A utilização de concreto projetado como suporte de túneis é uma prática amplamente difundida no mundo inteiro. Este tipo material possui a característica de começar a agir estruturalmente desde pequenas idades. Apesar disso, os correntes processos de dimensionamento de suportes negligenciam o desenvolvimento de suas propriedades com o tempo, em acoplamento aos efeitos tridimensionais da região onde se localiza a frente de escavação. O presente trabalho tem a finalidade de relatar os procedimentos utilizados na análise da influência de alguns parâmetros da interação maciço - suporte, sobre os esforços solicitantes e os deslocamentos radiais finais do suporte de um túnel, tanto para o caso de concreto projetado, com suas propriedades dependentes do tempo, quanto para materiais com propriedades constantes. São elaboradas soluções adimensionais para o problema da quantificação de esforços solicitantes no suporte e de deslocamentos radiais na interface entre maciço e suporte. Além disso, é proposta uma forma de se determinar, através destas soluções adimensionais, coeficientes de alívio de tensões que auxiliam em simulações bidimensionais de escavações subterrâneas. / The utilization of shotcrete as tunnel support is a widely diffused practice in the whole world. This kind of material has the feature of beginning to act structurally since early ages. Nevertheless, the current processes of support design neglect the development of its properties after some time in connection to the 3D effects of the region where the face of the tunnel is located. The present work relates the procedures adopted in analyzing the influence of some ground-support interaction parameters on the support internal forces and interface radial displacements of a tunnel, not only when shotcrete is used, with its time-dependent properties, but for materials with constant properties as well. Dimensionless solutions are developed for the support thrust and radial displacement quantification problem. Moreover, through this dimensionless solution, a way of quantifying stress relief factors, which are intermediate steps in 2D simulations of underground excavations, is proposed.

A precaução com a ruína em um material geológico submetido a altas tensões é um problema bastante comum na Geotecnia. Em um túnel, por exemplo, durante a escavação, é possível gerar uma perda de equilíbrio que pode levar à ruptura, fechamento e perda do mesmo. Quando a perfuração é feita em um maciço com características de deformabilidade dependentes do tempo, a redistribuição de tensões pode levar à ocorrência de grandes deformações em longo prazo. Esse fato se deve ao comportamento de fluência (Creep) do mesmo, que se caracteriza por uma deformação lenta e contínua sobtensão e temperaturas constantes. Tendo como fundamento a modelagem para melhor compreensão e controle desses problemas, este trabalho teve inicialmente por objetivo realizar simulações da interação de maciços evaporíticos com a estrutura de suporte, durante e após a escavação de um túnel. Ao longo do trabalho, vislumbrou-se a oportunidade de ampliar seu escopo para problemas mais gerais de interação maciço-suporte, detalhando-se também a interação entre camadas primária e secundária da estrutura de concreto. Assim, incorporaram-se resultados de análises com atrito limitado entre estruturas de suporte e o maciço, e de interação através da interface de uma membrana para impermeabilização aderente às duas camadas. Essas simulações foram realizadas utilizando o programa de elementos finitos Abaqus® e, em alguns casos, levou em conta a utilização de elementos de suporte no contorno do túnel. / Geotechnical engineers have been faced with difficult problems due to failure of geological materials caused by stresses exceeding the strength. The strain around a circular tunnel during and after excavation, for example, may lead to failure due to stresses redistribution. Particularly in rock masses with time-dependent deformation properties, the new stress field can lead to large strains in the long term or even to the closure of the tunnel due to creep behavior under constant stress and temperature. This work aimed originally at simulating the interaction of concrete support structures with evaporites identifying the effects of creep phenomenon in underground excavations. During the development of the work, it was decided to extend the scope to include other phenomena related to the interaction between the first and second layers of tunnel support structures. These include partial friction or the mechanical interface of a waterproofing sprayed membrane. For the development of the present study, numerical simulation of the time-dependent interaction between support and rock masses, during and after excavation of a tunnel were carried out with the commercial FEM software Abaqus®, chosen due to its versatility for the solution of non-linear problems.

A utilização de concreto projetado como suporte de túneis é uma prática amplamente difundida no mundo inteiro. Este tipo material possui a característica de começar a agir estruturalmente desde pequenas idades. Apesar disso, os correntes processos de dimensionamento de suportes negligenciam o desenvolvimento de suas propriedades com o tempo, em acoplamento aos efeitos tridimensionais da região onde se localiza a frente de escavação. O presente trabalho tem a finalidade de relatar os procedimentos utilizados na análise da influência de alguns parâmetros da interação maciço - suporte, sobre os esforços solicitantes finais do suporte de um túnel, tanto para o caso de concreto projetado, com suas propriedades dependentes do tempo, quanto para materiais com propriedades constantes. São elaboradas soluções adimensionais para o problema da quantificação de esforços solicitantes de compressão e flexão no suporte. A maioria das simulações realizadas para atingir essa meta foi conduzida com auxílio de técnicas de processamento paralelo. / Shotcrete has been more and more used worldwide for tunnel support. This kind of material has the characteristics of starting to act structurally since early ages. Nevertheless, the current processes of support design neglect the development of its properties after some time in connection to the 3D effects of the region where the face of the tunnel is located. The present work relates the procedures adopted in analyzing the influence of some ground-support interaction parameters on the support structure internal forces of a tunnel, not only when shotcrete is used, with its time-dependent properties, but for materials with constant properties as well. Dimensionless solutions are developed for the support thrust and bending moments quantification problem. Most of the numerical simulations performed to reach this purpose were carried out by means of parallel processing techniques.

Mesmo com os avanços na aplicação de métodos numéricos em engenharia, a simulação computacional da escavação de túneis ainda apresenta um baixo grau de precisão e de representação. Os modelos de escavação de túneis normalmente utilizam domínios com extensão infinita ou semi-infinita. Esta característica impacta negativamente as simulações numéricas baseadas no Método dos Elementos Finitos (MEF), pois uma superfície fictícia deve ser utilizada para limitar a geometria do modelo. De maneira inversa, a modelagem dos domínios infinitos é naturalmente integrada nos modelos baseados no Método dos Elementos de Contorno (MEC), já que apenas uma representação discreta dos contornos de um modelo precisa ser considerada. Em geral, as simulações computacionais realísticas de obras de túneis envolvem uma combinação de materiais estruturais e geotécnicos como solo, rocha, concreto estrutural, concreto projetado e elementos estruturais metálicos. Assim, os modelos de túneis podem ter camadas de materiais com propriedades diferentes, intactos ou fragmentados. O objetivo deste trabalho é realizar modelagens bidimensionais da estrutura de suporte de túneis com comportamento viscoelástico usando o MEC. O presente desenvolvimento também apresenta um novo algoritmo para simulação da interação maciço-concreto projetado usando uma abordagem pura do MEC. Esta pesquisa está incorporada em um projeto maior, voltado para o desenvolvimento de novos algoritmos para simulações numéricas precisas da escavação de túneis. Os desenvolvimentos anteriormente realizados por Noronha e Pereira (2003), Pereira (2004), Müller (2004) e Carbone (2007) foram fundamentais para o desenvolvimento do presente trabalho. / Despite the progress in numerical methods applied to engineering, computational simulation of tunnel excavation still presents a low degree of accuracy and representativeness. Tunnel excavation models normally use infinite or half-infinite domains. This feature negatively impacts numerical simulations based on the Finite Element Method (FEM), since a fictitious bounding surface must be used to truncate the model geometry. Inversely, infinite domain modeling is intrinsic to the Boundary Element Method (BEM), since it requires a boundary-only representation. A realistic computational simulation of tunnel excavation involves structural and geotechnical materials like rock, structural concrete, shotcrete and rebar rock bolts and anchors. This implies that tunnels models may be composed of layers with different material properties, intact of fragmented. The main goal of this work is to carry out 2D modeling of tunnel support using the BEM and viscoelastic material models. The work also presents a new algorithm to simulate the rock-shotcrete interaction based on a pure-BEM approach. This research is integrated into a bigger study, which integrates new software developments for accurate numerical simulation of tunnel excavation. The previous research development proposed by Noronha and Pereira (2003), Pereira (2004), Müller (2004) and Carbone (2007) were particularly relevant to the present study.

A utilização de concreto projetado como suporte de túneis é uma prática amplamente difundida no mundo inteiro. Este tipo material possui a característica de começar a agir estruturalmente desde pequenas idades. Apesar disso, os correntes processos de dimensionamento de suportes negligenciam o desenvolvimento de suas propriedades com o tempo, em acoplamento aos efeitos tridimensionais da região onde se localiza a frente de escavação. O presente trabalho tem a finalidade de relatar os procedimentos utilizados na análise da influência de alguns parâmetros da interação maciço - suporte, sobre os esforços solicitantes finais do suporte de um túnel, tanto para o caso de concreto projetado, com suas propriedades dependentes do tempo, quanto para materiais com propriedades constantes. São elaboradas soluções adimensionais para o problema da quantificação de esforços solicitantes de compressão e flexão no suporte. A maioria das simulações realizadas para atingir essa meta foi conduzida com auxílio de técnicas de processamento paralelo. / Shotcrete has been more and more used worldwide for tunnel support. This kind of material has the characteristics of starting to act structurally since early ages. Nevertheless, the current processes of support design neglect the development of its properties after some time in connection to the 3D effects of the region where the face of the tunnel is located. The present work relates the procedures adopted in analyzing the influence of some ground-support interaction parameters on the support structure internal forces of a tunnel, not only when shotcrete is used, with its time-dependent properties, but for materials with constant properties as well. Dimensionless solutions are developed for the support thrust and bending moments quantification problem. Most of the numerical simulations performed to reach this purpose were carried out by means of parallel processing techniques.

Mesmo com os avanços na aplicação de métodos numéricos em engenharia, a simulação computacional da escavação de túneis ainda apresenta um baixo grau de precisão e de representação. Os modelos de escavação de túneis normalmente utilizam domínios com extensão infinita ou semi-infinita. Esta característica impacta negativamente as simulações numéricas baseadas no Método dos Elementos Finitos (MEF), pois uma superfície fictícia deve ser utilizada para limitar a geometria do modelo. De maneira inversa, a modelagem dos domínios infinitos é naturalmente integrada nos modelos baseados no Método dos Elementos de Contorno (MEC), já que apenas uma representação discreta dos contornos de um modelo precisa ser considerada. Em geral, as simulações computacionais realísticas de obras de túneis envolvem uma combinação de materiais estruturais e geotécnicos como solo, rocha, concreto estrutural, concreto projetado e elementos estruturais metálicos. Assim, os modelos de túneis podem ter camadas de materiais com propriedades diferentes, intactos ou fragmentados. O objetivo deste trabalho é realizar modelagens bidimensionais da estrutura de suporte de túneis com comportamento viscoelástico usando o MEC. O presente desenvolvimento também apresenta um novo algoritmo para simulação da interação maciço-concreto projetado usando uma abordagem pura do MEC. Esta pesquisa está incorporada em um projeto maior, voltado para o desenvolvimento de novos algoritmos para simulações numéricas precisas da escavação de túneis. Os desenvolvimentos anteriormente realizados por Noronha e Pereira (2003), Pereira (2004), Müller (2004) e Carbone (2007) foram fundamentais para o desenvolvimento do presente trabalho. / Despite the progress in numerical methods applied to engineering, computational simulation of tunnel excavation still presents a low degree of accuracy and representativeness. Tunnel excavation models normally use infinite or half-infinite domains. This feature negatively impacts numerical simulations based on the Finite Element Method (FEM), since a fictitious bounding surface must be used to truncate the model geometry. Inversely, infinite domain modeling is intrinsic to the Boundary Element Method (BEM), since it requires a boundary-only representation. A realistic computational simulation of tunnel excavation involves structural and geotechnical materials like rock, structural concrete, shotcrete and rebar rock bolts and anchors. This implies that tunnels models may be composed of layers with different material properties, intact of fragmented. The main goal of this work is to carry out 2D modeling of tunnel support using the BEM and viscoelastic material models. The work also presents a new algorithm to simulate the rock-shotcrete interaction based on a pure-BEM approach. This research is integrated into a bigger study, which integrates new software developments for accurate numerical simulation of tunnel excavation. The previous research development proposed by Noronha and Pereira (2003), Pereira (2004), Müller (2004) and Carbone (2007) were particularly relevant to the present study.

O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo apesar do seu comportamento frágil e sua baixa capacidade de resistir a esforços de tração. As fibras de aço podem ser adicionadas ao concreto para aumentar sua tenacidade resultando no concreto reforçado com fibras (CRF) que pode ser utilizado em muitas aplicações, incluindo o concreto projetado. Desta forma, os parâmetros de tenacidade e de resistência residual são fundamentais para a caracterização do concreto projetado reforçado com fibras de aço (CPRFA) e para seu controle de qualidade quando utilizado com função estrutural. Atualmente, o controle do comportamento pós-fissuração do CPRFA é realizado, fundamentalmente, através do ensaio de flexão de prismas. Isto demanda atividades bastante trabalhosas, desde a moldagem de placas extras e a extração de testemunhos prismáticos como a realização de ensaios que requerem muitos cuidados e, também, gera um volume maior de resíduos. A variabilidade dos resultados também é elevada, reduzindo o grau de confiabilidade do processo. Como as fibras são o material com menor nível de incorporação ao concreto devido ao efeito da reflexão, o controle do teor efetivamente incorporado ao CPRFA é um aspecto fundamental desta tecnologia. Atualmente, a estimativa deste teor de fibras é realizada por medições de massa do conteúdo de fibra obtido por esmagamento de corpos de prova endurecidos ou por lavagem de amostra de CPRFA em estado fresco, métodos considerados dispendiosos ou que consomem muita água. A fim de resolver alguns dos inconvenientes atuais, o presente estudo experimental foi realizado com o objetivo de se avaliar a utilização do ensaio Barcelona para classificar a resistência residual do CPRFA e compará-lo com o ensaio de flexão de prismas. Para a determinação do teor de fibras o método indutivo foi realizado nos mesmos corpos de prova. Nesse sentido, concretos projetados com diferentes teores de fibra foram analisados através dos métodos de ensaio referidos. Os resultados do ensaio Barcelona foram analisados estatisticamente e demostraram boa correlação com os resultados do ensaio de prismas e capacidade de caracterização do comportamento pós-fissuração do CPRFA. O ensaio indutivo permitiu a determinação do teor de fibras efetivamente incorporado ao concreto a partir dos mesmos corpos de prova usados no ensaio Barcelona, sem que houvesse a necessidade de extração de novas amostras. Este estudo apresentou, então, contribuições ao estabelecimento de programas de controle de qualidade do CPRFA, demonstrando a viabilidade da utilização conjunta do ensaio Barcelona e do método indutivo como ferramentas de caracterização e controle do CPRFA. A aplicação conjunta dos dois ensaios proporciona redução significativa em termos de tempo de trabalho e de resíduos processo de controle do material. / Concrete is the most used construction material in the world despite its fragility and low capacity to bear tensile stresses. Steel fibres may be added to the material in order to increase its toughness providing conditions to fibre reinforced concrete (FRC) to be used in many applications, such as sprayed concrete. Thus, the toughness and residual strength are key parameters for the characterization of the steel fiber reinforced sprayed concrete (SFRSC). So, both parameters are frequently used in the quality control program of SFRSC when applied as a structural material. Currently, the control of post-cracking behavior of SFRSC is carried out primarily through the bending test of prismatic specimens. This test procedure is quite laborious involving time demanding activities such as the molding of extra panels and the extraction of prismatic specimens, as well as, the test requires great care, generating a larger volume of waste. The variability of the results is also high, reducing the degree of process reliability. As the fibers are the material with lower incorporation into the concrete due to the effect of rebound, the determination of the fiber content incorporated into the SFRSC is a key aspect of this technological control. Currently, the estimation of the actual content of the fibers in SFRSC is carried out by mass measurements of the fibers extracted from crushing the hardened specimens or by washing fresh SFRSC samples. Both teste methods are considered expensive and consume high volumes of water. In order to solve some of the current drawbacks, the present experimental study was carried out to promote the assessment of the use of the Barcelona test to classify the residual strength of the SFRSC and to compare it with the prismatic specimens flexural test. To determine the fibre content the inductive test method was performed in the same specimens. In that sense, SFRSC was used to produce series of test panels varying the fibre content. Prismatic and cylindrical specimens were extracted from these test panels and submitted to the referred test methods. The results were statistically analysed and demonstrate a good correlation between flexural and Barcelona test results. The results confirm the ability of the Barcelona test to characterize the SFRSC post-cracking behavior. The inductive test, carried out in the same specimen of Barcelona test allowed the determination of actual fiber content to the concrete without the need of extra samples. This study presents, then, contributions to the quality control program for SFRSC and demonstrates the feasibility of using the Barcelona test and inductive method as tools for characterization and control for SFRSC. The combined application of the two tests provides a significant reduction in terms of labour time and waste generated during the quality control process.

O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo apesar do seu comportamento frágil e sua baixa capacidade de resistir a esforços de tração. As fibras de aço podem ser adicionadas ao concreto para aumentar sua tenacidade resultando no concreto reforçado com fibras (CRF) que pode ser utilizado em muitas aplicações, incluindo o concreto projetado. Desta forma, os parâmetros de tenacidade e de resistência residual são fundamentais para a caracterização do concreto projetado reforçado com fibras de aço (CPRFA) e para seu controle de qualidade quando utilizado com função estrutural. Atualmente, o controle do comportamento pós-fissuração do CPRFA é realizado, fundamentalmente, através do ensaio de flexão de prismas. Isto demanda atividades bastante trabalhosas, desde a moldagem de placas extras e a extração de testemunhos prismáticos como a realização de ensaios que requerem muitos cuidados e, também, gera um volume maior de resíduos. A variabilidade dos resultados também é elevada, reduzindo o grau de confiabilidade do processo. Como as fibras são o material com menor nível de incorporação ao concreto devido ao efeito da reflexão, o controle do teor efetivamente incorporado ao CPRFA é um aspecto fundamental desta tecnologia. Atualmente, a estimativa deste teor de fibras é realizada por medições de massa do conteúdo de fibra obtido por esmagamento de corpos de prova endurecidos ou por lavagem de amostra de CPRFA em estado fresco, métodos considerados dispendiosos ou que consomem muita água. A fim de resolver alguns dos inconvenientes atuais, o presente estudo experimental foi realizado com o objetivo de se avaliar a utilização do ensaio Barcelona para classificar a resistência residual do CPRFA e compará-lo com o ensaio de flexão de prismas. Para a determinação do teor de fibras o método indutivo foi realizado nos mesmos corpos de prova. Nesse sentido, concretos projetados com diferentes teores de fibra foram analisados através dos métodos de ensaio referidos. Os resultados do ensaio Barcelona foram analisados estatisticamente e demostraram boa correlação com os resultados do ensaio de prismas e capacidade de caracterização do comportamento pós-fissuração do CPRFA. O ensaio indutivo permitiu a determinação do teor de fibras efetivamente incorporado ao concreto a partir dos mesmos corpos de prova usados no ensaio Barcelona, sem que houvesse a necessidade de extração de novas amostras. Este estudo apresentou, então, contribuições ao estabelecimento de programas de controle de qualidade do CPRFA, demonstrando a viabilidade da utilização conjunta do ensaio Barcelona e do método indutivo como ferramentas de caracterização e controle do CPRFA. A aplicação conjunta dos dois ensaios proporciona redução significativa em termos de tempo de trabalho e de resíduos processo de controle do material. / Concrete is the most used construction material in the world despite its fragility and low capacity to bear tensile stresses. Steel fibres may be added to the material in order to increase its toughness providing conditions to fibre reinforced concrete (FRC) to be used in many applications, such as sprayed concrete. Thus, the toughness and residual strength are key parameters for the characterization of the steel fiber reinforced sprayed concrete (SFRSC). So, both parameters are frequently used in the quality control program of SFRSC when applied as a structural material. Currently, the control of post-cracking behavior of SFRSC is carried out primarily through the bending test of prismatic specimens. This test procedure is quite laborious involving time demanding activities such as the molding of extra panels and the extraction of prismatic specimens, as well as, the test requires great care, generating a larger volume of waste. The variability of the results is also high, reducing the degree of process reliability. As the fibers are the material with lower incorporation into the concrete due to the effect of rebound, the determination of the fiber content incorporated into the SFRSC is a key aspect of this technological control. Currently, the estimation of the actual content of the fibers in SFRSC is carried out by mass measurements of the fibers extracted from crushing the hardened specimens or by washing fresh SFRSC samples. Both teste methods are considered expensive and consume high volumes of water. In order to solve some of the current drawbacks, the present experimental study was carried out to promote the assessment of the use of the Barcelona test to classify the residual strength of the SFRSC and to compare it with the prismatic specimens flexural test. To determine the fibre content the inductive test method was performed in the same specimens. In that sense, SFRSC was used to produce series of test panels varying the fibre content. Prismatic and cylindrical specimens were extracted from these test panels and submitted to the referred test methods. The results were statistically analysed and demonstrate a good correlation between flexural and Barcelona test results. The results confirm the ability of the Barcelona test to characterize the SFRSC post-cracking behavior. The inductive test, carried out in the same specimen of Barcelona test allowed the determination of actual fiber content to the concrete without the need of extra samples. This study presents, then, contributions to the quality control program for SFRSC and demonstrates the feasibility of using the Barcelona test and inductive method as tools for characterization and control for SFRSC. The combined application of the two tests provides a significant reduction in terms of labour time and waste generated during the quality control process.

Esta pesquisa apresenta os resultados obtidos com o emprego de um método físico para aumento da resistência de concretos projetados a pequenas idades. O método consiste na aplicação de gradientes elétricos ao material logo após a projeção, sendo mantido nas primeiras 5:30 h de hidratação. O comportamento mecânico do concreto projetado submetido a gradientes elétricos foi analisado em termos da resistência à compressão e módulo de elasticidade a partir da resposta de modelos estruturais e de amostras extraídas de estruturas projetadas em diferentes idades. Os modelos estruturais foram desenvolvidos para simular esforços ao concreto projetado semelhantes àqueles resultantes da interação solo-suporte em obras subterrâneas. A projeção do concreto nestes modelos ocorreu diretamente sobre o solo, permitindo assim a análise da eficiência do método sob condições de fuga de corrente elétrica para o maciço em diferentes tipos de solos. A instrumentação destes modelos permitiu analisar a eficiência do método sobre a deformabilidade do concreto projetado, sendo medidas as evoluções de deformações elásticas e deformações de fluência ao longo do tempo bem como deformações independentes de tensões desde as primeiras horas de hidratação. Constataram-se acréscimos na resistência nas primeiras 8 h de idade do concreto projetado em projeção sobre placas de madeira e diretamente sobre o solo. O módulo de elasticidade obtido a partir da instrumentação da resposta instantânea ao carregamento também constatou melhorias pela aplicação do gradiente elétrico. A reologia do concreto projetado, a partir das parcelas de deformações instantânea, retardada e lenta foi analisada utilizando-se o modelo proposto por SCHUBERT (1988). Melhorias foram observadas na resposta em termos de deformações do concreto projetado quando submetidos ao gradiente elétrico, apresentando menores taxas de evolução de deformações lentas em resposta a carregamentos iniciados em idades inferiores a 10 h e redução da parcela de deformação permanente frente ao descarregamento. A investigação dos fatores que provocam acréscimos na resistência a pequenas idades pela aplicação de gradientes elétricos a pastas e argamassas foi realizada utilizando-se técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura e Difratometria de Raio X. Constataram-se alterações na microestrutura de argamassas submetidas a gradiente elétrico, sem alteração nos compostos hidratados. Alterações na taxa de hidratação foram evidenciadas pela comparação de padrões difratométricos entre pastas submetidas a gradientes elétricos e pastas de referência. / This work presents the results obtained by employing a physical method for the strength increase of shotcrete at early age. The method consists of applying electric gradient to the material during the first 5 hours and 30 minutes of hydration, starting immediately after spraying. The mechanical behavior of shotcrete subjected to electric gradient was evaluated at different ages in terms of unconfined compressive strength and elastic modulus obtained from the response of structural models and on samples cored from the structural models. Shotcrete structural models were constructed in order to simulate internal forces resulting from ground mass - support interaction in underground works. Shotcrete in these models was sprayed directly on soil. It was thus possible to analyse the efficiency of the method when leakage currents occur through the soil. Model instrumentation alloed to evaluate the method efficiency in terms of shotcrete deformability. The evolution of elastic and creep strains were evaluated, as well as stress-independent strains since the beginning of hydration. Strength increase during the first 8 hours of age were observed both on panels shotcreted on wooden forms and directly on soil. The elastic modulus was also obtained from the analysis of the instantaneous strain reponse to the applied load. Improvement due to electric gradient was also found this way. Shotcrete rheology in terms instantaneous, delayed and creep strains was analyzed adopting the model proposed by SCHUBERT (1988). Improvement due to the electric gradient was found with respect to each of those strain components resulting from load applied at ages lower that 10h. Permanent strain after unloading was also reduced. The investigation of the phenomena responsible for the strength increase at early age due to the application of electric gradient to cement paste and mortar was carried out with the techniques of scanning electron microscope and X-ray diffraction. Microstructure changes were found in mortar speciments subjected to electric gradient, however without any change of hydrated products. Hydration rate changes were detected from diffractometric patterns of cement pastes subjected to electric gradient.

Esta pesquisa apresenta os resultados obtidos com o emprego de um método físico para aumento da resistência de concretos projetados a pequenas idades. O método consiste na aplicação de gradientes elétricos ao material logo após a projeção, sendo mantido nas primeiras 5:30 h de hidratação. O comportamento mecânico do concreto projetado submetido a gradientes elétricos foi analisado em termos da resistência à compressão e módulo de elasticidade a partir da resposta de modelos estruturais e de amostras extraídas de estruturas projetadas em diferentes idades. Os modelos estruturais foram desenvolvidos para simular esforços ao concreto projetado semelhantes àqueles resultantes da interação solo-suporte em obras subterrâneas. A projeção do concreto nestes modelos ocorreu diretamente sobre o solo, permitindo assim a análise da eficiência do método sob condições de fuga de corrente elétrica para o maciço em diferentes tipos de solos. A instrumentação destes modelos permitiu analisar a eficiência do método sobre a deformabilidade do concreto projetado, sendo medidas as evoluções de deformações elásticas e deformações de fluência ao longo do tempo bem como deformações independentes de tensões desde as primeiras horas de hidratação. Constataram-se acréscimos na resistência nas primeiras 8 h de idade do concreto projetado em projeção sobre placas de madeira e diretamente sobre o solo. O módulo de elasticidade obtido a partir da instrumentação da resposta instantânea ao carregamento também constatou melhorias pela aplicação do gradiente elétrico. A reologia do concreto projetado, a partir das parcelas de deformações instantânea, retardada e lenta foi analisada utilizando-se o modelo proposto por SCHUBERT (1988). Melhorias foram observadas na resposta em termos de deformações do concreto projetado quando submetidos ao gradiente elétrico, apresentando menores taxas de evolução de deformações lentas em resposta a carregamentos iniciados em idades inferiores a 10 h e redução da parcela de deformação permanente frente ao descarregamento. A investigação dos fatores que provocam acréscimos na resistência a pequenas idades pela aplicação de gradientes elétricos a pastas e argamassas foi realizada utilizando-se técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura e Difratometria de Raio X. Constataram-se alterações na microestrutura de argamassas submetidas a gradiente elétrico, sem alteração nos compostos hidratados. Alterações na taxa de hidratação foram evidenciadas pela comparação de padrões difratométricos entre pastas submetidas a gradientes elétricos e pastas de referência. / This work presents the results obtained by employing a physical method for the strength increase of shotcrete at early age. The method consists of applying electric gradient to the material during the first 5 hours and 30 minutes of hydration, starting immediately after spraying. The mechanical behavior of shotcrete subjected to electric gradient was evaluated at different ages in terms of unconfined compressive strength and elastic modulus obtained from the response of structural models and on samples cored from the structural models. Shotcrete structural models were constructed in order to simulate internal forces resulting from ground mass - support interaction in underground works. Shotcrete in these models was sprayed directly on soil. It was thus possible to analyse the efficiency of the method when leakage currents occur through the soil. Model instrumentation alloed to evaluate the method efficiency in terms of shotcrete deformability. The evolution of elastic and creep strains were evaluated, as well as stress-independent strains since the beginning of hydration. Strength increase during the first 8 hours of age were observed both on panels shotcreted on wooden forms and directly on soil. The elastic modulus was also obtained from the analysis of the instantaneous strain reponse to the applied load. Improvement due to electric gradient was also found this way. Shotcrete rheology in terms instantaneous, delayed and creep strains was analyzed adopting the model proposed by SCHUBERT (1988). Improvement due to the electric gradient was found with respect to each of those strain components resulting from load applied at ages lower that 10h. Permanent strain after unloading was also reduced. The investigation of the phenomena responsible for the strength increase at early age due to the application of electric gradient to cement paste and mortar was carried out with the techniques of scanning electron microscope and X-ray diffraction. Microstructure changes were found in mortar speciments subjected to electric gradient, however without any change of hydrated products. Hydration rate changes were detected from diffractometric patterns of cement pastes subjected to electric gradient.