Estudo das propriedades mecânicas e hidráulicas de concretos asfálticos para aplicação em barragens

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. A mistura que tem sido utilizada é um concreto betuminoso aplicado externamente, na face de montante, ou como núcleo interno de barragens podendo ser esta técnica aplicada em barragens de terra ou de enrocamento. O Brasil possui uma variedade enorme de condições de fundação, clima e tipos de solos, possibilitando assim a análise de diferentes opções de projeto que venham ser econômica e tecnicamente viáveis. Entretanto, não existem relatos de obras, projetos, ou até mesmo trabalhos técnicos nacionais relacionados à utilização de misturas betuminosas como único elemento de vedação de barragens. Neste contexto, no ano de 2002, Furnas Centrais Hidrelétricas em parceria com a Universidade de Brasília, iniciaram um projeto de pesquisa visando o estudo da viabilidade de aplicação de misturas betuminosas com utilização de agregados minerais do Centro-Oeste. Desde então, o presente tema tem sido foco de estudo no âmbito do curso de pós-graduação em geotecnia culminando com a defesa de duas dissertações de mestrado (Falcão, 2003 e Jacintho, 2005) e se estendendo até a publicação da presente tese. Foram realizados ensaios laboratoriais de permeabilidade, módulo de resiliência, resistência à tração, desgaste cântabro e triaxiais de grande escala em misturas de concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) e de concreto poroso de asfalto (CPA) dosado para vários teores de ligante. Foram realizadas análises numéricas de fluxo, estabilidade de taludes e tensão-deformação simulando a aplicação de misturas asfálticas em núcleo ou face betuminosa de uma barragem hipotética. Os paramentos utilizados nas análises numéricas foram os obtidos nos ensaios laboratoriais e alguns valores encontrados na literatura. De uma forma geral, o comportamento mecânico e hidráulico das misturas estudadas apresentou-se coerente com os valores encontrados na literatura internacional, sendo estas misturas consideradas potencialmente aplicáveis em estruturas hidráulicas. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The use of concrete asphalt as the impervious element in rockfill and embankment dams has been widely adopted in Europe since 1930 and its good technical performance has been verified when compared to traditional solutions. The mixture used, either in embankment or rockfill dams, is the asphalt concrete applied as a liner on the upstream face of the dam, or as an internal core. Brazil has a large variety of foundations, climatic and soil conditions, what makes possible different possibilities of project analysis witch may be technical and economical attractive. However, there is no further information related to the construction, projects, or even technical national papers about the use of concrete asphalt as the only impervious element of dams. Facing this context, Furnas Centrais Hidreletricas and the University of Brasilia in 2002 started a research looking forward to study the application availability of asphalt mixtures using local mineral aggregates. Since then, two master thesis concerning about this subject were elaborated on the pos-graduation program in geotechnic of the University of Brasilia (Falcão, 2003 and Jachinto, 2005). A laboratorial experimental program was stabilized. Permeability, triaxias large scale tests, resilient modulus and tensile strength tests were carried out into concrete asphalt specimens varying the bitumen percentage and mineral aggregate. Flux, Slope Stability and Stress-Strain numerical analyses were also performed to simulate the application of asphalt concrete on the face or the core of a hypothetical dam. It could be concluded from the results that the mechanical and hydraulic behaviors of the studied mixture were coherent with the international literature values and that the mixture has a good potential of applicability in hydraulic structures.