Ferreira Gomes, L. M. (2001)
Geotêxteis e suas aplicações.
Seminário: A Indústria Têxtil nos Caminhos da Inovação
Universidade da Beira Interior
UBITEX. Covilhã.
pp.10- 20.
GEOTÊXTEIS E SUAS APLICAÇÕES
L. M. Ferreira Gomes – Departamento de Engenharia Civil
Universidade da Beira Interior
Resumo
Após se efectuar uma breve síntese sobre a história dos geossintéticos no mundo,
apresenta-se uma sistematização dos vários tipos de geotêxteis e suas funções.
Por fim, desenvolvem-se vários aspectos associados aos usos dos geotêxteis, com
apresentação de esquemas sobre as várias aplicações.
1 – Introdução
Geossintético é um termo composto por “geo + sintético”, que significa “terra + um
produto manufacturado pelo homem”. Pode-se designar como um produto plano fabricado
a partir de materiais polímeros (sintéticos ou naturais) usado em contacto com os maciços
naturais, solos ou rochas, ou outro material geotécnico em obras de Engenharia.
Os geossintéticos apesar de serem materiais relativamente novos, têm tido um franco
desenvolvimento. A primeira aplicação de um geotêxtil tecido de algodão, em reforço de
estradas, nos Estados Unidos, ocorreu por volta de 1930 (Beckam e Mills, 1935). O
aparecimento do polímero sintético verificou-se nos anos 40. A primeira aplicação de um
geotêxtil de fibras sintéticas data de 1950, na Flórida (Barret, 1996). Na Europa, a
aplicação de geotêxteis tecidos (Gicot e Perfetti, 1982) data de 1960 na Holanda, e de
geotêxteis não tecidos em 1969 na França (Vantrain e Puig, 1969).
É após a década de 70, que se verifica um grande desenvolvimento com o
aparecimento de outros materiais como as geomembranas, geogrelhas, geocompósitos e
outros, tendo levado ao termo geossintético já nos anos 80, como uma designação mais
genérica, englobando portanto os geotêxteis, as geomembranas e todos os produtos afins.
É neste contexto que surge em 1977 o primeiro grande evento internacional de Paris
sobre o assunto, voltando mais tarde em 1982 a ter lugar em Las Vegas, em 1986 em
Viena, em 1990 em Haia, em 1994 Singapura, em 1998 Atlanta e em 2002 decorrerá em
Nice o sétimo congresso internacional de geossintéticos.
Devido à importância do assunto, destaca-se a constituição da Sociedade
Internacional de Geotêxteis em 1983 em Paris e o surgimento da Sociedade Internacional
de Geossintéticos em 1994. Entretanto, destaca-se o aparecimento de várias revistas
especializadas, com realce para o “Internatinal Journal of Geotêxtiles and Geomembranes”
a partir de 1987 e o “ Geossynthetics International” a partir de 1994, e de alguns livros
técnicos e didácticos sobre o assunto merecendo referência, os trabalhos dos autores
Zanten (1986), Jonh (1987), Ingold (1994), Santvoort (1994), CUR e NGO (1995) e
Koerner (1998).
Em Portugal, tanto quanto é do conhecimento do autor, o primeiro trabalho em
língua portuguesa sobre geotêxteis foi apresentado em 1980 (Folque,1980) com a
designação de “A utilização de telas, tecidas e não tecidas em obras de Engº Civil”. Outros
trabalhos se seguiram com Novais Ferreira (1985), Folque (1987), Nascimento (1988),
Lopes e Monteiro (1999), Lopes e Lopes (2000 a,b) e Lopes et al (2001). Merece ainda
referência em Portugal os trabalhos da JAE e LNEC (1994 a), por incluírem em língua
portuguesa um conjunto de especificações e procedimentos sobre a realização de ensaios
em geossintéticos. Enfatizam-se ainda os documentos didácticos como os trabalhos da JAE
e LNEC (1994 b) e Lopes (1997). Por fim, em termos académicos é de realçar o
aparecimento de trabalhos de investigação como o caso de “Comportamento dos
10
geossintéticos face a agentes presentes em aterros – uma contribuição”, por Vieira
Monteiro (1998), no âmbito da dissertação de Mestrado, e ainda “Estabilidade físico mecânica e hidráulica de geossintéticos em águas minerais termais”, a decorrer na UBI por
Riscado Santos (2001), com apoio do DEC e do DCTT da UBI.
2- Tipos de Geossintéticos e Composição
Como já se referiu, os geossintéticos tiveram um desenvolvimento muito acelerado, o
que levou como consequência ao aparecimento de uma grande variedade deste tipo de
materiais, mesmo dentro do tipo de geotêxteis.
Os geotêxteis distinguem-se pelos elementos que os constituem (as fibras) e também
pela sua estrutura, resultante do processo de fabrico.
Os geotêxteis podem agrupar-se essencialmente em dois grandes grupos (Fig.1):
tecidos e não - tecidos. Um geotêxtil tecido obtém-se por entrelaçamento, geralmente em
ângulo recto, de dois filamentos, de vários feixes de filamentos ou em bandas. Os
geotêxteis não-tecidos são constituídos por fibras orientadas direccional ou aleatoriamente
e ligadas numa estrutura plana. Esta ligação pode ser obtida por processos mecânicos
(entrelaçamento dos filamentos provocados por agulhas, designando-se neste caso de
agulhagem), químicos (a ligação é feita por colagem das fibras utilizando resinas ou
emulsões) ou térmicos (a ligação é feita por fusão parcial das fibras conseguida pela acção
conjunta da pressão e temperatura exercida por dois rolos aquecidos).
Além das principais categorias de geotêxteis, há ainda outros tipos, tais como, os
geotêxteis tricotados, os tecidos de bandas largas, os geotêxteis alveolares, os geotêxteis
acolchoados e outros.
Em relação à composição, os geotêxteis são constituídos por fibras têxteis, sendo
estas de dois tipos: naturais e químicas. As fibras naturais (lã, seda, algodão, linho,
amianto, etc.), só muito raramente são empregues, dado o seu comportamento
biodegradável. De entre as químicas destacam-se as fibras de polímeros sintéticos que são
as mais utilizadas na fabricação de geotêxteis e dos produtos afins. A designação dos
polímeros sintéticos bem como a sigla pela qual muitas vezes são conhecidos, é a
seguinte:
PET – Poliester,
PA – Poliamida,
PE – Polietileno,
LDPE – Polietileno de baixa densidade,
LLDPE – Polietileno de baixa densidade linear,
HDPE – Polietileno de alta densidade,
PP – Polipropileno,
PS – Polistireno,
PVC – Cloreto de Polivinilo,
ECB – Copolímero de etileno com betume, e
CPE – Polietileno clorado.
Os três últimos materiais sintéticos (PVC, ECB e CPE), só são usados para
fabricação de geomembranas.
Em termos químicos os polímeros sintéticos são constituídos no geral por compostos
de carbono e hidrogénio, organizando-se em grupos por vezes muito complexos.
O elemento mais simples que forma qualquer polímero constituinte dos geossintéticos é o
monómero. Na polimerização dá-se a junção dos monómeros de modo a formarem
macromoléculas, variando as propriedades de um polímero de acordo com o número e o
tipo de monómeros que o constituem.
11
a
b
c
d
c
Fig.1–Diferentes tipos de geotêxteis: a) geotêxtil tecido, b) geotêxtil não tecido ligado
quimicamente, c) geotêxtil não tecido ligado termicamente, e c) geotêxtil não tecido ligado
mecanicamente (por agulhagem).
3- Funções e Aplicações dos Geotêxteis em Engenharia Civil
O desempenho dos geotêxteis assenta essencialmente em cinco funções (Fig.2), e
que são as seguintes:
i) protecção,
ii) separação,
íii) filtração,
iv) drenagem, e
v) reforço.
Outras funções poderiam ser mencionadas, no entanto essas, poderão considerar-se
casos particulares das anteriormente apresentadas.
Para que os geotêxteis cumpram as suas funções há uma série de propriedades que
eles devem respeitar, no que diz respeito à suas características, como é o caso da sua
espessura, da sua massa surfácica, da sua porosidade, da transmissividade, da
permissividade, da resistência à tracção, da resistência ao rasgamento, da resistência ao
punçoamento e da deformabilidade. As necessidades sobre aquelas características variam
função da sua aplicação.
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Protecção
Separação
Filtragem
Drenagem
Reforço
Fig.2 – Principais funções dos geotêxteis de modo a cumprirem o seu desempenho.
Os geotêxteis ao serem aplicados, têm na maioria das vezes desempenho em
funções diferentes; por exemplo, quando se pretende efectuar a drenagem de um local e se
envolve uma zona de cascalho com geotêxtil, este tem a função de dreno, de separador e de
filtragem: tem a função de dreno porque a água percola ao longo dele com muita
facilidade; tem a função de separador porque uma zona de solo natural com muitos finos,
não fica em contacto com o cascalho, evitando a mistura de materiais e por sua vez a
colmatação do dreno; tem a função de filtragem, pois o geotêxtil deixando passar a água e
retendo o solo, funciona como um filtro. Assim, devido às suas múltiplas funções os
geotêxteis têm aplicabilidade em muitíssimas obras de engenharia, como estradas, taludes,
barragens de terra, canais, túneis, caminhos de ferro, muros de suporte, fundações de
edifícios, campos de golfe, campos de futebol, aterros sanitários, cemitérios, aeroportos, e
muitas outras. De seguida, apresentam-se algumas aplicações na sequência de explanação
detalhada das várias funções dos geotêxteis.
i)
Protecção
Com a função da protecção pretende-se que o geotêxtil reduza acções localizadas
com finalidade de evitar ou reduzir a danificação de outra superfície ou camada.
Uma situação muito típica do uso dos geotêxteis, em protecção, é a aplicação em
aterros sanitários, a envolver as geomembras, de modo a proteger estas últimas
principalmente devido a acções de punçoamento provocadas por materiais de forma
angulosa (Fig.3a,b), protegendo-as de possíveis perfurações. A estrutura do geotêxtil
proporciona um efeito de amortecimento, sendo a redistribuição das tensões provocadas
pelas cargas, tanto mais eficaz quanto mais espesso e compacto for o geotêxtil. Situação
idêntica é aplicada a tanques, canais e lagoas.
São também usados em protecção contra a erosão, quer em taludes, superfícies
planas, canais, obras marítimas e muitos outros casos.
Em situações de casos muito críticos, de solos muito erodíveis, usam-se as
geomantas, por vezes com núcleo composto de palha e/ou substâncias que favorecem a
germinação rápida de espécies arbóreas (Fig.3c,d,e,f). A geomanta absorve o impacto da
água da chuva que cai e dissipa a energia da lâmina de água que escorre pelo talude.
Protege-o ainda da erosão eólica, e atenua o efeito do sol, mantendo a húmidade do solo.
Os geotêxteis, nesta função, são também utilizados por baixo de enrocamentos e
outros materiais de revestimento (Fig.3,g,h,i). Sem o geotêxtil a acção das ondas e o
movimento da água causariam a erosão do solo abaixo da estrutura de enrocamento,
comprometendo a integridade da obra.
13
13
a
c
d
e
f
b
GEOTÊXTIL
g
h
i
Fig.3 – Aplicações de geotêxteis com a função de protecção: a,b – protecção a geomembranas em
reservatórios e aterros de resíduos; c, d, e, f – materiais e respectivas aplicações em taludes contra a
erosão; g, h, i – situações em protecção contra a erosão em obras marítimas.
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ii)
Separação
Com a função de separação pretende-se que o geotêxtil separe duas camadas de
diferentes materiais, de modo a evitar contaminações, misturas ou até mesmo o seu
contacto.
Uma situação muito típica do uso dos geotêxteis, em separação, é a aplicação em
estradas, caminhos de ferro, aeroportos e estacionamentos (Fig.4a a 4e). Esta é uma
função muito importante em vias pavimentadas, especialmente quando se realizam sobre
solos moles coesivos. A sua utilização impede a mistura entre o subsolo e os materiais dos
aterros a usar em obras; note-se que a principal causa dos defeitos de vias pavimentadas ou
não, é a contaminação da base constituída de agregado e a resultante perda de resistência
da mesma; o geotêxteis proporcionando a separação associada às funções de reforço e
drenagem melhoram as características funcionais da via e a sua durabilidade.
Outra utilização muito comum como separador, em associação à drenagem, é a
aplicação nos modernos muros de gabiões, entre o muro de pedra e o aterro ou o terreno
natural, permitindo assim que solo com finos não penetre no muro, evitando a sua
colmatação, o consequente aumento de pressões hidrostáticas no tardoz do muro e
eventualmente o seu derrube.
Utilizações muito frequentes como separador, associado à drenagem e filtragem, é o
uso em construção de drenos clássicos, como se apresenta na Fig.5, ou então em drenagens
especiais à semelhança do que se efectua nas modernas áreas desportivas (Fig.4g), em que
uma fina camada de cascalho, entre dois níveis de geotêxtil, poderá ajudar a resolver os
problemas de drenagens dos campos de futebol.
Outra das utilizações modernas é a aplicação dos geotêxteis na construção de áreas
verdes e de lazer, como se apresenta em alguns esquemas na Fig.4h, controlando o
crescimento de raízes, permitindo a não contaminação dos terrenos com húmus para os
terrenos inertes, ou até optimizando os consumos de água de rega.
Por fim, note-se que quando se usa o geotêxtil na função de protecção, como se
apresentou na Fig.3, também se está a usufruir da função de separador.
iii)
Filtragem
Com a função de filtragem pretende-se que o geotêxtil, ao se deixar atravessar
perpendicularmente ao seu plano, permita a passagem de líquidos ao mesmo tempo que
impede a passagem das partículas desse solo.
Situações de grande importância, com esta função, são as aplicações em barragens
de terra e drenagens em geral, em que nos processos clássicos para evitar o arrastar dos
finos (piping) eram efectuados filtros com vários níveis, ou anéis de solos arenosos com
diferentes granulometrias, tarefa sempre difícil e morosa em obra, e que actualmente não
há necessidade de efectuar, devido ao uso dos geotêxteis. Alguns destes exemplos
apresentam-se na Fig.5. Situações importantes na função de filtro, é a aplicação dos
geotêxteis no tardoz de muros de suporte (Fig.4f), como também em áreas desportivas
(Fig.4g).
iv)
Drenagem
Com a função de drenagem pretende-se que o geotêxtil, recolha e transporte fluidos.
Algumas aplicações na função de drenagem, por vezes associadas a outras funções,
apresentam-se na Fig.5. Destaca-se o caso particular da Fig.5d, em que o geotêxtil ao ser
usado para acelerar o processo de consolidação dos terrenos, usufrui apenas da função
drenagem, em exclusivo.
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a
c
b
d
e
g
f
h
Fig.4 – Aplicações de geotêxteis com a função de separação a,b,c,d,e – em vias de comunicação;
f – em estruturas de suporte; g, h – em áreas desportivas e de lazer.
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GEOTÊXTIL
a
c
b
d
e
g
f
h
Fig.5 – Aplicações de geotêxteis com a função de drenagem: a, b, c – drenagens em situações
tradicionais; d - situação especial para acelerar a consolidação do maciço terroso; e - situações em
edifícios; f - situação em muros de suporte; g- situação em campos de golfe; h – aplicação em túneis.
1517
v)
Reforço
Com a função de reforço, o geotêxtil usa da sua capacidade de resistência à tracção
para resistir a tensões ou restringir deformações nas estruturas geotécnicas. A resistência à
tracção permite que os geotêxteis funcionem como armadura, melhorando a qualidade do
solo, aumentando a sua capacidade de suporte e a estabilidade do mesmo.
O geotêxtil actua, ao deformar-se, como um distribuidor de cargas sobre uma
superfície maior. As propriedades de interface, nomeadamente o atrito entre o solo e o
geotêxtil, permitem assegurar uma boa transmissão e repartição das tensões no meio
envolvente.
Algumas aplicações de geotêxteis com a principal função de reforço são apresentadas
na Fig.6. As aplicações dos geotêxteis com a função de reforço, como preponderante em
relação às outras funções, organizam-se em três grande grupos: i) fundação de aterros ou
de qualquer tipo de pavimento sobre solos moles; ii) reforço de aterros e em particular na
construção de taludes de aterro e obras de contenção; e iii) restauração de pavimentos,
intercalando o geotêxtil entre o pavimento fissurado e o novo revestimento.
4- Considerações Finais
Os geotêxteis são materiais em aplicação crescente em Engenharia Civil, e
particularmente em obras geotécnicas. A facilidade de aplicação, o baixo custo e a
versatilidade destes materiais quando comparados com metodologias e materiais
tradicionais, torna - os materiais de construção atraentes, justificando assim o aumento
progressivo da sua utilização.
Assiste-se, assim, a um verdadeiro crescimento explosivo da indústria dos
geotêxteis. A Fig.7 apresenta a evolução da quantidade e respectivas receitas, ao longo dos
anos, na América do Norte; evidencia-se que a partir de 1992, no caso dos geotêxteis, se
tem verificado um desenvolvimento vertiginoso.
Evolução semelhante acredita-se estar a acontecer em Portugal, embora desfasada
cerca de 20 anos, pois a prática mais corrente do uso dos geotêxteis verificou-se nos
últimos 5 anos aproximadamente. Começa agora a ser prática comum o ensino sobre
geotêxteis, nas universidades portuguesas, pelo que se prevê que na presente década o
consumo de geotêxteis no país dispare de um modo extremamente explosivo.
Assim, seria interessante que a indústria nacional têxtil, acompanhasse tal
crescimento, pois relembra-se que os geotêxteis no mercado nacional são, tanto quanto é
do conhecimento do autor, de produção estrangeira.
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18
a
b
c
e
g
d
f
h
j
i
l
n
o
k
m
p
Fig.6 – Aplicações de geotêxteis com a função de reforço: a,b,c,d,e,f, – fundações de aterros ou de
pavimentos de vias de comunicação; g,h,i,j,k,l,m,, - situações em taludes e estruturas de contenção; n, o
– reparação de pavimentos; p - caso particular de fundação de aterro em associação a estacas.
19
Fig.7- Evolução sobre a quantidade e respectivas receitas de geossintéticos comercializados, na
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