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Type: Dissertação
Issue Date: 1-Dec-2006
Authors: PINHO, José Rodrigo Santana
First Advisor: SOUZA, Remo Magalhães de
First Co-Advisor: BARATA, Márcio Santos
Title: Avaliação de sistemas de reparo para o problema de abrasão do concreto de superfícies úmidas em usinas hidrelétricas
Other Titles: Evaluation of repair systems to the problem of abrasion of concrete surfaces in humid hydroelectric
Sponsor: REDE CELPA - Centrais Elétricas do Pará
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Citation: PINHO, José Rodrigo Santana. Avaliação de sistemas de reparo para o problema de abrasão do concreto de superfícies úmidas em Usinas hidrelétricas. 2006. 151 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Centro Tecnológico, Belém, 2006. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.
Resumo: A área de pesquisa em patologia das construções vem crescendo muito ultimamente, devido à degradação natural observada nos mais diversos tipos de edificações. Neste sentido, grande atenção vem sendo dispendida às estruturas de concreto de obras especiais como usinas hidrelétricas (UHEs) em virtude de sua complexidade e importância, tanto social quanto econômica. Uma das patologias que mais ocorrem nestas estruturas é a abrasão hidráulica do concreto, a qual pode levar a construção à ruína, em casos extremos. Este trabalho visa obter e analisar dados de vários materiais de reparo quanto à resistência à abrasão hidráulica e quanto aos seus respectivos sistemas de aderência. Dividiu-se a pesquisa em três grandes etapas: na primeira verificaria as características físicas e mecânicas dos materiais de reparo, a segunda analisaria a compatibilidade entre reparo e substrato através da aderência obtida no ensaio de compressão na junta diagonal e a terceira forneceria dados sobre a resistência à abrasão dos reparos através do ensaio ASTM C1138. Na primeira etapa foram realizados os ensaios de resistência à compressão axial e consistência dos concretos e argamassas utilizados como reparos profundos e superficiais para as idades de 3, 7 e 28 dias; Na segunda, aos 3 e 28 dias de idade, foram realizados os ensaios de aderência dos sistemas adesivos, abrangendo materiais cimentícios e à base de polímeros; Na última etapa foram utilizados os mesmos materiais de reparo da primeira: argamassas e concretos à base de cimento com e sem adição de pozolanas sílica ativa e metacaulim e argamassa à base de resina epóxi aos 3 e 28 dias. Como resultados, foram obtidas resistências à compressão axial entre 40 e 65 MPa para os materiais cimentícios aos 3 dias de idade e entre 60 e 80 MPa aos 28 dias, enquanto que para a argamassa epóxi a resistência foi de 20 MPa para ambas as idades. A consistência das argamassas foi tixotrópica, enquanto que a dos concretos foi bastante fluida. Quanto à aderência, realizou-se a aplicação dos adesivos em superfícies escarificadas, limpas e encharcadas, o que possibilitou uma expressiva vantagem dos adesivos à base de cimento e relação aos poliméricos, mesmo estes sendo indicados para colagem em substratos úmidos. Na etapa de abrasão dos reparos, utilizou-se uma nova metodologia de preparo dos substratos de concreto e posterior aplicação dos reparos, classificados em profundos ou superficiais. O reparo que apresentou maior resistência à abrasão foi o de argamassa epóxi. Não houve diferença estatística significativa entre os concretos sem adição e com adição de sílica ativa e metacaulim de alta reatividade. Em geral, o desgaste das argamassas, especialmente aos 3 dias, foi maior que o dos concretos, onde se verificou claramente a presença de dois estágios de taxa de desgaste em função da resistência à abrasão dos agregados graúdos. Assim, foi possível identificar diferentes estágios de desgaste para os concretos utilizados.
Abstract: The research field of construction pathology has been steadily growing lately due to natural degradation observed in different structures. In this sense, great attention has been devoted to special concrete structures such as hydroelectric power plants (HPP) because of their complexity and importance, socially as well as economically. One of the pathologies that is most found in these structures is hydraulic abrasion of concrete, which can lead, in extreme cases, structures to complete failure. The objective of this research work is to obtain and analyze test data of various repair materials regarding their resistance to hydraulic abrasion as well as their respective adherence systems. The research was divided into three phases: the purpose of the first phase was to investigate the physical and mechanical characteristics of the repair materials; the objective of the second phase was to analyze the compatibility between the repair material and the substrate through the evaluation of adherence by the slant shear test; Finally, the purpose of the third phase was to provide data about the abrasion resistance of the repair materials through the ASTM C1138 testing method. In the first phase, axial compression tests and consistence tests were perfomed with the concretes and mortars used as deep and superficial repairs at 3, 7 and 28 days. In the second phase, adherence tests were made, at 3 and 28 days, in the adhesive systems, which consisted of polymers and cement based materials. In the last phase, the same repair materials of the first phase were used: cement based mortars and concretes with and without pozolanic addition silica fume and high reactive metakaolin and an epoxy mortar at 3 and 28 days of age. As results, axial compression strengths between 40 to 65 MPa were obtained for the cementitious materials at 3 days of age and between 60 to 80 MPa at 28 days. Meanwhile the epoxy mortars strength was 20 MPa for both ages. The mortars consistency was thixotropic, while the concretes ones were very fluid. Regarding the adherence tests, the surfaces were first scarified, then clean and wet, which provided a condition for the cementitious adhesives to perform much better than the polymeric ones, even for those that were recommended for adhesion in wet substrates. In the abrasion test phase, a new methodology was used to prepare the concrete substrates before the application of the repair materials. The repair that achieved the best results under abrasion was the epoxy mortar. No statistically significant difference was observed between the concretes with and without pozzolanic additions. In general, the mortars wear, especially at 3 days, was larger than the concretes wear, in which the presence of two stages of rate of degradation were clearly verified, due to the abrasion resistance of the coarse aggregates. Therefore, it was possible to identify different stages of abrasion wear for the tested concretes.
Keywords: Concreto
Usinas hidrelétricas
Abrasão hidráulica
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Appears in Collections:Dissertações em Engenharia Civil (Mestrado) - PPGEC/ITEC

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