PARÂMETROS DE COMPRESSIBILIDADE DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

PARÂMETROS DE COMPRESSIBILIDADE DE

RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

Adriana Bandeira e Farias(1)

Engenheira Civil (1995 – Universidade Católica de Pernambuco). Mestranda em Engenharia Civil (Geotécnia) pela Universidade Federal de Pernambuco.

José Fernando Thomé Jucá

Professor do Departamento de Engenharia Civil da UFPE. Doutor pela Universidad Politécnica de Madri (España). Membro do Comitê Técnico da Sociedade Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. Coordenador do Projeto de Geotécnia Ambiental Aplicada a Resíduos Sólidos (PADCT/FINEP). Secretário Executivo do Comitê Nacional de Resíduos Sólidos da ABES.

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RESUMO

O controle do recalque em aterros de resíduos sólidos é de fundamental importância para análise do comportamento da massa sólida, influenciada pela decomposição da matéria orgânica, pelas dissipações das pressões neutras e aumento das cargas atuantes. Neste sentido a previsão de recalques permitem avaliar o comportamento mecânico do aterro, bem como avaliar as condições de operação, entre outras coisas.

Este artigo tem por finalidade abordar o estudo de parâmetros de deformação dos resíduos sólidos, utilizando amostras de grande diâmetro, em ensaios de laboratório. O estudo tem por objetivo verificar a influência da densidade do lixo nos parâmetros de compressibilidade, e portanto nos recalques. Por outro lado, estes estudos não têm qualquer pretensão de representar fielmente as condições de campo, e sim estabelecer relações entre causa e efeito que permitam analisar algumas das influências observadas no aterro.

As amostras de lixo foram coletadas no aterro sanitário da Muribeca, Região Metropolitana do Recife, sendo amostras amolgadas de grandes dimensões, com idades estimadas entre seis meses a um ano.

PALAVRAS-CHAVE: Aterro Sanitário, Resíduos Sólidos Urbanos, Ensaios de

Laboratório, Célula Rowe, Densidade, Umidade.

INTRODUÇÃO

No Brasil aproximadamente 76% dos resíduos domésticos são depositados aleatoriamente no solo natural, em aterros comuns ou lixões. Na região metropolitana da cidade de Recife existem 14 lixões, sendo o mais importante o da Muribeca, localizado em Jaboatão dos Guararapes próximo aos rios Muribiquinha e Jaboatão , a conjuntos habitacionais e a áreas de agropecuária levando as autoridades se preocuparem com sua recuperação ambiental. O Aterro da Muribeca começou a ser operado em 1985. Sua área total de 60 hectares foi dividida em 9 células com dimensões de 200 por 200 metros. Atualmente, chegam diariamente 2800 toneladas de lixo de tipos variados como resíduos domésticos, hospitalares, industriais e de varrições publicas.

No estudo de aterros sanitários, entre outros fatores a serem estudados, o recalque tem uma grande importância, pois com a análise e monitoramento dos mesmos, pode-se ter uma estimativa mais exata da vida útil do aterro, já que este último recalca de acordo com o tempo, com seu valor podendo chegar até 50% de redução da espessura inicial do aterro (Steans – 1987), analise das condições de drenagem internas e superficiais, pois recalques elevados e/ou diferenciados causam danos nas estrutura dos drenos, também pode-se através dele auxiliar o monitoramento da bio-degradação ocorrida no depósito e a capacidade de carga dos aterros dos aterros depois de inativos para reaproveitamento da área para outros fins. Por esses motivos o estudo de deformação e dos parâmetros de compressibilidade são muito importantes.

Sowers (1973), admitiu que o recalque em aterros ocorriam em duas parcelas, a primeira ocasionada por solicitações mecânicas e uma segunda devido decomposições químicas, físicas e biológicas dos resíduos sólidos.

Os recalques de aterros sofrem influência do tipo da natureza do lixo, ou seja, sua composição, solicitações mecânicas decorrente do peso próprio e das sobrecargas, degradações bio-químicas, idade dos resíduos, condições climáticas, e detalhes de projeto de instalação e operação do aterro (tais como, densidade de compactação, existência ou não de cobertura diária, sistemas de drenagem, entre outros.).

Pelos tipos mais variados de influência na massa de lixo e pela sua heterogeneidade torna-se difícil e muito complexa a previsão de recalque, principalmente devido a falta de parâmetros apropriados. O fato de não se ter ainda uma mecânica do lixo recorre-se de forma inadequada aos conceitos de teoria clássica da mecânica dos solos.

Estudos para previsão de recalque através de ensaios de laboratório tem sido realizado por alguns pesquisadores tais como: Carvalho (1998) que estudou os resíduos sólidos do Aterro Sanitário Bandeirantes de São Paulo; Sower (1973) e Valero (1995),e também temos Landva e Clarck (1990) no qual utilizou lixo do Canadá para seu estudo.

MATERIAIS E MÉTODOS

centro e no sentido oposto e horizontal ascendente e descendente, permite realização em amostra como maiores diâmetros facilitando o exame do efeito da textura do material sob drenagem, tornando mais confiável a estimativa de velocidade de recalque, entre outras vantagens.

A célula utilizada admitia uma pressão máxima de 1000 kPa, com diâmetro de 25,4cm, na qual pede uma amostra de 252,3mm de diâmetro.

Figura 1: Célula Rowe Utilizada no Ensaio.

Inicialmente fez-se a coleta de amostras no Aterro da Muribeca, utilizando pás e sacos plásticos, em seguida transportamos até uma das células no qual foi espalhado para ocorrer sua secagem naturalmente durante dois dias de sol, como mostra a Figura 2, armazenou-se o lixo em sacos plásticos para possibilitar a remoção do material ao laboratório onde houve um triagem, para a retirada de materiais tipo garrafas, latas, pneus, e outros de grandes dimensões. A composição gravimétrica do lixo ensaiado foi 69% de matéria orgânica, 13% de plástico, e 17% de papel e madeira Posteriormente todo o lixo selecionado para ser trabalhado foi triturado.

Figura 2: Secagem do Resíduos Sólidos.

Realizou-se posteriormente um quarteamento para separar a quantidade necessária para o ensaio, armazenando o restante em sacos plásticos para não perder a umidade. Esta quantidade foram separadas de acordo com a densidade que se desejava obter no lixo Rowe.

Figura 3: Tri-Flex 2.

Todo procedimento do ensaio na célula Rowe seguiu a norma de adensamento unidimensional para solos da ABNT (MB-3336/Dezembro-1990). Os ensaios foram realizados para densidades de 0,7 e 1,5,utilizando amotras de mesma idade com umidade inicial de 21%. Esta umidade encontrada através de ensaios de laboratório tipo estufa seguindo Methods of Analysis de Sewage Sludge Salid Waste and Compost Who Int. Reference Centre for Wastes Disposal/CH-8600,Dübndorf (Switzerland/1978). O peso específico dos grãos foram obtidos através da norma ME/DNER-93/64, substituindo o picnômetro por um becker de 3 litros, calibrado para um intervalo de temperatura entra 15o e 40º.

RESULTADOS DOS ENSAIOS

Utilizando amostras de 100g de resíduos sólidos obteve como peso específico dos grãos 2,27 no qual foi usado para determinar os índices de vazios demostrados nas Figuras 4 e 5 com a finalidade de encontrar coeficiente de compressão primária (Cc)

Tabela 01, índice de compressão secundária (Cα) Tabela 02, e coeficiente de

compressão secundária (Cα).

Os Cα e Cc foram encontrados para dois ensaios, através dos gráficos mostrados abaixo, no qual o primeiro realizado à uma densidade de 0,7 teve duração média de 25 dias para estabilização do recalque com pressão de adensamento de 10,20,40,80,160 e 320 kPa, o segundo ensaio com densidade de 1,5 em média durando 7 dias para estabilizar e com pressões de adensamento de 10,20,40,80,e 160 kPa, vale salientar que este último ainda será realizado para uma pressão de 320kPa e outros ensaio utilizado o mesmo tipo de amostra com umidade também de 21% e densidades diferentes da já utilizadas.

No primeiro ensaio o Cα variou entre 0,18 à 0,36 e Cα’ de 0,012 à 0,136, o Cc determinado foi de 0,1. No segundo ensaio o Cα variou entre 0,001 à 0,07 e Cα’ de 0,0005 à 0,003, o Cc determinado foi de 0,007. Na literatura encontramos para Cα os valores variando de 0,03 e0 à 0,09 e0 Sower (1973) e Valero (1995), também temos

Tabela 1: Valores dos Parâmetros Cc dos Ensaios Realizados. Cc

Densidade 0,7 Densidade 1,5

0,1 0,007

Tabela 2: Valores dos Parâmetros Cαααα dos Ensaios Realizados.

Pressões 10kPa 20kPa 40kPa 80kPa 160kPa 320kPa

Densidade 0,7 0,27 0,25 0,22 0,36 0,3 0,18

Cαααα

Densidade 1,5 0,0015 0,001 0,005 0,007

Figura 4: Gráfico Índice de Vazios x Pressão do Ensaio 01. ) ) ) ) ) ) ) 1 10 100 1000

Pressão

índice de Vazios

Figura 5: Gráfico Índice de Vazios x Pressão do Ensaio 02.

Figura 6: Gráfico Leitura do Extensômetro x Raiz de Tempo (em Log) do Ensaio 01. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! _{! !} ! ! !!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! & & & & & & & & & & & & & &

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Raiz de Tempo (min)

10 20 30 40 50

Extensômetro (mm)

Figura 7: Gráfico Leitura do Extensômetro x Raiz de Tempo (em Log) do Ensaio 02

&

& & & & & & & & & &_{& &}

& & &_& &&&&&_&&& # # # # # # # # # # # # # _# # # ### #### − − − − − − − − − − − − − −−−−₋₋₋₋ + + + + + + + + + + + + + + +++++₊₊₊ ++ , , , , , , , , , , , , , 0,1 1 10 100 1000

Raiz de Tempo (min)

Extensômetro (mm)

40kPa 80kPa

160kPa

, +

− #

CONCLUSÕES

Os resultados do primeiro ensaio em relação ao Cα comparando ao da literatura está entre o intervalo encontrado por Landva e Clarck (1990), porém não se encaixa em relação a Sower (1973) e Valero (1995) e Carvalho (1998). Estes resultados mostra uma compressibilidade regular dos resíduos sólidos estudados. Já os resultados obtidos no segundo ensaio ficaram bem abaixo dos valores encontrados na literatura, isto se deve a alta densidade do lixo empregada no ensaio causando uma baixa deformação do mesmo. De uma forma geral pode-se concluir que a densidade na qual o lixo é compactado tem uma grande influencia na sua compressibilidade e portanto nas variações de volume da massa sólida. Estes estudos terão continuidade para diferentes valores de densidade, umidade e composição do lixo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. CARVALHO, M. F. e VILAR, O. M., Comportamento de Resíduos Sólidos Urbanos em Compressão Confinada, XI CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLO E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, , XI COBRAMSEG, vol. 3, Brasília, Novembro-1998

2. GABR, M. A.& VALERO, S. N.. Geotechinical Properties of Municipal Solid Waste. GEOTECHNICAL TESTING JOURNAL, GTJODJ, vol. 18, n0 2, june 1995, pp. 241-251, 1993.

3. HEAD, K. H.. Manual of Soil Laboratory Testing, Vol. 03, capítulo 24 . 1992.

4. LANDVA, A O. e CLARK, J. L.. Geotechics of Waste Fills, GEOTECHICS OF WASTE FILLS – TEORY AND PRACTICE, ASTM STP 1070Arvid Landva, G. David Knowles, editors, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, pp. 86-103, 1990

5. LIMA, L. M. Qlixi, Tratamento e Biorremediação.1993, 30 Edição, Homus Editora Limitada, 1995. 6. SANTOS, S. M., Propriedades Geotécnicas de um Aterro de resíduos Sólidos, DISERTAÇÃO DE

MESTRADO, Universidade Federal de Pernambuco, 1997.

7. SOWER, G. F. Settlement of Waste Didposal Fills. In: EIGTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATION ENGINEERINGS,vol.2, parte 2, Moscow-Urss, 1973, pp. 207-210..