Caracterização do solo em laboratório

A Tabela 14 apresenta os resultados obtidos através dos ensaios de caracterização do solo em laboratório, conforme normas específicas da ABNT, já apresentadas no Quadro 5 do Capítulo 3.

Tabela 14 – Resultados dos ensaios de caracterização do solo em laboratório.

Ensaio Resultado Teor de umidade com secagem em estufa (h) 3,1%

2900kg/m3 Massa específica dos grãos (γs)

Análise granulométrica* Argila (< 0,05mm) 27,5% Silte (0,005 – 0,05mm) 31,0% Areia fina (0,05 – 0,42mm) 33,4% Areia média (0,42 – 2,0mm) 7,6% Areia grossa (2,0 – 4,8mm) 0,4% Pedregulho (4,8 – 75mm) 0,1% Limite de Plasticidade (LP) 33,4% Limite de Liquidez (LL) 51,6%

Índice de Plasticidade (IP) 18,2%

*Faixa Granulométrica da ABNT (1995) – NBR 6502.

A Figura 70 representa a curva granulométrica do solo analisado. Segundo Taylor (1948) a curva granulométrica encontra aplicação prática principalmente na classificação do solo quanto à textura, na estimativa do coeficiente de permeabilidade e no dimensionamento de filtros de proteção. Além dessas, a utilização de alguns diâmetros específicos da curva granulométrica poderão ser correlacionados com outros parâmetros de obtenção mais difícil e que servirão para a estimativa do seu comportamento. Três diâmetros são utilizados para dar uma informação sobre a forma da curva granulométrica: diâmetro efetivo (De ou D10), o D30 e

D60. O Diâmetro Efetivo é o diâmetro correspondente a 10% em peso total de todas as

partículas menores que ele, e o D30 e D60 são os diâmetros correspondentes a 30% e 60% em

peso total das partículas menores que eles. A partir destes diâmetros definem-se dois parâmetros: o Coeficiente de uniformidade (Cu), cujo valor dá uma idéia da distribuição do tamanho das partículas do solo, e o Coeficiente de curvatura (Cc) que dá uma medida da forma e da simetria da curva granulométrica.

A partir da análise dos parâmetros supracitados, observa-se que, embora o solo analisado seja de granulação fina, pode-se dizer que, de acordo com a forma da curva e os coeficientes de uniformidade (Cu > 15) e de curvatura (Cc < 1), trata-se de materiais de granulometria contínua, desuniformes e mal graduados, ou seja, não apresentam uma boa distribuição de grãos numa ampla faixa de valores (ALMEIDA, 2005).

A partir dos dados de caracterização, observa-se que o solo analisado possui um alto teor de finos (mais de 50%, em peso, passando na peneira 200 – 0,075mm) e elevada plasticidade com limite de liquidez (LL) > 50. De acordo com o Sistema de Classificação Unificado de solos para propósito da engenharia (ASTM, 1987 - ASTM D 2487 – 85), baseado nos limites de Atterberg e em dados da sua granulometria, esses materiais são classificados dentro do universo dos solos finos, grupo MH3, sendo designados como silte arenoso. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Diâmetro dos grãos (mm)

F raç ão q ue pa ss a ( % )

Argila _Silte Fina Média Grossa Pedregulho

Areia

Figura 70 - Curva granulométrica do solo utilizado para base e cobertura do lisímetro.

3

A Tabela 15 apresenta os resultados dos ensaios de Compactação, em laboratório e em campo imediatamente após a conclusão da camada de cobertura e permeabilidade do solo. Tabela 15 – Resultados do ensaio de compactação em laboratório e campo.

Ensaio Resultado

Compactação Laboratório Campo

Massa específica aparente seca máxima

Teor de umidade ótima 1520kg/m

3 _1410kg/m3

25,1% 23,6%

Coeficiente de permeabilidade 1,43 x 10-8_m/s

A Figura 71 mostra a curva de compactação obtida para o solo estudado onde foi assinalado a massa específica aparente seca máxima, a umidade ótima e os valores correspondentes as coordenadas h e γs campo referentes à compactação em campo das camadas

de base e cobertura do lisímetro. Uma representação ilustrativa da disposição das partículas no solo compactado abaixo (aleatória / floculada) e acima (dispersa) da umidade ótima também pode ser visualizada na Figura 71.

Analisando o ponto correspondente a (h; γs campo) nota-se que o solo foi compactado no

ramo seco, com umidade abaixo da ótima. Segundo Pinto (2000) os solos quando compactados em condições abaixo da umidade ótima de compactação, ou seja, no ramo seco, a disposição das partículas estão floculadas, permitindo maior passagem de água do que quando compactada no ramo úmido (disposição dispersa), ainda com mesmo índice de vazios.

inferiores a γs

Observa-se também valores de γs campo máx, esse fato pode ser justificado

por se tratar de compactação manual, na qual dificilmente atinge a mesma energia do ensaio, principalmente para umidades tão elevadas.

Foi obtido um grau de compactação (GC) de aproximadamente 93%, um valor satisfatório levando-se em conta a compactação manual. Em campo, na utilização em aterros como sistema impermeabilizante, o controle da compactação deve ser feito e aceito / rejeitado de acordo com as exigências do projeto nas especificações relacionadas à qualidade da compactação.

1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00 28,00 30,00 32,00 Umidade (%) M as sa E sp e cí fi c a A p ar en te S e ca ( g /cm 3 ) Laboratório Campo γs máx = 1,52 hot = 25,1 γs camp. = 1,41 hcamp =23,6

Figura 71 – Curva de variação da massa específica aparente seca em função da umidade referente ao ensaio de compactação Proctor normal.

Através do ensaio de permeabilidade foi obtido o coeficiente de 1,43 x 10-8_{m/s. Tendo}

em vista que a permeabilidade de um solo representa a medida de sua capacidade em permitir passagem de um fluido através de sua massa, a permeabilidade à água é um parâmetro importante para a análise do comportamento dessas camadas no que diz respeito à infiltração de água através da camada de cobertura, que, por conseguinte, vai influenciar na geração de lixiviado e na infiltração deste através da camada de base possibilitando a contaminação do solo e de água subterrânea.

O coeficiente de permeabilidade encontrado pode ser considerado um valor baixo, fornecendo ao solo características impermeáveis. Contudo, de acordo com alguns autores para ser considerado adequado como material para a camada impermeabilizante de um aterro, o solo deve apresentar coeficiente de permeabilidade, após compactação, inferior a 10-9m/s. Outros autores, porém, citam coeficientes de permeabilidades entre 10-7 e 10-11m/s (MARIANO et al., 2007; FERREIRA et al., 2006) para utilização de solos como camada de cobertura em aterros.

Logo, para o lisímetro, em questão considera-se satisfatórios os resultados obtidos na análise do solo. Contudo, pode-se, também, optar pela utilização de um sistema misto

envolvendo geomembranas sintéticas. Essa junção na impermeabilização da camada de base do aterro sanitário representa 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 que os ensaios de laboratório, mesmo realizado de forma cuidadosa, representam somente pequenos volumes de solo em pontos individuais de uma grande massa. Portanto, a validade de aplicação dos valores neles obtidos aos problemas de percolação e drenagem dependerá de como possam ser considerados representativos da massa de solo. Em projetos importantes justifica-se determinação da permeabilidade "in situ" através de ensaios de bombeamento, e por medição em furo de sondagens realizados no solo (MACÊDO, 2006).

Como as camadas de cobertura de aterros de RSU envolvem o fluxo de água e gás, é indicada a determinação do coeficiente de permeabilidade do solo também ao ar, principalmente em relação à eficiência da camada em relação à possibilidade de retenção dos gases gerados no aterro e sua emissão para a atmosfera.

Alcântara, (2007) em seu trabalho afirma que solos silte arenosos, quando compactados, apresentam baixos coeficientes de condutividade hidráulica. Entretanto, quando sujeitos a secagem, a evaporação da água intersticial traz conseqüência à contração volumétrica, podendo provocar fissuras nas camadas de cobertura de aterros quando as tensões capilares atingem valores que ultrapassam a resistência dos solos à tração. Essas fissuras, na camada de cobertura, podem provocar a entrada de ar por caminhos preferenciais, influenciando a dinâmica do processo de degradação dos resíduos.

Um fenômeno relevante para escolha de solos mais adequados à cobertura final de aterros de RSU é a contração do solo. A formação de fissuras durante os ciclos de umedecimento/secagem ou expansão/contração do solo, sob influência das condições climáticas locais, provoca um aumento significativo na percolação de líquidos e gases. Segundo Kamom et al. (2002) o desenvolvimento de fissuras é causado pela excessiva contração do solo em função de sua velocidade de secagem, composição das partículas do solo, percentual de argila, teor de umidade inicial, entre outros fatores. Recomenda-se então o complemento desta análise com o ensaio de contração do solo. O ensaio não foi realizado nesta pesquisa devido a problemas operacionais.

4.3 Caracterização inicial dos resíduos