A ÇÕES SI N ÉRGI CA S N A D EGRA D A ÇÃ O QU Í M I CA D E GEOTÊX TEI S D E
POLI PROPI LEN O – A LGU N S RESU LTA D OS EX PERI M EN TA I S
SYN ERGI SM S I N TH E CH EM I CA L D EGRA D A TI ON OF POLYPROPYLEN E
GEOTEX TI LES – SOM E EX PERI M EN TA L RESULTS
Car neir o, José Ricar do; FEUP, Por t o, Por t ugal, r car neir @fe.up.pt Alm eida, Paulo Joaquim ; FCUP, Por t o, Por t ugal, pj alm eid@fc.up.pt Lopes, Mar ia de Lur des; FEUP, Por t o, Por t ugal, lcost a@fe.up.pt
RESUM O
A durabilidade ( r esist ência à degradação) é at ualm ent e um t em a m uit o im port ant e na invest igação dos geossint ét icos. Os est udos exist ent es sobr e est e t em a consideram , na sua m aior ia, a ação isolada dos agent es de degradação, não cont em plando as int erações que podem ocor r er ent r e eles. Nest e t rabalho, foram est udadas algum as int erações ( siner gias) que podem exist ir ent re alguns agent es e/ ou t ipos de degradação dos geossint ét icos. Para t al, um geot êxt il não- t ecido agulhado de polipr opileno est abilizado com 0, 2% ( m / m ) do adit ivo Chim assor b 944 foi expost o a vár ios ensaios de durabilidade. Num a pr im eira fase, o m at er ial foi expost o de for m a isolada à ação de líquidos, à t er m o- oxidação ( m ét odo do for no) e ao envelhecim ent o clim at ér ico ( sim ulação ar t ificial) . Dessa for m a, foi avaliado o efeit o isolado de cada um dest es agent es. Num a segunda fase, o geot êxt il foi ex post o sucessivam ent e a algum as com binações de dois dos agent es ant er ior es, pr ocurando- se avaliar a exist ência de efeit os sinérgicos ent r e eles.
A B STRA CT
Durabilit y ( resist ance t o degradat ion) is cur r ent ly a ver y im por t ant t opic of r esear ch in geosynt het ics. The exist ing st udies about t his t opic consider m ost ly t he isolat ed act ion of t he degradat ion agent s and do not cont em plat e t he int eract ions t hat can occur bet ween t hem . I n t his wor k, som e int er act ions ( syner gies) t hat m ay exist bet ween som e agent s/ t ypes of degradat ion of geosynt het ics wer e invest igat ed. To t his end, a non- woven needle- punched polypr opylene geot ext ile st abilised wit h 0.2% ( w/ w ) of t he addit ive Chim assor b 944 was exposed t o several durabilit y t est s. I nit ially, t he m at er ial was exposed t o t he isolat ed act ion of liquids, t her m o- oxidat ion ( oven- ageing m et hod) and ar t ificial weat her ing. This allowed t o evaluat e t he isolat ed effect of each of t hese agent s. I n a second st age, t he geot ext ile was successively exposed t o som e com binat ions of t wo of t he pr evious agent s, seeking t o evaluat e t he exist ence of syner get ic effect s bet ween t hem .
1 -I N TRODUÇÃ O
Nas suas aplicações, os geossint ét icos podem est ar ex post os a vár ios agent es de degradação capazes de afet ar negat ivam ent e o seu desem penho. Os agent es/ t ipos de degradação m ais com uns incluem : a ação de espécies quím icas pr esent es nos solos ( subst âncias ácidas ou alcalinas, cont am inant es quím icos) , o oxigénio, as t em perat uras elevadas, os agent es clim at éricos, os agent es biológicos, a ação de car gas est át icas ( fluência) e a abrasão. O pr ocesso de inst alação em obra t am bém pode provocar danos nos m at er iais. O cont act o pr olongado com est es agent es pode t er um im pact o negat ivo nas pr opr iedades dos geossint ét icos, afet ando o seu desem penho e r eduzindo o seu t em po de vida út il ( Car neir o, 2009) . Em m uit as aplicações ( por exem plo, em at er ros de r esíduos) , os geossint ét icos t êm de desem penhar eficazm ent e as suas funções durant e um longo per íodo de t em po ( fr equent em ent e dezenas de anos) . Na im possibilidade de det er m inar as pr opr iedades a longo prazo dos m at eriais ant es da const r ução da obra, é necessár io pr ever a sua degradação ao longo do t em po. Essas pr evisões são nor m alm ent e feit as com base em ensaios laborat or iais, onde os geossint ét icos são expost os ( habit ualm ent e sob condições de degradação aceleradas) à ação de vár ios agent es de degradação.
Os est udos exist ent es sobre a durabilidade dos geossint ét icos consideram , na sua grande m aior ia, a ação isolada dos difer ent es agent es de degr adação. De igual m odo, nos m ét odos de dim ensionam ent o at uais e nas nor m as exist ent es para avaliar a durabilidade dest es m at er iais, o efeit o dos agent es de degradação é t am bém considerado em separado. No ent ant o, em sit uações r eais, os geossint ét icos m uit o dificilm ent e est ar ão apenas sob a ação de um único agent e de degradação. Assim , a degradação que ocor r e nos m at er iais ser á sem pre o efeit o com binado dos vár ios agent es de degradação, podendo ocor r er efeit os sinér gicos ent r e eles.
Nest e t rabalho, foram est udadas algum as int erações que podem ocor r er ent re agent es de degradação dos geossint ét icos: ação de espécies quím icas ( água, subst âncias ácidas e alcalinas e cat iões m et álicos) ,
t er m o- oxidação e ação de agent es clim at ér icos. As int erações ent r e, e com , os agent es ant er iores são um t em a que car ece de invest igação. Pr et ende- se, dest a form a, cont r ibuir para um a m elhor est im at iva do com port am ent o a longo prazo dos geossint ét icos ( cont abilizando, para t al, as int erações exist ent es ent re os vár ios agent es de degradação) .
2 -D ESCRI ÇÃ O EX PERI M EN TA L 2 .1 - Ge o t ê x t e i s
Nest e t r abalho, foi est udado um geot êxt il não- t ecido agulhado de polipr opileno ( PP) com 0 ,2% ( m / m ) do adit ivo quím ico Chim assorb 944 ( C944) na sua com posição. O C944 é um est abilizant e UV pert encent e à fam ília das HALS ( do inglês, hinder ed am ine light st abiliser s) . As pr incipais caract er íst icas do geot êxt il est ão r esum idas no Quadr o 1.
Quadro 1 – Pr incipais Caract er íst icas do Geot êx t il ( Am ost ras I nt act as)
Com posição quím ica 99,8% PP, 0,2% C944 ( m / m )
Massa por unidade de ár ea1 ( g.m- 2) 502 ( 35)
Espessura2 ( m m ) 3,81 ( 0,11)
Resist ência à t ração3 ( k N.m- 1) 26,6 ( 2,9)
Ex t ensão na força m áx im a3 ( % ) 71,6 ( 6,9)
1Det er m inado de acor do com a NP EN I SO 9864
2Det er m inado de acor do com a NP EN I SO 9863- 1
3Det er m inado de acor do com a NP EN 29073- 3 ( dir eção de fabr ico)
( ent r e par ênt esis encont ram - se os desv ios padr ão obt idos)
O pr ocesso de am ost ragem e pr eparação de pr ovet es foi r ealizado de acor do com a nor m a NP EN I SO 9862. Os pr ovet es foram cor t ados dist r ibuídos r egular m ent e por t oda a lar gura da am ost ra ( for necida em r olo) , excluindo os bor dos lat erais ( pelo m enos, 100 m m de cada lado do r olo for am despr ezados) . Os pr ovet es para um m esm o ensaio foram r ecolhidos em difer ent es locais do r olo ( cor t ados em diagonais, abrangendo difer ent es zonas na lar gura e com pr im ent o do r olo) . Não foram r ecolhidos pr ovet es em zonas suj as, com vincos, com or ifícios ou com out r os defeit os de or igem acident al ocor r idos depois do fabr ico do m at erial.
2 .2 - En sa i o s d e d e g r a d a çã o
Na pr im eira fase do t rabalho, o geot êxt il foi expost o de for m a isolada ( exposição única) a alguns agent es de degr adação: im er são em líquidos, t er m o- oxidação e exposição a agent es clim at ér icos ( descr ição dos ensaios nos subpont os seguint es) . Num a segunda fase, o m at er ial foi expost o sucessivam ent e a algum as com binações de dois dos agent es ant er ior es ( Quadr o 2) .
Quadro 2 – Ensaios de Degradação Realizados
Ex posição única Ex posição sucessiva a dois agent es
I m er são em H2O I m er são em H2O + TO
I m er são em H2SO4 I m er são em H2SO4 + TO
I m er são em HNO3 I m er são em HNO3 + TO
I m er são em NaOH I m er são em NaOH + TO
I m er são em Zn( NO3)2.6H2O I m er são em Zn( NO3)2.6H2O + TO
Ter m o- ox idação I m er são em HNO3 + QUV
Envelhecim ent o clim at ér ico ( QUV) I m er são em Zn( NO3)2.6H2O + QUV
( TO – Term o- ox idação; QUV – Sim ulador clim at ér ico QUV Weat her ing Test er )
2.2.1 -Ensaios de im er são em líquidos
O geot êxt il foi im er so, à t em perat ura de 90 º C, em água desionizada, em ácido sulfúr ico ( H2SO4) e em
hidr óxido de sódio ( NaOH) . Est es ensaios for am efet uados num banho t er m ost át ico ( m ar ca GFL, m odelo 1003) . Foram t am bém r ealizadas im er sões à t em perat ura am bient e (≈20 º C) em ácido nít rico ( HNO3) e
em nit r at o de zinco ( I I ) ( Zn( NO3)2.6H2O) . O Quadr o 3 descr eve as condições em que foram r ealizados os
Quadro 3 – Condições dos Ensaios de I m ersão
Ensaio de im er são Agent e de degradação Condições do ensaio
Água H2O ( pH ≈ 7) 90 º C, 14 dias
Ácido sulfúr ico H2SO4 ( 0 ,1 m ol.L- 1) ( pH ≈ 1) 90 º C, 14 dias
Hidr óx ido de sódio NaOH ( 0 ,1 m ol.L- 1) ( pH
≈ 13) 90 º C, 14 dias
Ácido nít r ico HNO3 ( 0 ,01 m ol.L- 1) ( pH ≈ 2) ≈ 20 º C, 100 dias
Nit rat o de zinco ( I I ) * Zn( NO3)2.6H2O ( 5 g.L- 1) ( pH ≈ 2) * * ≈ 20 º C, 100 dias
* o est ado de ox idação do zinco ser á om it ido no t ex t o. * * pH aj ust ado para pH 2 pela adição de ácido nít r ico.
As condições exper im ent ais usadas na im er são em ácido nít r ico ( pH ≈ 2) devem - se ao fact o dest e ácido t er sido ut ilizado para acidular a solução de nit rat o de zinco ( o pH dessa solução foi aj ust ado para pH 2 pela adição de ácido nít r ico) . Na ausência de acidulação, poderia ocor r er for m ação de hidr óxido de zinco. Por isso, foi necessár io avaliar, por si só, qual o efeit o ( se algum ) da im er são em ácido nít r ico.
As am ost ras im er sas em líquidos que foram post er iorm ent e expost as ao envelhecim ent o clim at érico ou à t er m o- oxidação ( exposição sucessiva) não foram lavadas ( de m odo a ficar em cont am inadas com r est os das soluções de im er são) .
2.2.2 -Ensaios de t er m o- oxidação
Os ensaios de t er m o- oxidação foram r ealizados segundo a nor m a NP EN I SO 13438 ( m ét odo A2) . De acor do com est a norm a, a r esist ência à t er m o- oxidação de geot êxt eis de polipr opileno deve ser avaliada pela ex posição dos m at eriais a 110 º C durant e 14 dias ( m ét odo A1 – para t odas as aplicações, excet o a de r efor ço) ou 28 dias ( m ét odo A2 – para as aplicações de refor ço) . Est es ensaios foram efet uados num for no ( m ar ca Her aeus I nst r um ent s, m odelo T6120 ) com um a at m osfera nor m al de oxigénio ( 21% de O2) .
2.2.3 -Ensaios de envelhecim ent o clim at érico
A exposição a agent es clim at ér icos ( radiação ult raviolet a ( UV) , chuva e condensação) foi r ealizada num sim ulador laborat orial – o QUV ( m ar ca Q- Panel Lab Pr oduct s, m odelo QUV/ spray) ( Figura 1) . A radiação UV pr esent e na luz solar foi sim ulada at ravés de lâm padas fluor escent es do t ipo UVA- 340. Por sua vez, a chuva foi sim ulada at ravés da pr oj eção de j at os de água cont ra a super fície dos geot êxt eis. A água usada para sim ular a chuva ( caudal de 5 L/ m in, água à t em perat ura am bient e) foi t rat ada m icr obiologicam ent e, pur ificada por osm ose inver sa e desionizada em r esinas de per m ut a iónica de leit o m ist o. O passo de chuva or igina um a dim inuição br usca da t em perat ura dos m at er iais ( choque t ér m ico) e pode pr om over a er osão da sua super fície ( at ravés da r em oção de fibras degradadas) .
Durant e o passo de condensação, a água ( pr ovenient e da r ede de abast ecim ent o pública) exist ent e num r eser vat ório localizado no fundo do QUV é aquecida, ocor r endo a for m ação de vapor de água, que vai condensar ( água dest ilada) à super fície dos m at er iais expost os.
As exposições no QUV t iveram a dur ação t ot al de 250 horas. A com posição do ciclo clim at ér ico pode ser obser vada no Quadr o 4.
Quadro 4 – Com posição do Ciclo Clim at ér ico Usado no QUV Passo 1: Exposição à radiação UV ( 6 horas, 60 º C)
Passo 2: Chuva ( 10 m inut os, 5 L.m in- 1, choque t ér m ico)
Passo 3: Condensação ( 2 horas, 45 º C) ( r et or no ao passo 1)
Nas 25 0 horas t ot ais do ensaio, os geot êxt eis foram ex post os a cer ca de 31 ciclos clim at éricos ( cada ciclo possui a duração de 8 horas e 10 m inut os) . A ir radiância durant e o passo de exposição UV ( 184 horas no t ot al) foi de 0,68 W.m- 2 aos 340 nm . A r adiação UV incident e t ot al ( ent r e os 290 e os 400 nm ) foi de 25,9 MJ.m- 2.
2 .3 - A v a l i a çã o d o s d a n o s so f r i d o s p e l o g e o t ê x t i l
Os danos sofr idos pelo geot êxt il ( nos vár ios ensaios de degradação) foram avaliados at ravés de ensaios de t ração- ext ensão de acor do com a nor m a NP EN 2 9073- 3. A avaliação desses danos seguiu, t am bém , as indicações da nor m a NP EN 12226 ( define pr incípios gerais para a avaliação de danos após ensaios de durabilidade) . As condições exper im ent ais dos ensaios de t ração- ext ensão est ão r esum idas no Quadr o 5.
Quadro 5 – Condições Ex per im ent ais dos Ensaios de Tração- ex t ensão ( NP EN 29073 - 3)
Lar gura Geot êx t il
Com pr im ent o Geot êx til
( ent r e garras) N Pr ovet es Velocidade
50 m m 200 m m 5* 100 m m .m in- 1
* núm er o m ínim o.
Os par âm et ros m ecânicos det er m inados nos ensaios de t ração- ext ensão ( valor es na dir eção de fabr ico) incluíram a resist ência à t ração ( RT) e a ext ensão na for ça m áxim a ( EFM) . A r esist ência à t ração r esidual
( RTR, em % ) foi obt ida pelo quocient e ent r e a r esist ência à t ração das am ost ras expost as ( aos ensaios de degradação) e a r esist ência à t ração das am ost ras de r eferência ( não danificadas) .
3 -RESULTA D OS EX PERI M EN TA I S E D I SCUSSÃ O 3 .1 - Ex p o si çã o ú n i ca
De um m odo geral, os ensaios de im er são em líquidos e de t er m o- oxidação não pr ovocaram grandes alt erações na r esist ência à t ração do geot êxt il ( RTR m uit o pr óxim a de 100% ) ( Quadr o 6) . Por sua vez, a exposição no QUV causou um a dim inuição significat iva dest e par âm et ro ( RTR de 66,9 % ) . A ext ensão na for ça m áxim a sofr eu um a r edução após a exposição à t er m o- oxidação e ao envelhecim ent o clim at ér ico ( dim inuição de 71,6% para 53,6% e para 42,4% , r espet ivam ent e) .
Quadro 6 – Propr iedades Mecânicas do Geot êx t il Após os Ensaios de Degradação ( Exposição Única)
Ensaio RT ( k N.m- 1) E FM ( % ) RTR ( % ) I m er são em H2O 27,1 ( 1,0) 68,1 ( 2,8) 102 I m er são em H2SO4 26,7 ( 2,0) 63,9 ( 5,4) 100 I m er são em NaOH 26,1 ( 2,5) 64,5 ( 6,3) 98,1 I m er são em HNO3 26,8 ( 2,5) 71,7 ( 7,1) 101 I m er são em Zn( NO3)2.6H2O 26,3 ( 2,5) 73,4 ( 4,8) 98,9 Ter m o- ox idação 25 ,9 ( 2,4) 53,6 ( 2,1) 97,4
Envelhecim ent o clim at ér ico 17 ,8 ( 2,0) 42,4 ( 3,1) 66,9
( ent r e par ênt esis encont ram - se os desv ios padr ão obt idos)
A pr esença de C944 r esult ou num grande aum ent o da resist ência do geot êxt il à t er m o- oxidação e ao envelhecim ent o clim at ér ico. De fact o, na ausência do adit ivo, o m at er ial est ar ia t ot alm ent e dest r uído após est es ensaios ( RTR de 0% ) ( Car neir o, 2009) .
3 .2 - Ex p o si çã o s u ce s si v a a d o i s a g e n t e s d e d e g r a d a çã o 3.2.1 -I m ersão a 90 º C e t er m o- oxidação
Os pr ovet es im er sos em ácido sulfúr ico ( or iginalm ent e brancos) adquir iram um a cor cast anha durant e a exposição à t er m o- oxidação ( Figura 2) . Para além dest a alt eração de cor, os pr ovet es não apr esent aram out r os sinais da exist ência de algum t ipo de danos ( com o por exem plo, a exist ência de fibras degradadas ou a liber t ação de com post os volát eis com odor a “ plást ico queim ado” ) . A cor dos pr ovet es im er sos em água e hidr óxido de sódio não sofr eu grandes alt erações depois dos ensaios de t er m o- oxidação ( apenas um ligeiro escur ecim ent o) .
Figura 2 – Provet es I m er sos em Ácido Sulfúr ico Ant es ( em baixo) e Após ( em cim a) Exposição à Term o- ox idação
Os valor es obt idos para a r esist ência à t ração, ext ensão na for ça m áxim a e r esist ência à t ração r esidual após os ensaios sucessivos de im er são em líquidos ( à t em perat ura de 90 º C) e de t er m o- oxidação podem ser encont rados no Quadr o 7. A Figura 3 ilust ra algum as cur vas m édias “ for ça- ext ensão” obt idas ant es e depois dos ensaios de t erm o- oxidação ( ex posição única e exposição sucessiva) .
Quadro 7 – Propr iedades Mecânicas do Geot êx t il: I m er são em Líquidos ( 90 º C) + Ter m o- ox idação
Ensaio RT ( k N.m- 1) E
FM ( % ) RTR ( % )
I m er são em H2O + Ter m o- ox idação 25,9 ( 2,5) 54,0 ( 4,7) 97,4
I m er são em H2SO4 + Ter m o- ox idação 21,3 ( 1,9) 49,8 ( 2,5) 80,1
I m er são em NaOH + Ter m o- ox idação 16,1 ( 3,0) 35,7 ( 5,2) 60,5
( ent r e par ênt esis encont ram - se os desv ios padr ão obt idos)
Figura 3 – Curvas Médias For ça- ex t ensão, Ant es e Após os Ensaios de Ter m o- ox idação
H2SO4+ TO NaOH + TO I nt act o TO 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 F o rç a p o r u n id a d e d e l a rg u ra ( k N .m -1) Ex t ensão ( % )
Os r esult ados obt idos nos ensaios de t er m o- oxidação dos pr ovet es im er sos em água foram prat icam ent e iguais aos r esult ados obt idos para os pr ovet es sem im er são pr évia ( RTR de 97,4% em am bos os casos) . Assim , a im er são pr évia em água ( durant e 14 dias a 90 º C) não or iginou um a dim inuição da r esist ência do geot êxt il à t er m o- oxidação.
Ao cont r ár io da im er são em água, a im er são em ácido sulfúr ico pr ovocou um a dim inuição da r esist ência do geot êxt il à t er m o- oxidação. De fact o, os pr ovet es im er sos nest e ácido apr esent avam um a RTR de 80,1% após os 28 dias de t er m o- oxidação. Dest a form a, dois agent es que individualm ent e não causaram danos significat ivos, pr ovocaram em conj unt o algum a degradação no m at erial.
Tal com o a im er são em ácido sulfúr ico, a im er são em hidr óxido de sódio t am bém causou um a r edução da r esist ência do geot êxt il à t er m o- oxidação ( RTR de 60,5 % após o ensaio de t erm o- ox idação) ; a ext ensão na for ça m áxim a t am bém foi m enor nos pr ovet es pr eviam ent e im er sos em hidr óxido de sódio. Dest a for m a, em condições de im er são idênt icas ( concent ração m olar, t em perat ura e t em po) , a im er são em hidr óxido de sódio or iginou um a m aior dim inuição da r esist ência à t er m o- oxidação do que a im er são em ácido sulfúr ico.
A dim inuição da r esist ência à t er m o- ox idação depois das im er sões em ácido sulfúr ico e em hidr óxido de sódio poder á t er duas explicações possíveis: ( 1) a im er são nessas soluções pr om oveu a ext ração e/ ou o consum o do adit ivo C944 exist ent e no m at er ial, despr ot egendo- o cont ra a oxidação e/ ou ( 2) os r est os de ácido/ base exist ent es no m at er ial at uar am com o cat alisadores do pr ocesso de oxidação.
3.2.2 -I m ersão à t em perat ura am bient e e t er m o- oxidação
Os pr ovet es im er sos em ácido nít r ico não sofr eram alt er ações de cor, nem da r esist ência à t ração, depois do ensaio de t er m o- oxidação ( Quadr o 8) . De fact o, no fim dos 28 dias de t er m o- ox idação, os pr ovet es im er sos em ácido nít r ico possuíam um a RTR de 97,0% ( os pr ovet es sem im er são apr esent avam um a RTR de 97, 4% após o m esm o per íodo de exposição) .
Quadro 8 – Propr iedades Mecânicas do Geot êx t il: I m ersão em Líquidos (≈ 20 º C) + Term o- ox idação
Ensaio RT ( kN.m- 1) E
FM ( % ) RTR ( % )
I m er são em HNO3 + Ter m o- ox idação 25,8 ( 2,2) 55,1 ( 3,3) 97,0
I m er são em Zn( NO3)2.6H2O + Term o- ox idação 19,1 ( 2,7) 42,8 ( 3,7) 71,8
( ent r e par ênt esis encont ram - se os desv ios padr ão obt idos)
A im er são em nit rat o de zinco pr ovocou um a dim inuição de r esist ência do geot êxt il à t er m o- oxidação ( no fim dos 28 dias a 110 º C, os pr ovet es possuíam um a RTR de 71,8% ) . Dest e m odo, e m ais um a vez, dois agent es que, por si só, não causaram danos no m at erial, or iginaram em conj unt o algum a degradação. A dim inuição da r esist ência à t er m o- ox idação após a im er são em nit rat o de zinco poder á ser explicada pela ação cat alisadora do cat ião zinco no pr ocesso oxidat ivo. Out ra explicação possível ser ia a ocor rência de per das de C944 ( por difusão ou por lixiviação) durant e o ensaio de im er são ( ficando o geot êxt il m enos pr ot egido para o subsequent e ensaio de t er m o- oxidação) . No ent ant o, essa hipót ese é im pr ovável, pois não ex ist em indícios que a im er são em ácido nít r ico t enha causado um a per da de C944 ( a im er são em ácido nít r ico não or iginou um a r edução da r esist ência à oxidação) e não exist em m ot ivos para pr esum ir que a pr esença adicional do cat ião zinco possa originar a per da do adit ivo.
3.2.3 -I m ersão em líquidos e envelhecim ent o clim at ér ico
A im er são em ácido nít r ico não causou um a dim inuição da r esist ência ao envelhecim ent o clim at ér ico. De fact o, depois da exposição no QUV, os pr ovet es im er sos em ácido nít r ico apr esent avam um a RTR m uit o sem elhant e à dos pr ovet es não im er sos ( 67,3% e 66,9% , r espet ivam ent e) ( Quadr o 9) . Por sua vez, os pr ovet es im er sos em nit rat o de zinco possuíam alguns sinais visíveis de degradação ( libert ação de fibras degradadas) após exposição no QUV ( o que, desde logo, m ost r ou a exist ência dum efeit o do cat ião zinco na r esist ência do geot êxt il ao envelhecim ent o clim at ér ico) . A Figura 4 ilust ra algum as cur vas m édias “ for ça- ext ensão” obt idas ant es e depois dos ensaios de exposição no QUV ( exposição única e exposição sucessiva) .
Quadro 9 – Propr iedades Mecânicas do Geot êx t il: I m er são em Líquidos + Envelhecim ent o Clim at ér ico
Ensaio RT ( kN.m- 1) E
FM ( % ) RTR ( % )
I m er são em HNO3 + QUV 17,9 ( 0,9) 41,9 ( 2,5) 67,3
I m er são em Zn( NO3)2.6H2O + QUV 6,4 ( 1,5) 22,4 ( 1,0) 24,1
Figura 4 – Curvas Médias For ça- ex t ensão, Ant es e Após os Ensaios de Envelhecim ent o Clim at ér ico
Após exposição no QUV, a r esist ência à t ração dos provet es im er sos em nit rat o de zinco ( RTR de 24,1% ) foi m enor do que a r esist ência à t r ação dos pr ovet es sem im er são ( RTR de 66,9% ) . A ext ensão na for ça m áxim a t am bém foi m enor para os pr ovet es im er sos em nit rat o de zinco ( EFM de 22,4% ) do que para os
pr ovet es sem im er são ( EFM de 42,4% ) . Assim , o pr ocesso de envelhecim ent o clim at ér ico foi acelerado
pela pr esença de r est os de nit rat o de zinco.
Tal com o no pr ocesso de t er m o- oxidação, a dim inuição da r esist ência aos agent es clim at ér icos depois da im er são em nit rat o de zinco t am bém poder á ser ex plicada pela ação cat alisadora do cat ião zinco ( nest e caso, no pr ocesso de fot odegradação) . A exist ência de per das de C944 durant e a im er são em nit rat o de zinco t am bém poderia explicar est a r edução de r esist ência. Cont udo, est a hipót ese é im pr ovável, pois a im er são em ácido nít r ico ( a pr incipal difer ença ent r e as soluções é a pr esença, ou não, do cat ião zinco) não or iginou um a dim inuição da r esist ência ao envelhecim ent o clim at ér ico. I st o m ost r ou que os r est os de ácido nít r ico não cat alisaram o pr ocesso de fot odegradação e que não ocorr eram per das elevadas de C944 ( não exist em m ot ivos para assum ir que a pr esença adicional do cat ião zinco possa pr ovocar per das do adit ivo) .
4 -CON CLUSÕES
As ex posições individuais à ação de líquidos ( água e soluções de ácido sulfúr ico, acido nít r ico, hidr óx ido de sódio e nit rat o de zinco) e à t er m o- oxidação não pr ovocaram grandes alt erações nas pr opr iedades m ecânicas ( r esist ência à t ração e ext ensão na for ça m áxim a) do geot êxt il não- t ecido. Pelo cont r ár io, a exposição aos agent es clim at ér icos causou um a r edução significat iva da r esist ência à t r ação do m at erial ( RTR de 6 6,9% ) .
Os danos sofr idos pelo geot êxt il na exposição sucessiva a dois agent es de degradação não foram sem pre iguais à som a dos danos pr ovocados por cada um dos agent es isoladam ent e. Exem plos disso incluem : ( 1) im er são em ácido sulfúr ico e t er m o- oxidação, ( 2) im er são em hidróxido de sódio e t er m o- oxidação, ( 3) im er são em nit rat o de zinco e t er m o- oxidação e ( 4 ) im er são em nit rat o de zinco e envelhecim ent o clim at ér ico.
A r esist ência à t er m o- oxidação sofr eu um a dim inuição depois da im er são em ácido sulfúr ico ( RTR de 80,1% ) e em hidr óxido de sódio ( RTR de 60,5% ) . Os rest os de ácido e de base poder ão t er agido com o cat alisador es do pr ocesso de oxidação. Para além disso, é t am bém possível que algum C944 t enha sido ext raído/ consum ido durant e os 14 dias de im er são a t em perat ura elevada ( 90 º C) , t endo dest a for m a despr ot egido o geot êxt il cont ra a t er m o- oxidação.
A im er são em nit rat o de zinco pr ovocou um aum ent o da velocidade do pr ocesso de t er m o- oxidação ( RTR de 71, 8% ) e de fot odegradação ( RTR de 24,1% ) . Est es r esult ados poder ão ser explicados pela ação cat alisadora do cat ião zinco nos pr ocessos de degradação, um a vez que a im er são em ácido nít r ico ( com
HNO3+ QUV Nit r at o de zinco + QUV I nt act o QUV 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 F o rç a p o r u n id a d e d e l a rg u ra ( k N .m -1 ) Ex t ensão ( % )
exceção da pr esença do cat ião m et álico, solução idênt ica à de nit rat o de zinco) não or iginou um a r edução da r esist ência à t er m o- oxidação ( RTR de 97,0% ) , nem ao envelhecim ent o clim at ér ico ( RTR de 67,3% ) . Os r esult ados obt idos m ost raram que a ação conj unt a dos agent es de degradação ( o que ocor r e em sit uações r eais) pode ser difer ent e, m ais gravosa, do que o som at ór io dos efeit os individuais de cada um desses agent es. De fact o, dois agent es que individualm ent e não causam degradação, podem em conj unt o dar or igem a danos nos m at er iais. Por est e m ot ivo, é im por t ant e avaliar a exist ência de efeit os sinér gicos ent r e os vários agent es de degradação dos geossint ét icos.
A GRA D ECI M EN TOS
Car valhos Lda. ( Lousã, Por t ugal) e “ Fundação para a Ciência e a Tecnologia” ( FCT) . José Ricar do Car neiro agradece à FCT a bolsa de Pós- Dout oram ent o com a refer ência SFRH/ BPD/ 88730/ 2012 .
REFERÊN CI A S
Car neiro, J.R.C. ( 2009) . Durabilidade de m at er iais geossint ét icos em est r ut uras de car áct er am bient al – a im por t ância da incorporação de adit ivos quím icos, Disser t ação de Dout or am ent o em Engenhar ia do Am bient e, Faculdade de Engenhar ia da Universidade do Por t o, Por t o, LXVI I I - 53 4p.
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