Apresenta

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNESP - Campus de
Bauru/SPFACULDADE DE ENGENHARIADepartamento de
Engenharia Civil
2151 CONCRETOS ESPECIAIS CONCRETO MASSA
CONVENCIONAL E COMPACTADO COM ROLO PARA
BARRAGENS Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS
BASTOS (wwwp.feb.unesp.br/pbastos)
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CONCRETO MASSA CONVENCIONAL E COMPACTADO COM ROLO
PARA BARRAGENS
Selmo Chapira Kuperman, Concreto massa
convencional e compactado com rolo para
barragens. Concreto, Ensino, Pesquisa e
Realizações, São Paulo, Ed. Geraldo Cechella
Isaia, IBRACON, 2005, pp.1259-1295.
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CONCRETO MASSA CONVENCIONAL E COMPACTADO COM ROLO
PARA BARRAGENS
INTRODUÇÃO Histórico

• Definição de Concreto Massa aquele que, ao ser
  aplicado numa estrutura, requer a tomada de
  precauções que evitem fissurações derivadas de
  seu comportamento térmico.

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Precauções

• - refinar proporções dos materiais
• proteger fôrmas e superfícies expostas
• utilizar agregados com propriedades térmicas
  adequadas
• pré-esfriar os materiais constituintes do
  concreto, utilizar gelo
• colocar o concreto em vários níveis.

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Histórico

• Primeiras aplicações do concreto massa em
  barragens (de gravidade) brasileiras, no início
  do século XX.
• Consumo
• Até 1950 1 milhão m3
• 50 a 60 2 milhões m3
• Anos 60 7 milhões m3
• Anos 70 23 milhões m3

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Histórico

• Itaipu 750 m3/h
• Tucuruí 500 m3/h
• Até 1980 empregava a metodologia do concreto
  convencional aplicada ao com-creto massa para
  barragens, com trabalhabilidade e consistência
  adequa-das e adensamento com vibradores de
  imersão.

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Concreto massa - Itaipu

http//ademaraigner.blogspot.com.br/2009/01/histri
acultura-3.html
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http//www.ebanataw.com.br/roberto/concreto/conc10
.htm
Concreto massa - Tucuruí
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Histórico

• 1986 primeira barragem construída com concreto
  compactado com rolo CCR (135 mil m3 em 110
  dias). Testes desde 1976, em partes de barragens.
• CCR concreto de consistência seca que, no estado
  fresco pode ser produzido, transportado, lançado
  (espalhado) e compactado com equipamentos
  empre-gados em serviços de terraplanagem.
• Barragens uma camada imediatamente sobre a
  anterior.

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Histórico

• 350 barragens construídas no mundo com CCR (50 no
  Brasil).
• CCR proporciona rapidez construtiva e economia.
• Diferenças entre concreto massa com-vencional e
  CCR consistência e método de adensamento.
• CMC vibradores de imersão
• CCR passagem de rolo compactador.

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CCR - Barragem
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CCR - Barragem
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CCR - Barragem

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CCR - Barragem

http//berimbaunoticias.blogspot.com.br/2011/03/fo
i-lancada-ha-poucos-dias-ultima-carga.html
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CCR - Barragem

http//www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-te
cnicas/13/artigo254506-3.asp
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CCR - Barragem

http//www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-te
cnicas/13/artigo254506-3.asp
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Concreto massa refrigerado

http//www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/tec
nologia-reduz-tempo-de-construcao-de-usinas/
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CCR - Pavimentação
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CONDICIONANTES

• Tipo de concreto massa numa barragem depende das
  necessidade de projeto e tensões atuantes.
• Barramento (barragem de gravidade) com alturas lt
  80 m.
• Ilha Solteira 10 a 15 MPa aos 180 dias, com 63
  kg/m3 de cimento e 21 kg/m3 de pozolana
• Itaipu idades de controle de 90 a 360 dias, de
  10 MPa (90 kg/m3 de cimento) a 21 MPa.

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Concreto massa Ilha Solteira

http//energiainteligenteufjf.com/tag/hidreletrica
/page/2/
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CONDICIONANTES

• Resistências baixas com objetivo de reduzir o
  consumo de cimento, para minimizar as tensões de
  origem térmica, reduzir reações
  álcalis/agregados e redu-zir custos.
• Outros condicionantes variações am-bientais,
  alturas de camadas, velocidades de lançamento,
  temperaturas de lança-mento, espaçamento de
  juntas de contração entre blocos da barragem.

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Reação álcalis-agregado (RAA) é um processo
químico onde constituintes mineralógicos do
agregado reagem com hidróxidos alcalinos
(provenientes do cimento, água, agregados,
pozolanas, etc.) que estão dissolvidos na solução
dos poros do concreto. Como produto da reação
forma-se um gel higroscópico expansivo. A
manifestação da reação álcalis-agregado pode se
dar de várias formas, desde expansões,
movimentações diferenciais nas estruturas e
fissurações até pipocamentos.
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Reação álcalis-agregado
http//www.consultoriaeanalise.com/2011/11/reacoes
-alcali-agregado.html
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Reação álcalis-agregado

http//reconpoxi.goldenbiz.com.br/
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MATERIAIS - Cimentos

• Todos tipos podem ser utilizados em concretos
  massa.
• Preferência pelos cimentos de baixo calor de
  hidratação (CP IV - Pozolânico) ou de escória de
  alto forno (CP III Alto forno).
• É comum substituição de parte do cimento por
  pozolana.

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• CP III Alto forno (com escória)
• Apresenta maior impermeabilidade e durabilidade,
  além de baixo calor de hidratação, assim como
  alta resistência à expansão devido à reação
  álcali-agregado, além de ser resistente a
  sulfatos. É um cimento que pode ter aplicação
  geral em ... mas é particularmente vantajoso em
  obras de concreto-massa, tais como barragens,
  peças de grandes dimensões, fundações de
  máquinas, pilares, obras em ambientes agressivos,
  tubos e canaletas para condução de líquidos
  agressivos, esgotos e efluentes industriais,
  concretos com agregados reativos, pilares de
  pontes ou obras submersas, pavimentação de
  estradas e pistas de aeroportos.

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CP III Alto forno
A adição de escória de alto-forno confere maior
impermeabilidade e durabilidade ao concreto, além
de reduzir o calor de reação e proporcionar maior
resistência química ao produto. É particularmente
vantajoso em obras de barragens, peças de grandes
dimensões, fundações de máquinas, pilares, obras
em ambientes agressivos, tubos e canaletas para
condução de líquidos agressivos, esgotos e
efluentes industriais.

http//www.equipedeobra.com.br/construcao-reforma/
34/artigo211891-1.asp
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• CP IV Pozolânico
• Para obras correntes, sob a forma de argamassa,
  concreto simples, armado e protendido, elementos
  pré-moldados e artefatos de cimento. É
  especialmente indicado em obras expostas à ação
  de água corrente e ambientes agressivos. O
  concreto feito com este produto se torna mais
  impermeável, mais durável, apresentando
  resistência mecânica à compressão superior à do
  concreto feito com Cimento Portland Comum, a
  idades avançadas. Apresenta características
  particulares que favorecem sua aplicação em casos
  de grande volume de concreto devido ao baixo
  calor de hidratação.

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CP IV Pozolânico
Com adição de pozolanas (cinzas volantes), é
indicado para argamassas, concretos simples,
armado e protendido, elementos pré-moldados e
artefatos de cimento, além de obras expostas à
ação de água e ambientes agressivos. Em casos de
grande volume de concreto também oferece baixo
calor de reação.
http//www.equipedeobra.com.br/construcao-reforma/
34/artigo211891-1.asp
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MATERIAIS - Agregados

• Pode atingir 90 do volume total do concreto
  massa.

Agregados para concreto massa convencional
Vantajosa a adoção de faixas granulomé-tricas
diferentes das indicadas na NBR 7211/05
(Agregado para concreto Especificação). Utiliz
ação de agregados com dmáx de até 152 mm.
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MATERIAIS Agregados para concreto massa
convencional

• Mistura de 19, 38, 76 e 152 mm.
• Vantagens econômicas 25, 50 e 100 mm.
• Motivo economia de cimento devido à diminuição
  de vazios para uma distribui-ção granulométrica
  adequada.
• Agregados graúdos devem possuir mas-sa
  específica adequada (2,65 t/m3 em média) e baixa
  absorção.

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MATERIAIS Agregados para concreto massa
convencional

• Agregados miúdos composições granu-lométricas
  visando melhores característi-cas dos concretos
  com menor consumo de cimento.
• Em barragens, utilização de misturas dos
  agregados naturais e de britagem (das rochas
  escavadas).

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MATERIAIS - Agregados para concreto massa
convencional

• Cuidados especiais com a reação álcali-agregado
  (RAA). Todos os agregados são reativos, até que
  se prove o contrário.
• Uso de materiais pozolânicos (pozolanas, sílica
  ativa) podem neutralizar a reação.

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MATERIAIS Agregados para CCR

• Agregados que não atendem especifica-ções podem
  ser aplicados com sucesso.
• Utilização de materiais próximos à obra.
• Dmáx 38, 50 mm.
• No caso de barragens de gravidade, busca-se a
  máxima massa específica, com o menor volume de
  vazios possível.

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MATERIAIS - Agregados para CCR

• Utilização de finos para preencher vazios,
  reduzir permeabilidade, aumentar coesão, e
  melhorar concreto endurecido.
• Exemplos material pulverulento, mate-rial
  pulverizado artificialmente, materiais
  pozolânicos, escória alto-forno moída, silte.

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Pozolana Pozolanas são substâncias naturais ou
artificiais de composição essencialmente silicosa
ou sílico-aluminosa que, por si sós, não possuem
atividade hidráulica, mas quando finamente moídas
reagem com o hidróxido de cálcio na presença de
umidade e à temperatura ambiente para formar
compostos com propriedades ligantes (NBR
12.653/1992).
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Escória de alto-forno Resíduo não metálico da
produção de ferro gusa. Quando resfriada
bruscamente (granulada) possui propriedades
aglomerantes.

• http//www.danieli-corus.com/po/iron-granulation.p
  hp

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A escória líquida é transportada para os
granuladores, que são equipamentos onde ela é
resfriada bruscamente por meio de jatos de água
sob alta pressão. Não havendo tempo suficiente
para formação de cristais, essa escória se
granula "vitrificando" e recebe o nome de Escória
Granulada de Alto-Forno.

http//www.cst.com.br/produtos/co_produtos/catalog
o_produtos/escoria_forno/escoria_granulada.asp
45
A Escória Granulada de Alto-Forno apresenta-se,
macroscopicamente, com um aspecto de uma areia
grossa, porosa, de fratura vítrea observada com
lupa, com um tamanho máximo do grão, de 5 mm, cor
branca amarelada e marrom. A escória bem
granulada é essencialmente amorfa. A
característica mais importante da Escória
Granulada de Alto-Forno é sua capacidade
hidráulica potencial, que permite que, quando
moída e em contato com a água, ela endureça
(propriedade cimentante), podendo substituir o
clínquer, material utilizado tradicionalmente na
fabricação de cimentos compostos.

http//www.cst.com.br/produtos/co_produtos/catalog
o_produtos/escoria_forno/escoria_granulada.asp
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MATERIAIS - Adições

• Materiais pozolânicos cinza volante, pozolanas
  artificiais (argila calcinada moída), escória
  alto-forno moída, meta-caulim, sílica ativa.
• Cinza volante material finamente particulado
  proveniente da queima de carvão pulverizado em
  usinas termoelé-tricas, com o objetivo de gerar
  energia.

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Cinza volante
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MATERIAIS - Adições

• Cinzas volantes Itaipu (10 a 22 ), Itumbiara
  (15 a 30 ).
• Utilização de cimentos pozolânicos eliminou
  aplicação desses materiais na betoneira.

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MATERIAIS - Aditivos

• Concreto massa incorporadores de ar, redutores
  de água e retardadores de pega.
• Para garantir boa trabalhabilidade, reduzir
  quantidade de água e cimento.
• CCR retardador de pega, para camada inferior
  receber camada superior, visan-do garantir
  aderência entre ambas.

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PRODUÇÃO, TRANSPORTE E LANÇAMENTO Concreto Massa
Convencional

• Controle eficiente das dosagens.
• Existência de silos, balanças, etc.
• Pode ser fornecido por empresas ou pela central
  instalada no canteiro de obras.
• Dimensionar o número de betoneiras em função do
  tempo de mistura, carga, descarga e cronograma
  construtivo.

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PRODUÇÃO, TRANSPORTE E LANÇAMENTO Concreto Massa
Convencional

• A betoneira é função do concreto, principalmente
  dmáx do agregado.
• Tempo máximo de transporte 45 min, para não
  ocorrer perda de trabalhabi-lidade.
• Tipos caçambas, caminhões, monovias, etc.

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PRODUÇÃO, TRANSPORTE E LANÇAMENTO CCR

• A capacidade de produção e transporte limita a
  execução.
• Sem aditivo retardador de pega lança-mento em 15
  min, espalhamento em 15 min, compactação em 15
  min.
• Existem equipamentos para produzir, transportar e
  lançar mais de 500 m3/h.

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ADENSAMENTO

• Concreto massa convencional uso de vibradores de
  imersão, com diâmetro variável de 90 mm a 150 mm.
  Visa assegurar melhor qualidade e estanquei-dade
  do concreto. Deve costurar as camadas.
• CCR sucessivas passagens de rolo vibratório.
  Depende da altura da camada e da consistência do
  concreto. Neces-sário fazer ensaios prévios reais
  para definir número de passadas (vibratório ou
  estático).

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CURA

• É fundamental para se atingir a qualidade
  esperada para o concreto.
• Alta área de contato com ar favorece evaporação e
  retração por secagem, podendo prejudicar a
  aderência entre camadas sucessivas.
• Aplicar água para a cura (diversas formas
  possíveis).
• Iniciar com o concreto rijo, máximo de dias
  possíveis (21 dias).

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REFRIGERAÇÃO DO CONCRETO

• Sistemas para concreto massa pré-resfriamento e
  pós-resfriamento.
• Pré-resfriamento refrigeração dos agre-gados
  graúdos, água gelada e escamas de gelo.
• Estudos de tensões de origem térmica para definir
  nível de refrigeração. Níveis diferentes nas
  barragens brasileiras.

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REFRIGERAÇÃO DO CONCRETO

• Para concreto massa com 7 graus refrigerar
  agregados graúdos, uso de gelo em escamas e água
  gelada.
• Sem agregados refrigerados 16, 18 graus.
• Ajuda evitar fissuras devido à temperatu-ra, e
  possibilita a redução do cimento 0,3 para cada
  grau.
• CCR não se faz refrigeração devido baixo consumo
  de cimento (80 kg/m3).

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CAMADAS DE CONCRETAGEM

• Camadas de concreto massa juntas de concretagem.
• Devem ser tratadas para garantir
  imper-meabilidade e aderência.
• Remoção criteriosa da película de exsudação é
  fundamental.
• Para concretos não refrigerados camadas com 1 m
  espessura máxima, e 2,5 m para refrigerados, com
  subcamadas de 50 cm (para possibilitar penetr.
  agulha).

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CAMADAS DE CONCRETAGEM

• Intervalos de lançamento variável de 5 a 15 dias.
• Tratamento das juntas jato de água com alta
  pressão (40 MPa), corte verde jateamento com
  água a baixa pressão (7 MPa) na superfície após o
  fim da pega.
• Argamassa de ligação só quando nada for feito.

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CAMADAS DE CONCRETAGEM

• CCR poderia ter camadas contínuas, sem
  interrupções.
• No Brasil, camadas de 30 cm até atingir 2 a 2,5 m
  (altura da fôrma). Novas camadas após 3 a 7 dias.
• Ênfase na limpeza e preparação das juntas (ponto
  fraco da estrutura).
• Comum lançamento de argamassa com 2 cm de
  espessura pode também camada de concreto
  (concreto de berço) ou calda de cimento.

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JUNTAS DE CONTRAÇÃO

• As barragens de concreto são separadas em blocos
  por juntas de contração.
• Visa controlar as alterações dimensionais
  causadas pelas variações térmicas dos concretos
  (restringidas pela aderência da estrutura às
  fundações).
• Dimensões dos blocos entre 15 e 40 m, sendo 20 e
  30 m a maioria, tanto para concreto massa
  convencional quanto CCR.

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JUNTAS DE CONTRAÇÃO

• Juntas de contração uso de plástico (no CCR),
  madeira, própria fôrma (delimita os blocos de
  CMC).

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CONTROLE DE QUALIDADE

• É fundamental devido aos grandes volumes de
  concreto lançados (2.000 a 15.000 m3/dia).
• Verificações rotineiras seguindo padrões
  pré-estabelecidos para cada obra. Todas as fases,
  desde os materiais até o acabamento do concreto
  massa.

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OBRAS EMBLEMÁTICAS Usina de Ilha Solteira Usina
de Itaipu Usina de Tucuruí Barragem Saco de Nova
Olinda Barragem do Jordão Usina de Lajeado