Comitê Brasileiro de Barragens XXVI seminário Nacional de Grandes Barragens



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Comitê Brasileiro de Barragens

XXVI Seminário Nacional de Grandes Barragens

Goiânia – GO, 11 a 15 de Abril de 2005

T.96 A12


ATERRO EXPERIMENTAL DE CCR DO AHE PEIXE-ANGICAL

Newton Goulart Graça

Engenheiro Civil – Furnas Centrais Elétricas S.A.
Alfredo Santos Liduário

Engenheiro Civil – Furnas Centrais Elétricas S.A.


Geraldo Martins Filho

Engenheiro Civil – Furnas Centrais Elétricas S.A.


Dionésio Werner Junior

Engenheiro Civil – Furnas Centrais Elétricas S.A.

RESUMO
Neste trabalho é apresentada a descrição da execução do maciço experimental em CCR do AHE Peixe-Angical, que está sendo construído no Rio Tocantins, no estado do mesmo nome, de propriedade da ENERPEIXE S.A.. Nesta pista experimental foram efetuados testes tanto com relação a dosagens distintas como com relação à metodologias executivas como o CCR enriquecido tendo a pista atendido aos objetivos principais para consolidar a execução da barragem em CCR.

ABSTRACT


The aim of this paper is to describe the execution of the RCC full scale trial of Peixe-Angical Power Plant being built in Tocantins river, in the state of the same name, an ENERPEIXE S.A’s. property. In this full scale trial, some tests were carried out regarding different mixtures as much as executive methodologies, such as enriched RCC, and the main objectives were met as to consolidate the execution of the RCC dam.


  1. INTRODUÇÃO

Neste trabalho está apresentada a execução da pista experimental de CCR, realizada no canteiro de obras do AHE Peixe Angical. A pista experimental foi executada em 2004.


A execução de uma pista experimental de CCR como esta, tem normalmente os seguintes objetivos:





  • Verificar e treinar o pessoal envolvido no processo, no que diz respeito à boa técnica e à garantia da qualidade dos serviços executados; e,




  • Obter parâmetros em escala real das propriedades dos concretos (reológicas, mecânicas e de durabilidade), através de ensaios realizados com amostras retiradas da pista, bem como, ajustes em traços que serão utilizados.



  1. ENSAIOS REALIZADOS E METODOLOGIA DE EXECUÇÃO

Os ensaios de laboratório e de campo (executados na obra) foram realizados segundo procedimentos do Laboratório de Concreto do Departamento de Apoio e Controle Técnico de Furnas Centrais Elétricas S.A., os quais são parte integrante do Sistema da Qualidade [1].





  1. EXECUÇÃO E CONTROLE TECNOLÓGICO DA PISTA EXPERIMENTAL DE CCR

3.1. Localização da Pista Experimental


Na Figura 1 está mostrada a localização da pista experimental, que situa-se à jusante das estruturas de concreto, entre o vertedouro e a casa de força.


Figura 1: Localização da Pista Experimental

3.2. Materiais Utilizados


Os materiais utilizados nas dosagens foram o cimento CP IV-32 da marca Tocantins, os agregados: Brita 38 mm, Brita 19 mm, rejeito da britagem (material passante na peneira de 19mm), areia artificial e areia natural, e o aditivo polifuncional Sikament PR.

3.3. Equipamentos Utilizados


Os equipamentos utilizados para execução da pista desde a mistura do concreto até o lançamento e adensamento, foram o caminhão basculante convencional, trator de esteiras CAT D4, e rolos compactadores CC-43 e Wacker. O densímetro nuclear foi utilizado para o controle do CCR após compactação, conforme Figura 2.

FIGURA 2: Densímetro Nuclear utilizado para medir a Densidade, e Teores de Água e de Umidade do Concreto



3.4. Processo de Execução
3.4.1. Regularização
Inicialmente, foi feita a regularização do maciço experimental com uma camada de 0,2 m de concreto convencional classe E, de modo que fosse possível se obter uma superfície plana e horizontal. Juntamente com a regularização foram colocados os drenos e os veda-juntas (ver Figura 3) que estavam determinados em projeto [2] a ser colocados na localização da junta de dilatação/contração. Nas Figuras 3 a 5 estão apresentadas as regularizações, bem como os drenos e os veda-juntas, e a junta de dilatação/contração.


Figura 3: Regularização da Fundação dos Blocos da Pista Experimental anterior à Concretagem.


Junta de Dilatação/contração



FIGURA 4: Dreno e Veda-juntas

FIGURA 5: Junta de dilatação/ contração



3.4.2. Arranjo Geral da Pista Experimental
Na Figura 6 está apresentado um croqui da disposição dos concretos lançados, e nas Figuras 7 e 8 os cortes esquemáticos dos dois blocos executados.

CCR Classe I

CCR-EV

Bloco 1

Bloco 2


Figura 6: Disposição dos Concretos lançados nos Blocos (planta) [2].


Figura 7: Vista lateral do Bloco 1 [2]



Figura 8: Corte “A” do Bloco 2 mostrando as Camadas e Juntas [2]

3.4.3. Paramentos e Laterais
Para os paramentos de montante foram lançados 3 (três) tipos de concreto, a saber:
- CCV de classe E [2];
- CCR-EV, de classe I, concreto compactado com rolo enriquecido com calda de cimento que foi adicionada antes da compactação e vibrada através de vibradores de imersão [2];
- CCR classe I, o qual foi lançado em alguns locais junto às fôrmas para retirada posterior de testemunhos de modo a verificar as regiões de contato entre camadas [2].
No paramento de jusante, o CCR ficou em contato direto com as fôrmas, com exceção da região em torno do veda-juntas simples localizado na junta de contração.
Também, foi lançada a argamassa de ligação em uma parte longitudinal do bloco 2.(ver Figura 6).

3.4.4. Execução da Pista
A pista experimental foi executada em dois blocos utilizando 240 m3 de concreto, sendo 186 m3 de CCR classe I, 48 m3 de CCV e 6 m3 de CCR-EV, sendo adotado o método rampado.
A pista teve início em 08/06/2004 com o primeiro bloco de dimensões 4 m x 10 m x 2 m, com 7 camadas C1-1 a C7-1 de 30 cm de espessura compactada cada uma. A espessura lançada foi de 33 cm. Para as camadas C1-1 a C5-1 foi usado um CCR com consumo de 100 kg/m3, e nas camadas C6-1 e C7-1 um CCR com consumo de 267 kg/m3, com intuito de atingir 20 MPa aos 180 dias.
Na camada C5-1 a 80 cm em relação à regularização foi instalado um termômetro de resistência elétrica tipo Carlson (TE-M4) [2] para monitoramento da elevação da temperatura.
Inicialmente, colocou-se o concreto convencional junto à fôrma de montante, que posteriormente foi vibrado por vibrador de imersão, e em seguida, lançou-se o concreto CCR classe I. Devido ao pouco espaço para compactação com rolo de maior porte, utilizou-se um pequeno rolo compactador. Na Figura 7 e nas Figura 9 a 15 pode-se observar as etapas de concretagem desse primeiro bloco.










Figura 9: Primeiro Bloco antes de Iniciar a Concretagem.


Figura 10: Concreto Convencional junto à fôrma, do lado de montante, e CCR classe I.







Figura 11: Rolo compactador de pequeno porte usado em lugar de difícil acesso do rolo CC43.

Figura 12: Rolo compactador de pequeno porte, compactando em outra direção.










FIGURA 13: Caminhão descarregando o concreto para ser espalhado e compactado.


FIGURA 14: Trator de esteiras do tipo D4 espalhando o concreto.




FIGURA 15: Rolo Compactador (CC43) fazendo a compactação.


O bloco 2, com dimensões de 6 m x 20 m x 2 m, foi executado em13 camadas, C1 a C13, tendo sido lançado três tipos de concreto: CCR classe I, CCV classe E e CCR-EV [2]. Ainda neste bloco foi lançada argamassa de ligação entre as juntas de construção na metade do bloco (ver Figura 6). Esse bloco foi executado nas 4 etapas relacionadas abaixo:
1ª etapa - Esta etapa começou no dia 09/06/2004.
Inicialmente, lançou-se o concreto convencional junto à fôrma de montante, que posteriormente foi vibrado por vibrador de imersão. Em seguida, lançou-se o concreto CCR classe I. Devido ao pouco espaço para compactação com rolo de maior porte, utilizou-se um pequeno rolo compactador.
Nesta etapa foram concretadas as camadas C1 a C4 com um CCR de consumo 90 kg/m3 , tendo ao final das quatro camadas uma junta (J1) [2], que, por determinação do projeto, ficou exposta durante 6 horas.
Na camada C3, a 75 cm em relação à regularização, foi colocado um termômetro (TE-M1) [2] para monitorar a elevação da temperatura.
Nas Figura 16 a 20 estão mostradas algumas fases dessa etapa.






FIGURA 16: Trator de esteira

espalhando o concreto.



FIGURA 17: Colocação da junta de dilatação/contração.








FIGURA 18: Rolo compactador de pequeno porte fazendo a compactação em lugar de difícil acesso do rolo CC43.

FIGURA 19: Vibração do concreto convencional por vibrador de imersão.


FIGURA 20: Aspecto da camada após compactação.


2ª etapa - Esta etapa começou no dia 10/06/2004
Inicialmente, lançou-se a argamassa de ligação na metade da pista no sentido longitudinal, e logo depois, o concreto convencional junto à fôrma de montante, o qual foi posteriormente vibrado por vibrador de imersão. Em seguida, lançou-se o concreto CCR classe I. Devido ao pouco espaço para compactação com rolo de maior porte, utilizou-se um pequeno rolo compactador.
Nesta etapa foram concretadas as camadas C5 a C7 com um CCR de consumo de 80 kg/m3, tendo ao final das três camadas uma junta (J2) [2], que, por determinação do projeto ficou exposta durante 12 horas.
Na camada C6, a 80 cm em relação à regularização, foi colocado um termômetro (TE-M2) [2] para monitoramento da elevação da temperatura.
3ª etapa - Esta etapa começou no dia 10/06/2004.
Inicialmente, lançou-se a argamassa de ligação na metade da pista, no sentido longitudinal, e logo depois o concreto convencional junto à fôrma de montante, o qual foi posteriormente vibrado por vibrador de imersão. Em seguida, lançou-se o concreto CCR classe I. Devido ao pouco espaço para compactação com rolo de maior porte, utilizou-se um pequeno rolo compactador.
Nesta etapa foram concretadas as camadas C8 e C9 com um CCR de consumo de 90 kg/m3 , tendo ao final das três camadas uma junta (J3), que, por determinação do projeto ficou exposta durante 24 horas [2].
Essas duas camadas foram feitas com esse consumo a pedido do projetista, uma vez que este consumo, provavelmente, será o mais utilizado na barragem definitiva.
Também, para esta etapa, teve o início do lançamento do CCR-EV (concreto enriquecido com calda e vibrado) na face de “montante”, com uma calda de relação a/c de 0,8, com fluidez média de 8,52 segundos, sendo lançados cerca de 10 litros por metro linear em trincheiras de aproximadamente 20 cm de largura e escavadas nas profundidades de 300 mm, 200 mm e 100 mm. Estas profundidades foram feitas por camadas.
Nas Figuras 21 a 30 estão apresentadas algumas fases dessa etapa.






FIGURA 21: Início do lançamento da argamassa de ligação.


FIGURA 22: Argamassa de ligação espalhada em um lado no sentido longitudinal da pista.








FIGURA 23: Concreto Convencional depois de espalhada a argamassa.

FIGURA 24: Lançamento do CCR.








FIGURA 25: Vibração do concreto convencional antes da compactação

do CCR.


FIGURA 26: Escavação das trincheiras para introdução da calda.








FIGURA 27: Ensaio de fluidez com

a calda pelo cone de Marsh.



FIGURA 28: Lançamento da calda.











FIGURA 29: Pequenas “poças” para manter a calda no plano inclinado.

FIGURA 30: Vibração do CCR enriquecido com a calda.

4ª etapa - Esta etapa começou no dia 11/06/2004.


Inicialmente, lançou-se a argamassa de ligação na metade da pista no sentido longitudinal, e logo depois o concreto convencional junto à fôrma de montante, o qual foi posteriormente vibrado por vibrador de imersão. Em seguida, lançou-se o concreto CCR classe I. Devido ao pouco espaço para compactação com rolo de maior porte, utilizou-se um pequeno rolo compactador.
Para esta etapa foram concretadas as camadas C10 a C13, sendo que, para as camadas C10 e C11 foi utilizado um consumo de 70 kg/m3, para a camada C12 um consumo de 60 kg/m3 e, para a camada C13, um consumo de 267 kg/m3.
Também para esta etapa, foi dada continuidade do lançamento do CCR-EV (CCR enriquecido com calda e vibrado) na face de “montante”.
Na camada C11, à 80 cm em relação à regularização, foi colocado um termômetro (TE-M3) [2] para monitoramento da elevação da temperatura.
Na Figura 31 estão mostradas as camadas com seus respectivos consumos, e nas Foto 32 a 37 estão apresentadas algumas imagens da pista finalizada.



Consumo de 90 kg/m3


Consumo de 70 kg/m3


Consumo de 267 kg/m3


Consumo de 80 kg/m3


Consumo de 60 kg/m3


CCV – Classe E


FIGURA 31: Lateral do bloco 2 com as camadas e seus respectivos consumos.






FIGURA 32: Pista Experimental Finalizada.

FIGURA 33: Vista Lateral do Bloco 1.





FIGURA 34: Vista de Frente do Bloco 1.

FIGURA 35: Vista de Frente do Bloco 2.






CCR EV

CCR Classe I

Concreto convencional



FIGURA 36: Vista Lateral do Bloco 2 (lado de montante).

FIGURA 37: Vista Lateral do Bloco 2 (lado de jusante).

3.5. Resultados dos Ensaios Realizados


3.5.1. Dosagens Utilizadas
Os traços e propriedades dos CCR’s utilizados na pista experimental estão apresentados na Tabela 1 e nas Tabelas 2 a 3 estão apresentados os traços e propriedades da calda de cimento utilizada no CCR-EV e a argamassa de ligação respectivamente. Para o concreto convencional foi utilizado o classe E, cuja dosagem e propriedades são mostradas na tabela 4.5-4.


Tipo de Cimento

CP IV

Dados de Composição

Cimento (kg/m³)

60

70

80

90

100

267

Água (kg/m³)

135

135

135

135

135

135

Areia Natural (kg/m³)

348

348

346

345

343

557

Areia Artificial (kg/m³)

522

522

519

517

515

239

Rejeito (kg/m³)

217

217

216

215

215

199

Gnaisse 19 mm (kg/m³)

380

380

379

377

375

348

Gnaisse 38 mm (kg/m³)

706

708

703

700

697

646

Aditivo Polifuncional (kg/m³)

0,720

0,840

0,960

1,08

1,20

3,20

Aditivo Incorporador de ar (kg/m³)

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

Relação A/Ceq

2,25

1,929

1,688

1,500

1,35

0,506

% de Areia – Areias + Rejeito

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

Propriedades do Concreto Fresco
(valores médios)

Cannon Time (s)

9,33

9,10

9,47

7,16

9,33

8,00

(teórica ) (kg/m³)

2368

2378

2378

2379

2380

2391

(obtida) (kg/m³)

2436

2381

2343

2336

2378

2380

Umidade do concreto (%)

7,69

7,04

8,00

7,50

6,73

6,75

DMA - M. Específica - (kg/m³)

2354

2330

2314

2327

2383

2366

Tabela 1: Traços utilizados


Relação A/C

Fluidez

(segundos)

(valor médio)


0,8

8,52

Tabela 2: Calda utilizada no CCR-EV


Materiais

(kg/m³)


Relação

A/C


Abatimento

(mm)


Cim

Água

Areia

Aditivo

(Polif.)


359

324

1337

4,308

0,902

220

TABELA 3: Argamassa de Ligação

Traço em massa - 1:

7,22

Dados de Composição

Cimento CP IV

(kg/m³)

261

Água

159

Areia Natural

750

Brita 19 mm

452

Brita 38 mm

683

Aditivo Incorporador

0,065

Aditivo Polifuncional

2,613

Relação A/C

0,609

% argamassa s/ ar

53,3

% argamassa c/ ar

57,3

Módulo Finura

5,144

% de areia em massa

39,8

% de areia em volume

39,8

Propriedades do Concreto Fresco

Abatimento (cm)

9,0

Ar incorporado

4,9

Massa unitária (kg/m³)

2296

Resistência à Compressão (MPa)

7 dias

20,9

28 dias

27,5

90 dias

28,5

TABELA 4: Concreto Convencional (classe E).

3.5.2. Controle do CCR na Praça
Para cada camada foram feitas no mínimo duas leituras com o densímetro nuclear para a verificação do grau de compactação (Gc) e teores de umidade e água do CCR na praça, após compactação. As passadas foram contadas, considerando uma ida e outra voltando, ou seja, quando ia, contava uma passada, quando voltava, contava outra passada. Na Tabela 5 estão apresentadas os dados estatísticos das leituras.


Consumo

(kg/m3)

Número de Ensaios

Número de Determinações

Média

Desvio Padrão

Água

(kg/m3)

Umidade

(%)

G.C.

(%)

Água

(kg/m3)

Umidade

(%)

G.C.

(%)

60

2

10

127,0

5,66

99,9

7,71

0,384

0,300

70

5

15

122,6

5,48

99,4

7,54

0,403

1,487

80

3

15

120,8

5,34

97,9

5,75

0,269

0,848

90

5

25

131,6

5,98

95,9

6,95

0,331

0,728

90

(Entre a J2 e J3)



4

20

123,3

5,50

98,8

10,94

0,548

0,908

100

6

30

109,6

4,87

97,1

9,27

0,413

1,415

267

2

10

133,2

5,96

99,1

5,49

0,232

0,523

TABELA 5: Leituras do Densímetro Nuclear.



  1. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na Figura 38 está apresentada a face do bloco 1 com o bloco 2. De uma forma geral, esse bloco pareceu satisfatório, tendo apenas na última camada alguns “nichos” localizados na parte do CCR (20MPa aos 180 dias) (ver Figura 39).






FIGURA 38: Vista da Face do

Bloco 1 com o Bloco 2.



FIGURA 39: Vista da Face do Bloco 1 com o Bloco 2 Mostrando os “Nichos”.

Na vista lateral de “montante” do bloco 2, tanto para o CCR classe I, como para o CCR-EV, pode-se observar alguns “nichos”, conforme mostrado nas Fotos 5.2-1 e 5.2-2 para o enriquecido e 5.2-3 para o CCR.


FIGURA 40: Vista Lateral de “Montante” do Bloco 2

em Trecho onde foi Lançado o CCR Enriquecido.
Para o CCV de face não foram observados este “nichos”.




FIGURA 41: Vista lateral de “Montante” do Bloco 2 (“Nichos” (CCR-EV)).

FIGURA 42: Vista Lateral de “Montante” do Bloco 2 (CCR Classe I e CCV)

Os resultados dos ensaios em andamento inclusive dos testemunhos extraídos serão disponibilizados no próximo Congresso do IBRACON.


Verificou-se que a execução da pista experimental atendeu aos objetivos previstos tornando-se uma etapa necessária e fundamental para qualquer barragem de CCR.

Verifica-se que a utilização da técnica do CCR enriquecido para a face precisa ser melhor investigada, principalmente com relação a sua técnica de execução; os resultados obtidos mostram porque tem se utilizado esta técnica junto com a membrana na face de montante.


Um outro aspecto importante foi a execução da pista com a técnica do método rampado, que foi utilizado na construção da barragem de CCR da UHE Lajeado , com resultados excepcionais, e que está sendo aplicado na barragem e ensecadeira do AHE Peixe-Angical.



  1. PALAVRAS-CHAVES

Concreto, Rolo, Compactação, Experimental, Barragem





  1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Manual da Qualidade do DCT.T. - Departamento de Apoio e Controle Técnico - Furnas, 2004;


[2] Themag Engenharia Ltda, Especificação Técnica 6376-02-GL-420-ET-16617-R0 – Maciço experimental; Especificação Técnica 6376-02-GL-420-ET-16614-R0 – AHE Peixe Angical – Concreto Convencional; Especificação Técnica 6376-02–BC-420-ET-16587- AHE Peixe Angical R0 - Concreto Compactado com Rolo; Relatório Técnico 6376-02–GL-420-RT-16624-R0 - Sistemática para o controle da qualidade do concreto convencional; Desenho Técnico 6376-02–BC-420-DE-16620-R1 – AHE Peixe Angical - Barragem de concreto – Maciço experimental – Plantas e cortes; e Desenho Técnico 6376-02-BC-420-DE-16621-R0 – AHE Peixe Angical - Barragem de concreto – Maciço experimental – Testemunhos e instrumentação, planta e vistas.

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