Maciços experimentais de laboratório de concreto compactado com rolo aplicado às barragens

Abstract

O crescimento das populações humanas e a necessidade urgente de melhoria das suas condições de vida, através do desenvolvimento sustentável, pressionam as reservas disponíveis para consumo, agronegócio e geração de energia. A utilização planejada dos recursos hídricos induz a formação de reservatórios através de aproveitamentos hidráulicos. A construção de barragens de concreto se iniciou no final do século XIX, e no Brasil teve notável desenvolvimento entre os anos 60 e 80, quando as barragens de concreto massa perderam competitividade em relação a diversas alternativas. O processo executivo denominado Concreto Compactado com Rolo, ou CCR, é uma evolução natural do concreto convencional, utilizando intensamente equipamentos originariamente empregados em grandes obras de terra para transporte, espalhamento e adensamento do concreto, gerando um processo industrial eficiente e competitivo. No Brasil a técnica está se mostrando competitiva em vários arranjos hidráulicos, notadamente a partir da década de 90, sendo desenvolvido o conceito de CCR com alto teor de finos pela pequena disponibilidade de pozolana no país. Pelas características intrínsecas do processo executivo, com consistência mais seca que o concreto convencional e o adensamento obtido pela aplicação de rolos compactadores, surgiram dúvidas quanto à aplicabilidade e capacidade de fornecimento de parâmetros adequados dos ensaios usualmente utilizados na caracterização e controle de qualidade de concreto convencional. Esta lacuna de conhecimento foi abordada na construção de maciços experimentais no campo, cujos resultados são conhecidos e interpretados, em geral, após o início da obra. Este trabalho propôs a execução de maciços experimentais compactados em laboratório, através de equipamento para simulação de colocação e adensamento de CCR existente no Laboratório de Concreto de FURNAS Centrais Elétricas S. A., em Goiânia. Os resultados foram validados através da comparação com os resultados do controle de qualidade do campo e testemunhos da UHE Dona Francisca, no Rio Grande do Sul. Com a validação da simulação em laboratório foram estudadas envoltórias de resistência entre camadas de concretagem para várias situações de intervalo de tempo de lançamento e de preparo e exposição de superfície de camada. Os estudos foram efetuados através de ensaios de cisalhamento direto em corpos-de-prova e testemunhos, avaliando os efeitos do traumatismo causado pela extração e pela sua usinagem, e os efeitos de sua forma propondo ensaios em testemunhos prismáticos, comparando-os com resultados equivalentes do maciço fora da junta. Os maciços experimentais de laboratório permitem a realização de ensaios de difícil execução no campo, e permitem a otimização de misturas antes do início da obra, com parametrização confiável.

The increase of human populations and the urgent need for improvements of their living conditions, by means of sustainable development, have put pressure on the water reserves, available for consumption, agribusiness and electric power generation. The planned utilization of hydro resources leads to the forming of reservoirs throughout the hydro projects. The construction of concrete dams has started at the end of the 19th century and, in Brazil, there has been an impressive development during the periods of 60’s and 70’s, when the mass concrete dams have lost the competitiveness, as compared to other several alternatives. The executive process denominated Rolled Compacted Concrete (RCC) is considered as a natural evolution of the conventional concrete, utilizing, intensively, earth-moving for transport, placement and compaction of concrete, thus generating an efficient and competitive industrial process. In Brazil, the RCC has been demonstrated to be competitive in several hydraulic arrangements, especially as of the decade of 90’s, when the RCC concept has been developed using the high fine contents approach, due to the small availability of Fly Ash in the country. Due to the intrinsic characteristics of the executive process, having dry consistency, as compared to the conventional concrete, and the compaction obtained from the application of compacting rollers, doubts came up as per the applicability and the capability of obtaining adequate parameters of the tests usually performed in the characterization and quality control of the conventional concrete. This gap of knowledge has been addressed during the construction of site full scale trials, whose results are known and interpreted, normally, after the commencement of construction works.The present work has proposed the execution of experimental test fills, in laboratory, by means of equipment for simulation of placement and compaction of RCC that exist in the Concrete Laboratory of FURNAS Centrais Eletricas S/A, in the city of Goiania, Brazil. The results have been validated throughout its comparison with those of the field quality control and cores drilled from Dona Francisca Hydroelectric Power Plant, in the State of Rio Grande do Sul. Based on the laboratory simulation validation , studies were made to determine the rupture envelope for the surface between concrete layers, for several situations of time intervals for casting, preparation and exposition of the layer’s surface. Such studies were performed by means of direct shear tests in cores and molded samples, evaluating the effects of traumatism caused by the extraction, as well as the effects of its shape, proposing tests in prismatic cores, and comparing the results with the equivalent drilled ones. The laboratory experimental test fills allow for the realization of tests that are difficult to be executed in field and also allow for the optimization of mixtures prior the job construction, at a reliable parametering.