IASNARA CHAGAS FERNANDES

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL IASNARA CHAGAS FERNANDES AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO POR INTEMPERISMO DE GEOTÊXTEIS SUBMETIDOS ÀS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS DE NATAL/RN NATAL-RN 2018

2 Iasnara Chagas Fernandes Avaliação da degradação por intemperismo de Geotêxteis submetidos às condições climáticas de NATAL/RN Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof(a). Dr(a). Carina Maia Lins Costa Natal-RN 2018

3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Fernandes, Iasnara Chagas. Avaliação da degradação por intemperismo de geotêxteis submetidos às condições climáticas de Natal/RN / Iasnara Chagas Fernandes f.: il. Artigo científico (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil. Natal, RN, Orientadora: Profa. Dra. Carina Maia Lins Costa. 1. Geossintéticos - TCC. 2. Geotêxtil de poliéster reciclado - TCC. 3. Exposição ao ar livre - TCC. 4. Degradação - TCC. I. Costa, Carina Maia Lins. II. Título. RN/UF/BCZM CDU Elaborado por FERNANDA DE MEDEIROS FERREIRA AQUINO - CRB-316

4 Iasnara Chagas Fernandes Avaliação da degradação por intemperismo de Geotêxteis submetidos às condições climáticas de NATAL/RN Trabalho de conclusão de curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 28 de fevereiro de 2018: Prof (a). Dr(a). Carina Maia Lins Costa Orientador Prof. Dr. Yuri Daniel Jatobá Costa Examinador interno Prof(a). Dr(a). Luciane Marcela Filizola de Oliveira Examinador externo Natal-RN 2018

5 RESUMO A aplicação de geossintéticos, especialmente os geotêxteis, em obras de engenharia, desperta a necessidade de se avaliar a sua degradação por agentes climáticos, principalmente quando esse fica exposto por longos períodos. Sua sensibilidade às condições climáticas locais torna importante a obtenção dos dados de degradação representativos do local para a avaliação adequada de sua aplicação. Sendo as condições climáticas do nordeste brasileiro bastante propícias a esse tipo de degradação, principalmente considerando suas altas concentrações de radiação UV, esse estudo apresenta resultados de degradação de um geotêxtil não tecido de poliéster reciclado após exposição ao ar livre na cidade de Natal/RN. Os ensaios de exposição foram realizados segundo a ASTM5970, com algumas pequenas adaptações baseadas na ISO877. Foram obtidos dados meteorológicos do local através da estação meteorológica do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), realizando-se ainda a medição da temperatura superficial do geotêxtil com um termômetro infravermelho. A determinação da gramatura e ensaios de tração do tipo faixa estreita segundo a ASTM5035 foram realizados em amostras virgens e após exposição. A análise dos dados mostrou uma redução da resistência retida do geotêxtil com o aumento do tempo de exposição. Além disso, houve um encurtamento das dimensões das amostras e o aumento de seu peso, resultando na ocorrência do aumento da gramatura após exposição. Embora os dados experimentais sejam específicos para as condições locais, os resultados obtidos apresentam grande relevância para promover o desenvolvimento de futuras correlações entre a exposição ao ar livre e os ensaios de intemperismo acelerado para geotêxteis reciclados. Palavras-chave: Geossintéticos, Geotêxtil de poliéster reciclado, Exposição ao ar livre, Degradação. ABSTRACT The use of geosynthetics, particularly geotextiles, in engineering projects creates a necessity of evaluating its degradation by climatic agents, mainly when the material remains exposed for long periods. The degradation of geotextiles is dependent of local weather conditions, thus, it is important to obtain representative local data for an appropriate evaluation of its application. Since the Brazilian northeast weather conditions are very favorable to this type of degradation due to its high concentrations of UV radiation, this paper shows the degradation results of a recycled polyester non-woven geotextile after open weather exposition in the city of Natal, Brazil ( o North, o West). The exposure tests were conducted in accordance to ASTM5970 procedures, with minor adaptations based on ISO877. Local meteorological data were obtained from the meteorological station of INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) and the superficial temperature of the geotextile samples was measured using an infrared thermometer. The values of the mass per unit area of the samples were obtained for virgin and exposed samples and narrow strip tensile tests were performed in accordance to ASTM5035. The results showed a reduction of the geotextile retained strength with time of exposure. Furthermore, the exposed samples presented dimension shortening and weight increase. Thus, the mass per unit area of the exposed samples increased with time. Although the experimental data are specific to the local conditions, the obtained results are important to promote the development of future correlations between the open weather exposure and accelerated weathering tests for recycled geotextiles. Keywords: Geosynthetics, Recycled polyester Geotextile, Outdoor exposure, Degradation.

6 5 INTRODUÇÃO O uso e aplicação de geossintéticos vêm aumentando nos últimos anos e isso se deve: à sua rápida e fácil instalação, seu uso como solução para solos com baixa capacidade resistente e seu alto custo-benefício (MILAGRES, 2016). Contudo, sua maior limitação ainda está relacionada à sua durabilidade. Segundo Guimarães (2016), a análise da durabilidade dos geossintéticos é bastante importante, em virtude da existência de uma variedade de fatores capazes de causar sua degradação prematura. Essa durabilidade, ainda segundo Guimarães (2016), pode ser entendida como a capacidade de manter suas propriedades funcionais a aplicação na qual está sendo utilizada durante o tempo de uso requerido em projeto, como por exemplo, perda da sua resistência à tração. Como esse tempo de uso pode variar de alguns meses até mais de 100 anos, demonstrase a importância de se avaliar a influência de determinados fatores responsáveis por esse processo. Uma vez que os geossintéticos possuem muitas aplicações nas quais pressupõe sua exposição, como acontece em obras de controle de erosão e barreiras de sedimentos, Brand e Pang (1991) dissertam sobre a necessidade de investigação do comportamento dos geotêxteis expostos aos raios ultravioletas, devido principalmente à sua variação de acordo com os polímeros e processos utilizados em sua fabricação. Nesse contexto, quando esses materiais estão sendo aplicados em locais de grande exposição à radiação ultravioleta, aumenta-se a preocupação em relação a sua durabilidade. Segundo um estudo feito por Benjamim et al. (2007), no qual foram expostos geotêxteis tecido e não-tecido a condições reais, a perda mecânica de resistência à tração dos geotêxteis chegou a atingir até 84% menos quando comparada a amostras não expostas. Devido a importância dos agentes climáticos na degradação dos geotêxteis, em especial a ação dos raios ultravioletas, considera-se essa pesquisa de grande relevância, já que de acordo com Silva e Marinho (2008) a cidade de Natal/RN atingiu um alto índice de radiação ultravioleta durante todos os anos em que foi medida, em um estudo conduzido de 2004 a Portanto, esse estudo visa analisar a influência dos fatores climáticos existentes na região da cidade de Natal, localizada no estado do Rio Grande do Norte, nas propriedades mecânicas de geotêxteis não tecidos agulhados fabricados com resina de poliéster reciclado. REVISÃO DE LITERATURA A degradação de geotêxteis pode ser diretamente relacionada com a intensidade de irradiação UV incidente no mesmo. Para uma melhor análise dessa degradação, foram realizados por Ding e Yang (2006) testes em quatro grupos de filamento de polipropileno, três deles expostos artificialmente a níveis diferentes de irradiação a partir de um número diferente de lâmpadas para cada intensidade de irradiação UV requerida e um quarto exposto às condições reais de exposição aos raios UV por 12 meses na cidade de Xangai. Vale ressaltar que todos os grupos foram expostos ao mesmo valor de irradiação UV acumulada. Como resultados desse estudo, provou-se que para níveis distintos de irradiação, há níveis diferentes de degradação. Mostrou-se ainda que para a realização de testes em laboratórios é mais eficaz a utilização de baixas intensidades de irradiação, por se aproximarem melhor dos resultados obtidos para a exposição as condições de intemperismo real. Observaram os seguintes resultados: para as fibras expostas apenas às condições reais, durante um ano, a resistência residual foi cerca de 55,32% do valor inicial; para as vibras expostas a 8 lâmpadas

7 6 (por 70h) a resistência reduziu 50,45%; a 4 lâmpadas (140h) para 56,10% e, finalmente, para 2 lâmpadas (280h) uma redução de 54,89% da resistência inicial. Dierickx e Van Den Berghe (2003) realizaram a exposição, durante cinco anos, de cinco tipos diferentes de geotêxteis: dois fabricados com poliéster (PET) e revestidos com PVC, e outros três fabricados com polietileno (PE), a condições climática específicas. Todas as amostras foram analisadas através dos seguintes parâmetros: resistência à tração, deformação na ruptura, espessura e gramatura do material. Essa exposição foi realizada num ambiente padrão com temperaturas médias de 20 ± 2 e umidade relativa de 65 ± 2%. Como resultados da pesquisa, observou-se mudanças significativas nas resistências à tração e na deformação na ruptura dos materiais, como também na gramatura, ficando o desgaste na espessura do material quase inalterado. Houve dois grupos de amostras fabricadas a partir do PET e ambas apresentaram um mesmo comportamento que foi uma perda de aproximadamente 50% da sua resistência à tração após 5 anos de exposição. Sua deformação na ruptura caiu cerca de 10% durante todo o período de exposição. Houve perdas significativas de gramatura, sendo esse material que mais sofreu desgaste ao intemperismo. Os demais materiais apresentaram características distintas em função da direção dos testes (direção da trama e urdidura), contudo alguns materiais permaneceram quase sem alteração para determinadas características. Benjamim et al. (2007) estudaram o dano a geotêxteis não-tecidos (PET) e tecidos (PP) sujeitos à exposição real a raios ultravioletas por um período de 200 e 1000 dias, respectivamente. Percebeu-se em ambos os geotêxteis um desgaste visual do material, apresentando mudanças significativas em sua coloração (embasamento e clareamento) e textura (superfície quebradiça e endurecida), como também em suas propriedades mecânicas, redução da resistência em ambas as direções do material. No caso das amostras de geotêxtil não-tecido observou-se uma redução de 44% da sua resistência à tração no sentido longitudinal e 38% na sua direção transversal. Já o geotêxtil de PP, o qual ficou exposto por um período de 1000 dias (5 vezes maior que o anterior), houve uma redução de 33% da sua resistência na direção longitudinal enquanto que na direção transversal perdeu cerca de 84%. Guimarães et al. (2015) realizaram testes de durabilidade em geotêxteis tecidos de polipropileno, em condições artificiais de laboratório, tanto para incidência de radiação UV como também a agentes químicos. Após um período de 1080 horas de exposição a uma lâmpada UV, observou-se uma redução de 8,6% na sua resistência mecânica, apresentando uma resistência à tração média de 96,3kN/m. O trabalho concluiu que quando após a exposição aos fatores climáticos o geotêxtil também é exposto a agentes químicos, existe um aumento significativo na redução da resistência a tração do material, sendo essa perda de 15%. Dessa forma, observa-se um valor de perda de resistência superior aos obtidos para exposição só a raios UV (8,6%) e para exposição apenas a agentes químicos (7,1%). Para a análise da degradação dos geotêxteis não só à exposição às intempéries, mas também à fluência do material, foi realizado um estudo por Guimarães et al. (2016), onde foram expostos quatro grupos de amostras de geotêxtil tecido de polipropileno. O primeiro grupo consistia na exposição das amostras apenas aos efeitos de fluência, para uma tensão de 10% da tensão nominal de tração, em condições controladas de laboratório. O segundo à exposição unicamente às condições climáticas existentes no local, e o terceiro e quarto grupo à junção dos dois fatores de degradação, sendo um grupo com tensões de 5% e outro com 10% da tensão de tração do geotêxtil. Após 2160 horas de exposição pôde-se verificar uma perda na resistência das amostras em todos os casos. Para as amostras do grupo dois houve uma perda de 8,3% da sua resistência à tração. Para os grupos três e quatro essa resistência caiu ainda mais para uma média geral de 13% do que sua resistência inicial. Apenas as amostras do primeiro grupo apresentaram uma

8 7 perda de resistência pequena, garantindo sua presença dentro do intervalo de confiança estabelecido de 95%. Milagres (2016) propôs a avaliação do envelhecimento de geotêxteis tecidos de polipropileno causados por elementos climáticos, em especial a radiação UV tanto em ensaios de campo como ensaios acelerados em laboratório. Os ensaios de campo foram realizados em Varginha-MG durante 2 meses no ano de Como conclusões, o trabalho observou que tanto a composição do material, o local de exposição, o tempo de exposição e o método de ensaio utilizado são de extrema importância na avaliação da degradação de geotêxteis. Concluiu-se também que os ensaios de campo, apesar de não reproduzirem fielmente a realidade, são mais confiáveis e eficazes que os ensaios acelerados feitos em laboratório. MATERIAS E MÉTODOS A metodologia do trabalho consistiu basicamente na exposição de amostras de geotêxteis não tecidos de poliéster reciclado, durante três tempos distintos de exposição, (1, 2 e 4 meses), no período de abril a agosto de 2017, a realização de ensaios de tração e caracterização, das amostras expostas e das amostras de controle. Também houve o acompanhamento das condições climáticas locais a partir de dados fornecidos pela estação meteorológica do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) e a realização de medições regulares da temperatura da superfície das amostras expostas em três horários distintos durante o dia. Geotêxtil Para a realização da pesquisa foi utilizado um geotêxtil não tecido agulhado, fabricado com resina de poliéster reciclado pós consumo. O material possui resistência a tração longitudinal nominal de 14kN/m e uma gramatura nominal de 300 g/m 2. Além disso, em sua composição há a existência de aditivos que diminuem a ação dos raios UV. A Figura 1 mostra o aspecto visual do material antes da exposição. Figura 1 - Amostra do material utilizados antes de ser exposto. Fonte: Autor

9 8 Equipamentos Para a realização da pesquisa foi desenvolvido o projeto de uma mesa suporte de aço com tampo em compensado naval, a qual possui capacidade para 36 amostras considerando 6 períodos distintos de exposição. A fixação das amostras na mesa foi feita utilizando-se grampo de aço inox e com o auxílio de um grampeador de tapeçaria foram aplicados quatro grampos na direção longitudinal e três na direção transversal da amostra conforme indicado pela ASTM 5970 e mostrado na Figura 2. Figura 2 - Disposição dos grampos na amostra A mesa foi confeccionada segundo as recomendações da ISO 877, a qual faz considerações sobre a inclinação do tampo e sobre a altura da mesma, sendo a inclinação igual a latitude do local da cidade de natal ( norte) e a altura mínima de 0,5m em relação ao chão. A mesa foi instalada em direção ao norte e sobre um terreno plano e coberto por grama, sem que qualquer sombra atingisse sua superfície. A Figura 3a mostra o projeto elaborado e a Figura 3b mostra o equipamento finalizado em seu local de instalação. Figura 3 - (a) Esquema da mesa de exposição (b) mesa no local de exposição. Além da mesa de exposição foi utilizado um termômetro de infravermelho para medir a temperatura superficial de cada amostra exposta (Figura 4). As medições de temperatuda foram

10 9 realizadas em 3 horários distintos durante o dia (às 7:00, 12:30 e 18:00 h) e três vezes por semana, com o objetivo de determinar a amplitude térmica diária e se obter o máximo de dados necessários para comparar a temperatura do geotêxtil à temperatura do ambiente. Figura 4 - Realização de medições de temperatura diárias Fonte: Autor Amostras As amostras foram coletadas de acordo com NBR ISO 9862 e divididas em quatro grupos com seis amostras de 300x180mm, dos quais três deles representavam um determinado tempo de exposição e o último grupo seria o grupo controle. Assim, um total de 24 amostras foram preparadas, das quais 18 foram submetidas aos ensaios de exposição e 6 foram utilizadas como amostras de controle. Cada amostra foi identificada com uma sigla, seguindo o seguinte formado 1N1, em que o primeiro número indica o seu tempo de exposição (1, 2 e 4 meses), a letra N representa a sigla inicial da cidade em que a amostra foi exposta, nesse caso, Natal e o segundo número indica o número da amostra de cada grupo. Para a escolha de quais amostras estariam em cada grupo optou-se por selecionar grupos de seis amostras em que a gramatura média do conjunto fosse aproximadamente igual. A Figura 5 mostra como ficou à disposição das amostras na mesa de exposição. O modo e o tempo de exposição das amostras foram determinados segundo a ASTM 5970, considerando algumas adaptações: inclinação da mesa de suporte igual à latitude local de e análise da resistência à tração feita apenas na direção longitudinal.

11 10 Figura 5 - Esquema da mesa de exposição 4N6 4N5 4N4 4N1 2N6 2N1 1N6 4N2 2N5 2N2 1N5 4N3 2N4 2N3 1N4 1N1 1N2 1N3 Ensaios Realizados Para avaliar a degradação do geotêxtil foram realizados ensaios de resistência à tração do material antes (ensaios de controle) e após exposição em tempos pré-estabelecidos, ou seja, 1, 2 e 4 meses. Os ensaios foram realizados no laboratório de geossintéticos da EESC/USP, em consequência de uma parceria realizada durante a pesquisa. Cada amostra anteriormente citada deu origem a cinco corpos de provas, os quais foram ensaiados segundo a ASTM 5035 (método faixa estreita). Esses corpos de prova tinham 50 mm de largura e foi adotada uma distância entre garras de 75 mm. O ensaio foi realizado a uma velocidade de 305 mm/min, como recomendado por norma. Realizou-se, ainda, a determinação da gramatura (massa por unidade de área) das amostras antes e depois dos períodos de exposição para auxiliar as análises de sua degradação. Para a determinação da gramatura foi medido o tamanho das amostras com régua (Figura 6a) e em seguida a mesma foi pesada em uma balança com 0,01g de precisão (Figura 6b). A gramatura foi calculada dividindo o peso da amostra pela área da mesma. Figura 6 Determinação da Gramatura (a) Amostra pronta para ter suas dimensões medidas (b) Amostra sendo pesada na balança do laboratório

12 Amplitude Térmica ( C) 11 RESULTADOS E DISCUSSÕES Na Tabela 1 é possível ver um resumo de todos os parâmetros obtidos durante a pesquisa, seja por meio de ensaios laboratoriais, seja através da estação meteorológica do INMET. Juntamente com os resultados das amostras de 1, 2 e 4 meses de exposição, têm-se os valores obtidos para as amostras de controle, para a comparação dos resultados. Tabela 1 - Dados Gerais obtidos para cada grupo de amostras Grupo de Amostras Tempo de Exposição em dias³ Temperatura Média Diária¹ (ºC) Amplitude térmica diária² ( C) Umidade Relativa¹ (%) Radiação UV¹ acumulada (KJ/m²) Precipitação Acumulada¹ (mm) Gramatura Média (g/cm²) Resistência (kn/m) Controle ,40 11,69 1N 31 27,6 6,9 76, ,12 106,00 278,73 8,69 2N 62 26,0 6,7 81, , ,30 7,46 4N ,7 6,1 80, , ,4 281,10 6,03 ¹ valores obtidos através dos dados meteorológicos da estação do INMET-RN ²valores calculados a partir das medições de temperatura efetuadas com termômetro infravermelho ³a exposição das amostras foram de 5 de abril até 05 de setembro de 2017 Fonte: Autor A Figura 7 mostra a diferença entre a amplitude térmica local e a amplitude térmica a qual as amostras estavam submetidas. Nele é possível observar que apesar da amplitude térmica do ambiente não passar de 10 C, as amostras chegavam a absorver grandes quantidades de energia, principalmente em horários próximos ao meio dia, chegando a atingir amplitudes térmicas superiores a 50 C. A Figura 8 mostra os valores acumulados de radiação e a temperatura média diária às quais as amostras estavam submetidas. Durante todo o período que ficaram expostas, as amostras receberam um total de 19671,48 kj/m² de radiação UV e estiveram submetidas a temperaturas ambiente variando de 23 a 29 C. 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Figura 7 - Amplitude Térmica Amplitude Térmica: Ambiente vs. Superfície do Geotêxtil Ambiente Superfície do Geotêxtil Dias de Exposição

13 RADIAÇÃO UV (KJ/M²) TEMPERATURA MÉDIA DIÁRIA ( C) X Figura 8 - Temperatura e Radiação UV durante os 4 meses de exposição (Abr Ago) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Temperatura média diária e Radiação UV Acumulada 30,00 27,50 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 DIAS DE EXPOSIÇÃO Radiação UV Acumulada Temperatura Média Diária Essas temperaturas, que se mantiveram relativamente altas, podem ter causado danos em sua estrutura polimérica, principalmente considerando a ação catalítica da temperatura nas reações químicas, acelerando assim a formação de radicais livres que em contato com o oxigênio geram a oxidação do polímero base do material, a qual pode gerar tantos danos físicos como mecânicos no material. A Figura 9 apresenta os valores de precipitação e umidade relativa diários às quais as amostras também estiveram submetidas durante os 123 dias de exposição. É possível observar que a umidade relativa do ar tinha valores elevados mesmo quando não estava ocorrendo o fenômeno de precipitação confirmando o clima úmido e quente típico da cidade de Natal-RN. Além disso, é possível observar a existência de períodos no qual a incidência de chuva foi maior e mais constante indicando que o material permaneceu em contato direto com a água. Esse contato pode representar a extração total ou parcial dos aditivos existentes no geotêxtil, aditivos estes, responsáveis pela redução da degradação por raios UV. Essa extração pode ter ocorrido tanto por lixiviação ou mesmo a volatilização dos aditivos juntamente com o fluido em contato com o material.

14 PRECIPITAÇÃO TOTAL (MM) UMIDADE RELATIVA (%) 13 Figura 9 - Umidade Relativa do ar e Precipitação durante os 4 meses de exposição (Abr Ago) Umidade Relativa e Precipitação durante o tempo de exposição 120,00 105,00 90,00 75,00 60,00 45,00 30,00 15,00 0, DIAS DE EXPOSIÇÃO Precipitação Umidade Relativa Também foi realizado um estudo estatístico para os dados de resistência a tração longitudinal, rigidez na ruptura, deformação específica e gramatura das amostras. Esses foram analisados com um intervalo de confiança de 95%, tanto para as amostras de controle como para as amostras expostas. Na Tabela 2 são apresentados os dados para a gramatura das amostras, e pode-se observar que com exceção das amostras do segundo mês houve um aumento gradativo desta propriedade em função da redução da sua área. Essa redução de área pode ser explicada pelo fenômeno da retração do material que ficou exposto a temperaturas muito variáveis ao longo do dia. A Figura 10 mostra a tendência de evolução da gramatura juntamente com as barras de dispersão, mostrando que a maior dispersão ocorreu para as amostras do primeiro mês. Essa evolução apresentou uma tendência quase linear em função dos dias de exposição. A Figura 10 apresenta a equação obtida mediante o ajuste linear realizado e o coeficiente de determinação correspondente. Tempo de Exposição (Meses) Tabela 2 - Gramatura das Amostras (g/m²) Área (m²) Gramatura (g/m²) Desvio Padrão IC de +95% Coef. De Variação (%) 0 0, ,40 20,96 16,77 13,19 1 0, ,73 36,80 29,44 7,57 2 0, ,28 21,78 17,42 12,78 4 0, ,10 19,64 15,72 14,31 Fonte: Autor

15 Gramatura (g/m²) 14 Figura 10 - Evolução da Gramatura 320,00 310,00 300,00 290,00 280,00 270,00 260,00 250,00 240,00 230,00 220,00 Gramatura (g/m²) y = 1,0617x + 276,77 R² = 0, Meses de exposição Fonte: Autor A Tabela 3 mostra o resumo de dados obtidos para a análise de resistência a tração longitudinal do material. Nela é possível perceber que há uma queda substancial da resistência desse em apenas 4 meses de exposição, perdendo cerca de 48% da sua resistência inicial. Isso pode ser explicado devido à exposição do mesmo as altas concentrações de radiação UV a qual foi responsável por causar no material um grande desgaste químico afetando assim suas propriedades mecânicas. Já a Figura 11 apresenta a resistência retida do material em termos de porcentagem, assim como as barras de erro padrão mostrando que a dispersão dos dados é aproximadamente igual para todos os meses. É apresentada também a equação que melhor relaciona a perda de resistência em função do número de dias que o material ficou exposto, a qual apresentou um coeficiente de determinação R² de 0,9906. Contudo é importante destacar que a equação encontrada se refere apenas aos quatro primeiros meses de exposição e as condições climáticas encontradas na cidade de Natal. Tempo de Exposição (dias) N de Corpos de Prova Tabela 3 - Resultados de Resistência Resistência (kn/m) IC p/ +95% Perda de resistência Resistência Retida ,69 4,11 0% 100% ,69 4,04 26% 74% ,46 2,57 36% 64% ,03 2,31 48% 52% Fonte: Autor

16 Resistencia Retida (%) 15 Figura 11 - Evolução percentual de resistência retida Resistência Retida 105% 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% 40% y = 4E-05x 2-0,0082x + 0,9901 R² = 0, Dias de exposição Fonte: Autor A Tabela 4 mostra a análise realizada para os resultados de deformação específica na ruptura para as amostras ensaiadas. Percebe-se que houve a redução de um pouco mais de 10% na deformação do material ao longo dos 4 meses. Tabela 4 - Análise descritiva para a Deformação específica na ruptura do material Tempo de Exposição em dias N de Corpos de Prova Deformação Específica Média (%) IC +95% Desvio Padrão (%) C.V. (%) Erro Padrão ,223 65,692 7,370 10,803 1, ,919 60,975 5,206 8,274 0, ,999 52,063 5,186 9,603 0, ,159 53,370 7,333 13,058 1,362 Fonte: Autor Na Tabela 5 são apresentados os valores para a análise descritiva da rigidez do material na ruptura. Essa rigidez foi calculada a partir dos dados de força e deformação na ruptura fornecidos pelo equipamento de ensaio a tração. Dessa maneira foi possível perceber que após o primeiro e o segundo mês de exposição quase não houve alteração no valor da rigidez média das amostras, contudo após 4 meses de exposição já se tem uma perda de 39% de sua rigidez na ruptura. Além disso a Figura 12 mostra a tendência de decaimento dessa propriedade em função do tempo de exposição do mesmo.

17 Resistência Retida (%) 16 Tempo de Exposição em meses Tabela 5 - Análise descritiva para a rigidez na ruptura do material Observações Rigidez média (kn/m) desvio Padrão (kn/m) IC p/ +95% COV (%) Rigidez na ruptura retida (%) Perda de Rigidez na ruptura (%) ,43 4,0 25,3 22, ,76 2,7 19,1 19, ,77 1,7 17,2 12, ,71 1,5 13,7 13, Figura 12 - Rigidez na Ruptura Retida 120% Rigidez na ruptura retida (%) 100% 80% y = 0,0136x 2-0,1432x + 0,9779 R² = 0, % 40% 20% 0% Tempo de exposição (meses) Realizou-se também uma regressão múltipla na tentativa de melhor explicar o fenômeno da degradação, contudo, devido ao fato dos dados meteorológicos serem bastante aleatórios os resultados obtidos não foram conclusivos. É mostrado na Tabela 6 os resultados dessa regressão múltipla, em que podem ser identificadas as correlações encontradas entre os dados estudados. Tabela 6 - Análise de multicolinearidade - Matriz de correlação Resistência (N/mm) Precipitação Radiação Acumulada Correlação de Pearson 1 -,723 -,960 * Resistência (N/mm) Precipitação Radiação Acumulada Sig. (bilateral) -,277,040 N Correlação de Pearson -,723 1,877 Sig. (bilateral),277 -,123 Correlação de Pearson -,960 *,877 1 Sig. (bilateral),040,123 -

18 Resistência (N/mm) Nela tem-se a significância bilateral a qual é a melhor forma de avaliar se há uma correlação entre os fatores analisados. Estatisticamente, considera-se uma boa correlação existente entre os parâmetros estudados quando esse valor é inferior a 0,05, ou seja, que a probabilidade de não haver uma correlação entre os parâmetros é menor que 5%. Dessa maneira, ao se analisar os dados acima, percebe-se que a resistência do geotêxtil apresenta uma boa correlação com a radiação acumulada na qual tem-se uma significância de 0,04. Em contrapartida, os dados referentes a precipitação mostram a não existência de uma boa correlação entre os fatores analisados, levando a conclusão de que as condições nas quais o geotêxtil encontrava-se exposto não permitiram que fosse realizada uma análise de sua degradação em função do fenômeno da precipitação. Diante dos resultados apresentados, realizou-se uma regressão linear simples relacionando a perda de resistência do material com a radiação acumulada, a qual o mesmo foi submetido. Essa análise foi escolhida baseada na significância que ela apresentou na regressão múltipla como foi mostrado na Tabela 6. A Figura 12 mostra como se comportou a correlação entre essas duas variáveis e o valor do seu coeficiente de determinação R² igual a 0,921, o qual mostrou a importância desse parâmetro para a determinação do nível de degradação ao qual o geotêxtil está submetido. A expressão que associa a resistência do material à incidência de radiação acumulada é apresentada na Figura 12. Figura 13 - Regressão linear: Resistencia Vs. Radiação Acumulada y = -2E-06x + 11,016 R² = 0, Radiação Acumulada (KJ/m²) CONCLUSÃO Essa pesquisa teve o objetivo de analisar a degradação de amostras de geotêxtil não tecido submetidas as condições climáticas de Natal/RN por um período de 4 meses. Para tanto foram realizados ensaios de resistência à tração no material e determinação de gramatura. A partir dos resultados obtidos, foi possível observar a influência dos agentes climáticos nas propriedades físicas e mecânicas do material ensaiado. Percebeu-se a tendência de crescimento na gramatura devido à redução das dimensões das amostras, que pode ser explicada pelas altas amplitudes térmicas as quais o material ficou exposto. Sua deformação específica na ruptura apresentou uma redução de mais de 10% quando comparada aos valores obtidos para amostras não expostas. Assim como a deformação específica, a rigidez na ruptura do material também sofreu alterações, com uma diminuição de até cerca de 39% quando comparada ao valor de rigidez das amostras de controle.

19 Os resultados de resistência a tração mostraram que após os quatro meses de exposição a altas variações térmicas e a alta incidência de radiação, as amostras sofreram uma redução de cerca de 48% da sua resistência inicial, demonstrando assim a importância de se avaliar a degradação desse material a partir dos fatores climáticos existentes em cada região. As análises de regressão demonstraram uma forte correlação entre a perda de resistência do material e a incidência de radiação acumulada no geotêxtil. Determinou-se também uma função linear para essa correlação a qual pode ser utilizada para prever possíveis perdas de resistência de materiais correlatos aplicados as mesmas condições climáticas. Foi possível ainda perceber que as condições de exposição usadas na pesquisa não permitem analisar diretamente a influência da precipitação na degradação do material. Portanto, conclui-se que a incidência de radiação solar, responsável pelo processo de fotodegradação do material foi o principal fator a ser levado em consideração quando pretendese avaliar a vida útil de geotêxteis não-tecidos aplicados em ambientes com condições climáticas próximas ou iguais as da cidade de Natal/RN. Isso demonstra a importância de se avaliar a degradação desses materiais, como também estudar formas de aumentar sua vida útil. Além disso, ao perceber que os valores encontrados para a resistência e gramatura do geotêxtil estão abaixo dos valores nominais fornecidos pelo fabricante, tanto para as amostras de controle como para as amostras após exposição, sugere-se que haja um controle de qualidade mais rigoroso nesse tipo de material. REFERÊNCIAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTMD5970 Standard Test Method for deterioration of geotextiles from outdoor Exposure. West Conshohocken, Pensnsylvania, USA, AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTMD5035. Standard Test Method for breaking force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Method). Materials, West Conshohocken, Pensnsylvania, USA. BENJAMIM, C. V. S., BUENO, B. S., LODI, P. C. E ZORNBERG, J. G. Investigação do Dano Mecânico e do Dano aos Raios Ultravioleta em Geotêxteis Expostos a Condições de Campo. 50 Simpósio Brasileiro de Geossintéticos, Geossintéticos 2007, e 60 Congresso Brasileiro de Geotecnia Ambiental, REGEO 2007, Recife, Brasil, Junho, pp. 1-8 (CD- ROM), BRAND E. W., PANG, P. L. R. Durability of geotextiles to outdoor exposure in Hong kong. J. Geotech. Engrg., 1991, 117(7): DIERICKX W., VAN DEN BERGHE P. Natural Weathering of Textiles Used in Agricultural Applications. Geotextiles and Geomembranes, vol 22 (2004), pp (2003). DING X. AND YANG X. Prediction of Outdoor Weathering Performance of Polypropylene Filaments by Accelerated Weathering Tests. Geotextiles and Geomembranes, vol 24 (2006), pp GUIMARÃES, M. G. A., VIDAL D. M., URASHIMA D. C. AND CASTRO, C. A.C. Degradation of Polypropylene Woven Geotextile: Tensile Creep and Weathering. Minas Gerais. Geosynthetics International, [ GUIMARÃES, M. G. A., URASHIMA, D. C., CASTRO, C. A.C. AND LOPES, M. L. C. (2015). Durability of a Polypropylene Wovwn Geotextile under Climatic and Chermical Agentes. Academic Star Publishing Company, INTERNATIONAL STANDARD. ISO877. Plastics Methods od exposure to solar radiation. Geneva, 2009.

20 19 INTERNATIONAL STANDARD. ISO9862. Plastics Geosynthetics Sampling and preparation of test specimens. Geneva, MILAGRES, Bárbara Vidigal. Degradação de geotêxteis frente a elementos climáticos em ensaios de campo e laboratório: Realidade Climática local. Ouro Preto. UFOP, SILVA, F. R., MARINHO, G. S. Estudo da radiação ultravioleta na Cidade de Natal-RN. Natal. UFRN, AGRADECIMENTOS Ao Laboratório de Geossintéticos da EESC-USP que realizou todos os ensaios de tração necessários para a análise dos resultados.