Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

(Parte 1 de 8)

Universidade de Aveiro Ano 2009 Departamento de Ambiente e Ordenamento

Alessandro Fernandes da Silva Duarte

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

Universidade de Aveiro

2009 Departamento de Ambiente e Ordenamento

Alessandro Fernandes da Silva Duarte

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, realizada sob a orientação científica do Prof. Doutor Manuel Arlindo Amador de Matos, Professor Auxiliar do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro.

"A preservação do meio ambiente começa com pequenas atitudes diárias, que fazem toda a diferença. Uma das mais importantes é a reciclagem do lixo."

Natália Alves o júri presidente vogal vogal

Professor Doutor Luís António da Cruz Tarelho Professor Auxiliar do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro

Professor Doutor Manuel Arlindo Amador de Matos

Professor Auxiliar do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro (Orientador)

Professora Doutora Isabel Maria da Assunção de Marta Oliveira Bentes

Professora Associada, Departamento de Engenharia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro

(Arguente) agradecimentos

Não foi fácil concluir este projecto que propus a mim mesmo mas, apesar de todas as dificuldades inerentes às circunstâncias em que foi realizado, penso ter adquirido mais-valias na sua realização!

Gostava de agradecer a todos aqueles que me apoiaram durante este tempo, quer tenha sido com colaboração técnica, teórica ou mesmo e só com a sua paciência! palavras-chave

Geossintéticos, aterro de inertes, aterro de resíduos não perigosos, aterro de resíduos perigosos, geomembrana, geotêxtil, bentonite, geocomposto bentonítico, geocomposto drenante, geogrelha, sistema de detecção de fugas, qualidade.

resumo Os aterros controlados que actualmente operam em Portugal obedecem a critérios de construção e exploração muito mais restritivos que aqueles que deram origem às “lixeiras” que constituíam o modo de acondicionamento final dos resíduos urbanos na maioria dos municípios portugueses.

Este documento descreve os processos de impermeabilização e selagem de aterros recorrendo ao uso de geossintéticos analisando passo a passo cada tarefa necessária à sua implementação e as alternativas existentes actualmente no mercado para cada uma delas.

As características técnicas que tornam fiáveis e seguros os referidos processos, tanto para o ambiente como para a população, incluem o controlo de qualidade quer dos materiais quer da aplicação técnica dos mesmos e os métodos utilizados actualmente que reforçam a segurança destas aplicações (como sejam os sistemas de detecção de fugas).

Todo o trabalho apresentado é fruto da avaliação e acompanhamento directo de obras realizadas no âmbito dos processos de impermeabilização e selagem de aterros, esperando-se que no final o leitor possa ter ficado esclarecido acerca das técnicas utilizadas actualmente para eliminação de resíduos em aterro, tendo em vista garantir a protecção da saúde pública e do meio ambiente.

keywords

Geosynthetics, inert waste landfill, non-hazardous waste landfill, hazardous waste landfill, geomembrane, geotextile, bentonite geocomposite bentonite, geocomposite drainage, geogrid, leakage detection system, quality.

abstract

The controlled landfills currently operating in Portugal meet much more restrictive criteria for construction and operation than those that led to the “laystall” that were the way to final deposition of waste in most Portuguese municipalities.

This document describes the process of landfills sealing, through the use of geosynthetics, analyzing step by step every task necessary for its implementation and the alternatives currently on the market.

The technical characteristics that make these proceedings reliable and safe, both to the environment and the population, includes quality control of the materials and technical application, and the currently used methods to strengthen security of these applications (such as the leakage detection systems).

All work submitted is the result of direct monitoring and evaluation of works carried out in connection with the sealing of landfills, it is expected that in the end the reader may have been informed about the techniques currently used for waste disposal in landfills, and to ensure the protection of public health and the environment.

Alessandro Duarte

Universidade de Aveiro i

Índicei
Índice de figurasv
Índice de tabelasix
Lista de abreviaturasx
Nomenclaturaxii
1 Introdução1
1.1 Das lixeiras aos aterros2
1.2 Situação nacional actual4
1.2.1 Lixeiras encerradas4
industriais4
1.2.3 Perspectiva futura para novos aterros e centrais de valorização8
1.3 Legislação em vigor9
1.4 Legislação relativa a aterros16
1.4.1 Licenciamento da instalação, construção e exploração16
1.4.2 Prevenção e controlo integrados da poluição (PCIP)2
1.4.3 Classes de aterros23
1.5 O uso de geossintéticos em aterros controlados24
1.6 Objectivos e metodologia deste trabalho26
2 Tecnologias de aterro27
2.1 Localização27
2.2 Projecto de execução e de exploração27
2.3 Controlo de emissões28
2.3.1 Sistema de protecção ambiental passiva29
2.3.2 Sistema de protecção ambiental activa30
2.4 Requisitos de estabilidade32
2.5 Equipamentos, instalações e infra-estruturas de apoio32
2.6 Acompanhamento e controlo nas fases de exploração e pós-encerramento3
2.6.1 Acompanhamento e controlo na fase de exploração3
2.6.1.1 Manual de exploração3
2.6.1.2 Relatórios de actividade34
2.6.1.3 Registos34
2.6.1.4 Controlo de assentamentos e enchimento35
2.6.1.5 Controlo dos lixiviados35
2.6.1.6 Controlo das águas superficiais36
2.6.1.7 Controlo do biogás36

Índice 1.2.2 Aterros em actividade e capacidades de deposição para resíduos urbanos e 2.6.1.8 Controlo das águas subterrâneas.................................................................... 36

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

2.6.1.9 Outros requisitos37
2.6.2 Fase pós-encerramento38
2.6.2.1 Condições gerais38
2.6.2.2 Relatórios38
2.6.2.3 Manutenção39
2.6.2.4 Controlo dos dados meteorológicos e assentamentos39
2.6.2.5 Controlo dos lixiviados40
2.6.2.6 Controlo de gases40
2.6.2.7 Controlo das águas superficiais e subterrâneas40
3 Impermeabilização de aterros41
3.1 Geossintéticos41
3.1.1 Sistemas de impermeabilização42
3.1.2 Equipamentos de apoio à instalação e aplicação de geossintéticos43
3.2 Geogrelhas45
3.2.1 Características e aplicações45
3.2.2 Tipos de geogrelhas46
3.2.3 Instalação de geogrelhas47
3.3 Georredes e geocompostos drenantes51
3.3.1 Características da georrede52
3.3.2 Geocomposto drenante53
3.3.3 Aplicações dos geossintéticos54
3.3.3.1 Drenagem em planos inclinados54
3.3.3.2 Drenagem horizontal54
3.3.3.3 Como protecção5
3.3.4 Instalação de georredes e geocompostos drenantes5
3.3.5 Vantagens da utilização de georredes e de geocompostos drenantes56
3.4 Geotêxteis58
3.4.1 Tipos de geotêxteis58
3.4.2 Funções e aplicações dos geotêxteis59
3.4.2.1 Protecção59
3.4.2.2 Separação60
3.4.2.3 Filtragem61
3.4.2.4 Drenagem61
3.4.2.5 Reforço62
3.4.3 Instalação dos geotêxteis63
3.5 Geocomposto bentonítico64
3.5.1 Generalidades64
3.5.2 A bentonite65

i Departamento de Ambiente e Ordenamento 3.5.2.1 Estado físico ................................ ................................ ................................ ... 65

Alessandro Duarte

3.5.2.2 Tipos de bentonite6
3.5.2.3 Massa da bentonite67
3.5.3 Características67
3.5.4 Tipos de geocompostos bentoníticos70
3.5.4.1 Adesivos71
3.5.4.2 Costura71
3.5.4.3 Agulhagem72
3.5.4.4 Soldadura a quente72
3.5.5 Propriedades relevantes73
3.5.5.1 Condutividade hidráulica73
3.5.5.2 Resistência ao corte74
3.5.5.3 Autocicatrização74
3.5.6 Funções e aplicações dos geocompostos bentoníticos74
3.5.7 Vantagens do uso dos geocompostos bentoníticos7
3.5.8 Instalação dos geocompostos bentoníticos7
3.6 Geomembrana79
3.6.1 Características79
3.6.2 Armazenamento e transporte da geomembrana81
3.6.3 Processos de soldadura82
3.6.3.1 Soldadura dupla83
3.6.3.2 Soldadura por extrusão85
3.6.3.3 Soldadura por máquina de ar quente87
3.6.4 Preparação das superfícies que receberão a geomembrana89
3.6.4.1 Superfície de apoio90
3.6.4.2 Valas de amarração/ancoragem90
3.6.5 Instalação da geomembrana91
3.6.5.1 Colocação da geomembrana91
3.6.6 Aplicação da geomembrana93
3.6.6.1 Soldadura por dupla-pista94
3.6.6.2 Soldadura por extrusão98
3.6.7 Aplicações100
3.6.7.1 Aterros de resíduos perigosos100
3.6.7.2 Selagem de aterros102
4 Controlo de qualidade em sistemas de impermeabilização de aterros103
4.1 Recepção qualitativa em obra103
4.2 Recepção quantitativa em obra103
4.3 Produto não conforme103
4.4 Aprovisionamento104

Universidade de Aveiro i 4.4.1 Geocompostos bentoníticos ................................ ................................ .................. 104

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

4.4.2 Geotêxteis, geocompostos drenantes e geogrelhas104
4.4.3 Geomembrana105
4.5 Controlo de qualidade dos geossintéticos aplicados105
4.5.1 Controlo de qualidade da geomembrana (ensaios às soldaduras)106
4.5.1.1 Ensaios de pré-qualificação106
4.5.1.2 Ensaios não-destrutivos107
4.5.1.3 Ensaios destrutivos110
4.5.2 Método eléctrico de detecção de fugas118
4.5.2.1 Modo de funcionamento119
4.5.2.2 Descrição dos componentes do sistema121
4.5.2.3 Detecção de fuga – caso prático124
5 Conclusões127
Referências bibliográficas129
Anexo A – Exemplo de características técnicas de geogrelhas131
Anexo C – Exemplo de características técnicas de geotêxteis133
Anexo D – Exemplo de características técnicas de um geocomposto bentonítico135
Anexo E – Exemplo de características técnicas de uma geomembrana lisa136
Anexo F – Impresso de qualidade e layout de aplicação137
Anexo G – Impresso tipo de testes não destrutivos139

iv Departamento de Ambiente e Ordenamento Anexo B – Exemplo de características técnicas de geocomposto drenante (geotêxtil+georrede) 132 Anexo H – Impresso tipo de testes destrutivos ........................................................................... 140

Alessandro Duarte

Universidade de Aveiro v

Figura 1.1 – Evolução do número de lixeiras activas4
instalação dos geossintéticos4
Figura 3.2 – Canga: equipamento de suporte dos geossintéticos e apoio à instalação4
Figura 3.3 – Gerador e extensões eléctricas: alimentação eléctrica dos equipamentos4
extrusão4

Índice de figuras Figura 3.1 – Máquina retroescavadora: responsável pelo armazenamento, transporte e apoio à Figura 3.4 – a) Cortador de lâmina curva: para acertos e cortes nos geossintéticos e b) Agarra: ferramenta utilizada exclusivamente para puxar e colocar a geomembrana no local correcto e c) Rebarbadora de discos abrasivos: para preparar a área a soldar por soldadura por

geossintéticos aplicados em taludes inclinados45
Figura 3.6 – Mecanismo do intertravamento geogrelha/solo ou material granular46
Figura 3.7 – Exemplo de geogrelhas simples e geogrelhas acopladas com geotêxtil47
Figura 3.8 – Aplicação de geogrelhas48
Figura 3.9 – Operação de corte da geogrelha49
Figura 3.10 – Reparação de geogrelhas50
geomembrana50
Figura 3.12 – Cobertura de geogrelhas em talude de aterro de resíduos51
aterros51
Figura 3.14 – Georrede52
Figura 3.15 – Geocomposto drenante com geotêxtil numa e duas faces53
5

Figura 3.5 – Pá e sacos de fibra: para calcar e segurar provisoriamente os geossintéticos aplicados e escadas de madeira para execução de soldaduras e segurar provisoriamente os Figura 3.1 – Aplicação de geogrelhas em taludes de grande inclinação em aterro, por cima da Figura 3.13 – Exemplo de aplicação de geogrelhas em taludes de grande inclinação e topo de Figura 3.16 – Drenagem com geossintéticos em impermeabilizações (a) e selagens (b) de aterros.

recorrendo à união dos painéis por soldadura das abas suplementares com ar quente56
Figura 3.18 – Vantagem do uso de geossintéticos em aterros de resíduos57
mecanicamente (por agulhagem)58
Figura 3.20 – Principais funções dos geotêxteis de modo a cumprirem o seu desempenho59

Figura 3.17 – Aplicação de geocomposto drenante de águas pluviais na selagem de um aterro, Figura 3.19 – Diferentes tipos de geotêxteis: a) geotêxtil tecido, b) geotêxtil não tecido ligado quimicamente, c) geotêxtil não tecido ligado termicamente, e c) geotêxtil não tecido ligado Figura 3.21 – Exemplo de aplicações de geotêxteis com a função de protecção a geomembranas em reservatórios e aterros de resíduos. ................................................................................ 60

Aplicação de Geossintéticos na Impermeabilização e Selagem de Aterros

Figura 3.2 – Exemplo de aplicação de geotêxtil de filtragem em aterros61
Figura 3.23 – Execução de valas de drenagem no fundo de um aterro61
Figura 3.24 – Aplicação de geotêxteis com função de protecção mecânica à geomembrana63
da geomembrana64

vi Departamento de Ambiente e Ordenamento Figura 3.25 – Aplicação de geotêxteis com função de protecção mecânica e aos raios ultravioletas

resíduos inertes64

Figura 3.26 – Aplicação de geotêxtil de protecção contra os raios ultravioletas em aterro de

bentoníticos são mais robustos do que outros69
Figura 3.28 – Argila Bentonítica envolvida por dois Geotêxteis71
Figura 3.29 – Argila Bentonítica aderida a uma Geomembrana71
Figura 3.30 – Argila Bentonítica ponteada entre dois Geotêxteis72
Figura 3.31 – Argila Bentonítica agulhada entre dois Geotêxteis72
geotêxteis73
Figura 3.3 – Exemplo de aplicação de geocomposto bentonítico em aterro de inertes75
resíduos76

Figura 3.27 – Testes de impacto, usando este equipamento, mostra que alguns geocompostos Figura 3.32 – Exemplo de um geocomposto bentonítico com argila bentonítica entre dois Figura 3.34 – Exemplo de aplicação de geocomposto bentonítico em sistema composto com uma geomembrana na cobertura e em sistema duplo de revestimento de base de célula de

bentoníticos7
Figura 3.36 – Sobreposição da bentonite e aplicação de bentonite em pó nas juntas78
78
Figura 3.38 – Reparação de geocomposto bentonítico79
e como protecção à geomembrana (d)79
Figura 3.40 – Diferentes texturas das geomembranas em PEAD existentes no mercado81
Figura 3.41 – Armazenamento adequado da geomembrana82
Figura 3.42 – Transporte adequado e inadequado de geomembranas82
da mesma (b)83

Figura 3.35 – Segurança revelada na evolução dos sistemas de impermeabilização em aterros desde a utilização simples de argilas até à integração de geomembranas e geocompostos Figura 3.37 – Aplicação de geocompostos bentoníticos recorrendo ao auxílio de uma multifunções. Figura 3.39 – Exemplos de aplicação de geocompostos bentoníticos em aterros de resíduos (a-d) Figura 3.43 – Representação esquemática de uma máquina de soldadura dupla (a) e imagem real

estanquicidade84
Figura 3.45 – Demonstração de execução de soldadura dupla85
Figura 3.46 – Representação esquemática de uma soldadura por extrusão86

Figura 3.4 – Representação esquemática de uma soldadura dupla com o canal de comprovação de Figura 3.47 – Representação esquemática de uma extrusora (a) e imagem real da mesma (b). ... 86

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