Evaluation of the use of recycled aggregate from civil construction as a hydraulic barrier in layers of landfill roofs

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i10.19158

Keywords:

RCD; Landfills; Covering layers.

Abstract

The layers of landfill cover have the function of preventing the entry of liquids as well as preventing the escape of gases. They are usually built with compacted clay soils and have low hydraulic conductivity. In this sense, this research aims to evaluate the feasibility of using mixtures of construction and demolition waste (RCD) with soil, to be used as a hydraulic barrier in the final coverage of landfills. For this, a clayey soil from an old clay extraction area that was deactivated for more than 30 years was used, on a slope located on the Island of Itamaracá-PE, Metropolitan Region of Recife (RMR). The mixtures used were 10%, 30% and 50% soil and RCD. The research program included physical, mechanical and mineralogical characterization tests, in addition to erodibility tests. In the physical characterization tests, the soil was classified with a clay of high plasticity and the RCD as a sandy material, whose addition to the soil caused a decrease in the fine content of the soil until it reached a medium plastic clay, results which were confirmed in the tests Atterberg Limits. The saturated hydraulic conductivities of the soils and mixtures were in the order of 10-9m/s. The parameters of resistance to simple compression of the mixtures were higher than the maximum resistance of the soil, having reached its highest value in the mixture of 30%. Regarding erodibility, the crumb test and pinhole test indicated that the studied soil does not present an erodible tendency. The addition of RCD decreases the expandability of the soil. Thus, it is concluded that mixing this specific soil from the region with the RCD is feasible for use as a hydraulic barrier, with the 50% mixture having the best results.

References

Alexandre, L. S., Silva, C. M., & Castro, J. C. (2020). Predictive studies of solid waste production capacity in fast food restaurant susing the boot strap method and time series. International Journal of Advanced Engineering Researchand Science. 7.

Araujo, P. S. (2017) Análise do desempenho de um solo compactado utilizado na camada de cobertura de um aterro sanitário. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de Campina Grande Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Campina Grande.

Akhtar, A., & Sarmah, A. K. (2018) Construction and demolition waste generation and properties of recycled aggregate concrete: A global perspective. Journal of Cleaner Production (Vol. 186, pp.262-281).

American Society For Testing And Materials (ASTM). (1990). Annual book of ASTM standards. Section 4: Construction, v.04: Soil and rock; dimension stone; geosynthetics. Philadelphia.

ASTM.D422-63. (2007) e2.Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils (Withdrawn 2016). West Conshohocken, PA.

ASTM.D1557-12e1. (2012). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort. West Conshohocken, PA.

ASTM.D6572-13e2. (2013a). Standard Test Methods for Determining Dispersive Characteristics of Clayey Soils by the Crumb Test. West Conshohocken, PA.

ASTM.D4647M-13. (2013b). Standard Test Methods for Identification and Classification of Dispersive Clay Soils by the Pinhole Test. West Conshohocken, PA.

ASTM.D854-14. (2014). Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer. West Conshohocken, PA.

ASTM.D2166M-16 (2016). Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. West Conshohocken, PA.

ASTM.D6913M-17. (2017a). Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis. West Conshohocken, PA, 2017.

ASTM.D4318-17e1. (2017b). Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. West Conshohocken, PA.

Associação Brasileira De Normas Técnicas- ABNT. (1997). NBR 13896: Aterros de resíduos não perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação.

ABNT. (2000). NBR 14.545: Solo - Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro.

Carvalho, J. C., Gitirana Jr., G. F. N., Machado, S. L., Mascarenha, M. M. A., & Silva filho, F. C. (2015). (Org.). Solos não saturados no contexto geotécnico. 1. ed. São Paulo: Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, pp. 759.

Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental - CETESB. (1993). Resíduos Sólidos Industriais. 2ª ed. São Paulo, SP, 1993.

Costa, C. M. C. (2015) Avaliação da fissuração por ressecamento em camadas de cobertura de aterros sanitários utilizando materiais alternativos. Tese (Doutorado), Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília.

Costa, C. M. C., Silva, T. J. L., Santos, J. R., Ribeiro, L. F. M., & Gurjão, C. M. C. (2020). Avaliação do ressecamento da camada de cobertura utilizando solo com adição de fibras pet por meio de análise de imagens. Ciências Tecnológicas, Exatas e da Terra e seu Alto Grau de Aplicabilidade. Atena Editora, pp. 13-31.

Daniel, D. E., & Wu, Y. K. (1993). Compacted clay liners and covers for arid sites. Journal Geotechnical Engineering, ASCE (Vol. 119, pp.223–237).

Departamento Nacional De Estradas De Rodagem. (2002). DNER-ME 160/2002: Solos – Determinação da expansibilidade –Método de ensaio. Brasília.

Dias, M. C. C. (2014). Viabilidade do uso de solo tropical e resíduo de construção civil em sistemas de cobertura de aterro sanitário. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de Goiás, Escola de Engenharia civil Programa de Pós-Graduação em Geotecnica, Estruturas e Construção Civil, Goias.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). (2018). Conheça Cidades e Estados do Brasil. Disponível em: <https://cidades.ibge.gov.br>..

Locastro, J. K, & Angelis, B. L. D. (2016). Barreiras de impermeabilização: configurações aplicadas em aterros sanitários. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, Santa Maria (Vol. 20, pp.200-210).

Macedo, M. C. (2016). Investigação sobre o comportamento geomecânico de misturas de solocom resíduos de pneus e resíduos de construção e demolição. Dissertação(Mestrado), Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Recife.

Manoharan, E., Othman, N., Mohammad, R., & Tobi, S. U. M. (2020). Integrated Approach as Sustainable Environmental Technique for Managing Construction Waste: A review. Journal of Enviromental Treatment Tecniques, (Vol. 8, pp. 560-566).

Moraci, N., Busana, S., Cortellazzo, G., Favaretti, M., Mandaglio, M. C., & Schepis, M. (2017). Design and construction of a compacted clay liner in cover system of a municipal solid waste (MSW) landfill using nonstandard procedures. Canadian Geotechnical Journal (Vol. 55, pp.1182-1192). http://dx.doi.org/10.1139/cgj-2017-0371.

Ortega, J. C. B., & Campos, T. M. P. (2018) Caracterização fisica, mineralogia e morfologica de um solo residual compactado com problemas erosivos. Editora Atena, pp. 198.

Park, J, & Tucker, R. (2016). Overcoming barriers to the reuse of construction waste material in Australia: a review of the literature. International Journal Of Construction Management, (Vol. 17, pp. 228-237).

Paz, D. H. F., Lafayette, K. P. V., Holanda, M. J. O., Sobral, M. C. M., & Costa, L. A. R. C. (2020). Assessment of environmental impact risks arising from the illegal dumping of construction waste in Brazil. Environment, Development and Sustainability (Vol. 22, pp. 2289–2304). https://doi.org/10.1007/s10668-018-0289-6

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F.. J. & Shitsuka, R. (2018) Metodologia da pesquisa científica 1. ed. – Santa Maria, RS : UFSM, NTE.

Rios, D. C. (2016). Aplicação de dois modelos de balanço hídrico para estudo de camada de cobertura de aterro sanitário utilizando solo e resíduo da construção civil (RCC). Dissertação (Mestrado), Universidade Estadual de Feira de Santana, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Bahia.

Santa, D. G., Cola, S., Tateo, F., & Galgaro, A. (2020). Hydraulic conductivity changes in compacted clayey barriers due to temperature variations in landfill top covers. Bull EngGeol Environ (Vol. 79, pp. 2893–2905) https://doi.org/10.1007/s10064-020-01726-w

Scarin, P. B. R., & Bernardes, G. P. (2016). Utilização do Índice de Perda ao Fogo para Caracterização de Perfil de Intemperismo de Solo Residual e de Horizontes de Deposição do Terciário de Taubaté. Anais do Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, Belo Horizonte, MG, Brasil.

Silva, A. A. C., Fucale, S., & Ferreiras. R. M. (2019). Efeito da adição de resíduos da construção e demolição (RCD) nas propriedades hidromecânicas de um solo areno-argiloso. Matéria (Rio de Janeiro) (Vol. 24, pp. 1-12).

Souza, L. N., & Balduino, A. R. (2020). Reuse of waste from the manufacture of the granilite floor. International Journal of Advanced Engineering Research and Science. (Vol. 7).

USEPA (2004).Assessment and Recommendations for Improving the Performance of Waste Containment Systems. Washington, DC: EPA. < http://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/P1001O83.pdf.>

Yazdanbakhsh, A. (2018). A bi-level environmental impact assessment framework for comparing construction and demolition waste management strategies. Waste Management (Vol. 77, pp.401-412,). http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2018.04.024.

Published

18/08/2021

How to Cite

NASCIMENTO, E. C. do .; LAFAYETTE, K. P. V. .; SILVA, L. C. L. da .; BEZERRA, J. da S. .; PORTELA, M. F. de A. . Evaluation of the use of recycled aggregate from civil construction as a hydraulic barrier in layers of landfill roofs. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 10, p. e547101019158, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i10.19158. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/19158. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings