PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DE ESTRUTURAS EM CONCRETO DE USINAS HIDRELÉTRICAS

PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLOGICAS DE ESTRUTURAS EM CONCRETO DE USINAS HIDRELÉTRICAS

As manifestações patológicas de estruturas em concreto podem ter origem em qualquer uma das etapas da construção (planejamento/projeto), materiais, execução e utilização).

Aranha (1994) destaca que os fatores que determina velocidade de execução da obra, em geral, estão mais relacionados ao prazo e ao custo do empreendimento, a seleção dos materiais e mão-de-obra, acabam sendo deixados em segundo plano, configurando-se então um quadro favorável à incidência de patologias diversas. Isto também acontece em obras de barragens, visto que, normalmente, existem cláusulas contratuais bastante onerosas para o caso de atraso na entrega das obras.

Os problemas patológicos são, normalmente, provocados pela ação de agentes agressivos, que atuam de forma sinergética, se constituindo em um processo evolutivo, ligado a uma serie de causas, e não a uma única causa.

As estruturas em concreto que compõe uma usina hidrelétrica estão submetidas a ambientes consideravelmente agressivos, visto que a maioria destas estruturas irá desempenhar a sua função em condição submersa.

(gel silico-alcalino formado pela reação entre os agregados reagentes e o cimento)

1. EROSÃO

A erosão é um processo de desgaste superficial comum em estruturas sujeitas a passagem de fluxos de agua. Pode ser decorrente do impacto de material em suspensão ou da formação e explosão de bolhas de ar, configurando, respectivamente, os mecanismo de abrasão e cavitação, discutidos em maior detalhe a seguir:

A abrasão é um processo de desgaste que ocorre quando partículas são transportadas pela água e entram em choque com a superfície de concreto. Este impacta causa atrito, esfolamento e ranhuras na superfície, causando fissuras e agravando a extensão de prováveis microfissuras existentes na pasta de cimento e deixando os agregados aparentes (KORMANN, 2002).

[pic 1]

Solução:

Materiais utilizados na restauração das zonas erodidas são argamassa epóxidica, aplicada com ponte de aderência de resina epóxi, e concreto convencional. A argamassa epoxídica é bastante utilizada em regiões onde as solicitações mecânicas são altas pois a matriz epóxi apresenta grande resistência à tração e excelente resistência química.

1. CAVITAÇÃO

A cavitação, normalmente, é produzida em regiões onde o fluxo da água se separa da superfície do concreto, seja pela mudança brusca de direção ou pela passagem de água em grande velocidade da água sobre uma superfície de escoamento com irregularidades superficiais.

Em canais abertos, a água apresente um  fluxo não-linear. Quando escoa com uma velocidade superior a 12 m/s, a mesma pode causa uma erosão progressiva da superfície de concreto, devido ao desenvolvimento da cavitação. Em condutos fechados estes danos podem ocorrer em fluxos com velocidade a partir de 7,5 m/s (NEVILLE, 1997).

As erosões causadas por abrasão apresentam, normalmente, superfície regular e plana na região de deterioração. Segundo Scandiuzzi e Andriolo (1986) “[...] a superfície erodida por cavitação é áspera, rugosa, deixando os agregados à vista, dando o aspecto de uma ‘bicheira’.

[pic 2]

Solução:

Uma das melhores maneiras de proteger o concreto do efeito da cavitação é por meio da previsão da sua ocorrência na fase de projeto e nos procedimento de construção, produzindo-se um fluxo tranquilo e uniforme na estrutura hidráulica.

1. Reação Álcali-Agregado

A reação álcali-agregado (RAA) é um dos fenômenos patológicos mais importantes que interferem na durabilidade do concreto de estruturas hidráulicas. Resumidamente, pode-se definir a RAA como uma reação química em que alguns constituintes do agregado reagem com hidróxidos alcalinos derivados da hidratação do cimento, que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto (SABBAG, 2003), formando um gel expansivo, como mostrado na figura abaixo.

[pic 3]

( gel sílico-alcalino formado pela reação entre os agregados reagentes e o cimento)

Se o gel estiver confinado pela pasta de cimento, seu inchamento implica na introduções de tensões internas que, eventualmente, podem causar fissuras.

Solução:

Os reparos envolvem injeção das fissuras com calda de cimento, sílica ativa e superplastificante e aplicação de argamassa projetada de alto desempenho na superfície do concreto sobre tela de aço soldada. Para todos os casos, não existe uma solução definitiva para o problema, todavia, ainda não foi encontrada.

1. Fissuras

O processo de projeto de uma estrutura civil é naturalmente cauteloso. Quando calculada corretamente, uma estrutura tem uma reserva de segurança. Pequenas alterações na intensidade ou distribuição de cargas, produzidas por fatores internos ou externo, não chegam a comprometer a sua segurança. Todavia, podem causar o aparecimento de trincasse fissuras, que comprometem a durabilidade e podem afetar negativamente a estanqueidade de estruturas de barragens.

Segundo Figueiredo (1989), problemas como sobrecargas não previstas, deslocamentos excessivos, recalques diferenciados do terreno, ou reações químicas expansivas, podem levar ao desenvolvimento de esforço não previsto em projeto, que podem levar a estrutura a um estado de fissuração intenso, comprometendo a segurança ou estanqueidade da mesma.

No caso das estruturas hidráulicas, a determinação da abertura das fissuras ou trincas pode ser um fator determinante para avaliar a gravidade do problema, pois se houver fluxo de umidade através da fissura podem-se ter séries problemas de estanqueidade e erosão, além de dificultar o processo de recuperação da mesma.

Estagio	Classificação	Origem
Concreto Fresco	Físicas	Congelamento precoce
Plásticas	Assentamento plástico ou retração plástica
Movimentos durante a construção	Cedimento de formas ou movimentação/ assentamento do solo ou fundações
Concreto Endurecido	Físicas	Variação volumétrica dos agregados; retração por secagem e mapeamento
Químicas	Corrosão da armadura; reação álcali-agregado e retração por carbonatação.
Térmicas	Ciclos de gelo/degelo; variação térmicas sazonais e contração térmica.
Estruturais	Sobrecarga acidental; carregamento normal e deformação lenta