Utilização do método do papel filtro para a determinação das curvas características de um solo coluvionar não saturado contaminado com óleo diesel

Abstract

Para a determinação do comportamento de um solo não saturado, é necessária a identificação da sua curva característica, que representa a capacidade de armazenamento de água pelo solo em função do valor de sucção imposto. Quando este solo é submetido a algum processo de contaminação, a sua estrutura interna pode ser alterada por processos físico-químicos, modificando, por conseqüência, o seu comportamento. Esta dissertação propõe uma metodologia de ensaio para a determinação de curvas características de sucção total em um solo artificialmente contaminado com diferentes teores de óleo diesel. O programa experimental proposto consiste basicamente na realização do método do papel filtro, através da técnica sem contato entre a amostra e o papel, com algumas modificações em relação às metodologias anteriormente descritas na literatura geotécnica. Foram também executados ensaios para controle e quantificação da evaporação do contaminante ao longo do tempo, e sua possível absorção pelo papel filtro utilizado. Além disso, foram realizados ensaios para a caracterização física, mineralógica e química do solo, antes e após a adição do óleo, com o intuito de constatar as alterações causadas pela contaminação. O material estudado é constituído por sedimentos coluvionares provenientes de arenito da Formação Botucatu, sendo que sua curva característica, sem contaminação, já foi determinada em um estudo anterior, através do método do papel filtro com contato. Para possibilitar comparações entre estes resultados, foram medidos também alguns pontos em amostras não contaminadas, através da técnica proposta nesta dissertação. Estes apresentaram uma satisfatória concordância em relação à curva anteriormente ajustada. Na análise das curvas características do solo contaminado com 2%, 5%, 10% e 15% de óleo diesel, constatou-se a permanência do formato bimodal, sugerindo que a microestrutura e a macroestrutura continuam influenciando na entrada e saída de água do meio. Entretanto, foram identificadas alterações na forma da curva e na extensão dos patamares resultantes, em relação à curva característica sem contaminação, assim como as diferentes localizações dos valores de entrada de ar. Foi verificado que, conforme o aumento do teor de contaminante, há uma gradual tendência ao formato unimodal da curva característica, induzindo a um comportamento de solo tipicamente granular. Este fato foi comprovado nos resultados de microscopia eletrônica, onde se verifica que, com teores menores de óleo, a estrutura do solo encontra-se mais fechada e, à medida que este teor aumenta, a estrutura torna-se mais porosa. Os tempos de equalização para o método de ensaio proposto variaram entre 7 e 30 dias, conforme o nível de sucção da amostra. A avaliação da histerese revelou que, com o aumento do teor de contaminante, há uma pequena redução deste fenômeno. Além disso, os ensaios complementares comprovaram a existência de uma pequena porcentagem de evaporação do óleo diesel, assim como a absorção do mesmo pelo papel filtro, que se apresentou praticamente nula.

The unsaturated soil behavior can be determined through its soil-water characteristic curve, which represents the capacity of the soil to store water when submitted to different suction levels. When this soil is contaminated, its internal structure can be modified according to physical and chemical processes, thus changing the initial behavior. This dissertation proposes a test methodology to determine the total-suction soil-water characteristic curves of a contaminated soil at different diesel oil contents. The experimental program consisted of using the filter-paper method without contact between the sample and the paper, but with some modifications in relation to previously studied techniques. Some control tests were also carried out to check oil evaporation and its absortion by the filter paper. Besides, the samples were submitted to physical, mineralogical and chemical characterization, before and after contamination, to verify the possible changes. The studied material is a colluvium soil, constituted basically by sandstone, from the Botucatu Formation. This soil was previously studied by the filter-paper method with contact, and its soil water characteristic curve without contamination was already known. To compare the results, the proposed test methodology was also performed with non contaminated samples, showing a satisfactory agreement with the initial curve. The soil-water characteristic curves of this soil with a diesel oil content of 2%, 5%, 10% and 15% showed a "saddle" shape, indicating that both the microstructure and the macrostructure were influenced by the entrance and exit of water through the soil. However, the shape of the curve and the extent of its plateau changed according to the level of contamination. Increasing the oil content, the curve tends to a unimodal shape, with a behavior similar to granular soils. This statement was proved by the microstruture photographs, which showed an increase of sample porosity due to the increase of oil content. The time required to reach suction equilibrium during the tests varied between 7 to 30 days, according to the initial water content of the samples. The observed hysteresis had a small reduction with the increase of oil content. The control tests proved that oil evaporation and its absortion by the filter paper were insignificant in the whole test program.