Avaliação da progressão da colmatação de peças pré-moldadas de concreto permeável por meio de tomografia computadorizada

Abstract

O constante e crescente aumento das áreas urbanizadas das cidades tem alterado as características naturais das bacias hidrográficas e manejo pluvial. Uma alternativa viável, indicada para vias de tráfego leve e pátios de estacionamento, é o uso de revestimentos com peças de concreto pré-moldadas permeáveis, para redução do volume de escoamento superficial (runoff). Por outro lado, ao longo da vida útil, a capacidade permeável se reduz por colmatação. Neste contexto, este trabalho tem o objetivo de avaliar, por meio de tomografia computadorizada, as mudanças da estrutura interna de peças pré-moldadas de concreto permeável para uso em pavimentação pela progressão da colmatação ao longo do tempo. Foi desenvolvido em laboratório um simulador de chuvas para reproduzir a pluviosidade média anual da cidade de Florianópolis/SC. Para simular a colmatação, foi produzida uma solução de runoff sintético e aplicação de material colmatador natural sobre a superfície das amostras. Os ensaios no simulador foram realizados por meio de ciclos, cujas características permeáveis das amostras foram medidas através de ensaios de permeabilidade e de volume de vazios. Adicionalmente foi feita uma análise qualitativa da água infiltrada para avaliar a capacidade de retenção, pelas amostras, dos poluentes contidos no runoff. Como resultado, observou-se que os ciclos no simulador de chuvas proporcionaram uma progressão da colmatação nas amostras e, por meio das imagens de tomografia, foi possível acompanhar as alterações do arranjo da estrutura interna, pela redução da rede de vazios efetivos. Os resultados da análise qualitativa do runoff após infiltração, mostraram a capacidade de redução da concentração de poluentes, em especial, de metais, ao longo dos ciclos de simulação, indicando a possibilidade de reuso da água para fins não potáveis. O estudo comprovou a eficácia de avaliação da progressão da colmatação por meio de um simulador de chuvas. A análise das imagens através de tomografia computadorizada se mostrou como um método extremamente adequado para realização das análises, com a identificação fidedigna da rede de vazios, estrutura interna e progressão da colmatação. Verificou-se que, como a colmatação se inicia na superfície, a limpeza dos vazios nos primeiros anos de vida poderia recuperar, em parte, as propriedades permeáveis do revestimento, cujo resultado deste estudo, mostrou ser a partir do sexto ano.

Abstract: The constant and growing increase of urbanized areas in cities has altered the natural characteristics of hydrographic basins and rainwater management. Permeable interlocking concrete blocks are a viable alternative for low-traffic roads and parking lots, to reduce the runoff volume to the drainage systems. On the other hand, over the lifespan, the permeability of this surface layer type is reduced by clogging. In this context, this research aims to evaluate, through computer tomography, the changes in the internal structure of permeable interlocking concrete blocks for use in paving due to the progression of clogging over time. A rainfall simulator was developed in the laboratory to reproduce the average annual rainfall of Florianópolis/SC city. A synthetic runoff solution was produced, and a natural clogging material was applied to the surface of the samples to simulate clogging. The tests in the simulator were carried out through cycles, whose permeable characteristics were measured through permeability and void volume tests. Additionally, a qualitative analysis of the infiltrated water was performed to evaluate the parameters retention capacity, by the samples, of the pollutants contained in the runoff. As a result, it was observed that the rainfall simulator cycles provided progressive clogging in the samples. Through tomography images, it was possible to assess the changes in the arrangement of the internal structure by the network reduction of effective voids. The qualitative analysis of runoff results after infiltration showed the sample's ability to reduce the concentration of pollutants, especially metals, over the simulation cycles, indicating the possibility of water reuse for non-potable use. The research proved the effectual evaluation of the clogging progression with the rainfall simulator. The image analysis through computed tomography proved to be an extremely suitable method for carrying out the analyses, with the reliable identification of the network of voids, internal structure, and clogging progression. It was found that, as the clogging begins on the surface, cleaning the voids in the first years of life could partially recover the permeable properties of the surface layer, which the result of this research showed to be from the sixth year onwards.