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Title: Condutividade hidráulica e compatibilidade em combinações de solo tropical e bentonita para uso em barreiras.
Authors: Morandini, Thiago Luiz Coelho
metadata.dc.contributor.advisor: Leite, Adilson do Lago
Keywords: Solos tropicais
Bentonita
Hidráulica
Geotecnia
Tropical soils
Issue Date: 2009
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: MORANDINI, T. L. C. Condutividade hidráulica e compatibilidade em combinações de solo tropical e bentonita para uso em barreiras. 2009. 171 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009.
Abstract: As barreiras selantes são elementos chave na proteção ambiental de sítios de disposição de resíduos. Adicionalmente, a aplicação dos solos tropicais compactados possui grande potencial para construção destas barreiras, desde que algumas propriedades sejam satisfeitas, incluindo baixa condutividade hidráulica e compatibilidade adequada com os fluidos existentes no sítio. Dentro deste contexto, a adição de bentonita nos solos tropicais pode ser uma alternativa para melhorar estas e outras propriedades técnicas. Esta dissertação consistiu um estudo laboratorial integrado na avaliação da condutividade hidráulica em misturas de um solo tropical e bentonita e da compatibilidade entre estas misturas e soluções químicas diversas. Os teores de bentonita avaliados foram de 3, 6, 9 e 12% (peso seco), além da amostra do solo tropical e bentonita puros. O programa experimental compreendeu três etapas: (1) caracterização das amostras com o propósito de verificar possíveis alterações das propriedades (geotécnicas e físico-químicas) do solo tropical quando em misturas com a bentonita; (2) avaliação da condutividade hidráulica em câmara triaxial (permeâmetro de parede flexível), sob condições de carga hidráulica constante de 50 kPa e tensões confinantes de 20, 40 e 80 kPa; e (3) avaliação da compatibilidade entre as amostras e algumas soluções químicas (HNO3 - pH 3; NaOH - pH 11; NaCl - 5g/l; e álcool etílico), por meio da determinação dos limites de Atterberg modificados e expansão livre da bentonita. Os resultados da caracterização revelaram importantes alterações nas propriedades índices do solo tropical, destacando acréscimos na plasticidade, CTC e expansão livre devido à adição de bentonita. A condutividade hidráulica, por sua vez, revelou significativo decréscimo com o aumento do teor de bentonita e da tensão confinante. Já os resultados de compatibilidade mostraram um decréscimo da plasticidade das amostras quando submetidas às soluções químicas, mais relevantes para a solução salina, porém não desprezíveis para as soluções ácida, básica e orgânica. A perda da plasticidade mostrou-se maior nas amostras com maior percentual de bentonita, provavelmente como resultado da contração da dupla camada iônica. Por fim, os resultados gerais recomendam o uso da adição de bentonita a solos tropicais para fins de sistemas de selagem em sítios de disposição de resíduos, desde que sejam ponderados os critérios geotécnicos (resistência e permeabilidade) e os critérios de compatibilidade entre o solo e o contaminante retido.
metadata.dc.description.abstracten: Barriers are key elements for the environmental protection in waste disposal sites. Additionally, compacted tropical soils have great potential to be used in these barriers, once some technical matters are correctly addressed, including low hydraulic conductivity and adequate compatibility to the disposed fluids. In this context, the bentonite addition in tropical soils could be an alternative to improve these and other technical properties. This dissertation involves an integrated laboratorial study of the hydraulic conductivity of mixtures a tropical soil sample and bentonite and also their compatibility previous to different chemical solutions. The bentonite proportions of 3, 6, 9 and 12% (dry weight) were investigated, as well as the tropical soil and bentonite samples. The experimental program can be divided in three different steps: (1) sample characterization, which to investigate the modifications in properties (geotechnical and physicochemical) imposed to the samples as the result of the bentonite addition; (2) assessment of the hydraulic conductivity using the triaxial test (flexible-wall permeameter), under the constant hydraulic head of 50 kPa and confining pressures of 20, 40 and 80 kPa; and (3) compatibility assessment of the studied samples some chemical solutions (HNO3 - pH 3; NaOH - pH 11; NaCl - 5g/l and ethanol), using the modified Atterberg and bentonite free-swelling determination. The characterization results showed important changes in the index properties of tropical soil, highlighting a great increase in the plasticity, CEC and free swelling as the result of the bentonite addition. The hydraulic conductivity, in turn, experimented significant decreasing as the proportions of bentonite and confining pressure increased. Already the compatibility results showed significantly decreased in the plasticity of the samples when subjected to chemical solutions, more relevant for the salt solution, but not negligible for the acidic, basic and organic solutions. The decrease of plasticity has showed to be greater for the higher proportions of bentonite, as the result of the ionic double layer contraction. Finally, the overall results recommend the bentonite addition for improving the quality of tropical soils, once the geotechnical criteria (shear strength and permeability) and compatibility are considered for the specific fluid to be disposed.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2445
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