Geossintéticos em vias de comunicação: influência das condições climáticas

Trabalho de Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Vias de Comunicação e Transportes

Em vias de comunicação, os geossintéticos são utilizados em diferentes aplicações, nomeadamente em estradas, em caminhos-de-ferro, em obras de proteção de taludes, etc.. Algumas destas aplicações são inovadoras, como por exemplo a utilização de geomembranas na proteção de taludes rodoviários, levantando novos desafios, entre eles a evolução das propriedades deste geossintético quando exposto às condições climáticas a longo prazo. Com o objectivo de avaliar a evolução das propriedades das geomembranas de polietileno de alta densidade expostas às condições climáticas durante aproximadamente 12 anos, realizou-se um estudo paramétrico, de natureza experimental. Os parâmetros em análise incluíram: (i) amostras de geomembranas fornecidas por fabricantes diferentes e expostas em várias regiões de Portugal, com vista a estudar a influência das condições climáticas sobre materiais fabricados a partir de d iferentes matérias-primas; (ii) amostras de geomembrana fornecidas pelo mesmo fabricante e expostas em locais com condições climáticas diferentes, com o objetivo de verificar a influência do índice ultravioleta (IUV); (iii) amostras de geomembranas expostas com e sem cobertura de geotêxtil, com vista a avaliar a eficácia do geotêxtil como proteção às geomembranas; e (iv) amostras de geomembranas não-expostas, para servir como referência. O trabalho teve, também, por objetivo comparar as propriedades das geomembranas expostas com os requisitos mínimos presentemente preconizados pelo Geosynthetic Research Institute (GRI), a fim de verificar se, após 12 anos de exposição, estas ainda cumprem os requisitos estabelecidos por este organismo. As propriedades estudades foram a massa volúmica, o índice de fluidez, a resistência à tração e extensão na cedência e na rotura, o teor em negro de carbono e o tempo de indução à oxidação. Verificou-se que as propriedades das diferentes geomembranas foram influenciadas pela exposição às condições climáticas, sobretudo, o tempo de indução à oxidação e massa volúmica. Para as geomembranas fornecidas pelo mesmo fabricante, expostas em locais com diferentes condições climáticas, apenas uma delas parece ter sido influenciada pelo IUV. Verificou-se, também, que o geotêxtil de cobertura não foi eficaz na proteção das geomembranas contra os efeitos das condições climáticas. Os resultados obtidos indicam que as geomembranas expostas durante 12 anos ainda cumprem os requisitos mínimos indicados pelo GRI, à exceção do tempo de indução à oxidação. Da análise integrada dos resultados, conclui-se que as geomembranas expostas se encontram na Fase A de degradação, designada por depleção de antioxidantes, pelo facto de ainda subsistirem antioxidantes nas geomembranas expostas.

Abstract:In roadways, the geosynthetics are used in different applications, namely in paved or unpaved roads, in railways, in slope protection, among others. Some of these applications are innovative, such as the use of geomembranes in protecting road embankments, give rise to new challenges, including the evolution of the properties of this type of geosynthetic when exposed to weather conditions in the long term. To study the evolution of the properties of high density polyethylene geomembranes exposed to weather conditions for about 12 years, a parametric study was carried out. Parameters under study included: (i) geomembrane samples provided by different manufacturers and exposed in various regions of Portugal, in order to study the influence of weather conditions on materials manufactured from different raw materials; (ii) geomembrane samples supplied by the same manufacturer and exposed at locations with different weather conditions, in order to verify the influence of ultraviolet index (UVI) on materials manufactured from the same raw material; (iii) exposed geomembrane samples, covered with and without geotextile, to evaluate the effectiveness of geotextile as protection of geomembranes; (iv) and unexposed geomembrane samples to serve as reference. Other goal of this work was to compare the properties of exposed geomembranes with the minimum requirements currently recommended by the Geosynthetic Research Institute (GRI) in order to verify that, after 12 years of exposure, they still meet those requirements. The properties studied were: density, melt flow index, tensile properties, carbon black content, and oxidative induction time. Results have shown that the properties of the different geomembranes exposed to weather conditions presented some degradation, especially in the oxidative induction time and density. For geomembranes manufactured from the same raw material, exposed at locations with different weather conditions, only one of them appears to have been influenced by UVI, in particular as regards the oxidative induction time and density. It has been found that cover geotextile was not effective in protecting geomembranes against the effects of weather conditions. The results have indicated that the exposed geomembranes for 12 years even meet the minimum requirements established by GRI, except for the oxidative induction time. The integrated analysis of the results, it is concluded that the geomembranes are exposed in Phase A of degradation, referred to as depletion of antioxidants, the antioxidants that still subsist on the exposed geomembranes.