Avaliação da fissuração por ressecamento em camadas de cobertura de aterros sanitários utilizando materiais alternativos

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015.A produção de resíduos sólidos urbanos tem relação direta com o desenvolvimento econômico e cultural das populações. Neste sentido, diversos segmentos da sociedade têm demonstrado preocupação quanto à disposição segura e adequada dos resíduos sólidos urbanos, sendo os aterros sanitários a tecnologia mais recomendada devido ao seu maior controle construtivo e, consequentemente, minimização dos impactos ambientais gerados. Para garantir o bom funcionamento dos aterros é de fundamental importância que os sistemas de cobertura apresentem baixa permeabilidade e resistência aos esforços mecânicos e às intempéries. No entanto, os efeitos devido ao processo de secagem e umedecimento, aos quais estão submetidos estas estruturas, podem gerar fissuras e criar caminhos preferenciais de fluxo prejudicando a selagem do aterro e sua consequente sustentabilidade. Neste contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar o comportamento de misturas de solo com incorporação de materiais alternativos como agregado miúdo reciclado, obtido de Resíduos da Construção Civil (RCC) britado, e fibras de PET, produzidas a partir do filetamento de garrafas de refrigerantes usadas, visando diminuir o efeito de retração e da formação de fissuras em camadas de cobertura de aterros sanitários. Para avalição do efeito da inclusão dos resíduos nas propriedades das misturas, foram inicialmente realizados ensaios hidráulicos e mecânicos, de modo a definir o percentual adequado de adição. Foram avaliados percentuais de adição, em relação à massa de solo seco, de 10%, 20%, 30% e 40% de RCC, e os percentuais de 0,4%, 0,6%, 0,8% e 1,0% de fibras de PET, variando o comprimento e a geometria lateral dessas fibras. A primeira etapa do programa experimental constou de ensaios de caracterização, compactação, resistência a compressão simples, resistência ao cisalhamento e resistência à tração por compressão diametral, além de ensaios de permeabilidade, sucção, retração e ensaios preliminares de ressecamento. Os resultados destes ensaios permitiram a definição do percentual de adição de RCC e PET a serem utilizados nos ensaios de ressecamento. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia com a construção de um simulador de radiação solar e de chuva que possibilitou a avaliação comparativa das amostras quando submetidas a ciclos alternados de umedecimento e secagem (W-D). Durante os ensaios, o processo de ressecamento foi registrado por uma câmera fotográfica digital, e a amostra instrumentada com tensiômetros e sensores de temperatura e umidade. Foi avaliada ainda a perda de massa, utilizando-se sob a amostra uma balança digital. A evolução das fissuras superficiais foi analisada utilizando-se a técnica de processamento de imagens e as dimensões das fissuras na superfície foram quantificadas determinando-se o CIF (Crack Intensity Factor), relação entre a área de superfície das fendas e a área total da superfície da amostra. Os resultados obtidos mostraram que o comportamento quanto ao ressecamento e à formação de fissuras foi significativamente afetado pelos ciclos de umedecimento e secagem (W-D) e pela adição de materiais alternativos, alterando o padrão de fissuração, retardando a formação de fissuras e reduzindo o fator de intensidade de fissuração, quando comparado ao solo natural. Estes resultados indicam a possibilidade de utilização desses materiais como adição ao solo de cobertura de aterros sanitários.The production of urban waste is directly related to economic and cultural population development. In this context there is a modern and real concern with the safe and adequate disposal of the solid municipal waste, being the landfill disposal the most recommended one for its higher constructive control and subsequent minimization of environmental impact. To guarantee correct function of landfills is very important that cover liner present low permeability and high strength. However, this structures are exposed to dry and wetting cycles and can crack, creating preferential paths to water flow and reducing the effectiveness of sealing. This research intend to evaluate behavior of soil mixtures using alternative materials as Recycled Construction Waste (RCW) and Polyethylene Terephthalate (PET) fiber produced from used plastic bottles, with intent to reduce retraction and cracking. A large laboratory tests were conducted to evaluate hydraulic and mechanical properties of mixtures using different percentages of alternatives materials. In sequence, compacted specimens were used to evaluate drying-wetting (D-W) cycles effects on initiation and evolution of cracks, using new proposed methodology. The tests were conducted on specimens prepared with natural soil, reinforced with 20% of RCW and 0.4% of PET fiber, 30 mm in length and profiled lateral geometry. The specimens were subjected to three subsequent D-W cycles. The surface cracks evolution were monitored and analyzed by image processing. Dimensions of surface cracks were quantified using the Crack Intensity Factor (CIF), which is ratio of cracks surface area to the total surface area of the soil. The results show that desiccation and cracking behavior was significantly affected by the applied D-W cycles and addition of alternative materials, changing cracks pattern, delaying fissures formation time and reducing CIF when compared with natural soil. These results indicate that alternative materials are feasible as materials for landfill cover liners