Máquinas de perfuração de túneis (TBMs, do inglês Tunnel Boring Machines) são equipamentos altamente avançados, utilizados como alternativa ao método de perfuração e desmonte com explosivos em rocha, bem como à “escavação mecânica convencional” em terrenos macios. A construção mecanizada de túneis tem ganho relevância nos últimos anos, acompanhando o rápido crescimento e expansão das obras subterrâneas. A Sika disponibiliza uma vasta gama de produtos desenvolvidos especificamente para a utilização com diferentes tipos de TBMs, ao longo de todo o processo de escavação e construção do túnel.
Vantagens das TBMs na Construção de Túneis
As máquinas de perfuração de túneis reduzem significativamente a perturbação na área de escavação, tornando-as ideais para utilização em zonas urbanas densamente povoadas. Além disso, produzem uma parede de túnel uniforme, o que reduz os custos do revestimento final. O tempo total de escavação de túneis longos é significativamente inferior com as TBMs em comparação com métodos convencionais de escavação.
Nas últimas décadas, foram desenvolvidos vários tipos de TBMs, incluindo as máquinas de Lama (Slurry) e de Equilíbrio de Pressão de Terra (Earth Pressure Balance - EPB) para terrenos macios, as Grippers para rochas duras e as TBMs de Escudo Simples (Single Shield) para escavação em rocha e outros terrenos estáveis, sem presença de água subterrânea. Uma versão mais pequena de TBM, conhecida como microtuneladora (microtunnel boring machine), é amplamente utilizada para escavação de infraestruturas subterrâneas, permitindo uma escavação rápida sem a necessidade de perturbar a superfície.
1. Espumas, Polímeros e Adjuvantes
A injeção de espumas, polímeros e outros adjuvantes na face do túnel pode modificar as características de terrenos macios, incluindo a sua plasticidade, textura e permeabilidade, de forma a tornar o trabalho e o progresso da TBM mais fáceis e rápidos. A seleção do melhor tipo e quantidade de material para este condicionamento do terreno depende da geologia específica e dos equipamentos disponíveis na TBM.
Soluções Sika para Espumas, Polímeros e Adjuvantes
Como nem todos os terrenos são ideais para escavação com TBMs, o uso de espumas para condicionamento do terreno pode permitir que as TBMs EPB alcancem melhores taxas de avanço, mesmo em terrenos heterogéneos contendo cascalho, areia e água, ou em outras condições geológicas críticas.
Os agentes espumantes da gama Sika® Stabilizer TBM são agentes espumantes líquidos de condicionamento, formulados para serem utilizados com máquinas de equilíbrio de pressão de terra (EPB), com o objetivo de modificar as propriedades do solo escavado.
Para atender a expectativas ambientais crescentes e tentar reduzir o impacto ecológico do solo condicionado e escavado pela TBM após a sua remoção, a Sika está a promover uma gama alternativa de agentes espumantes da família Sika® Stabilizer TBM, que possui uma formulação adaptada sem glicol. Considerando a geologia do túnel e as condições do local de trabalho, o uso destes produtos pode refletir um impacto ambiental mais positivo dos agentes espumantes.
As aplicações típicas de polímeros Sika no processo de escavação com TBM são para:
- Redução da "pegajosidade"
- Redução da aderência a superfícies metálicas
- Redução da segregação na câmara de mistura
- Secagem do terreno
Embora as espumas sejam os materiais mais amplamente utilizados, não são o único tipo de produto a ser considerado. Produtos adicionais podem ser utilizados para alcançar resultados diferentes durante a escavação e o progresso com TBM.
2. Selagem do Acionamento Principal
Um dos componentes mais importantes e dispendiosos da TBM é o rolamento principal. Para garantir que este se mantenha em boas condições, é necessário que seja devidamente selado e lubrificado. A experiência demonstrou que a maioria das falhas dos rolamentos principais das TBMs está relacionada com a perda de lubrificante ou com a entrada de contaminantes provenientes do exterior. Por esta razão, é absolutamente essencial que o sistema funcione com produtos fiáveis. O Sika® Stabilizer TBM H protege o rolamento principal, impedindo o contacto com água, lama, poeira e contaminação por espuma.
Solução Sika para Selagem do Acionamento Principal
Os vedantes Sika foram especificamente concebidos e desenvolvidos com uma formulação à base de óleos vegetais, isenta de hidrocarbonetos, o que evita qualquer contaminação residual de impurezas e, além disso, são resistentes à água e à pressão do solo.
O Sika® Stabilizer-2001 TBM é um vedante para rolamentos de TBMs, com forte aderência e fixação a superfícies metálicas, apresentando uma resistência extremamente elevada ao desgaste. Possui também boas propriedades de lubrificação e bombagem.
3. Vedantes para Selagem da Cauda
Os vedantes para selagem da cauda são injetados entre as fileiras de escovas, na folga entre a cauda da TBM e os segmentos de revestimento, para evitar que a água, o solo e o grout de preenchimento posterior entrem na TBM. Os Sika® Stabilizers foram especificamente concebidos para serem seguros para utilização em zonas urbanas e em locais onde a água subterrânea possa entrar em contacto com as escavações da TBM, de forma a evitar a poluição do ambiente.
Soluções Sika para Vedantes de Selagem da Cauda
Os vedantes Sika foram especificamente concebidos e desenvolvidos com uma formulação especial que evita a contaminação por impurezas residuais, sendo também resistentes à água e à pressão do solo.
Na gama Sika® Stabilizer TBM, a Sika dispõe de diferentes vedantes para selagem da cauda, tanto para o primeiro preenchimento como para utilização durante o avanço das máquinas de perfuração de túneis com escudo. Os vedantes são usados para preencher a folga entre a máquina e os segmentos de pré-fabricado.
4. Injeções
A Sika disponibiliza uma vasta gama de produtos de injeção, utilizados com TBMs para diversas aplicações, incluindo consolidação do solo, estabilização de rochas, interrupção da infiltração de água, selagem permanente e impermeabilização, além do preenchimento de vazios e cavidades, entre outras.
Soluções Sika para Injeções
A infiltração de água e a lavagem do solo, com o desenvolvimento de cavidades descontroladas, apresentam riscos de segurança e custos potencialmente elevados para TBMs de rocha dura e gripper. As tecnologias de injeção SikaFix® são altamente eficientes na resolução desses problemas, uma vez que o material curado pode ser facilmente cortado pela TBM. A performance não é afetada na presença de água.
SikaFix® 301 é uma resina de injeção à base de acrilato, composta por 3 componentes, especialmente desenvolvida para penetrar e consolidar estruturas de baixa permeabilidade. Tem uma consistência quase idêntica à da água e, portanto, penetra rapidamente e de forma muito eficiente em estruturas preenchidas com rocha e areia. O tempo de reação da resina pode ser ajustado de 2 a 15 minutos, dependendo da aplicação e das distâncias de penetração necessárias.
SikaFix® 501 é uma resina silicatada de 2 componentes com um elevado fator de espuma, cerca de 30 vezes (o tempo de reação é de cerca de 15 segundos). O produto faz espuma com ou sem a presença de água. Outra vantagem importante para TBMs com este produto é a natureza cortável da espuma curada, já que uma espuma PU aderiria à cabeça de corte da TBM. Também apresenta excelente desempenho em termos de custo, em comparação com outros produtos de pré-injeção para TBM, e é amplamente utilizado para estabilizar geologias fraturadas com elevada presença de vazios ou cavidades.
SikaFix® 601 é uma resina silicatada de 2 componentes com um tempo de reação curto (cerca de 40 segundos), que cura até formar uma resina sólida de alta resistência, sem o desenvolvimento de espuma. Tem excelente adesão, mesmo em superfícies húmidas, sendo frequentemente utilizado para consolidação de rochas exigentes e para controlar o sobre-explosão nos túneis. O produto também está disponível como uma versão tixotrópica para uso em aplicações no teto e injeção de parafusos auto-perfurantes.
5. Reparação e Colagem de Correias Transportadoras
As indústrias de tunelamento e de minas estão entre os maiores setores industriais do mundo, onde os sistemas de correias transportadoras de borracha são amplamente utilizados. A experiência da Sika pode oferecer opções superiores de desempenho-custo para a colagem e reparação de correias de borracha e componentes para diversas aplicações.
Soluções Sika para Reparação e Colagem de Correias Transportadoras
O SikaBond® R&B-100 é ideal para reparações rápidas, com um retorno rápido ao serviço das correias transportadoras.
O SikaBond® R&B-100 é um sistema elástico de elevado desempenho à base de resina sintética de 2 componentes, especialmente desenhado para a reparação de correias transportadoras de borracha reforçadas com tecido e aço. O material é utilizado principalmente para corrigir danos não estruturais comuns, como buracos, cortes e bordos rasgados causadas por pedras. Isso prolonga significativamente a vida útil da correia transportadora. Quando aplicado, cura e desenvolve excelentes propriedades mecânicas sobre um substrato bem preparado.
A vulcanização da borracha é um processo demorado e pode ser também um negócio caro, envolvendo muitos equipamentos e conhecimentos especializados. A Sika é uma das poucas empresas com conhecimentos patenteados nesta área, além de ter um alcance global para fornecer adesivos de colagem de borracha execionais.
O SikaBond® R&B-200/210 são sistemas adesivos de cura rápida e flexíveis, projetados para substituir fixações mecânicas ou aparafusamentos, como rebites, parafusos ou soldadura, bem como a vulcanização a quente. Eles também são adequados para colagem em e/ou entre muitos outros materiais, além da borracha, incluindo metais, plásticos rígidos, vidro, madeira, entre outros.
6. Argamassas de Enchimento
A Sika está ativamente envolvida em muitos projetos de túneis em todo o mundo, fornecendo uma ampla gama de produtos para preenchimento de TBM de acordo com os requisitos específicos de cada projeto.
Soluções Sika para Argamassas de Enchimento
A escavação com TBMs de escudo implica a instalação de segmentos de concreto pré-fabricado para formar o túnel, deixando um espaço anular entre esses segmentos e o solo. O preenchimento desse anel é um requisito muito importante, pois garante o contato homogéneo com o solo, transfere a carga do sistema de apoio da TBM e também pode ajudar a impermeabilizar o túnel.
Diversos tipos de materiais de preenchimento foram desenvolvidos: argamassa de endurecimento hidráulico e argamassa de dois componentes. A Sika oferece uma gama completa de estabilizadores e retardadores para preparar a argamassa de enchimento:
SikaTard®
Sika® ViscoCrete®
SikaFume®
Plastiment®
A argamassa de injeção de dois componentes é preparada misturando água/cimento, bentonite e retardador (componente A) com um acelerador (componente B). Estes são misturados pouco antes de o componente A ser injetado através da capa traseira da TBM, transformando-se de um líquido cremoso para um gel em cerca de 10 a 20 segundos. A mistura final tem uma resistência à compressão comparável à do solo circundante e pode preencher qualquer lacuna ou vazio antes de endurecer e solidificar.
Para os efeitos desejados de fluidez e retardamento da cura, são utilizados os produtos Sika-Tard® e Plastiment® da Sika.
Os aceleradores SikaSet® ou Sigunit® são então utilizados para controlar o tempo de cura e endurecimento, bem como o processo.
7. Adjuvantes para Betão Projetado ou Segmentos de Betão
Os adjuvantes para betão são produtos químicos, naturais ou fabricados que são adicionados durante a mistura do betão para melhorar as propriedades específicas do betão fresco ou endurecido, como a trabalhabilidade, a durabilidade ou a resistência inicial e final.
Soluções Sika para Betão Projetado ou Segmentos de Betão
As unidades modernas de betão projetado utilizam tecnologia avançada de manuseio de materiais, bem como tecnologias de betão, como a química dos adjuvantes. As crescentes exigências em termos de rentabilidade, proteção da saúde e do meio ambiente têm feito com que o betão projetado esteja em contínua evolução nos últimos anos.
Os produtos Sika® ViscoCrete® são utilizados para reduzir a necessidade de água no betão, controlar a trabalhabilidade e aumentar a durabilidade do betão projetado. O desenvolvimento da resistência é positivamente influenciado pelas ações duplas do superplastificante e do efeito de aceleração.
Os adjuvantes SikaTard® foram desenvolvidos para regular a hidratação do betão projetado, permitindo um tempo de trabalhabilidade prolongado, de modo que a aplicação contínua com misturas frescas possa prosseguir sem dificuldades durante períodos de tempo definidos, conforme necessário.
Os Aceleradores Sika® Shot para Betão Projetado são utilizados em aplicações de betão projetado, como impermeabilização, trabalhos de reparação ou proteção contra incêndios, por exemplo. Estes podem ser produzidos como argamassas prontas a usar, oferecendo flexibilidade no local, uma vez que os materiais podem ser armazenados durante períodos relativamente longos e aplicados com máquinas de menor dimensão.
A gama Sika Sigunit® oferece uma linha completa de aceleradores isentos de álcalis e alcalinos para betão projetado, proporcionando um rápido desenvolvimento de resistência de acordo com as curvas J1, J2 e J3 requeridas.
Na construção moderna com máquinas de tunelagem, o revestimento permanente do túnel é produzido com segmentos de betão pré-fabricados. Este tipo de betão frequentemente requer soluções inovadoras para o design da mistura.
Betão para Revestimentos de Interiores
O volume de betão necessário para o revestimento interior dos túneis é muito grande, pelo que a rentabilidade é um aspecto significativo. O betão deve fluir facilmente para que possa ser moldado nas formas, não deve apresentar sangramento ou segregação e, para garantir uma produção rápida e uma rápida rotatividade das formas, deve proporcionar uma elevada resistência inicial.
Os requisitos de consistência, estabilidade e resistência inicial são controlados pelo uso da tecnologia Sika® ViscoCrete®. Adjuvantes adicionais da Sika são adicionados e utilizados para atender a requisitos específicos, como Sikament® e SikaPlast®. Se for necessária uma ação retardante, utiliza-se SikaTard®, e para a incorporação de ar, Sika®Aer. O SikaFume® Micro Silica aumenta a densidade da mistura, levando a uma maior resistência à compressão e a uma durabilidade ainda superior.
Segmentos de Betão
Durante a produção de segmentos de betão para túneis, é importante que o betão possa ser colocado sem a formação de cavidades ou vazios. A mistura também deve ter uma elevada resistência inicial para reduzir o tempo de cura e desmoldar os segmentos o mais rapidamente possível. Com um elevado efeito plastificante, pode-se alcançar uma baixa relação água/cimento, o que resultará em maiores resistências iniciais e em uma durabilidade aumentada. Após apenas algumas horas, o betão deve ter resistência suficiente.
Para atender a esses requisitos, foram desenvolvidos adjuvantes especiais com a tecnologia Sika® ViscoCrete®. Os agentes desmoldantes Sika® Separol® são utilizados para garantir uma fácil desmoldagem e superfícies de betão melhoradas. Em algumas condições, os segmentos que formam o revestimento permanente podem estar expostos a influências agressivas, como as presentes na água subterrânea. Por exemplo, o Sikagard®-65 WN é um revestimento epóxi disperso em água, projetado para proporcionar um elevado nível de proteção.
