Avaliação do desempenho mecânico e hidráulico de uma lama de preenchimento de barreiras verticais com diferentes dosagens e técnicas de cimentação

Abstract

Dentre os métodos de remediação de contaminantes nos solos, as barreiras hidráulicas verticais são conhecidas por utilizar cimento e bentonita para contenção de plumas de contaminação em água subterrânea. Tendo em vista a atual preocupação com os danos causados ao meio ambiente devido à produção de cimento do tipo Portland, a dissertação tem por objetivo analisar o comportamento hidráulico e mecânico de misturas de solo, bentonita sódica e técnicas cimentantes alternativas ao cimento Portland, visando seu potencial de utilização como material de preenchimento de barreiras de contenção submetidas a contaminação por soda cáustica (NaOH). A matriz das misturas consiste de um solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/RS, adicionando-se neste bentonita sódica, que auxiliará na diminuição da condutividade hidráulica das amostras, e material cimentante, para ganho de resistência. Foram comparadas misturas de Cimento Portland tipo CP V e CP IV, com duas técnicas de cimentação alternativa, com baixa e alta alcalinidade inicial, tendo como precursor o resíduo da fibra de vidro moída (RFVM), um subproduto do processo de controle de fabricação da fibra de vidro. Como ativador de baixa alcalinidade inicial, foi utilizado a cal de carbureto (CC), resíduo da produção do gás acetileno. Como ativador de alta alcalinidade inicial, foi utilizada a CC e uma solução de NaOH e Na2SiO3. Para o estudo do comportamento mecânico, foram realizados ensaios de resistência à compressão simples e mini abatimento de cone, em diversas relações água/cimento. Foram ainda avaliadas as interações entre os materiais utilizados, percolados inicialmente com água e posteriormente com o agente contaminante, medindo-se o pH durante o ensaio de condutividade hidráulica, para verificar possíveis alterações devido ao contato com esse. Os resultados demonstram que, para cimentos alternativos, a utilização de ativadores com alta alcalinidade inicial, aumentam a resistência e melhoram o desempenho da estrutura cimentada quando submetidas ao contaminante. Além disso, tais amostras apresentaram valores de condutividade hidráulica a longo prazo entre 10-8 e 10-9 cm/s, valores condizentes com os comumente utilizados para barreiras hidráulicas verticais.

Among the methods of remediation of contaminants in soils, vertical hydraulic barriers are known for using cement and bentonite to contain contamination plumes in groundwater. In view of the current concern with damage to the environment due to the production of Portland cement, thid work aims to analyze the hydraulic and mechanical behavior of mixtures of soil, sodium bentonite and cementing techniques alternative to Portland cement, aiming at its potential for use as filling material for containment barriers subjected to caustic soda (NaOH) contamination. The mixtures matrix consists of a sandy-silty soil characteristic of the region of São Leopoldo/RS, adding to this sodium bentonite, which will assist in decreasing the hydraulic conductivity of the samples, and cementing material, for strength gain. Were compared mixtures of Portland cement type CP V and CP IV, with two alternative cementation techniques, with low and high initial alkalinity, having as a precursor the ground glass fiber residue (RFVM), a by-product of the manufacturing control process of the fiberglass company. As a low initial alkalinity activator, carbide lime (CC), residue from the production of acetylene gas, was used. As an initial high alkalinity activator, CC and a solution of NaOH and Na2SiO3 were used. For the study of mechanical behavior, tests of resistance to simple compression and mini cone slump were carried out, in different water/cement ratios. The interactions between the materials used were also evaluated, percolated initially with water and later with the contaminating agent, measuring the pH during the hydraulic conductivity test, to check for possible changes due to contact with it. The results demonstrate that, for alternative cements, the use of activators with high initial alkalinity, increase the strength and improve the performance of the cemented structure when subjected to the contaminant. In addition, such samples showed long-term hydraulic conductivity values between 10-8 and 10-9, values consistent with those commonly used for vertical hydraulic barriers.