Análise de deformações transientes em misturas asfálticas aplicadas como elemento impermeabilizante em barragens de enrocamento

Abstract

Na Europa, a utilização de materiais asfálticos como elemento impermeabilizante do maciço é prática corrente desde 1930, tendo ao longo do tempo comprovado ser uma opção tecnicamente eficaz e economicamente competitiva quando comparada com as soluções tradicionais. Em 2003, um projeto de pesquisa financiado pela ANEEL e coordenado por Furnas Centrais Elétricas e em parceria com a Universidade de Brasília serviu para iniciar o estudo da aplicação de materiais asfálticos para a aplicação em barragens. Os bons resultados apresentados pelo projeto evidenciaram e comprovaram o potencial de aplicabilidade dessa tecnologia e o fruto mais concreto dessa pesquisa é a barragem da UHE Foz do Chapecó, o primeiro núcleo asfáltico a ser construído no Brasil. O presente trabalho teve como objetivo complementar as pesquisas iniciadas por Falcão (2003 e 2007), estudando principalmente o comportamento das misturas de concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) com diferentes tipos de agregados (basalto, calcário, granito e micaxisto) no que se refere ao fenômeno da fluência, além de verificar e comparar o comportamento das propriedades mecânicas e hidráulicas das diferentes misturas. Para isso foram realizados os ensaios de caracterização dos materiais, dosagem da mistura, desgaste cântabro, resistência à tração, resistência à compressão, permeabilidade, triaxial e ensaios de fluência estática não confinada. Para todas as misturas estudadas notou-se a diminuição do volume de vazios, da resistência a tração e do desgaste cântabro com o aumento do teor de ligante na mistura. Verificou-se que uma maior quantidade de ligante faz com ocorra uma queda da rigidez, tornando a mistura seja mais susceptível ao fenômeno da fluência. De uma forma geral o desempenho das misturas quanto à fluência pode ser classificado de maneira decrescente seguindo a seguinte ordem: CBUQ-micaxisto, CBUQ-basalto, CBUQ-granito e CBUQcalcário. Sob o aspecto hidráulico, misturas praticamente impermeáveis podem ser obtidas para um volume de vazios inferior a 3%, valor este obtido para a maioria das misturas que contém teores de ligante superiores a 5,5%. Conclui-se, finalmente, que o comportamento mecânico e hidráulico da misturas de CBUQ estudadas apresentou-se coerente com os valores encontrados na literatura e que estas misturas são potencialmente aplicáveis em estruturas hidráulicas. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Hot mix asphalts (HMA) have been used as impervious core of rockfill dams in Europe since the 1930s. These experiences show that HMA can provide a technically and economically viable alternative to conventional clay core dams. This type of solution has not yet been tried in Brazil and this motivated a joint venture research program involving Furnas Electrical Company and the University of Brasilia, with the financial support of ANEEL. This research stated in 2003 and is still under way, but the promising results obtained so encouraged the project of the first HMA core dam, currently under construction in Foz do Chapeco, in the Southern region of Brazil. This dissertation is part of this research program and its main objective is to complement the previous studies about the mechanical and hydraulic properties of asphalt concrete using different types of aggregates, such as limestone, micaschist, granite and the basalt of Foz do Chapeco dam. The laboratory testing program includes: the full characterization of the component materials, such as aggregates and asphalt binder; the dosage of the hot asphalt mixes; mechanical tests, such as Cantabro abrasion, unconfined compression, indirect tensile strength, triaxial compression, and a special focus on unconfined creep tests. Hydraulic tests were also performed to determine the permeability of the mixtures. The results show a decrease in volume of voids, tensile strength and Cantabro mass loss for mixes with increasing asphalt binder contents. It was also observed that the increase in binder content results in mixes with lower stiffness and higher creep compliance. Considering the different mineralogy of the aggregates investigated, the overall mechanical performance of the asphalt mixes can be roughly classified in the following order, from best to poorer: HMA-Micaschist, HMA-Basalt, HMA-Granite and HMA-Limestone. From the hydraulic point of view, practically impervious mixes could be obtained for specimens with volume of voids lower than 3% and this was achieved for most mixes with binder content above 5,5%. Finally, it is conclude that the hydraulic and mechanical properties obtained during this research are compatible with the values reported in the specialized literature and that HMA properly designed are potentially applicable as impervious core in rockfill dams.