Ensaios de Controle de Qualidade em Campo o

Os ensaios de controle tecnológico são atividades para verificar o processo executivo, tanto em termos dos serviços de campo propriamente ditos como em relação ao produto final (camada lançada do núcleo). Esses ensaios são ferramentas primordiais de controle tecnológico para detecção de qualquer erro ou falha no processo executivo e servem também como ferramenta de liberação entre um lançamento e outro, tornando não subjetivo a liberação de camadas, tomando-se como parâmetros básicos como trabalhabilidade do material e temperatura de lançamento como aspectos passíveis de inspeções visuais da mistura como efeitos de exsudação ou segregação, por exemplo.

Assim, em cada etapa do processo executivo, são feitas avaliações para adequação e caracterização dos materiais de construção, começando pelo transporte e lançamento da argamassa que deve chegar em campo com temperatura igual ou superior a 135°C, de forma a garantir uma boa trabalhabilidade do material, sua característica auto-adensável, bem como garantir uma adequada compactação e interação com a camada anterior, sem a presença de quaisquer feições deletérias ou atípicas de lançamento. Nessa fase, pelo fato do CBUQ estar ainda quente, ele é de fácil remoção, caso seja necessário para correção.

Após o lançamento de uma dada camada, uma amostra deformada do material era coletada ainda quente e levada, então, ao laboratório para a execução dos ensaios de controle de qualidade. Os procedimentos utilizados para a moldagem dos corpos de prova seguiram as recomendações da NBR 12891 (ABNT, 1993) para moldagem Marshall (compactação por impacto), mas com aplicação de 30 golpes em vez dos 50 ou 75 especificados pela norma brasileira, redução adotada no sentido de melhor reproduzir a energia efetivamente aplicada na compactação do núcleo de barragens (que utilizam rolos de 7 a 10 kN).

Em seguida, procedia-se à determinação da massa seca e submersa, de acordo com os procedimentos da norma NBR 8352 (ABNT, 1984) para o cálculo da massa específica aparente de cada corpo de prova. Para o cálculo dos respectivos volumes de vazios, era também calculada a massa específica máxima (ou massa específica real) pelo chamado ‘método Rice’ (ASTM, 2000). O método consiste na aplicação de vácuo para a determinação da massa específica da mistura de agregados e ligante, levando-se em conta a quantidade de ligante que é absorvida pelo agregado e a diferença entre as viscosidades da água e do betume. Cuidado especial neste ensaio consiste exatamente na aplicação de uma pressão de vácuo à amostra ensaiada capaz de expulsar completamente o ar remanescente entre os agregados recobertos pelo filme de ligante.

A Tabela 4.5 apresenta os valores médios obtidos para os teores de ligante, volumes de vazios, densidade aparente e densidade real das amostras coletadas do núcleo asfáltico da barragem principal da UHE Jirau. O valor médio dos volumes de vazios foi da ordem de 0,96% e constatou-se uma quase equivalência entre os valores médios das densidades real e aparente das amostras ensaiadas.

Tabela 4.5 – Valores médios dos parâmetros de controle de campo

Média 6,66 0,96 2,35 2,38

Nº de Amostras deformadas. 1135 1070 1070 1070

Desvio Padrão 0,3 0,26 0,01 0,01

Coef Variação (%) 4,54 27,3 0,35 0,37

Teor de CAP (% ) Volume vazios %

Densidade aparente

(g/cm³)

Densidade real (g/cm³)

Após o lançamento de quatro camadas de 0,20m de espessura, a atividade era paralisada até o completo resfriamento do núcleo, quando, então, era retomado o lançamento de outras quatro camadas. Com o resfriamento da camada, o CBUQ ganha consistência adequada para se proceder à extração de testemunhos (amostras indeformadas), utilizando-se um equipamento extrator rotativo (Figura 4.5a), o que era feito após a execução de 25 a 30 camadas do núcleo asfáltico. As amostras coletadas têm cerca de 30 cm de comprimento por 10cm de diâmetro (Figura 4.5b).

(a) (b)

Figura 4.5 – Equipamento rotativo para extração (a) e amostra coletada do núcleo (b).

Após extração, as amostras eram levadas ao laboratório para preparação de corpos de prova com 5 cm de espessuras (Figura 4.6, assim designadas: amostra A (0 A 5cm a partir do topo); amostra B (5cm a 10cm), amostra ‘C’ (de 10cm a 15cm), amostra ‘D’ (de 15cm a 20cm) e amostra ‘E’ (de 20cm a 25cm da extensão da amostra coletada, correspondente ao trecho de 0 a 5cm do topo da camada anterior).

O objetivo do seccionamento dos corpos e prova é verificar a efetividade da compactação ao longo de uma mesma camada, bem como as condições do contato entre uma camada e outra, além de aferir os resultados dos ensaios realizados nas amostras deformadas retiradas previamente, ratificando ou não os volumes de vazios pré-determinados. Os resultados demonstram, mais uma vez, a eficiência e a adequabilidade da metodologia construtiva do núcleo asfáltico, uma vez que todas as subcamadas avaliadas apresentaram volumes de vazios inferiores a 3% (variação entre 0,89% na camada ‘E’ a 1,16% na camada ‘B’).

Tabela 4.6 – Parâmetros de controle para os testemunhos coletados do núcleo

A B C D E

Nº de Amostras 57 57 57 57 47

Média 1,06 1,16 1,03 1,12 0,89

Volume médio de vazios (%) 0,38 0,48 0,47 0,49 0,31

Coef. de Variação (%) 36,3 41,87 45,15 43,48 34,28

Volume médio total (%) 1,05

CP’s Indeformados

Observa-se, assim, um ganho significativo da eficiência da compactação quando se obtém o volume de vazios da porção superior da camada de base, após o lançamento do bloco seguinte (quatro camadas de 0,20m de espessura cada uma). Conclui-se, portanto que, muito provavelmente, esse ganho seria estendido também para as camadas mais subjacentes, contribuindo para o enrijecimento global da estrutura do núcleo e, consequentemente, para uma redução da condutividade e hidráulica do maciço.

Com efeito, considerando a relação tipicamente logarítmica entre índices de vazios e permeabilidades de núcleos asfálticos (como mostrado previamente no Capítulo 2 da dissertação), constata-se que, para um volume de vazios de referência de 3%, a permeabilidade do núcleo seria inferior a 10-10 m/s (ver Figura 2.6), o que caracterizaria um maciço praticamente impermeável.

Por outro lado, é importante ressaltar que o valor médio do volume de vazios obtido para o núcleo asfáltico da barragem principal da UHE Jirau foi de apenas 1,05%, o que resultaria em uma permeabilidade ainda menor, consolidando as análises precedentes e a grande característica de estanqueidade desta solução de vedação para barragens.

Além do controle de qualidade da execução do núcleo, eram realizados também ensaios de controle dos enrocamentos e transições, demais materiais de construção de uma barragem de enrocamento com núcleo asfáltico (BENA). Em ambos os casos, o parâmetro principal de controle de qualidade em campo é a densidade, uma vez que a granulometria dos materiais já havia sido submetida a rígidos controles na central de britagem.

O ensaio básico de campo era o chamado ‘ensaio de membrana plástica’. Esse ensaio consiste em se utilizar três tipos de gabarito que dependiam do material a ser ensaiado: um gabarito de 4m x 4m para o enrocamento, um gabarito cilíndrico, de 1,5m de diâmetro, para a transição grossa e enrocamentos finos e um gabarito cilíndrico, de 0,60m de diâmetro, para as transições finas. O processo consistia em escavar uma vez e meia a altura da camada lançada e compactada, que era de 0,80m para o enrocamento, 0,40m para o enrocamento fino e transição grossa e de 0,20m para transição fina (a transição fina tinha esta altura de lançamento final pois a mesma era lançada conjuntamente com o núcleo asfáltico pela mesma acabadora, sendo, então, limitada a sua altura pela altura da camada do núcleo.

Inicialmente, a partir da instalação prévia do gabarito de madeira (Figura 4.7a), o espaço interno era escavado e o peso do material removido era lançado em um caminhão previamente pesado. Em seguida, a escavação era modelada por uma membrana plástica que era conformada ao máximo às paredes e ao fundo da escavação, e preenchida completamente com água (Figura 4.7b), sendo o volume aferido por um hidrômetro.

(a) (b)

O ensaio era realizado periodicamente, em função dos volumes pré-estabelecidos do lançamento de cada material. A densidade era obtida diretamente pela relação entre a massa e a volume do material escavado (Tabela 4.7).

Tabela 4.7 – Valores médios das densidades dos enrocamentos e transições

Mate rial Quantidade de ensaios Densidade Me dia(g/cm3)

Transição fina 108 2,143

Transição grossa 23 2,135

Enrocame nto Fino Dmax 0.40m 9 2,122

Enrocame nto Dmax 0,80m 7 2,064

O controle de campo assim feito confirmou integralmente as especificações técnicas e os parâmetros de projeto adotados para a avaliação da estabilidade estrutural da barragem. Por outro lado, o controle de compactação era feito mediante a adoção de um número mínimo de seis passadas do rolo liso vibratório, parâmetro este obtido com base nas avaliações do comportamento geotécnico das primeiras camadas lançadas em campo.

CAPÍTULO

5

C

COONNCCEEPPÇÇÃÃOOGGEERRAALL,,

MMEETTOODDOOLLOOGGIIAASSCCOONNSSTTRRUUTTIIVVAASS

E

E

SSOOLLUUÇÇÕÕEESSDDEEPPRROOBBLLEEMMAASSEEMMCCAAMMPPOO

Barragens de enrocamento com núcleo asfáltico incluem, além de novas concepções de engenharia, a interação contínua de metodologias construtivas com procedimentos de controle tecnológico, o que implica, em muitos casos, a ocorrência de problemas e de interferências diversas na sequência das operações de campo. Em obras desta natureza, boas concepções de planejamento tornam-se fundamentais para a minimização destes problemas, visando compatibilizar a participação integrada das diferentes empresas e ações envolvidas na viabilização do empreendimento.

No caso da UHE Jirau, as obras civis ficaram a cargo da empresa Construções e Comércio Camargo Corrêa S.A. (designada no texto a seguir pela sigla CCCC), com a construção da barragem principal (Leito do Rio) prevista para ser realizada entre abril a novembro de 2012. Em fevereiro de 2012, a empresa norueguesa VEIDEKKE (terceira contratada), parceira no projeto como responsável pela execução do núcleo asfáltico da barragem, deu início aos trabalhos de mobilização e de implantação da usina de concreto asfáltico na obra, exigência básica frente aos grandes volumes demandados.

A usina de concreto asfáltico deve incluir preferencialmente balanças automáticas e controle impresso de quantidades e temperaturas de cada batelada, possuindo três, ou preferencialmente quatro, silos aquecedores para armazenamento dos agregados, sendo um destes silos destinado à mistura pronta, com capacidade de estocagem correspondente a pelo menos 30 minutos de produção da máquina pavimentadora. A capacidade de produção da central deve ser, no mínimo de 50 – 60 t/h, para que se tenha uma produção contínua na construção da barragem. A Figura 5.1 apresenta uma vista geral da usina de asfalto implantada na obra, do tipo gravimétrica, atendendo estas premissas operacionais.

Figura 5.1 - Usina de Concreto Asfáltico da UHE Jirau (Ramalho et al., 2013)

Conforme exposto previamente, as condições de estabilidade da barragem com núcleo asfáltico impõem a necessidade de utilização de zonas de transição a montante e a jusante do núcleo, permitindo uma melhor redistribuição das tensões impostas pelo enrocamento. Em termos da concepção construtiva envolvendo estes materiais, embora possam ser adotadas técnicas distintas, a sistemática comum consiste na implantação mecânica e conjunta de ambos (técnica construtiva chamada DACC ou Dense Asphaltic Concrete Core), o que otimiza bastante os prazos operacionais (ICOLD, 1992).

A máquina pavimentadora (core paving machine) a ser utilizada na execução do núcleo asfáltico deve possuir características que permitam o suporte imediato do núcleo e garantam um comportamento integrado do conjunto núcleo - transições finas. Para isso, a máquina possui caçambas que promovem o lançamento simultâneo dos materiais do núcleo e das transições finas de montante e de jusante, que são alimentadas por carregadeiras independentes e dispostas de ambos os lados do núcleo. Este equipamento é comumente referido como sendo de terceira geração, por constituir uma evolução dos equipamentos pioneiros, possibilitando a construção de núcleos de 0,40 m a 1,5 m de largura e ajustes de geometria ao longo da construção.

Três critérios de referência devem ser adotados na metodologia construtiva de núcleos asfálticos em barragens de enrocamento (ICOLD, 1992):

(i) a implantação do concreto asfáltico e dos materiais das transições deve ser feita de forma acurada e contínua, seguindo-se as determinações de projeto relativas a cada camada;

(ii) os diferentes materiais utilizados devem ficar nivelados nas etapas de lançamento e de compactação;

(iii) as taxas de disposição dos materiais do núcleo e das zonas de transição devem ser compatíveis com a sequência construtiva da barragem como um todo.