Estamos sendo lembrados de que somos tão vulneráveis que, se cortarem nosso ar por alguns minutos, a gente morre. - Ailton Krenak
ISSN 1678-0701 · Volume XXI, Número 86 · Março-Maio/2024
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11/06/2019 (Nº 68) UTILIZAÇÃO DO GEOSSINTÉTICO EPS NA CONSTRUÇÃO CIVIL E PARÂMETROS AMBIENTAIS
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UTILIZAÇÃO DO GEOSSINTÉTICO EPS NA CONSTRUÇÃO CIVIL E PARÂMETROS AMBIENTAIS





Leandro Veríssimo Pinheiro 1, Ana Carolina D. de Albuquerque2, Lilian K. Berto³, Jorge F.P. da Silva4, Maria de L. A. P. Lizama5, Luciana C. S. H. Rezende6



1 Graduado em Engenheira Civil, Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR);

2 Aluna do Programa de Pós-Graduação, Mestrado em Tecnologias Limpas, Bolsista CAPES, Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR), acdalbuquerque@hotmail.com;

3 Aluna do Programa de Pós-Graduação, Mestrado em Tecnologias Limpas, Bolsista CAPES, Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR);

4 Aluno da Graduação em Engenharia Civil, Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR);

5 Docente do Programa de Pós-Graduação, Mestrado em Tecnologias Limpas, Pesquisadora do Instituto Cesumar de Ciência, Tecnologia e Inovação (ICETI), pelo Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR);

6 Docente do Programa de Pós-Graduação, Mestrado em Tecnologias Limpas, Pesquisadora do Instituto Cesumar de Ciência, Tecnologia e Inovação (ICETI), Centro Universitário de Maringá (UNICESUMAR).



RESUMO



A utilização do geossintético EPS é uma alternativa para promover o desenvolvimento sustentável. Esse estudo teve como objetivo a realização de uma revisão de literatura sobre o uso do geossintético EPS na construção civil. A metodologia escolhida visou reunir materiais existentes nas bases de dados SCIELO, WEB OF SCIENCE e SCOPUS, por meio de uma revisão sistematizada da literatura computadorizada, realizada no período de 2002 a 2018, utilizando os descritores: geossintético, poliestireno expandido, geoexpandido. A pesquisa indicou que o geoexpandido tem ganhado grande destaque no setor da construção civil, e isso se deve essencialmente por suas características de isolamento, leveza, resistência e facilidade de ser manuseado. Assim, tais qualidades permitem que ele seja uma solução de proteção ambiental, construção de estradas, drenagem de terrenos, entre outras aplicações.



Palavras-chave: Educação Ambiental; EPS; Geossintéticos; Uso de Eps.





USE OF EPS GEOSYNTHETICS IN CIVIL CONSTRUCTION AND ENVIRONMENTAL PARAMETERS



ABSTRACT



The use of geosynthetic EPS is an alternative to promote sustainable development. This study had as objective the accomplishment of a literature review on the use of geosynthetic EPS in the civil construction. The methodology chosen was to gather existing materials in the SCIELO, WEB OF SCIENCE and SCOPUS databases, through a systematized review of the computerized literature, carried out from 2002 to 2018, using the descriptors: geosynthetic, expanded polystyrene, geoexpandido. The research indicated that the geoexpandido has gained great prominence in the construction sector, and this is mainly due to its characteristics of insulation, lightness, resistance and ease of handling. Thus, these qualities allow it to be an environmental protection solution, road construction, land drainage, among other applications.


Keywords: Environmental education; EPS; Geosynthetics; Use of EPS.





1 INTRODUÇÃo



O poliestireno expandido (EPS) tem sido usado em aplicações geotécnicas há mais de 30 anos. É utilizado em blocos conhecidos como geofoam (ou geoexpandido, em Português). O geoexpandido é um material fabricado por meio da expansão de espuma de poliestireno para formar uma estrutura de baixa densidade, na forma de blocos ou placas (HORVATH, 2002; NEGUSSEY, 2007).

As extraordinárias propriedades do EPS o tornam uma ótima opção para seu uso como estabilizador de declives, preenchimento de muros de contenção, aterros de estradas ou sub-base de pavimentos, para citar algumas de suas aplicabilidades. Os blocos de geoexpandido também são totalmente reconhecidos e aceitos como uma alternativa de preenchimento leve, em aplicações comerciais e residenciais (TANG et al, 2008).

Possui uma fabricação sustentável com baixo consumo de água, não gera dejetos sólidos, níveis de emissões na atmosfera muito baixos. Além de possuir algumas características como não toxicidade, ser inerte e ser estável; não causa danos a camada de ozônio; não contribui para a formação de gases metano; em contato com o solo não apresenta riscos; não contamina o solo, ar ou a água; fungos e bactérias não se proliferam e é um material 100% reciclável e reaproveitável (ABIQUIM, 2019).

O presente estudo partiu da observação que o uso do geoexpandido de EPS está crescendo, pois surgiram soluções para diversos tipos de projetos. Por exemplo, a facilidade de cortar e modelar o EPS o torna ideal para a construção de piscinas. Para coberturas e jardins, é leve e pode gerir facilmente um declive que permite a drenagem necessária. Unidos em blocos de construção, o EPS também é muito utilizado para preparar as estruturas de estradas, pontes e aterros (AVESANI NETO, 2008).

Como é possível observar, são várias as aplicabilidades que o EPS possui na construção civil, o uso do mesmo serve para demonstrar a sociedade que este resíduo pode ser utilizado na construção civil retirando do meio ambiente um resíduo que iria para aterros ou para lixões. Dessa forma, esse estudo teve como objetivo realizar uma revisão de literatura sobre as características e propriedades deste material, bem como as diversas possibilidades de aplicação do geoexpandido disponíveis na construção civil, visando a preservação ambiental.



2 METODOLOGIA



Para obtenção dos objetivos da pesquisa, o método utilizado foi o da pesquisa bibliográfica. Visando reunir materiais existentes nas bases de dados SCIELO, WEB OF SCIENCE e SCOPUS, por meio de uma revisão sistematizada da literatura computadorizada, realizada no período de 2002 a 2018, utilizando os descritores: geossintético, poliestireno expandido, geoexpandido.



3 ASPECTOS AMBIENTAIS



O geoexpandido é feito de poliestireno. Portanto, o poliestireno não é biodegradável e quimicamente inerte no solo e na água. Assim, o geoexpandido não contaminará o solo ou a água subterrânea. Somando-se a isso, EPS é amplamente utilizado para recipientes de alimentos. O EPS, quando queimado acidentalmente ou intencionalmente como parte de um programa de desperdício de energia, os produtos da composição são principalmente dióxido de carbono e água (CRISTELO, 2002; GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002; FORTES, 2002; COUTINHO, 2006; DAS, 2007; CODUTO, 2011; FARIAS, 2013). O EPS é um material totalmente reciclável, podendo ser inteiramente reutilizado. Cerca de 5% do volume do geoexpandido fabricado é geoexpandido tradicionalmente reciclado.

Um benefício importante do geoexpandido é a não utilização do CFC ou HCFC em sua fabricação, como a maioria das outras espumas poliméricas. O poliestireno extrudido, um membro da família do geoexpandido e o principal concorrente do EPS em aplicações de isolamento, porém possui gases que destroem o ozônio como o gás de fabricação (MARQUES, 2006).

A fonte de energia empregada no processo de confecção do geoexpandido é o vapor de água, o que torna sua tecnologia limpa. Além disso, a quantidade de água empregada na sua fabricação é muito pequena, causando pouco impacto. Durante o processo de manufatura, não é gerado resíduos sólidos, pois os desperdícios são reintroduzidos no processo, não havendo dessa forma nenhum desperdício. A emissão de poluentes é praticamente nula, pois são muito baixas e sem produção de resíduos sólidos ou líquidos.



4 CONCEITUAÇÃO DE GEOEXPANDIDO



As normas ABNT NBR ISO 10318-1 Geossintéticos Parte 1: Termos e definições e ABNT NBR ISO 10318-2 Geossintéticos Parte 2: Símbolos e pictogramas, discorrem sobre o assunto e possibilitam a identificação das características e propriedades deste material, servindo como base para compreensão do mesmo.

O geoexpandido é um material leve, com um bom isolamento e características de absorção de energia. Por outro lado, sua força e rigidez são comparáveis a alguns tipos de solos (LAUKAITIS et al, 2005).

O EPS é uma espuma rígida, superleve, de célula fechada. Seu peso unitário o coloca em uma categoria separada em comparação com outros tipos de materiais leves de engenharia. É utilizado com sucesso em vários países em todo o mundo, como Noruega, Holanda, Estados Unidos, Japão, Alemanha e Malásia (TANG et al, 2008).

Atualmente, o maior emprego do EPS na geotecnia é em aterros sobre solo mole, principalmente na construção de estradas e rodovias, devido às características técnicas e a capacidade de permitir a agilização da obra. A sua utilização também se mostra vantajosa em outros tipos de aplicações, como encontro de pontes, aterros em encosta, flutuadores, como elemento de alívio de empuxos em muros de arrimos e taludes, fundações e proteção de infraestrutura (AVESANI NETO, 2008).

Na Noruega, o primeiro projeto de isolamento rodoviário com geoexpandido foi realizado em 1965, e o primeiro projeto de aterro usando geoexpandido foi concluído em 1972, quando o projeto National Road 159 Flom Bridges envolveu a substituição de um metro de material de preenchimento ordinário por geoexpandido em aterros adjacentes a uma ponte fundada em pilhas para terra firme. Os aterros estavam repousando sobre uma camada de 3 metros de turfa acima de 10 metros de argila macia e sensível. Antes de usar o geoexpandido, as taxas de liquidação eram da ordem de 20-30 centímetros por ano e aceleravam devido a ajustes frequentes do nível da estrada. A liquidação foi interrompida com sucesso após o uso de geoexpandido. Na Holanda, os primeiros projetos de geoexpandido tiveram início nos anos setenta (STRECKER et al, 2014).

Embora o geoexpandido tenha sido usado nos Estados Unidos muito antes da maioria dos países, o progresso subsequente foi lento. Recentemente, o geoexpandido é usado em uma tendência crescente em diversas aplicações nos Estados Unidos. O maior volume de geoexpandido em um projeto é de cerca de 100.000 metros cúbicos em Salt Lake City, na reconstrução da I-15 interestadual. A primeira aplicação de geoexpandido no Japão foi um aterro em 1985, no qual 470 metros cúbicos foram utilizados no projeto (TANG et al, 2008).

Na Alemanha, embora o geoexpandido tenha sido usado pela primeira vez na década de 1960, como camadas de proteção contra geadas no pavimento, ele foi usado pela primeira vez na construção de rodovias em março de 1995, na qual foi utilizado para minimizar o assentamento diferencial de uma ponte. O geoexpandido como um material de preenchimento leve foi introduzido pela primeira vez em 1992 na Malásia (STRECKER et al, 2014).

As estruturas de geoexpandido tiveram um bom desempenho sob carga estática. A experiência no Japão mostrou que as estruturas de geoexpandido também tiveram bom desempenho sob carga sísmica. Durante os anos de 1993 a 1995, ocorreram fortes terremotos em várias partes do Japão. Estudos relataram 5 terremotos de magnitude 6,6 a 8,1. Embora alguns danos tenham ocorrido, observou-se que os aterros de geoexpandido são altamente estáveis ​​durante os terremotos (SAADE et al, 2012).



5 APLICAÇÕES DO GEOEXPANDIDO



Estudos classificaram as aplicações utilizando blocos geoexpandido por “suas funções”. As quatro funções do geoexpandido são enchimento leve, inclusão compressível, isolamento térmico e amortecimento de ondas de pequena amplitude (vibração do solo e acústica) ( KADRI, DUVAL, 2002; LAUKAITIS et al, 2005; LE ROY et al, 2005; TANG, NADEEN, 2008, SAADE et al, 2012; STRECKER et al, 2014.).

Outros estudos acrescentam mais duas funções, drenagem e estrutura. Outra maneira de classificar as aplicações é por propriedades de engenharia (TANG, NADEEN, 2008; SAADE et al, 2012; STRECKER et al, 2014).

Cinco propriedades do geoexpandido são: densidade, compressibilidade, resistência térmica, amortecimento de vibrações e natureza autossustentável (CRISTELO, 2002; FORTES, 2002; GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002; COUTINHO, 2006; DAS, 2007; CODUTO, 2011; FARIAS, 2013). Essas propriedades podem resolver muitos problemas importantes de engenharia, como problemas de assentamento, problemas de estabilidade de taludes e problemas de capacidade de suporte (KADRI, DUVAL, 2002; CHEN, 2003; LAUKAITIS et al, 2005; TANG, NADEEN, 2008; LE ROY et al, 2005; CASTRO et al, 2011; SAADE et al, 2012; BABU, 2013; STRECKER et al, 2014).

Soluções geotécnicas convencionais para tais problemas (por exemplo, fundações profundas, estacas-pranchas, muros de contenção ou outras soluções) podem ser economicamente inviáveis (KADRI, DUVAL, 2002; CHEN, 2003; LAUKAITIS et al, 2005; LE ROY et al, 2005; TANG, NADEEN, 2008; CASTRO et al, 2011; SAADE et al, 2012; BABU, 2013; STRECKER et al, 2014).

O geoexpandido pode ser utilizado na estabilização de taludes. Para reduzir a tendência de falha de parte do solo, a crista da encosta é escavada e substituída pelo material EPS superleve. Soluções alternativas podem requerer a mudança da inclinação do declive, sustentando a ponta do aterro usando a cravação do solo ou qualquer outra solução que possa afetar a geometria da encosta ou da terra circundante, ou pode não ser viável por muitas razões. No Japão, um aterro rodoviário em uma encosta íngreme foi construído usando 1.834 metros cúbicos de geoexpandido. O EPS foi utilizado em uma seção da estrada de cerca de 104 metros de comprimento (CRISTELO, 2002; GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002; FORTES, 2002; COUTINHO, 2006; DAS, 2007; CODUTO, 2011; FARIAS, 2013). O custo total dos esforços de estabilização foi reduzido como resultado da adoção do EPS. O tempo de construção também foi reduzido neste projeto (KADRI, DUVAL, 2002; CHEN, 2003; LAUKAITIS et al, 2005; CASTRO et al, 2011; BABU, 2013). A utilização dos geossintéticos é muito ampla, como pode ser observado na Figura 1.



Figura 1 – Aplicações dos materiais geossintéticos.

Fonte: ABNT (2017).

6 PROPRIEDADES MATERIAIS



O geoexpandido possui diversas características que podem ser analisadas por meio de suas propriedades físicas, mecânicas, térmicas, químicas e acústicas.



6.1 Propriedades físicas



A densidade do geoexpandido pode ser considerada o principal índice na maioria dos seus próprios laços, sendo uma propriedade física do material. Resistência à compressão, resistência ao cisalhamento, resistência à tração, resistência à flexão, rigidez, comportamento à fluência e outras propriedades mecânicas dependem da densidade (CHEN, 2003).

O custo de fabricação de um bloco geoexpandido é considerado linearmente proporcional à sua densidade. Propriedades não mecânicas, como os coeficientes de isolamento, também são dependentes da densidade. As densidades de EPS para aplicações civis práticas variam entre 11 e 30kg/m3. Para outras aplicações, como isolamento, densidades mais altas são mais eficientes (TANG et al, 2008).

Com sua propriedade leve, os blocos de geoexpandido podem ser facilmente manuseados após a fabricação, durante a cura, transporte ou colocação no campo. Dois trabalhadores podem lidar com um bloco de tamanho médio de 0,6m x 1,2m x 2,4m, com um peso médio de 35kg para geoexpandido de 20kg/m3 de densidade.
Nos Estados Unidos, os fabricantes e projetistas que trabalham com o geoexpandido estão familiarizados com a classificação de densidade usada pelos padrões de isolamento térmico, C 578-95 (CASTRO
et al, 2011).



6.2 Propriedades mecânicas



Em relação as propriedades mecânicas, o comportamento de compressão do geoexpandido é dependente da taxa de deformação. Maiores taxas de deformação resultam em maior módulo inicial e maior força iônica de compressão (BERNUCCI, 2008).

Geoexpandido sob compressão apresenta o aumento da tensão à força e o módulo tangente inicial diminui. Esses resultados são observados tendo como base as curvas de deformação de tensão do desviador axial, que são importantes para o geoexpandido submerso (BABU, 2003).

A curva de tensão pode ser, simplesmente, dividida em duas linhas retas principais, conectadas com uma porção curva. A inclinação das porções de linha reta aumenta com a densidade. O estresse em qualquer nível de tensão aumenta, também, com a densidade. O tamanho do grânulo não tem efeito importante sobre a compressibilidade dos espécimes cortados. Não há ruptura de cisalhamento definida para o geoexpandido sob compressão. Mais de 70% das deformações são alcançadas sem nenhum ponto de interrupção, e os testes foram interrompidos porque o deslocamento máximo da cabeça da máquina foi atingido. As estirpes de 1%, 5% e 10% são o nível de tensão de referência comum, em que a tensão é considerada como a resistência do material. A resistência à compressão do geoexpandido, conforme determinado pela norma ASTM C578-95.

Geoexpandido sob compressão relatou que, com o aumento da tensão confinante, a força e o módulo tangente inicial diminuem. Esses resultados foram feitos com base nas curvas de deformação de tensão do desvio axial, que são importantes para o geoexpandido submerso (TWEEDIE, 2002; WEBER, 2002; SOUZA, 2004; VANACÔR, 2006; YOON, 2006; SOUZA, 2013).

A curva de deformação do geoexpandido tem uma porção linear inicial. O valor da inclinação dessa porção inicial é definido como o módulo tangente inicial. Também é conhecido como Módulo de Young, bem como o módulo de elasticidade. O módulo inicial do geoexpandido é uma função da densidade. Para geoexpandido, não há acordo entre os pesquisadores sobre um valor constante para cada densidade. Para uma densidade de 20kg/m3, o módulo inicial varia entre 5Mpa e 7.75Mpa, o que significa uma diferença de 55%. A relação é linear para alguns pesquisadores, enquanto não é linear para outros. Os pesquisadores usaram espécimes com dimensões variadas (PREBER et al, 2004; STARK et al, 2004; PINTO, 2006; PERTOMANO et al, 2008; RIZZO, 2006; REZENDE, 2013).

O módulo de elasticidade calculado de volta do geoexpandido estava entre 13MPa e 34Mpa, sob força de pulso. Estes valores foram observados como sendo muito superiores ao valor do módulo de elasticidade (5MPa) obtido sob carga semi-estática. Depois de testar 20kg/m3 de geoexpandido, relatou que baixas temperaturas, nível de absorção de água e exposição a ciclos de congelamento-descongelamento, separadamente ou combinados, parecem não ter nenhuma influência negativa no comportamento mecânico do EPS. Estudos mostraram o efeito do tamanho da amostra no Módulo inicial. Para espécimes maiores, o módulo inicial é maior (HORVATH, 2002, HORVATH, 2003, JUNIOR, FERREIRA, 2007, KALIYAN;MOREY, 2009, LAVOIE, 2015).

Já o coeficiente de Poisson é um índice da pressão lateral do EPS em elementos estruturais adjacentes, em contato, para uma certa carga vertical aplicada sobre a massa do geoexpandido. Intervalo de valores entre 0,05 e 0,5 são encontrados na literatura para geoexpandido. Esses valores variam de material como água (a razão de Poisson é igual a 0,5) a materiais rígidos como o concreto (o coeficiente de Poisson é igual a 0,15). O capítulo três apresenta uma solução para essa discrepância (ATTON, 2005; BUENO, 2005; ABDULLAH, 2006; AVESANI NETO, 2008; BERNUCCI, 2008; AZEVEDO, 2010).

O geoexpandido pode sofrer um carregamento cíclico em diversas situações. Isso pode incluir o carregamento de tráfego e o carregamento dinâmico. A maioria dos testes laboratoriais e observações de campo sugerem que o comportamento da carga cíclica da geo-espuma de EPS moldada em bloco é elástico linear, desde que as deformações não sejam superiores a, aproximadamente, 1%. Para três testes de ciclo de carga, o módulo tangente inicial no segundo e terceiro ciclos é muito menor do que no primeiro ciclo, quando os três ciclos são carregados a 10% de tensão (AZEVEDO, 2010).

Estudos relataram que os testes de carga cíclica mostram que o geoexpandido irá resistir a um número ilimitado de ciclos de carga, desde que as cargas repetitivas sejam mantidas abaixo de 80% da resistência à compressão (BUENO, 2005).

Já a resistência à tração do material EPS pode ser uma indicação da qualidade da fusão dos pré-respingos e de qualquer EPS geofílico reciclado usado no processo (ATTON, 2005; BUENO, 2005; AVESANI NETO, 2008).

Os testes de resistência à flexão são amplamente utilizados como teste de controle de qualidade em fábricas de geoformas EPS. A tensão máxima é calculada assumindo que o material é elástico linear até a falha. Embora esta não seja uma suposição exata, os valores calculados são amplamente utilizados no controle de qualidade. O material falha em tensão quando uma rachadura se apresenta no lado da tensãoa. A resistência à flexão aumenta com a densidade do material. Os valores da resistência à flexão são quase os mesmos que a força de tensão, uma vez que o modo de falha é a tensão nos pontos externos (AVESANI NETO, 2008; ATTON, 2005).

O geoexpandido é suscetível à deformação de fluência, dependendo do tempo quando um nível de tensão constante é aplicado. Vários parâmetros afetam o comportamento de fluência do geoexpandido de EPS, entre os quais, a densidade. As deformações diminuem com o aumento da densidade (ATTON, 2005).

Um teste foi realizado com 2m de altura de geo-sumo, carregado em 52,5% de sua resistência à compressão. Os resultados observados, em um período de três anos, mostram deformação contínua com o tempo. A tensão após os três anos foi de cerca de 1% e aumentando ligeiramente com o tempo. O teste completo foi para um pilar de ponte EPS. Os esforços no pilar geoexpandido variaram entre 25 e 60% da resistência EPS a 5% de tensão. A deformação observada após 10 anos de operação mostra uma fluência insignificante (HORVATH, 2002).

Observou-se estudo abrangente do comportamento de cisalhamento da interface do geoexpandido para amostras pequenas e grandes. Tensões normais, na faixa de interesse prático, foram utilizadas e diferentes interfaces foram investigadas. O efeito da densidade na resistência da interface do geoexpandido foi insignificante (HORVATH, 2002). Houve diferença entre as forças de interface úmidas e secas na faixa de tensões normais usadas na prática e para a exposição a curto prazo à água. Uma ligação adesiva forte, desenvolvida entre as interfaces de geo-carbono e de concreto moldado no lugar e as forças de interface de pico e residual, foram altas. A força da interface entre o geoexpandido e as superfícies da geomembrana foram baixas. A substituição de uma laje de distribuição de carga de concreto por uma geomembrana pode, portanto, resultar em uma interface muito mais fraca. Embora os valores de 0,65 tenham sido reportados para a interface do EPS com geoexpandido, 0,5 pode ser considerado um coeficiente de atrito conservador obtido de testes estáticos e dinâmicos (LAVOIE, 2015).

Na prática, as placas de encadernação de metal são, por vezes, usadas para unir camadas de espuma umas às outras. Estudos relataram que as placas não proporcionavam maior resistência ao cisalhamento em uma carga direcional, e tinham resistência reduzida no carregamento reverso e recarregamento. Outro estudos propuseram uma nova técnica na qual blocos EPS em forma de H e C poderiam ser usados ​​com sucesso na construção de aterros. A ideia principal é ter blocos EPS intertravados para atuar como uma unidade (KALIYAN; MOREY, 2009; LAVOIE, 2015).



6.3 Propriedades térmicas



A resistência térmica consiste em aproximadamente 98% de ar e 2% de poliestireno. O ar aprisionado dentro do geoexpandido é um condutor de calor ruim, tornando o geoexpandido excelente para isolamento térmico. O valor R mede a resistência térmica de substâncias. Os valores de R para o solo e concreto, típicos em geral, são muito menores que 0,1m3. O valor R do geoexpandido aumenta com a densidade. As curvas tendem a nivelar horizontalmente com o aumento da densidade. O geoexpandido atinge seu máximo em torno de uma densidade de espuma de 35kg/m3. O valor R tende a diminuir com o aumento da temperatura. Outro fator que afetará a resistência térmica do geoexpandido é a quantidade de absorção de umidade. O valor R degrada ou diminui com a absorção de umidade, enquanto o envelhecimento não tem efeito sobre o valor R. Isso ocorre porque a estrutura de células fechadas do EPS contém apenas ar (CAPUTO, 2007; BOURSCHEID ENGENHARIA E MEIO AMBIENTE, 2011; CNT, 2013).



6.4 Propriedades químicas



A resistência química do poliestireno expandido termoplástico depende do tempo, da temperatura e do estresse aplicado em uso funcional. Ataque químico geralmente resulta no amolecimento e rachadura dos plásticos. O poliestireno expandido tem a mesma resistência a reagentes químicos que o poliestireno de uso geral. A maioria dos ácidos e suas soluções de água não atacam o poliestireno; no entanto, fortes ácidos oxidantes o fazem. As finas paredes celulares, e a grande superfície exposta do poliestireno expandido, tornam-no sensível ao ataque de solventes (CAPUTO, 2007).

Como não tem valor nutricional, o poliestireno expandido não atrai formigas, cupins ou roedores, no entanto, não é resistente a eles. Habitação por insetos pode ser um problema para geoexpandido, visto que eles podem se esconder através do mesmo para alcançar comida ou estabelecer uma casa confortável. As brocas marinhas também podem atacar o poliestireno, assim como a madeira. Ataque fúngico não foi observado em poliestireno expandido. O EPS também não suporta o crescimento bacteriano. A principal razão é que o poliestireno expandido não pode fornecer nutrientes para o crescimento de bactérias ou fungos (CNT, 2013).

Não são esperados efeitos de deficiência a partir de preenchimentos de EPS colocados no solo por um ciclo de vida normal de 100 anos, desde que: as possíveis forças de empuxo resultantes da flutuação dos níveis de água sejam devidamente explicadas; os blocos sejam devidamente protegidos de derrames acidentais de agentes dissolventes; e o nível de tensão aplicado das cargas mortas seja mantido abaixo de 30-50% a força do material (MORAES, 2002; NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH, 2004; MARQUES, 2006; NEGUSSEY, 2007; OLIVEIRA, 2008).





6.5 Propriedades acústicas



O poliestireno expandido, quando usado em combinação com outros materiais de construção, reduz efetivamente a transmissão de som aéreo através de paredes, tetos e pisos particionados. EPS tem a vantagem de ser leve e eficaz em espessuras tão baixas quanto 0,625cm, que podem substituir materiais mais grossos e pesados (GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002).



7 CONSIDERAÇÕES DE PROJETO E CONSTRUÇÃO



Embora o geoexpandido tenha sido utilizado com sucesso em aplicações de engenharia, a falha é relatada em alguns deles. Incêndio, flotação em bloco, congelamento diferenciado do pavimento são as principais causas de falha. Alguns itens em potencial devem ser levados em conta ao utilizar o geoexpandido em aplicações de engenharia civil. Engenheiros e técnicos devem estar cientes de tais preocupações ao projetar e usar o geoexpandido durante todas as fases de construção. As considerações de projeto e construção podem ser resumidas nos seguintes explanados nos itens a seguir (KADRI, DUVAL, 2002; LAUKAITIS et al, 2005; LE ROY et al, 2005; TANG, NADEEN, 2008; SAADE et al, 2012; STRECKER et al, 2014).



7.1 Flatuabilidade



Geoexpandido de é um material superleve com faixas de densidade práticas entre 11 e 30k/m3. Força de elevação devido ao efeito de flutuação pode ser um motivo de falha durante ou após a construção. Sobretaxa suficiente pode ser fornecida ou o lençol freático deve ser controlado durante e após a construção para evitar instabilidade contra o levantamento. A utilização de âncoras resistentes à elevação, como lajes de concreto ancoradas no solo ou geotêxteis, pode ser uma alternativa útil para resolver o problema da flutuabilidade. Em todos os casos, todos os aspectos de projeto, como o limite de resistência e a deformação limite, devem ser verificados para evitar a deformação enquanto resolvem o problema de flutuabilidade (NEGUSSEY, 2007; OLIVEIRA, 2008).



7.2 Cargas Concentradas



O geoexpandido é um material que perfura facilmente. A aplicação direta de cargas concentradas deve ser evitada. A colocação de uma laje de betão e o fornecimento de uma espessura adequada do material de enchimento da tampa são duas soluções para evitar esse problema. Quanto melhor a distribuição da carga, menor a tensão. O custo e o tempo consumido ao colocar a laje de concreto ou a cobertura de preenchimento extra devem ser levados em consideração. Além disso, quanto mais pesada a carga morta na massa de espuma, maior a tensão (OLIVEIRA, 2008).



7.3 Ataque Químico



O geoexpandido mostra diferentes comportamentos resistentes em relação a fluídos e substâncias orgânicas e não orgânicas. Geoexpandido de EPS dissolve-se na gasolina e outros fluídos, ou seu vapor que pode existir durante a construção ou enquanto em serviço. Além disso, os solos circundantes podem estar contaminados e conter solventes de geoexpandido. A utilização de uma cobertura adequada para a massa do geoexpandido irá resolver o problema. Soluções como bater os blocos de espuma em folhas de plástico ou cobrir com geotêxteis são viáveis em termos de engenharia (MORAES, 2002, NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH, 2004; MARQUES, 2006; NEGUSSEY, 2007; OLIVEIRA, 2008).

As condições de construção podem exigir uma longa duração de armazenamento do geoexpandido descoberto, ou a espuma pode ser exposta à luz solar após completar uma fase de construção e aguardar a outra fase no cronograma. Como a degradação ultravioleta tem efeitos na fricção da interface entre os blocos de geoexpandido e entre alguns outros materiais de engenharia e blocos de geoexpandido, ele pode ser evitado cobrindo a massa do geofoma com folhas opacas durante longos períodos de armazenamento a céu aberto. À medida que a superfície afetada é erodida ou lavada, uma superfície não afetada pode ser exposta e a força adesiva adesiva é melhorada (CRISTELO, 2002; FORTES, 2002; GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002; COUTINHO, 2006; DAS, 2007; CODUTO, 2011; FARIAS, 2013).



7.4 Inflamabilidade



O geoexpandido é um material combustível. Embora o risco de incêndio seja improvável, pode ocorrer facilmente durante a construção ou no armazenamento. Como o geoexpandido é utilizado no canteiro de obras com outros materiais de engenharia, como o aço, é provável que ocorra o uso de chamas abertas, como a soldagem. Incluir o aditivo retardador de fogo durante a produção pode ser uma solução contra uma pequena fonte de ignição, mas não uma prevenção completa contra incêndios.

Nesse caso, o custo do bloco de geoexpandido será aumentado em 5-10%. Se as operações utilizarem uma fonte de ignição, como soldagem, os procedimentos do relógio de incêndio devem ser seguidos. Em todos os casos, todos os trabalhadores e pessoas incorporadas no local, ou usando a área de armazenamento, devem estar cientes da propriedade de inflamabilidade das substâncias com as quais estão lidando (MORAES, 2002; NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH, 2004; MARQUES, 2006; NEGUSSEY, 2007; OLIVEIRA, 2008).



7.6 Glacê Diferencial



Ter uma porção da estrada com condição de gelo, enquanto as partes adjacentes são livres de gelo, é conhecida como condição de congelamento diferencial. O gelo diferencial foi encontrado pela primeira vez na prática na década de 1960. Esse fenômeno normalmente ocorre entre pavimentos suportados e pavimentos de pontes. Situação semelhante ocorre entre pavimentos isolados mal concebidos e porções de pavimento que não são isolados. O congelamento diferencial é considerado um problema de segurança.

Nos veículos rodoviários, os motoristas não esperam encontrar uma cobertura repentina do pavimento quando uma estrada estiver em outro local sem gelo. A formação de gelo diferencial é um pouco reconhecível pelos condutores de veículos motorizados no caso de gelo no convés da ponte, uma vez que a alteração visual entre as duas superfícies diferentes é normalmente clara, especialmente se forem utilizados sinais de aviso adequados (CODUTO, 2011). Pelo contrário, a mudança repentina na condição de gelo para o caso de porções isoladas é totalmente inesperada pelos condutores e pode causar acidentes graves.

Geoexpandido abaixo pavimentos tem tendência a dificultar a penetração das geleiras e restringir o fluxo ascendente de calor do solo durante os dias de temperatura de ligeiro sub-congelamento. Isso pode resultar em diferentes taxas de formação de gelo e fusão entre áreas que têm e não têm EPS geoexpandido. Aumentar a capacidade da base e/ou do material da sub-base para fornecer algum fluxo de calor do solo para a superfície do pavimento pode minimizar a extensão da formação de gelo diferencial nas estradas percorridas. Uma maneira de fazer isso é fornecer uma espessura adequada para a base e/ou a sub-base, levando-se em consideração que o aumento da espessura acima de uma determinada quantidade pode resultar em um assentamento imediato ou de fluência indesejada (GUIDICINI, G., & NIEBLE, 2002).



7.7 Ataque Biológico



O geoexpandido não é nutritivo para qualquer organismo vivo. Portanto, não há potencial de que o EPS depositado no solo seja consumido como fonte de alimento. Por outro lado, os insetos às vezes se aninham em espuma. Formigas e cupins de carpinteiro foram encontrados em torno de estruturas residenciais com estrutura de madeira. EPS geo-espuma, utilizada como isolamento térmico, é suscetível ao ataque de insetos, como cupins, e tunelamento ou nidificação em seu caminho para elementos estruturais de madeira.

Projetos localizados longe da existência de elementos estruturais de madeira, como isolamento de estradas ou aterros, não têm evidências conhecidas de danos causados por insetos. Métodos apropriados de proteção precisam ser determinados com base na localização e situação do projeto. A consulta com fabricantes de EPS pode resultar em soluções para evitar a infestação de insetos, como a utilização de aditivos nos blocos de geo-blocos durante o processamento, para torná-los resistentes à tais ataques (CRISTELO, 2002; COUTINHO, 2006; DAS, 2007; FARIAS, 2013).



7.8 Absorção de Umidade



Geoexpandido tende a absorver uma pequena quantidade de umidade ao longo do tempo. Praticamente menos de 10% em volume é absorvido na vida útil do geoexpandido. Um valor de 10% aumentará a densidade do geoexpandido para aproximadamente 100kg/m3 para o geoexpandido de EPS tipo VIII. Em aplicações, quando o geoexpandido é utilizado como preenchimento leve, é importante levar em conta o aumento da densidade, pois isso será do lado conservador do projeto. É importante notar que alguma degradação nas propriedades térmicas pode ocorrer com o aumento da absorção de umidade (FARIAS, 2013).



8 CONSIDERAÇÕES FINAIS



O emprego dos geossintéticos tem sido cada vez maior no setor da construção civil, em especial em obras geotécnicas. Por ser de fácil de aplicação, possuir um custo relativamente baixo e ser extremamente versátil, estes materiais, quando comparados com metodologias e materiais tradicionais, tornam-se materiais de construção atraentes, o que justifica o aumento de seu emprego nesse setor.

Além de possuir características sustentáveis, que priorizam a preservação ambiental. Pelo fato de ser um material que possui baixo impacto no seu processo produtivo, e quando inserido no meio para desempenhar a função para qual foi designado, não ocasiona nenhum prejuízo ambiental.

O uso do geoexpandido possibilita a redução dos volumes de aterros em taludes, estradas, rodovias, e resolver muitos problemas hidráulicos, pode substituir ou agregar materiais convencionais que tem um custo maior e possuem problemas de logística; com isso, se torna possível reduzir prazos de obras, bem como reduzir custos comparados às soluções convencionais.

O geoexpandido pode apresentar grandes assentamentos a partir de qualquer fechamento de lacuna, deformações elásticas imediatas ou deformações de fluência. Ligações estruturais ou arquiteturais adjacentes podem ser ligadas a um aterro de geoexpandido, porém pode ser danificado devido ao movimento diferencial. O projetista deve estar ciente de tal problema, e os desenhos detalhados devem fornecer soluções para esses casos. Conexões com fenda ou pinos podem ser uma solução, a qual a deformação pode ocorrer na estrutura do EPS sem danificar as conexões e elementos adjacentes.

A densidade do geoexpandido é muito baixa. Portanto, durante a construção, toda a massa do EPS pode deslizar sob o efeito de qualquer força lateral, se nada for colocado em cima dela para aumentar a força normal de atrito. Esta situação pode acontecer no caso de aterro, enquanto as camadas de espuma ainda estão descobertas. A sequência de construção deve levar isso em consideração.

Para projetos que incorporam materiais de preenchimento de poliestireno expandido e preenchimento tradicional, o assentamento diferencial pode ser um problema que os dois tipos de construções são transicionados. Isso pode ser superado pela redução do número de camadas de geoexpandido, camada por camada ao longo do comprimento da construção. A extensão dessa zona de transição depende da estrutura e da taxa de liquidação calculada. Este tipo de detalhe de construção é comumente usado para rampas de aproximação de geoexpandido para pontes.

No presente trabalho, foi possível a compreensão sobre as características e propriedades do geoexpandido EPS, que atualmente é uma alternativa sustentável para a construção civil, sendo um produto em crescimento no mercado atual.

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Ilustrações: Silvana Santos