.
KNOP, A. Estudo do comportamento de
lyners atacados por ácido sulfúrico. 2007.
Tese (Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil – Departamento de
Engenharia Civil), Universidade Federal do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.
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