Análise da degradação de alguns geossintéticos em contato com fluidos agressivos

Abstract

A utilização de geossintéticos em obras de proteção ambiental tem aumentado consideravelmente nos últimos anos. No entanto, faz-se necessário conhecer o comportamento desses materiais no que se refere aos seus desempenhos e durabilidade quando submetidos a situações de risco. Partindo desse pressuposto, esta pesquisa avaliou por meio de ensaios mecânicos e térmicos o comportamento e efeitos de degradação em alguns geotêxteis e geomembranas existentes no mercado brasileiro nos estados virgens e após imersão em variados fluidos agressivos. Foram realizados ensaios de resistência à tração simples (RTS) e ensaios de análise termogravimétrica. Os tempos de imersão variaram de 3 até 24 meses. Esses intervalos de tempo foram determinados em função do comportamento das amostras após o contato com os fluidos. Algumas amostras degradaram-se completamente apenas com o contato com alguns fluidos, e nestes casos os tempos de imersão e as diluições foram reduzidas. Utilizou-se gasolina comum (GSC), soda cáustica sob diferentes níveis de diluição , e álcool diluído em 3% de água (ALC97). As análises do comportamento dos espécimes ensaiados foram realizadas baseadas em ensaios de termogravimetria (TG) e termomecânica (TMA). Ainda foram realizadas análises microscópicas em algumas amostras por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV).As amostras de geomembranas com predominância de PVC (Poli (cloreto de vinila)) apresentaram enrijecimento nos primeiros tempos de imersão, principalmente quando o fluido agressivo foi a gasolina comum. Para os tempos subseqüentes esse enrijecimento tendeu a diminuir. Em geral esse comportamento nas amostras de PVC foi comum para todos os fluidos. As amostras de geomembranas com predominância de PEAD (Polietileno de alta densidade) também apresentaram enrijecimento após o contato com os fluidos, porém em menores proporções que as amostras de PVC. Os resultados dos ensaios de RTS e de análise termogravimétrica confirmaram as transformações internas das geomembranas que permaneceram em imersão. Na maioria dos casos, tanto as amostras de PVC quanto às de PEAD apresentaram menores deformabilidade e maiores valores de resistência à tração simples, dependendo do tempo de imersão considerado. Quanto aos resultados de análise temogravimétrica o desempenho das amostras de PEAD foi melhor que o das amostras de PVC. Em relação aos geotêxteis ensaiados, todas as amostras apresentaram bastante sensibilidade ao contato com as diluições de soda cáustica em água. Os geotêxteis se comportaram melhor em contato com GSC e ALC97 do que em contato com soluções que continham soda cáustica. Embora diferentes níveis de degradação ou de alteração de comportamento tenham sido observados, isso não necessariamente implica que o geossintético falharia na sua função (por exemplo, como barreira para fluidos) em uma, caso a repercussão da degradação não seja importante para a propriedade mais relevante para aquela função (coeficiente de permeabilidade, por exemplo). Além disso, as condições a que os espécimes foram submetidos nos ensaios podem ser significativamente mais severas que as esperadas no campo. No entanto, os resultados deste trabalho mostram que é importante avaliar a durabilidade e o comportamento desses materiais quando submetidos a ambientes ou substâncias agressivas. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The use of geosynthetics in environmental protection works is increasing markedly in the last decades. However, it is necessary to evaluate the behaviour of such materials regarding their durability and performance under aggressive conditions. Therefore, this research studied the characteristics and mechanical behaviour of some geotextiles and geomembranes available in Brazil after different periods of immersion in some fluids. Wide strip tensile tests, thermogravimetric and thermomechanical analyses were carried out. The duration of immersion of the geosynthetics in the fluids varied between 3 and 24 months. Some specimens degraded completely, depending on the fluid and geosynthetic considered. Because of that, dilution and/or reduction of immersion periods were used to reduce the aggressiveness of that particular fluid. The fluids employed were ordinary gasoline, caustic soda, under different solutions with water, and alcohol. Thermogravimetric (TGA) and thermomechanical (TMA) analyses were carried out. Scanning electronic microscopy analyses (SEM) were also used as part of the research programme. The PVC geomembranes tested showed increases in stiffness for the shorter immersion periods, particularly for tests with gasoline. For greater immersion periods this initial rigidity tended to decrease. In general, this behaviour of PVC geomembranes was the same for tests with the other fluids. HDPE ge omembranes also showed some level of stiffness increase after immersion, but less than that observed for PVC. The wide strip tensile tests and thermogravimetric analyses confirmed the internal chemical changes in the polymeric structures of the materials after immersion. Depending on the immersion period both PVC and HDPE geomembranes showed initially greater tensile stiffness and tensile strength. The performance of the HDPE geomembranes was better than that of PVC geomembranes regarding the results of thermogravimetric analyses. All the geotextiles tested were affected by the contact with the fluids used in the research. They performed better when in contact with gasoline and alcohol than in contact with caustic soda. Although different levels of product degradation have been observed in the tests this does not necessarily mean that the geosynthetic would not fulfil its role (for instance, as a barrier) in a work if the repercussion of the degradation does not affect the most ix relevant geosynthetic property for that role (permeability coefficient, for instance). Besides the conditions to which the specimens were subjected in the tests may be significantly more severe than those found in the field in many cases. Nevertheless, the results obtained enhance the importance of chemical compatibility tests on geosynthetics subject to aggressive environments or substances.