Ancoragem em rocha : avaliação da adesão entre nata de cimento e rochas sedimentares em ensaios de laboratório

Abstract

A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares.

This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.