DETERMINAÇÃO DA CURVA CARACTERISTICA DE RETENÇÃO

A determinação da curva característica para solos contaminados descrita em termos de sucção versus grau de saturação do extrato de lodo centrifugado revela uma informação quantitativa sobre a energia necessária para extrair o contaminante dos vazios do solo. Para esta pesquisa determinações de sucção matricial foi realizada pela técnica do papel filtro em corpos de prova, seguindo metodologia descrita pela norma Americana D5298 (ASTM,1992)

82 com modificação propostas por Lima (2003), onde a mesma utilizou-se três papeis filtro no conjunto.

Com os dados da curva de compactação e as dimensões do corpo de prova calculou-se a quantidade de solo a ser compactada para obter-se um corpo de prova com dimensões de 2 cm de altura e 5 cm de diâmetro. O solo foi então contaminado na umidade ótima de compactação, nessa fase a umidade foi atingida utilizando as proporções de 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 10%, 2% e 1% do contaminante com e sem a cal, além da umidade com água. Posteriormente cada corpo de prova foi compactado estaticamente na prensa CBR nas condições de umidade e massa especifica definida no ensaio de Proctor com energia normal. Ressalta-se que os corpos de provas que foram submetidos à saturação utilizou-se as soluções com as diferentes concentração para o processo de saturação.

O ensaio iniciou-se após compactação da amostra, onde foram moldados 12 corpos de prova para cada proporção contaminada, ou seja, 96 corpos de prova contaminados com o extrato de lodo sem a cal, 96 corpos de prova contaminados com o extrato de lodo contendo cal, e 12 corpos de prova umidificados com água destilada, totalizando 204 corpos de prova. A faixa de umidade prevista foi de 1%, 4%, 7%, 10%, 13%, 16%, 19%, 22%, 25%, 28%, 31% e 34%.

Para determinação da sucção foram usados três papeis filtros sobrepostos, o primeiro deles colocado em contato direto com o corpo de prova. Ressalta-se que o papel filtro do meio é de diâmetro menor que o da base e do topo, conforme pode ser observado na Figura 3.26, onde apenas o primeiro entra em contato direto com o solo, sendo passível de contaminação por solo, onde no final do ensaio e descartado. O resultado de sucção é obtido a partir dos dois papeis de filtro restantes, sendo o do meio o principal e o outro utilizado para eventuais correções.

Figura 3.26 - Montagem do ensaio de sucção. Papel filtro

central Papel filtro

de proteção

83 3.6 ENSAIOS DE COMPRESSÃO DIAMETRAL

O ensaio de compressão diametral foi realizado com os corpos de prova empregados para a determinação da curva característica, onde os mesmos apresentavam diferentes umidades (determinadas após o ensaio) e concentrações de contaminantes. Após a pesagem dos papeis filtros cada corpo de prova foi submetido ao ensaio com uma velocidade de aplicação da carga de 1,00 mm/min. Este ensaio foi realizado de com função de verificar se a contaminação dos corpos de prova poderiam alterar a resistência.

3.7 ENSAIO DE CISALHAMENTO

O ensaio de cisalhamento direto teve por objetivo verificar como o contaminante de lodo de esgoto poderia alterar as características de resistência mecânica dos solos a partir da determinação do ângulo de atrito (φ) e coesão (c). O procedimento de preparação das amostras e execução do ensaio seguiu os mesmos procedimentos de preparação para o ensaio de sucção. A seguir será descrito este procedimento. O procedimento foi feito conforme os descritos na norma D3080 (ASTM, 2013).

1 – determinação da umidade higroscópica, e cálculo da quantidade de água e contaminante a ser adicionado no solo para obtenção da umidade ótima de compactação. Neste caso, o solo foi compactado na umidade ótima, utilizando água e o contaminante de lodo de esgoto nas seguintes concentrações: 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, e ainda com a concentração de 100% com cal. Uma vez que o extrato de lodo centrifugado retorna ao sistema de tratamento adicionando cal para correção de pH da ordem de 0.6m3 a cada 20m3 de lodo de esgoto centrifugado.

2 – moldagens dos corpos de prova compactados e no estado natural (bloco indeformado) (Figura 3.27).

3 – a determinação da envoltória de resistência nas amostras foram a três níveis de tensões normais iguais a 100 kPa, 200 kPa e 400 kPa e a velocidade de deslocamento para a fase de cisalhamento foi de 0,033 mm/min, definida em função do adensamento, com um período de duração de 4 horas .

84 Figura 3.27 – Moldagem corpos de prova. (a) corpo de prova compactado; (b) corpo de prova

do bloco indeformado.

Nesta primeira etapa foram realizados os ensaios de cisalhamento para os pontos compactos na umidade natural com: água, 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 100% com cal, e solo natural moldado do bloco indeformado coletado em campo.

Observa-se que o processo de disposição de lodo de esgoto em campo é um fluxo contínuo onde o solo recebe inúmeras camadas de material, passando por processo de secagem e recebimento de uma nova frente de umidade advinda de uma nova disposição do lodo de esgoto, e como esta parte tem como objetivo verificar como os constituintes do lodo de esgoto pode alterar as características do solo, foi realizado em laboratório uma seqüência de 5 aplicações do contaminante de lodo de esgoto. O procedimento consistiu em levar às amostras de solo a umidade ótima de compactação com o extrato de lodo centrifugado e repouso em câmara úmida por uma semana, após o repouso a amostra era seca a umidade higroscópica e levado novamente a umidade de compactação com o contaminante, este ciclo seguiu até o momento em que a simulação pudesse atingir cinco aplicações. Nessa fase as concentrações que receberam esse ciclo de molhagem e secagem com o contaminante foram às seguintes: água, 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 100% cal. Essas concentrações foram submetidas às mesmas tensões normais.

A determinação dos pontos da envoltória de resistência para obtenção dos parâmetros de coesão e ângulo de atrito foi definida por meio da análise das tensões cisalhantes máximas e residuais de cada ensaio realizado. Ao todo foram realizados 48 ensaios de cisalhamento.

85 3.8 ENSAIO EDOMÉTRICO

Os ensaios edométricos simples foram realizados objetivando a obtenção dos parâmetros de deformabilidade relacionado ao colapso do solo em estudo com diferentes concentrações de contaminantes e líquidos de inundação. Esta avaliação tornou-se necessária uma vez que camadas de solos compactadas podem ser executadas nos locais de transbordo como prevenção da migração dos contaminantes do lodo de esgoto, sendo assim avaliou-se a capacidade do contaminante de lodo bruto em alterar as características do “liner” compactado. O procedimento de preparação das amostras foram os mesmos seguidos para a obtenção no ensaio de sucção e de cisalhamento direto, no entanto para este ensaio foram realizados mais pontos, sendo eles:

1 - água, 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, e ainda 100% contaminante do ensaio de difusão;

2 - 100%, 60%, 20% (contaminante com cal);

3 - solo natural com líquido de inundação nas seguintes concentrações: água, 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, e 100% com cal;

4 - solo com os cinco ciclos de aplicação: 100%, 60%, 20%, água e 100% com cal. 5 - teste com líquidos alcalinos: água sanitária e solução de soda caústica.

Os ensaios foram realizados no laboratório de Geotecnia da Universidade de Brasília de acordo com os procedimento da norma NBR 3336 (ABNT, 1990). Os corpos de prova foram compactados e moldados no anel da célula de adensamento. O carregamento inicial adotado foi de 12, 5 kPa e os demais estágios de carregamento foram de 25 kPa, 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa, 400 kPa, 800 kPa e 1200 kPa, os quais foram aplicados sucessivamente, após a estabilização das leituras de deformabilidade.

O descarregamento foi realizado em cinco estágios, 800 kPa, 500 kPa, 250 kPa, 100 kPa e 50 kPa. Destaca-se que o contaminante que foi utilizado para obtenção da umidade ótima de compactação foi o mesmo utilizado para a inundação na célula de adensamento.

86 Os valores dos potenciais de deformação (PD), obtidos por meio dos ensaios edométricos simples, foram calculados utilizando-se a equação 3.6:

(3.6)

Onde:

PD é o potencial de deformação;

∆H é a variação da altura do corpo de prova, devido a inundação e carga; Hi é a altura do corpo de prova, antes da inundação e carga.