Capítulo 4 Trabalho experimental sobre a permeabilidade a gás de geocompostos bentoníticos
para fazer o isolamento térmico da célula, a fim de manter uma condição aproximadamente isotérmica durante cada ensaio. Um manômetro analógico e registros de esfera (Fig 4.5c, E) auxiliam no controle da pressão de entrada.
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minutos iniciais do teste, o que corresponde a um tempo muito superior ao tempo dos ensaios verdadeiros realizados. Isso aponta para a inexistência de vazamentos significativos de gás do conjunto da célula em direção ao ambiente externo.
A eficiência da caixa de isolação térmica pode ser constatada pela Figura 4.7, sendo possível verificar que a temperatura manteve-se razoavelmente constante durante a duração do ensaio, assegurando, portanto, as condições isotérmicas desejáveis à execução dos ensaios verdadeiros.
Temperatura (°C) x tempo
0 5 10 15 20 25
0 5 10 15 20 25
tempo (horas)
T (°C)
Figura 4.7. Teste de isolamento térmico: evolução da temperatura (T) com o tempo.
Era igualmente necessário verificar isoladamente a condição de estanqueidade da unidade inferior da célula onde se encontra a pedra porosa, realizando um teste em que se colocava a amostra de GCL hidratada acima da pedra porosa seguida de uma membrana de estanqueidade a ela superposta a fim de se evitar a fuga de gás para a atmosfera. Após esta montagem, aplicou-se uma tensão confinante de 20 kPa com o propósito de deformar o conjunto GCL-membrana, aplicou-se o gás azoto na unidade inferior da célula a uma determinada pressão relativa e acompanhou-se a evolução da pressão ao longo do tempo em um ambiente desta vez com temperatura controlada (22°C). A parte superior (camada de areia) acima do conjunto GCL-membrana foi continuamente colocada em contato com a pressão atmosférica por meio da porta de saída do gás. A evolução da pressão imposta ao longo do tempo é apresentada na Figura 4.8.
Pressão relativa x tempo
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0 1 2 3 4
tempo (horas)
Prel (kPa)
Figura 4.8. Teste de estanqueidade da unidade inferior da célula de permeabilidade: evolução da pressão relativa (Prel) com o tempo.
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Sob condições operacionais similares às de ensaio, verifica-se que a unidade inferior da célula de permeabilidade foi capaz de manter a pressão constante durante as 4 horas de realização do teste de estanqueidade.
4.4.3 Aferição da deformação imposta à amostra de GCL
Com o propósito de simular o efeito da deformação de recalque sobre a permeabilidade a gás das amostras de GCL ensaiadas, foram confeccionadas pedras porosas de grandes dimensões (D=38 cm) ajustáveis ao compartimento interno da unidade inferior da célula de permeabilidade, cujas superfícies apresentavam a forma de uma dada deformada correspondente a um dado nível de deformação desejada. A deformada obtida via simulação numérica e reproduzida sobre a superfície da pedra porosa é apresentada na Figura 4.9. Ela foi obtida com a ajuda do programa computacional ROBOT, o qual permite a determinação da deformada de uma camada circular de um material engastado em seu contorno. Esse programa considera as propriedades de rigidez dos componentes da barreira geossintética, a saber, o geotêxtil e a bentonita hidratada. Uma distorsão (relação recalque/dimensão radial) de 15% foi imposta no centro da amostra circular, o que correspondeu a uma deformação máxima de 1,3% na direção radial da mesma.
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
Posição ao longo do diâmetro (mm)
Posição na vertical (mm)
Figura 4.9. Deformada reproduzida sobre a superfície da pedra porosa (sem escala).
Ensaios destrutivos sobre amostras de GCL hidratadas sob condições similares às dos ensaios verdadeiros foram realizados com o propósito de averiguar se a amostra se conformava à superfície da pedra porosa. Além da tensão confinante atuante acima da amostra, uma sucção de magnitude inferior ao valor de entrada de ar da bentonita (800- 1000 kPa), condição indispensável para evitar a perda de água desse material, foi imposta à face inferior da amostra através da pedra porosa e por meio de uma bomba de vácuo (capacidade nominal de 400 kPa), auxiliando na conformação dessa amostra à superfície. Para os recursos operacionais disponíveis no laboratório, esse método mostrou-se mais eficaz que aquele baseado exclusivamente na aplicação de uma tensão confinante acima da amostra. A superfície do geotêxtil inferior do GCL em contato com a pedra porosa foi untada com uma pasta branca que permitia identificar, ao término do ensaio, a extensão do contato da amostra com a superfície da pedra porosa. Como todo o sistema estava conectado ao painel de controle através da unidade superior da célula contendo água, era possível medir a variação de volume sofrida pelo sistema pela quantidade de água que entrava na célula após a imposição da tensão confinante (20 kPa) e da sucção. A partir do instante em que nenhum volume adicional de água entrava
X Z
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na célula, suponha-se que a deformação máxima da amostra tinha sido alcançada e eliminava-se a sucção, conduzindo a face inferior do GCL à condição de pressão atmosférica, porém mantendo-se a mesma tensão confinante prevista para os ensaios verdadeiros (20 kPa). Verificou-se que a eliminação da sucção e a redução da pressão abaixo do GCL à condição atmosférica não provocou nenhum refluxo de água da célula para o painel de controle, garantindo, portanto, que o contato geotêxtil-pedra porosa foi mantido pela tensão confinante sobrejacente, a despeito do alívio de tensão promovido pela eliminação da sucção. Ao término do ensaio, as amostras eram extraídas, sendo possível confirmar pela pasta branca depositada sobre a superfície da pedra porosa que o procedimento garantia o contato de toda extensão da amostra com essa superfície, ou seja, que a deformação sofrida pela amostra correspondia à forma da deformada apresentada na Figura 4.9. A Figura 4.10 abaixo apresenta alguns detalhes do aspecto das superfícies inferior e superior do GCL após a deformação imposta.
(a) amostra indeformada (face superior) (b) amostra deformada (face superior)
(c) amostra deformada (face inferior)
Figura 4.10. Aspecto das amostras de GCL antes (a) e após a deformação imposta (b,c).