Resistência de resíduos sólidos municipais sintéticos em função da variação do teor de matéria orgânica

Abstract

Para se avaliar a estabilidade dos taludes de resíduos sólidos urbanos (RSU) é primordial a utilização de estimativas confiáveis dos parâmetros de resistência ao cisalhamento dos resíduos. Frente aos diversos desafios encontrados na experimentação dos RSU, esta dissertação teve como objetivo propor o uso de resíduos sólidos municipais sintéticos (RSMS) em substituição dos RSU, verificando se os RSMS simulam adequadamente o comportamento de RSU em ensaios geotécnicos. Foi dada ênfase na avaliação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento, coesão e ângulo de atrito, em função da variação do teor de matéria orgânica. Para tanto, a partir da gravimetria da cidade de Viçosa, MG, foram preparadas três misturas de RSMS (MO01, MO02 e MO03), com teor de matéria orgânica compostável (MOC) de 45,1%, 35,0% e 29,4%, respectivamente, baseadas na composição. As amostras foram submetidas aos ensaios de compactação na energia de proctor normal e de cisalhamento triaxial não drenado (CIU). No ensaio CIU os corpos de prova foram moldados com pesos específicos entre 5,48 e 5,87 kN/m³, padronizados a 60% de umidade conforme curvas de compactação obtidas no ensaio de compactação. Avaliaram-se também o comportamento nos diagramas de tensão-deformação, poropressões, além do comportamento dos parâmetros coesão e ângulo de atrito para tensões totais e efetivas com a deformação. Os resultados indicam que o teor de matéria orgânica influencia diretamente o peso específico seco máximo, que foi de 6,03, 5,79 e 5,53 kN/m³ para MO01, MO02 e MO03, respectivamente. Observou-se também que a constituição de RSMS proposta neste trabalho não apresentou pico de resistência ao cisalhamento, manifestando inclusive comportamento ascendente nas curvas tensão-deformação em maiores taxas de deformação, conforme já previsto para RSU na literatura. Relata-se que a composição gravimétrica e presença de materiais fibrosos influência na resistência ao cisalhamento, que também é dependente da deformação. Foram encontrados em todos os tratamentos altos valores do ângulo de atrito efetivo (58º a 69º, para 15% de deformação axial) e coesão nula para MO01 e MO03, semelhante a trabalhos anteriores que realizaram testes CIU em larga escala com RSU. Finalmente, conclui-se que o comportamento qualitativo das amostras se revelou muito semelhante ao dos RSU reais, demonstrando a eficácia do método para simular esses resíduos para utilização em testes geotécnicos de escala convencional. Palavras-chave: aterros sanitários, parâmetros de resistência, coesão, ângulo de atrito, RSUTo assess the stability of municipal solid waste (MSW) slopes, it is essential to use reliable estimates of the shear strength parameters of the waste material. Given the various challenges encountered in MSW experimentation, this dissertation aims to propose the use of synthetic municipal solid waste (SMSW) as a substitute for MSW, verifying whether the synthetic material adequately represents the behavior of Brazilian MSW. Emphasis was placed on evaluating the shear strength parameters, cohesion, and friction angle, in relation to variations in organic matter content. For this purpose, based on the gravimetric composition of the MSW from Viçosa, MG, three SMSW mixtures were prepared (MO01, MO02, and MO03), with compostable organic matter (COM) contents of 45.1%, 35.0%, and 29.4%, respectively. The samples were subjected to standard Proctor compaction and undrained triaxial shear (CIU) tests. In the CIU test, the specimens were molded with unit weights between 5.48 and 5.87kN/m³, standardized at 60% moisture content according to the compaction curves obtained from the standard Proctor test. The stress-strain behavior, pore pressures, and the behavior of cohesion and friction angle parameters for total and effective stresses with deformation were also evaluated. The results indicate that the organic matter content directly influences the maximum dry unit weight, which was 6.03, 5.79, and 5.53kN/m³ for MO01, MO02, and MO03, respectively. It was also observed that the SMSW composition proposed in this work did not present a strength peak, showing even an upward trend in the stress-strain curves at higher strain rates, as already reported for MSW in the literature. It is noted that the gravimetric composition and the presence of fibrous materials influence shear strength, which is also strain-dependent. High values of effective friction angle (58° to 69°, for 15% axial strain) and zero cohesion were found in all treatments for MO01 and MO03, similar to previous large-scale CIU tests conducted with MSW. Finally, it is concluded that the qualitative behavior of the samples was very similar to that of real MSW, demonstrating the effectiveness of the method for simulating these wastes in conventional scale geotechnical tests. Keywords: sanitary landfills, strength parameters, cohesion, friction angle, MSW