Estudo do comportamento hidráulico, mecânico e químico de barreiras hidráulicas verticais, compostas por solo residual, bentonita e cimento sob ação de substâncias agressivas

Abstract

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias.

The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.