UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL LUCIANA DOS ANJOS FARIAS IMPLEMENTAO DO MTODO DE DOSAGEM CIENTFICA PARA O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR) DE BARRAGENS Goinia 2006 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL LUCIANA DOS ANJOS FARIAS IMPLEMENTAO DO MTODO DE DOSAGEM CIENTFICA PARA O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR) DE BARRAGENS Dissertao apresentada ao curso de Mestrado em EngenhariaCivildaUniversidadeFederalde GoisparaobtenodottulodeMestreem Engenharia Civil. rea de concentrao: Estruturas e Materiais. Orientador:Prof. Dr. Andr Geyer. Co-orientador: Prof. D.Ing. Eduardo Fairbairn. Goinia 2006 IMPLEMENTAO DO MTODO DE DOSAGEM CIENTFICA PARA O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR) DE BARRAGENS LUCIANA DOS ANJOS FARIAS Dissertao de Mestrado defendida e aprovada em 30 de agosto de 2006, pela banca examinadora constituda pelos professores: _________________________________________________________________ Andr Luiz Bortolacci Geyer, DSc. (UFG) (ORIENTADOR) _________________________________________________________________ Eduardo Moraes do Rgo Fairbairn, D.Ing. (UFRJ) (CO-ORIENTADOR) _________________________________________________________________ Romildo Dias de Toldo Filho, DSc. (UFRJ) (EXAMINADOR EXTERNO) _________________________________________________________________ Oswaldo Cascudo, Dr. (UFG) (EXAMINADOR INTERNO) _________________________________________________________________ Walton Pacelli de Andrade (ENGECONSOL) (EXAMINADOR EXTERNO) iv Truelove......dedico este trabalho aos meus queridospais, Djalmae Dorinha, que me colocaramno lugar onde estou com todo o sacrifcio eamorpelosquaissereigrataorestodavida.Euamovocs!v ...serfelizreconhecerquevaleapenaviver, apesardetodososdesafios,incompreensese perodos de crise. Ser feliz deixar de ser vtima dos problemasesetornarumautordaprpriahistria. atravessardesertosforadesi,massercapazde encontrarumosisnorecnditodasuaalma. agradecer a Deus a cada manh pelo milagre da vida. (...) ter segurana para receber uma crtica, mesmo queinjusta.Pedrasnocaminho?Guardotodas,um diavouconstruirumcastelo... (Fernando Pessoa) Ocorrerdavidaembrulhatudo.Avidaassim: esquentaeesfria,apertaedaafrouxa,sossegae depoisdesinquieta.Oqueelaquerdagente coragem. (Guimares Rosa) viAGRADECIMENTOS Meu Deus, obrigada por tudo! Devo Te agradecer, principalmente, pelo dom da vida. Por tudo de bom e de ruim que aconteceu para que, sempre firme e adiante, caminhasse confiante, segura em Tua mo. Obrigada por cada um que agora terei a oportunidade de agradecer a presena to preciosa no meu dia-a-dia. No teria palavras suficientes para expressar todo o meu agradecimento ao engenheiro Walton Pacelli de Andrade. Muito do que sou hoje, profissionalmente, existe por causa de uma mo bondosa que se estendeu a mim, pela qual pude perceber o seu todo: um engenheiro admirvel que merece todo o reconhecimento que tem, pessoa de um corao imenso. Aosmeusorientadores,AndrGeyereEduardoFairbairn,porteremajudadoa conduzir esta pesquisa, dando todo o apoio tcnico e a amizade que precisei para o traado da trilha desse caminho. Ao meu amigo do corao, lcio Guerra. Como voc especial para mim! Obrigada pelacalmanosmeusmomentosdedvida,pelapalavraamiga,porescutarosmeuspaposao, finalmente, descobrir algo sobre a pesquisa, pelas brincadeiras, pela fora, por tudo. A essas pessoas queridas que por vrios momentos atuaram como meus orientadores, me dando um grande apoio: Sidiclei Formagini, Marcos Silvoso, Romildo Toledo, Anne Neiry e Elizabeth Leopoldina. AogerentedoDepartamentodeApoioeControleTcnico,RubensMachado Bittencourt, pelo apoio para a conduo do mestrado e pelas discusses sobre a minha pesquisa. Ao gerente do Laboratrio de Concreto, Moacir Alexandre Souza de Andrade, por ter permitido que eu fizesse o curso de mestrado e pelo apoio ao meu programa experimental. Aos meus meninos do corao do setor de caracterizao de agregados, recepo de amostras e ensaios fsicos do cimento: J os Ccero, Andr Luiz, J oaquim Luiz, Eymard, J eshua, Renato Fernandes, Chrystiano, Toledo, Tizzo, rico Fatoretto, Alicio, Danilo Dias e lvaro Lopes.Ao Valterson e ao Geraldo Magela por terem ajudado nos ensaios de compacidade e ao estagirio Diogo Lacerda pelo apoio na coleta e tratamento dos dados. AoscolaboradoresdoDepartamentodeApoioeControleTcnicodeFURNAS, especialmente: Paulo Guimares, Slvio Portes, Francisco Pereira, J esus Silveira, Milton (Bingo), J susLuiz,Mizael,Creusivaldo,Rosivaldo,ClioBrito,FlviaArajo,GilbertoRibas,Zito, SrgioFleury,merson,riko,AntnioMarques,PauloArcanjo,J osean,Marlei,Matilde, merson Dias, Marco Aurlio, J acilene, dson Luiz e Luiz Antnio. A essas pessoas to especiais: Marcius Souza, Ado Rodrigues, Rosngela Watanabe, FlvioMamede,J osFranciscoFarage,Edmon,GasparFeitosa,PauloFernandoRodrigues, J ullianaSimas,FranciscoNegrete(Pancho),FlvioVieira,AlexandreChaves,SrgioBotassi, viiVanessaElizabeth,DayaneVitria,NewtonGoulart,ReynaldoBittencourt,NicoleHasparyk, Tereza Gonalves e J os Flauzino Moreira. Especialmente a Ricardo Barbosa, Alexandre Castro e Ziza, pela ajuda na anlise dos dados, pela contribuio na leitura deste trabalho e, principalmente, pela amizade e pelo carinho que nos aproximou de uma maneira to forte. Vocs so um presente de Deus pra mim. s minhas amigas inseparveis Francesca Chein, Albria Cavalcanti e Ana Lvia. E ao meu amigo inseparvel, Alfredo Lidurio, meu querido amigo Fredon! Aos colegas da COPPE, especialmente: Eugnia, Ederli, Reila, Guilherme e Cntia. AosengenheirosMauriceAntoineTraboulsieJ ooBoscoMoreiradoCarmo. Obrigada pela pacincia de ter me ensinado a rodar concreto. O que seria de mim sem vocs? No d nem pra imaginar. Ao engenheiro Selmo Kuperman por ter enviado artigos que deram um grande valor ao meu trabalho. Agncia Nacional de Energia Eltrica ANEEL por ter financiado o projeto que resultou esta pesquisa. AosprofessoresdoMestradodaUFG,especialmente,HelenaCarasekeOswaldo Cascudo. AoscolegasdoCursodeMestradode2003,especialmente:CarlosSqueff,Deyse, Simone Beserra e Hber e, tambm, Neusa e ao Tancredo Elvis, da coordenao do mestrado. Votorantim,peladoaodocimentoempregadonosestudosdedosagense Degussa, pelo fornecimento dos aditivos utilizados nos testes preliminares desta pesquisa. minhamadrinha,TerezadosAnjos,pelasoraesdef,bnoseamor.Es minhas tias J anete e Nice pela presena amiga de sempre. s minhas irms Hellen, Samantha e Camila por compreenderem minhas faltas por causa dos estudos e pelo conforto de sempre estarem presentes me dando amor e carinho. Aosmeuspais,DjalmaeDorinha.Vocssoarazodaminhavida,smbolosdo verdadeiro amor. Para vocs no s palavras, mas todo o meu corao... Luciana. viiiSUMRIO LISTA DE FIGURAS..................................................................................................................................... XI LISTA DE TABELAS...................................................................................................................................XV LISTA DE QUADROS................................................................................................................................ XVI LISTA DE SMBOLOS..............................................................................................................................XVII RESUMO...................................................................................................................................................XVIII ABSTRACT................................................................................................................................................. XIX 1INTRODUO...................................................................................................................................... 1 1.1JUSTIFICATIVA E IMPORTNCIA DA PESQUISA ................................................................................. 2 1.2OBJETIVOS.......................................................................................................................................... 3 1.3ORGANIZAO DA DISSERTAO...................................................................................................... 3 2O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO DE BARRAGENS................................................ 5 2.1BARRAGENS........................................................................................................................................ 6 2.1.1.TIPOS DE BARRAGENS..................................................................................................................... 6 2.1.1.1.Barragens de Terra e Enrocamento....................................................................................... 7 2.1.1.2.Barragens de Concreto.......................................................................................................... 8 2.1.2.ARRANJ OS DE BARRAGENS E EXEMPLOS BRASILEIROS................................................................. 11 2.2O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO DE BARRAGENS ............................................................. 13 2.3PANORAMA DO USO DO CCR........................................................................................................... 17 3.MTODOS DE DOSAGEM DE CONCRETO................................................................................. 19 3.1PROPORCIONAMENTO DOS MATERIAIS DO CONCRETO.................................................................. 20 3.1.1.CURVAS TERICAS DE PROPORCIONAMENTO DE AGREGADOS....................................................... 21 3.1.1.1.Fuller................................................................................................................................... 22 3.1.1.2.Bolomey.............................................................................................................................. 23 3.1.1.3.Faury................................................................................................................................... 24 3.1.1.4.Talbot-Richart..................................................................................................................... 26 3.1.1.5.Curva Cbica de Proporcionamento................................................................................... 27 3.1.1.6.Avaliao da Menor Porosidade: Combinao Binria dos Agregados Grados............... 27 3.1.1.7.Curvas Tericas de Proporcionamento: Disposio Comparativa...................................... 27 3.2MTODOS DE DOSAGEM DE CCR.................................................................................................... 29 3.2.1.MTODO DO US ARMY CORPS OF ENGINEERS.............................................................................. 31 3.2.2.MTODO DE DOSAGEM DO CCR POBRE........................................................................................ 33 3.2.3.MTODO DA ALTA PASTA............................................................................................................. 33 3.2.4.MTODO ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCD) OU MTODO J APONS.................................... 34 3.2.5.MTODO DA MXIMA DENSIDADE ............................................................................................... 34 3.2.6.MTODO BRASILEIRO DE ALTO TEOR DE FINOS............................................................................ 35 3.2.7.MTODO EMPREGADO NOS LABORATRIOS DE FURNAS............................................................ 35 3.3MTODO DE DOSAGEM CIENTFICA................................................................................................ 35 3.3.1.CARACTERSTICAS DO MODELO DE DOSAGEM PROPOSTO PELO LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSESS (LCPC) .................................................................................................................. 36 4.MTODO DE EMPACOTAMENTO COMPRESSVEL (MEC).................................................. 37 4.1INTRODUO.................................................................................................................................... 38 4.2O EMPACOTAMENTO VIRTUAL........................................................................................................ 40 4.2.1DEFINIES................................................................................................................................... 40 4.2.2MISTURAS BINRIAS..................................................................................................................... 42 4.2.2.1Efeitos gerados pela interao dos gros............................................................................ 43 4.3O EMPACOTAMENTO REAL ............................................................................................................. 47 4.3.1FATORES INFLUENTES NO EMPACOTAMENTO REAL...................................................................... 48 4.3.1.1Distribuio granulomtrica................................................................................................ 48 4.3.1.2Processo de lanamento...................................................................................................... 48 4.3.1.3Morfologia e porosidade das partculas.............................................................................. 48 4.3.2O NDICE K DE EMPACOTAMENTO................................................................................................ 49 4.4CARACTERSTICAS REOLGICAS .................................................................................................... 51 4.5MEC APLICADO NO CONCRETO ENDURECIDO............................................................................... 52 4.5.1RESISTNCIA COMPRESSO....................................................................................................... 52 5.PROGRAMA EXPERIMENTAL MATERIAIS E MTODOS.................................................. 56 5.1CARACTERSTICAS DA PESQUISA VARIVEIS E CONDIES FIXAS ............................................ 57 5.1.1VARIVEIS.................................................................................................................................... 58 ix5.1.2CONDIES FIXAS......................................................................................................................... 59 5.2MATERIAIS SELECIONADOS PARA A PESQUISA E METODOLOGIA UTILIZADA .............................. 60 5.2.1CIMENTO DO TIPO CP IV-32 RS.................................................................................................... 60 5.2.2AGREGADO PULVERIZADO............................................................................................................ 61 5.2.3GRANULOMETRIA A LASER DO CIMENTO E DO AGREGADO PULVERIZADO..................................... 62 5.2.4AGREGADOS.................................................................................................................................. 62 5.2.4.1.Caracterizao da rocha...................................................................................................... 63 5.2.4.2.Agregados grados............................................................................................................. 64 5.2.4.3.Agregado mido................................................................................................................. 66 5.3DETERMINAO DA COMPACIDADE EXPERIMENTAL..................................................................... 67 5.3.1COMPACIDADE EXPERIMENTAL DE MATERIAIS FINOS - DEMANDA DGUA (K=6,7).................. 67 5.3.1.1.Fases do empacotamento por demanda dgua................................................................... 69 5.3.1.2.Ensaio de demanda dgua (K =6,7).................................................................................. 71 5.3.1.3.Determinao da compacidade experimental do agregado pulverizado e do cimento........ 73 5.3.2COMPACIDADE EXPERIMENTAL DE MATERIAIS COM D >100 M COMPACTAO SEGUIDA DE VIBRAO (K =9,0).................................................................................................................................... 74 5.3.2.1.Compacidade experimental com compactao seguida de vibrao (K =9,0)................... 75 5.3.2.2.Compacidade experimental de monotamanhos de agregados d >100 m...................... 76 5.4DOSAGENS DE CONCRETO COMPACTADO COM ROLO ................................................................... 88 5.4.1SIMULADOR CCR_FURNAS_3.................................................................................................... 88 5.4.2ENSAIOS COM O CONCRETO FRESCO............................................................................................. 89 5.4.2.1Dosagem de concreto.......................................................................................................... 90 5.4.2.2Consistncia e massa especfica.......................................................................................... 92 5.4.2.3Determinao da gua unitria e massa especfica - DMA................................................. 94 5.4.2.4Permeabilidade gua........................................................................................................ 96 5.4.2.5Teor de gua, umidade e massa especfica pelo densmetro nuclear .................................. 99 5.4.2.6Ensaio de Proctor modificado........................................................................................... 101 5.4.2.7Moldagem dos corpos-de-prova........................................................................................ 103 5.4.3ENSAIOS COM O CONCRETO ENDURECIDO.................................................................................. 105 5.4.3.1Resistncia compresso.................................................................................................. 106 5.4.3.2Resistncia trao por compresso diametral................................................................. 106 5.4.3.3Absoro de gua por imerso e fervura, ndice de vazios e massa especfica................. 107 5.4.3.4Permeabilidade gua do concreto endurecido................................................................ 107 5.4.3.5Determinao da massa especfica do concreto endurecido em diversas camadas........... 108 5.4.3.6Determinao da velocidade de propagao de ondas por ultra-som................................ 109 6.RESULTADOS E DISCUSSES..................................................................................................... 113 6.1.ANLISE DOS RESULTADOS DE COMPACIDADE EXPERIMENTAL DOS MONOTAMANHOS ........... 114 6.2.ANLISE DOS RESULTADOS DE COMPACIDADE EXPERIMENTAL DAS COMBINAES BINRIAS DOS AGREGADOS .......................................................................................................................................... 116 6.3.DOSAGENS PELO MTODO DO EMPACOTAMENTO COMPRESSVEL............................................. 126 6.4.ENSAIOS COM CONCRETO FRESCO................................................................................................ 134 6.4.1.CANNON TIME............................................................................................................................. 134 6.4.2.PERMEABILIDADE DO CONCRETO FRESCO.................................................................................. 135 6.4.3.MASSA ESPECFICA E UMIDADE.................................................................................................. 136 6.5.ENSAIOS COM CONCRETO ENDURECIDO....................................................................................... 141 6.5.1.MASSA ESPECFICA, NDICE DE VAZIOS E ABSORO DE GUA.................................................. 141 6.5.2.PROPRIEDADES MECNICAS ....................................................................................................... 144 6.5.2.1.Resistncia compresso.................................................................................................. 144 6.5.2.2.Resistncia Trao por Compresso Diametral.............................................................. 146 6.5.3.INDICADORES DE DURABILIDADE................................................................................................ 148 6.5.3.1.Permeabilidade gua...................................................................................................... 148 6.5.4.AVALIAO DA COMPACIDADE .................................................................................................. 149 6.5.4.1.Avaliao da massa especfica em camadas do concreto.................................................. 149 6.5.4.2.Velocidade de propagao de ondas pelo ultra-som......................................................... 150 7.CONSIDERAES FINAIS............................................................................................................ 152 7.1.CONCLUSES.................................................................................................................................. 153 7.2.CONSIDERAES SOBRE A PESQUISA ............................................................................................ 154 7.3.SUGESTES PARA PESQUISAS FUTURAS ........................................................................................ 155 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................................................... 157 xANEXO A ANLISE PETROGRFICA.............................................................................................. 165 ANEXO B COMPACIDADE EXPERIMENTAL DAS MISTURAS BINRIAS.............................. 168 ANEXO C COEFICIENTES DE INTERAO DE MISTURAS BINRIAS.................................. 188 ANEXO D SIMULADOR COMPUTACIONAL CCR_FURNAS_3................................................... 204 ANEXO E RESULTADOS DE ENSAIOS COM CONCRETO FRESCO......................................... 213 ANEXO F RESULTADOS DE ENSAIOS COM CONCRETO ENDURECIDO .............................. 215 ANEXO G REGISTRO FOTOGRFICO DO CONCRETO NOS ESTADOS FRESCO E ENDURECIDO............................................................................................................................................ 217 xiLISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Seo tpica de uma barragem homognea de terra (ASSIS, 2003).............................................. 7 Figura 2.2 Seo tpica de uma barragem de enrocamento com face de concreto (ASSIS, 2003) ................. 8 Figura 2.3 Seo tpica de uma barragem de gravidade (ASSIS, 2003)....................................................... 10 Figura 2.4 Srie de contrafortes de uma barragem (VIEIRA JNIOR et al., 2006) .................................... 11 Figura 2.5 UHE Foz do Areia: barragem de enrocamento com face de concreto(ASSIS, 2003)............... 12 Figura 2.6 Itaipu: barragem de gravidade aliviada / contrafortes (PHOTOATLAS, 2006).......................... 12 Figura 2.7 UHE Mascarenhas de Moraes: barragem de gravidade de concreto em arco (FURNAS, 2006) 12 Figura 2.8 UHE Porto Colmbia: barragem de terra e de gravidade (ASSIS, 2003).................................... 12 Figura 2.9 Praa tpica de CCR na UHE Salto Caxias (MARQUES FILHO,2005)..................................... 14 Figura 2.10 Mtodos tradicional e rampado (MAGALHES, 2006)........................................................... 15 Figura 2.11 CCR da PCH Mosquito Mtodo Rampado........................................................................... 15 Figura 2.12Localizao do rip-rap em uma barragem (ASSIS,2003)............................................................ 17 Figura 2.13Barragens de CCR concludas ao final dos anos de 1996 e de 2002........................................... 18 Figura 3.1 Curva de Referncia de Faury (CNOVAS, 2002).................................................................... 25 Figura 3.2 Disposio comparativa das curvas tericas............................................................................... 28 Figura 3.3 Consumo de cimento equivalente x resistncia compresso CCR com pozolana. ................ 32 Figura 3.4 Consumo de cimento equivalente x resistncia compresso CCR sem pozolana.................. 32 Figura 3.5 Barragem de Shimajigawa, no Japo (NAGAYAMA; JIKAI, 2003) ......................................... 34 Figura 4.1 Arranjo ideal de distribuio de gros para maior compacidade (DURAN, 2000)..................... 38 Figura 4.2 Quantidade e dimenso das partculas sobre a eficincia do empacotamento: a) sistema monodisperso; b) empacotamento mximo da mistura; c) falta de partculas menores; d) falta de partculas maiores; e) distribuio das partculas deficiente............................................................................................ 39 Figura 4.3 Representao da compacidade mxima () alcanada por um sistema constitudo de cubos.... 40 Figura 4.4 Representao das compacidades alcanada por sistemas de esferas: a) esferas CCC; b) esfera CS.................................................................................................................................................................... 41 Figura 4.5 Representao da compacidade mxima alcanada por um arranjo CFC da esfera.................... 41 Figura 4.6 Continuidade slida de um sistema granular............................................................................... 42 Figura 4.7 Mistura binria sem interao considerando a dominncia de diferentes classes: a) dominncia da classe 1; b) dominncia da classe 2............................................................................................................ 43 Figura 4.8 Comportamento da compacidade virtual de uma mistura binria num sistema de esferas sem interao.......................................................................................................................................................... 45 Figura 4.9 Interao parcial de uma mistura binria: a) mistura binria sem perturbao;b) mistura binria perturbada pelo efeito de afastamento (FORMAGINI, 2005)......................................................................... 46 Figura 4.10 Efeito parede (FORMAGINI, 2005). ........................................................................................ 46 Figura 4.11 Exemplificao de sistemas constitudos de mesmas partculas, porm considerando situaes sem interao, interao parcial e interao total (FORMAGINI, 2005)........................................................ 47 Figura 4.12 Tenso de cisalhamento influenciada pela fase lquida e fase slida do sistema (FORMAGINI, 2005)................................................................................................................................................................ 52 Figura 4.13 Viscosidade plstica (FORMAGINI, 2005).............................................................................. 52 Figura 4.14 Mxima espessura da pasta MEP (MALAQUIAS DA SILVA, 2004) .................................. 54 Figura 5.1 Fluxograma do programa experimental ...................................................................................... 57 Figura 5.2 Granulometria a laser do cimento e do agregado pulverizado.................................................... 62 Figura 5.3 Sistema servo-controlado para ensaios de compresso (Foto cedida por FURNAS Centrais Eltricas S.A.).................................................................................................................................................. 63 Figura 5.4 Detalhe da montagem do corpo-de-prova (Foto cedida por FURNAS Centrais Eltricas S.A.). 64 Figura 5.5 Curva granulomtrica da brita 19,0 mm...................................................................................... 65 Figura 5.6 Curva granulomtrica da brita 32,0 mm...................................................................................... 65 Figura 5.7 Curva granulomtrica da areia artificial ...................................................................................... 67 Figura 5.8 Estado seco (FORMAGINI,2005)............................................................................................... 70 Figura 5.9 Estado pendular (FORMAGINI,2005)........................................................................................ 70 Figura 5.10 Estado funicular (FORMAGINI,2005) ..................................................................................... 70 Figura 5.11 Ponto de demanda dgua: estado capilar ................................................................................. 70 Figura 5.12 Compacidade em funo do teor de gua na mistura (FORMAGINI, 2005)............................ 71 Figura 5.13 Equipamentos necessrios para a realizao do ensaio de compacidade experimental de materiais finos: a) balana; b) pisseta; c) material para ensaio; d) argamassadeira......................................... 71 Figura 5.14 Adio de gua durante o ensaio de demanda dgua............................................................... 72 xiiFigura 5.15 Sistema empregado para determinao da compacidade real de agregados para concreto (FORMAGINI, 2005)...................................................................................................................................... 74 Figura 5.16 Sistema para determinao da compacidade experimental de agregados: ................................ 75 Figura 5.17 Execuo do ensaio de compacidade de agregados com d >100 m....................................... 76 Figura 5.18 Monotamanho Dmx 1,18mm..................................................................................................... 77 Figura 5.19 Monotamanho Dmx 2,36mm..................................................................................................... 77 Figura 5.20 Monotamanho Dmx 4,75mm..................................................................................................... 77 Figura 5.21 Monotamanho Dmx 6,30mm..................................................................................................... 77 Figura 5.22 Monotamanho Dmx 9,5mm....................................................................................................... 78 Figura 5.23 Monotamanho Dmx 12,5mm..................................................................................................... 78 Figura 5.24 Monotamanho Dmx 19,0mm..................................................................................................... 78 Figura 5.25 Monotamanho Dmx 25,4mm..................................................................................................... 78 Figura 5.26 Monotamanho Dmx 31,5mm..................................................................................................... 79 Figura 5.27 Monotamanho Dmx 1,18mm..................................................................................................... 79 Figura 5.28 Monotamanho Dmx 2,36mm..................................................................................................... 79 Figura 5.29 Monotamanho Dmx 4,75mm..................................................................................................... 80 Figura 5.30 Monotamanho Dmx 6,30mm..................................................................................................... 80 Figura 5.31 Monotamanho Dmx 9,5mm....................................................................................................... 80 Figura 5.32 Monotamanho Dmx 12,5mm..................................................................................................... 80 Figura 5.33 Monotamanho Dmx 19,0mm..................................................................................................... 81 Figura 5.34 Monotamanho Dmx 25,4mm..................................................................................................... 81 Figura 5.35 Monotamanho Dmx 31,5mm..................................................................................................... 81 Figura 5.36 Monotamanho Dmx 1,18mm..................................................................................................... 82 Figura 5.37 Monotamanho Dmx 2,36mm..................................................................................................... 82 Figura 5.38 Monotamanho Dmx 4,75mm..................................................................................................... 82 Figura 5.39 Monotamanho Dmx 6,30mm..................................................................................................... 82 Figura 5.40 Monotamanho Dmx 9,5mm....................................................................................................... 83 Figura 5.41 Monotamanho Dmx 12,5mm..................................................................................................... 83 Figura 5.42 Monotamanho Dmx 19,0mm..................................................................................................... 83 Figura 5.43 Monotamanho Dmx 25,4mm..................................................................................................... 83 Figura 5.44 Monotamanho Dmx 31,5mm..................................................................................................... 83 Figura 5.45 Monotamanho Dmx 1,18mm..................................................................................................... 84 Figura 5.46 Monotamanho Dmx 2,36mm..................................................................................................... 84 Figura 5.47 Monotamanho Dmx 4,75mm..................................................................................................... 84 Figura 5.48 Monotamanho Dmx 6,30mm..................................................................................................... 84 Figura 5.49 Monotamanho Dmx 9,5mm....................................................................................................... 85 Figura 5.50 Monotamanho Dmx 12,5mm..................................................................................................... 85 Figura 5.51 Monotamanho Dmx 19,0mm..................................................................................................... 85 Figura 5.52 Monotamanho Dmx 25,4mm..................................................................................................... 85 Figura 5.53 Monotamanho Dmx 31,5mm..................................................................................................... 86 Figura 5.54 Umidade e absoro do agregado (FURNAS, 1997) ................................................................ 90 Figura 5.55 Preenchimento do consistmetro VeB por CCR..................................................................... 92 Figura 5.56 Disposio do aparato em mesa vibratria para determinao do Cannon time e adensamento para massa unitria.......................................................................................................................................... 92 Figura 5.57 Fim do adensamento do concreto.............................................................................................. 93 Figura 5.58 Ensaio de massa unitria do concreto........................................................................................ 93 Figura 5.59 DMA: Dispositivo Medidor de gua........................................................................................ 94 Figura 5.60 Pesagem da massa de concreto.................................................................................................. 95 Figura 5.61 Insero da metade da gua de equilbrio................................................................................. 95 Figura 5.62 Agitao manual da mistura...................................................................................................... 96 Figura 5.63 Aps adio da segunda metade da gua de equilbrio amostra em repouso para sedimentao de partculas finas............................................................................................................................................ 96 Figura 5.64 Abertura do sifo para determinao do volume deslocado de gua......................................... 96 Figura 5.65 Equipamento para realizao do ensaio de permeabilidade gua do concreto fresco: a) bureta com gua para aplicao de carga; b) campnula com CCR fresco. ............................................................... 97 Figura 5.66 Preparao do corpo-de-prova para ensaio de permeabilidade: a) preenchimento da campnula com concreto; b) final do adensamento do concreto por 120 segundos; c) colocao de feltro e seixo rolado.......................................................................................................................................................................... 97 Figura 5.67 Amostra de concreto fresco em ensaio...................................................................................... 98 xiiiFigura 5.68 Ilustrao do corpo-de-prova durante o ensaio de permeabilidade. .......................................... 98 Figura 5.69 Densmetro nuclear................................................................................................................... 99 Figura 5.70 Determinao da densidade in situ pelo densmetro nuclear (TRABOULSI, 2004) ........... 100 Figura 5.71 Preparo da amostra para ensaio com o densmetro nuclear: a) preenchimento do recipiente por concreto; b) compactao do concreto por compactador pneumtico; c) amostra preparada para ensaio..... 100 Figura 5.72 Seqncia de utilizao do densmetro nuclear: a) furo para acomodao da haste do densmetro; b) disposio do densmetro na amostra de concreto; c) leituras das propriedades do concreto.101 Figura 5.73 Amostra para ensaio de umidade............................................................................................ 102 Figura 5.74 Aparato para ensaio................................................................................................................. 102 Figura 5.75 Homogeneizao da amostra para ensaio................................................................................. 102 Figura 5.76 Aplicao de golpes na amostra de concreto........................................................................... 102 Figura 5.77 Ensaio de Proctor modificado: a) compactao por meio de impactos; nivelamento da superfcie; c) concreto no fim de ensaio; d) determinao da massa de concreto para clculo da massa especfica....................................................................................................................................................... 103 Figura 5.78 Preenchimento dos moldes por concreto................................................................................. 103 Figura 5.79 Colocao dos pesos............................................................................................................... 103 Figura 5.80 Moldagem do concreto: compactao seguida de vibrao e peso......................................... 104 Figura 5.81 Retirada dos pesos................................................................................................................... 104 Figura 5.82 Corpos-de-prova moldados..................................................................................................... 104 Figura 5.83 - Cmara mida (Foto cedida por FURNAS Centrais Eltricas S.A.)........................................ 104 Figura 5.84 Disposio do corpo-de-prova na prensa................................................................................ 106 Figura 5.85 Ruptura do corpo-de-prova..................................................................................................... 106 Figura 5.86 Preparao da amostra para ensaio: a) escarificao do corpo-de-prova para recebimento do piche; b) corpo-de-prova revestido de piche; c) vista do corpo-de-prova no interior da campnula; d) preenchimento com seixo rolado................................................................................................................... 107 Figura 5.87 Ensaio de permeabilidade gua do concreto endurecido: a) campnula fechada para incio de ensaio; b) permemetros em ensaio............................................................................................................... 108 Figura 5.88 Esquema de corte dos corpos-de-prova para determinao da massa especfica em diversas camadas......................................................................................................................................................... 109 Figura 5.89 Funcionamento do ultra-som (baseado em CARINO apud RODRIGUES, 2003).................. 110 Figura 5.90 Incio do ensaio de velocidade de propagao de ondas: a) medio docorpo-de-prova; b) colocao de gel no transdutor. ..................................................................................................................... 110 Figura 5.91 Detalhes do ensaio: contato do gel com a superfcie do corpo-de-prova................................ 110 Figura 5.92 Realizao do ensaio de determinao da velocidade de propagao de ondas...................... 111 Figura 6.1 Curva e x (d2/d1) (DE LARRARD, 1999)................................................................................ 118 Figura 6.2 Efeito de afastamento agregado: biotita-gnaisse.................................................................... 118 Figura 6.3 Efeito parede agregado: biotita-gnaisse................................................................................. 119 Figura 6.4 Efeito de afastamento agregado: granito................................................................................ 119 Figura 6.5 Efeito parede agregado: granito............................................................................................. 120 Figura 6.6 Efeito de afastamento agregado: basalto................................................................................ 120 Figura 6.7 Efeito parede agregado: basalto............................................................................................. 121 Figura 6.8 Efeito de afastamento agregado: calcrio............................................................................... 121 Figura 6.9 Efeito parede agregado: calcrio............................................................................................ 121 Figura 6.10 Efeito de afastamento curva caracterstica do agregado biotita gnaisse............................... 122 Figura 6.11 Efeito parede curva caracterstica do agregado biotita gnaisse............................................ 123 Figura 6.12 Efeito de afastamento curva caracterstica do agregado granito.......................................... 123 Figura 6.13 Efeito parede curva caracterstica do agregado granito........................................................ 124 Figura 6.14 Efeito de afastamento curva caracterstica do agregado basalto.......................................... 124 Figura 6.15 Efeito parede curva caracterstica do agregado basalto........................................................ 125 Figura 6.16 Efeito de afastamento curva caracterstica do agregado calcrio......................................... 125 Figura 6.17 Efeito parede curva caracterstica do agregado calcrio...................................................... 126 Figura 6.18 Curva obtida para a dosagem MB70 em comparao a diversas curvas tericas.................... 130 Figura 6.19 Curva obtida para a dosagem MB80 em comparao a diversas curvas tericas.................... 131 Figura 6.20 Curva obtida para a dosagem MB90 em comparao a diversas curvas tericas.................... 131 Figura 6.21 Curva obtida para a dosagem MB100 em comparao a diversas curvas tericas.................. 132 Figura 6.22 Curva obtida para a dosagem MB110 em comparao a diversas curvas tericas.................. 132 Figura 6.23 Curva obtida para a dosagem MB120 em comparao a diversas curvas tericas.................. 133 Figura 6.24 Curva obtida para a dosagem MBCmx em comparao a diversas curvas tericas................. 133 Figura 6.25 Cannon Time do CCR............................................................................................................. 134 xivFigura 6.26 Permeabilidade do concreto fresco......................................................................................... 135 Figura 6.27 Massa unitria do concreto fresco determinada por diferentes mtodos................................. 137 Figura 6.28 Agrupamento dos diferentes mtodos de determinao de massa especfica e anlise de varincias (ANOVA)..................................................................................................................................... 138 Figura 6.29 Teor de umidade do CCR fresco x massa especfica............................................................... 138 Figura 6.30 Compacidade real do CCR...................................................................................................... 139 Figura 6.31 Compacidade real do CCR x massa especfica obtida pelo VeB........................................... 140 Figura 6.32 Exemplo de curva de calibrao do DMA: para um mesmo consumo de cimento, diferentes valores de massa especfica para um determinado consumo de gua............................................................ 141 Figura 6.33 Massa especfica..................................................................................................................... 142 Figura 6.34 ndice de vazios....................................................................................................................... 142 Figura 6.35 Absoro................................................................................................................................. 143 Figura 6.36 Resistncia compresso dos concretos. Idades de 7 dias, 14 dias, 28 dias e 90 dias............ 144 Figura 6.37 Anlise estatstica da evoluo das resistncias e representao da anlise de varincias (ANOVA)...................................................................................................................................................... 145 Figura 6.38 Agrupamento das dosagens produzidas de acordo com a resistncia compresso na idade de 28 dias e representao da anlise de varincias (ANOVA) ......................................................................... 145 Figura 6.39 Resistncia trao por compresso diametral dos concretos. Idades de 7 dias,14 dias, 28 dias e 90 dias......................................................................................................................................................... 147 Figura 6.40 Relao da trao por compresso diametral com a resistncia compresso do CCR.......... 148 Figura 6.41 Permeabilidade do concreto endurecido: idade de 60 dias...................................................... 149 Figura 6.42 Velocidade de propagao de ondas do concreto por meio do ultra-som. .............................. 151 xvLISTA DE TABELAS Tabela 5.1 Caracterizao do cimento CP IV-32 RS.................................................................................... 60 Tabela 5.2 Resistncia compresso, mdulo de deformabilidade e coeficiente de Poisson da rocha biotita-gnaisse............................................................................................................................................................. 64 Tabela 5.3 Ensaios realizados com os agregados grados............................................................................ 65 Tabela 5.4 Ensaios realizados com os agregados grados de granito, calcrio e basalto............................. 66 Tabela 5.5 Ensaios realizados com os agregados midos............................................................................. 66 Tabela 5.6 Compacidade experimental por demanda dgua: agregado pulverizado e cimento................... 73 Tabela 5.7 Compacidade virtual: agregado pulverizado e cimento............................................................... 74 Tabela 5.8 Compacidade experimental por compactao seguida de vibrao: monotamanhos com d >100 m (K =9,0).................................................................................................................................................... 86 Tabela 5.9 Compacidade virtual dos monotamanhos com d >100m.......................................................... 87 Tabela 6.1 Parmetros estatsticos para anlise do tamanho da amostra para o ensaio de compacidade experimental .................................................................................................................................................. 115 Tabela 6.2 Parmetros das curvas dos coeficientes de interao do agregado biotita gnaisse..................... 123 Tabela 6.3 Parmetros das curvas dos coeficientes de interao do agregado granito................................ 124 Tabela 6.4 Parmetros das curvas dos coeficientes de interao do agregado basalto................................ 125 Tabela 6.5 Parmetros das curvas dos coeficientes de interao do agregado calcrio............................... 126 xviLISTA DE QUADROS Quadro 2.1 Tipos de algumas barragens brasileiras. .................................................................................... 12 Quadro 3.1 Valores de A da curva de Bolomey........................................................................................... 24 Quadro 3.2 Parmetros da Curva de Referncia de Faury (VASCONCELOS apud MALAQUIAS DA SILVA, 2004).................................................................................................................................................. 26 Quadro 3.3Estimativa de quantidades de gua, cimento, argamassa e ar incorporado para ajuste de dosagens de CCR............................................................................................................................................................ 33 Quadro 4.1 ndices K para os diferentes protocolos de empacotamento...................................................... 50 Quadro 5.1 Consumo de aglomerantes usuais em barragens de CCR(DUNSTAN apud BATISTA, 2004)......................................................................................................................................................................... 58 Quadro 5.2 Quantidade de corpos-de-prova considerada para ensaios do concreto endurecido................ 105 Quadro 6.3 Identificao das dosagens produzidas para o estudo Agregado: biotita-gnaisse................. 127 xviiLISTA DE SMBOLOS CCR Concreto Compactado com Rolo LCPCLaboratoire Central des Ponts et Chausses MEC MtododeEmpacotamentoCompressvel(doingls,CPM CompressivePackingMethod-,dofrancs,MECModele dEmpilament Compressible) Compacidade virtual de empacotamento de uma mistura monodispersa Compacidadevirtualdeempacotamentodeumamisturabinriaou polidispersa. iVolume de slidos que a classe i ocupa em uma mistura monodispersa i*Mximo volume que a classe i pode ocupar em uma mistura polidispersa yiFrao volumtrica do material i d1Gros maiores de uma mistura binria d2Gros menores de uma mistura binria aEfeito de afastamento (Loosening Effect) bEfeito de parede (Wall Effect) Kndice de empacotamento da mistura CP IV-32 RSCimento Portland pozolnico resistente a sulfatos DmxDimenso mxima caracterstica do agregado DmnDimenso mnima caracterstica do agregado CCompacidade experimental ou real DMADispositivo Medidor de gua S.S.S.Saturado com Superfcie Seca MEPMxima espessura da pasta cMassa especfica do concreto, obtida em ensaio tMassa especfica terica xviiiRESUMO IMPLEMENTAO DO MTODO DE DOSAGEM CIENTFICA PARA O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR) DE BARRAGENS Nosltimosanos,oconcretocompactadocomrolo(CCR)tornou-seuma alternativa vivel para o projeto e construo de barragens. Isso se d pelo seu custo ser inferioraodeumconcretoconvencional,jquecomsuaaplicaotem-seummelhor aproveitamento do projeto, das estruturas e do canteiro de obras, alm da diminuio do tempodeconstruoedareduoderiscosdefissuraotrmicaedereaolcali-agregado,considerando-sequeoconsumodemateriaiscimentciosbaixoparaasua produo. O sucesso da tcnica do CCR tem levado sua crescente utilizao, o que induz necessidade de aprimoramento constante de mtodos de produo e de execuo desse material. Atualmente, o nmero de pesquisas sobre CCR considervel, tanto no que diz respeito durabilidade quanto sua produo e materiais. Do ponto de vista terico, o proporcionamento dos materiais empregados em CCRumdosproporcionamentosmaispurosqueexiste,quandocomparadoaos diversostiposdeconcretoexistentes.Oempacotamentodaspartculasnestecaso caracterizado por um processo que contempla mtodos que induzem a uma alta energia de compactao sem que haja grandes preocupaes com sua capacidade de fluir, j que se trata de um concreto com consistncia mais seca do que a apresentada por um concreto convencional.OMtododeEmpacotamentoCompressvel(MEC),quevemsendo utilizadocomsucessonoBrasilenomundoemdosagensdeconcretos,argamassase pastas especiais, um modelo cientfico que pode ser empregado na otimizao de traos deCCRcomoobjetivodedefinirprocedimentosdedosagemdessetipodeconcreto amplamente aplicado em barragens e em pavimentos. Nesse sentido, esta pesquisa procurou implementar um mtodo cientfico de dosagem para o CCR de maneira consistente e racional. FARIAS,L.A.Implementaodomtododedosagemcientficaparaoconcreto compactado com rolo (CCR) de barragens. Goinia, 2006. 219p. Dissertao (Mestrado) - UFG, Escola de Engenharia Civil. Orientadores: Prof. Dr. Andr Geyer e Prof. D. Ing. Eduardo Fairbairn. Palavras-chave:concretocompactadocomrolo,dosagem,mtododeempacotamento compressvel, resistncia compresso, massa especfica, compacidade. xixABSTRACT SCIENTIFIC MIXTURE MODEL FOR ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) OF DAMS In the last years, roller compacted concrete (RCC) became a suitable choice for dams design and construction. It is due to its low cost, which is reached by better use of design, structures and application in the field, besides the little time of construction and less possibilities of occurrence of thermal cracking and alkali-aggregate reaction, knowing that it is necessary low cement content for its production. The successful RCC technique hasbeenleadingtoanincreasinguse,whatforcestheimprovementoftheRCCmix designsandproduction.Nowadays,thereareasignificantnumberofresearchesabout RCC, including topics about durability, production and materials. From theoretical point of view, the RCC mix proportioning is the purest kind of proportioning that exists. Its grain packing process contains methods which lead to a highenergyforcompactionwithoutgreatconcernsaboutitsflowingcharacteristics, knowing that its consistency is drier than the one obtained from a conventional concrete. The Compressive Packing Method (CPM) has been used successfully in concrete, mortars and special pastes in all over the world, and is a scientific method that can be used in RCC mixtures in order to estabilish mix design procedures which fits in a varied applications of this kind of concrete, widely used in dams and pavements. Thus,thisresearchwasledtodefineascientificmethodforRCC,through rational and consistent manner. FARIAS,L.A.Scientificmixturemodelforrollercompactedconcrete(RCC)of dams.Goinia,2006.219p.Dissertation(M.Sc.degree)UFG,EscoladeEngenharia Civil. Tutors: Dr. Andr Geyer and D. Ing. Eduardo Fairbairn. Keywords: roller compacted concrete, mixture, compressive packing method, compressive strength, specific gravity, packing. 1INTRODUO INTRODUO Nosltimosanos,osmtodosdedosagemdeconcretoforamobjetosde diversasavaliaesparapermitirqueasmisturasproduzidasatendessemparmetros especficos de seu tipo de aplicao, resistncia e durabilidade. Com isso, o conhecimento sobre o concreto e seus materiais tornou-se mais aprofundado e as dosagens cada vez mais complexas,istodadopelocrescenteusodemateriaisalternativos,adiesminerais, aditivos e variados tipos de cimento que podem ser empregados nas misturas atualmente. Essasnovidadesenecessidadestomaramumaimportnciabastanteconsidervele induziram a estudos especficos para cada tipo de concreto.Aspectosrequeridosparaosconcretospodemserdesdemaissecosqueum concreto convencional, como o caso do CCR, at ultra-fluidos, caso de um concreto auto-adensvel ou reodinmico. Para o concreto compactado com rolo, uma consistncia mais seca(abatimentozero)permitequeorolocompactadorajasobreelesemafundar, formando uma superfcie regular. J a fluidez de um concreto auto-adensvel possibilita seu lanamento com facilidade e espalhamento sem ou com quase nenhuma necessidade de vibrao. No que diz respeito resistncia mecnica, os concretos atuais podem apresentar valoresquevode2MPaanmerosdaordemde200MPa(FORMAGINI,2005), havendoregistrodemisturasqueatingiramamarcade257MPa,feitoalcanadopor pesquisadoresdaUniversidadeFederaldeGoisnoanode2004,conformeestudos conduzidos pelos professores Oswaldo Cascudo e Helena Carasek. Dessa forma, percebe-se que uma dosagem de concreto envolve uma srie de variveis e abrange um espao bem maior do que anos atrs. Considerandoascondiesmencionadasacima,oLaboratoireCentraldes Ponts et Chausses (LCPC) desenvolveu formulaes e, baseado nelas, um programa de computador (Btonlab) para obteno de composies de dosagens e concreto. Segundo de Larrard e Sedran (2002), o uso de um programa que aperfeioe dosagens de concreto para atendimento de requisitos especficos pode ser considerado um laboratrio eletrnico que viabiliza o lanamento do concreto pelo computador. Tal programa francs incentivou o CAPTULO 1 2desenvolvimento de softwares para a obteno de dosagens cientficas em todo o mundo. No Brasil, um programa similar baseado em pareceres e estudos desenvolvidos pelo LCPC foidesenvolvidoemconjuntopelaUFRJ /COPPEeFURNAS,sendoestaaferramenta utilizada nesta pesquisa para a otimizao dos traos de concreto compactado com rolo. 1.1JUSTIFICATIVA E IMPORTNCIA DA PESQUISA Concretos especiais so sistemas que possuem caractersticas especficas que, para serem conseguidas, muitas vezes no podem ser produzidos a partir de mtodos de dosagensconvencionais,sejamelesempricos,semi-empricosoutabelados.Desta maneira, o conhecimento cientfico da dosagem torna-se crucial, uma vez que permite a melhorutilizaodosrecursosempregadosnoprocessodeproduoeoalcancedos parmetroscaractersticosdeumdeterminadotipodeconcreto,podendoserestesa diminuiodaporosidadeeoaumentodaresistnciamecnica,porexemplo(DE LARRARD et al., 2002). Conceitoscientficosouleisrelativasaosmateriaisempregadospara preparaodemateriaisparaconcretopassarampormuitotemposemserlevadosem considerao para a produo de dosagens. Inicialmente, essas misturas eram puramente empricasouprovenientesdeoutrosprocessosempregadoscomrelativosucesso (MALAQUIAS DA SILVA, 2004). A aplicao desses mtodos atualmente, porm, vem tornando-se cada dia menos adequado devido ao grande nmero de requisitos que precisam seratingidos.Comisso,umprocessocientficodedosagemdeconcretopassouaser consideradocadavezmaisimportantedentrodeummercadoconsideravelmentemais competitivoqueantes,oqueinduziuaodesenvolvimentodemtodosdedosagemque pudessem ser utilizados universalmente. OModelodeEmpacotamentoCompressvel(MECouCPM,doingls, CompressivePackingMethodedofrancsModeledEmpilamentCompressible) caracterizadoporfundamentoscientficosbaseadosemprocedimentosmatemticos, numricoseexperimentaiscapazesdegerarcomposiesdedosagensdentrodeuma condio mais cientfica e menos emprica. Com a utilizao de um mtodo cientfico de dosagem de CCR, composies variadas para esse tipo de concreto podem ser simuladas computacionalmente.Almdisso,comoconstantedesenvolvimentocomputacional, possveltratarumagrandesriededadosexperimentaiseajust-lospormeiodeleis CAPTULO 1 3fsicasemodelosmatemticos.Talatividadepodereduzirdemaneiraconsidervelo nmero de ensaios que normalmente so realizados num processo convencional de estudos em laboratrio. Como o CCR se aproxima bastante dos empacotamentos granulares secos devido sua consistncia mais seca, ele se torna bastante apropriado para a aplicao dos princpios cientficos associados ao MEC.Em virtude disso, procurou-se empregar nesta pesquisa o modelo de mtodo de dosagem proposto por Franois de Larrard (1999) em concreto compactado com rolo de barragens. 1.2OBJETIVOS Esta pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de um mtodo cientfico para a dosagem do CCR com base no Mtodo de Empacotamento Compressvel (MEC). Com ele pretende-se estabelecer processos confiveis de dosagem de forma a aperfeioar os traos produzidos. Para aplicao do modelo foi empregado um simulador numrico capaz de definir composies de dosagem de CCR levando em considerao parmetros de resistncia, consumo de cimento e compacidade. So objetivos especficos: Adoo da teoria do MEC para a implementao do mtodo de dosagem cientfica para o CCR por meio de formulaes tericas e validao experimental; Otimizao da dosagem de CCR; Contribuirparaamelhoriadosparmetrosdedurabilidadedoconcreto compactado com rolo, j que poder ser produzido um sistema mais denso. 1.3ORGANIZAO DA DISSERTAO Estadissertaoinicia-secomoCaptulo1,referenteintroduo, justificativaeimportnciadapesquisaeaosobjetivos,conformeapresentado anteriormente. O restante do trabalho encontra-se estruturado em mais seis captulos. A seguir apresentada uma breve descrio do contedo de cada captulo. CAPTULO 1 4NoCaptulo2apresentadaumarevisobibliogrficasobreoCCR, considerando suas principais caractersticas, um breve histrico e exemplos de aplicao em obras, alm de ser dada uma breve explanao sobre as caractersticas principais dos diversos tipos e arranjos de barragens. No Captulo 3, alguns mtodos de dosagem de concreto compactado com rolo soapresentados,comconsideraossuasprincipaiscaractersticas.Almdisso,uma breve introduo sobre o mtodo de dosagem cientfica apresentada. O Captulo 4 constitudo pelo estado-da-arte do Mtodo de Empacotamento Compressvel (MEC), sua origem e formulaes. No Captulo 5 so apresentadas as caractersticas dos materiais empregados na pesquisa,caracterizadosnoDepartamentodeApoioeControleTcnico(DCT.C)de FURNASCentraisEltricasS.A.,emAparecidadeGoinia.Soapresentadasas propriedadesqumicasefsicasconsideradasparaosmateriaisempregadosparaa produo dos concretos, bem como a origem dos constituintes e metodologia de anlise. No Captulo 6, so apresentados os resultados obtidos no desenvolvimento da pesquisa e discusses. No Captulo 7 so apresentadas as consideraes finais. 2O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO DE BARRAGENS O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO DE BARRAGENS OACI116R(2000)defineoCCRcomoummaterialque,emseuestado fresco, capaz de suportar o peso de um rolo vibratrio e compactador no momento da compactao. Segundo essa especificao, esse concreto pode apresentar caractersticas no estadoendurecidobastantesimilaressobtidasemconcretosconvencionais,oque alcanadopelaaltaenergianecessriaparasuacompactao,diferentedaaplicadaem concretosconvencionais(CCV)normalmentevibrados.Contudo,comaevoluoda tecnologiadeconcreto,hcadavezmaisaaproximaodoCCRdeumconcreto convencional,tantopelassuascaractersticasnoestadofrescoquantonoestado endurecido,oqueinduzapensarnaintroduodessematerialemobrasqueantess poderiam ser obtidas com concretos convencionais, como por exemplo, uma barragem em arco. OConcretoCompactadocomRolo(CCR)ummaterialcomconsistncia mais seca do que a de um concreto convencional (slump zero) aplicado com auxlio de equipamentos utilizados em servios de terraplanagem ou enrocamento. Comumente, sua composiodadaporumagrandequantidadedeagregadoseumbaixoconsumode cimento.Suaprincipaldiferenaparaoconcretoconvencionalatribudasua consistncia, que permite que o concreto suporte a ao do rolo vibratrio, alm de sua graduao e proporcionamento de materiais serem adequados para compactao com tal equipamento (ANDRIOLO, 2003). Por causa de suas caractersticas, o CCR indicado para construes multi-camadas, podendo ser aplicado em pavimentos e barragens. A maior vantagem do CCR sobre os outros tipos de concreto, para aplicao emdeterminadasestruturas,apossibilidadedereduodocustoedotempode construo devido mecanizao do processo de lanamento do concreto. O menor custo doCCRpodeseratribudoaousodeequipamentosdegrandeproduo,reduodo consumo de materiais de custo mais elevado e reduo sensvel no uso de formas, alm da simplificao e reduo na infra-estrutura de apoio (ANDRIOLO, 2002). Alm disso, a CAPTULO 2 6tcnicadoCCRpermitequehajareduoderiscosdefissuraotrmicaedereao lcali-agregado devido, principalmente, ao baixo consumo de cimento. DeacordocomANDRIOLO(2002),desdeofinaldadcadade70,vrias pesquisas vm sendo desenvolvidas a respeito do CCR, juntamente com o acontecimento dediversossimpsiosecongressosdirecionadosparadiscussosobreasinformaes obtidas, ensaios e pontos de vistas sobre tal material. 2.1BARRAGENS Barragem uma estrutura transversal ao leito dos rios que bloqueia a passagem de seu curso. Esse tipo de estrutura represa gua e, dessa forma, forma um reservatrio que permiteacaptaodeguaeelevaodeseunvelparaformaodequeda(RIBEIRO, 2003). O principal objetivo da construo das primeiras barragens brasileiras foi o de criarreservatriosdeguaemreassecas,principalmentenonordestedopas.Secas rigorosas existentes, principalmente situaes crticas nos anos de 1870 a 1880, induziram construo de barragens (KUPERMAN, 1995). A primeira barragem brasileira, Cedros, foiconstrudaemalvenariadepedraentre1884e1906paraoabastecimentodegua (KUPERMANetal.,2005).Comodesenvolvimentodatecnologiadoconcreto,as barragenstiveramseusprojetosaprimorados,tendocomoexemploasbarragensde concretodeIngI(1916),PedroBeicht(1932),Ipitanga(1935),Piraju(1936)eHarmonia (1942). Barragens com fins de gerao de energia eltrica tiveram seu primeiro registro com duas obras de propriedade particular em 1884, com Ribeiro do Inferno e, em 1887, com Ribeiro dos Macacos. Porm, para uso pblico, tem-se como primeiro registro a barragem de Marmelos Zero, oficialmente fundada em 1889 para produo de energia para a cidade de J uiz de Fora (KUPERMAN, 1995). 2.1.1.TIPOS DE BARRAGENS Os tipos de barragens so definidos de acordo com as condies topogrficas locais,alogsticadafasedeconstruo,aeventualevacuaodecheiasdurantea construo,disponibilidadedosmateriaisdeconstruo,ascaractersticasgeolgicase CAPTULO 2 7geotcnicas, a potncia instalada e a vazo do vertedouro (ASSIS et al, 2003). Os tipos de barragens existentes so apresentados a seguir. 2.1.1.1.Barragens de Terra e Enrocamento A terra dessas barragens constituda por rochas decompostas e sedimentos e o enrocamento,porrochasdemaioresdimenses.Barragensdeterraeenrocamentoso executadas com materiais prximos disponveis, colocados e compactados em diferentes zonas do perfil. Esses tipos de barragens so bastante utilizados no Brasil devido ao relevo do pas tornar esse tipo de opo o mais econmico (RIBEIRO, 2003). Contudo, nos ltimos 40 anos, observou-se o desenvolvimento de barragens de enrocamentocomfacedeconcretoocorridacomaevoluodosequipamentosde compactao.Dessaforma,osenrocamentoscompactadospassaramasecomportarde maneiraadequadacomafacedeconcretonasfasesdeconstruo,enchimentodo reservatrio e operao da barragem. Exemplos de barragens desse tipo so dados pela UHE Itapebi, UHE Campos Novos e UHE Machadinho (DIAS, 2001). Nas Figuras 2.1 e 2.2soapresentadosexemplosdeseotpicadeumabarragemdeterraedeuma barragem de enrocamento com face de concreto, respectivamente. NAmax2,51Hba3,01filtroNAminBaterroNAmax2,51Hba3,01filtroNAminBaterro Figura 2.1 Seo tpica de uma barragem homognea de terra (ASSIS, 2003) CAPTULO 2 8NAmaxB1 HbaElteplintotransioenrocamentolajedeconcretoNAmaxB1 HbaElteplintotransioenrocamentolajedeconcreto Figura 2.2 Seo tpica de uma barragem de enrocamento com face de concreto (ASSIS, 2003) 2.1.1.2.Barragens de Concreto No incio da dcada de 30, estabelecido o marco da tecnologia moderna de construo de barragens de concreto, com a barragem de Hoover. Tal obra foi concluda emtemporecordedejunhode1933amaiode1935comolanamentode2.500.000mdeconcretonesseperodo,sendoumabarragemalta(superiora 90 metros), com 223 metros de altura (PACELLI DE ANDRADE et al., 1987). ComexceodaChina,detodasasbarragensconstrudasnomundoata dcadade50,38%dasestruturasde15metrosoumaistinhamsidoconstrudasem concreto. De 1951 a 1977, esse nmero caiu para 25%. A partir da, at o ano de 1982, registraram-se 16,5% de barragens de concreto no mundo. Apesar de o perodo de declnio tersidomarcadopelaconstruodebarragensemarcoemvalesestreitos,aperdada popularidade do concreto se deu com a construo em vales abertos de barragens de terra oudeenrocamento,poisseconstatouavantagemeconmicaeexecutivadadapelo empregodessesmateriais(HANSENEREINHARDT,1991).Devidoquedana construodebarragensdeconcreto,foramorganizadosdoisimportantesencontrosda comunidade da construo de barragens nos Estados Unidos. OinciodoCCRsedeuem1970naconfernciadeAsilomar,naCalifrnia-EUA.Napoca,buscava-seummtododeconstruodebarragensem concreto que fosse mais rpido e econmico do que os mtodos construtivos convencionais (MARQUESFILHOetal,2003).Oprimeiroencontro,em1970,foichamadoRapid ConstructionofConcreteDams(ConstruoRpidadeBarragensdeConcreto).O segundo encontro, ocorrido em 1972, foi intitulado Economical Construction of Concrete Dams(ConstruoEconmicadeBarragensdeConcreto),noqualsediscutiua CAPTULO 2 9construoeconmicadebarragensdeconcreto.Apreocupaocomaconstruode barragens de concreto atingiu o J apo que, em 1974, criou um comit para a construo de barragens de concreto denominado Committee on Rationalized Construction of Concrete Dams (HANSEN E REINHARDT,1991).De acordo com Hansen e Reinhardt (1991), apesar da viabilidade econmica da construo de barragens de enrocamento em relao s barragens de concreto, percebeu-se que as primeiras eram mais suscetveis runa. Segundo os autores, nenhuma barragem de concretomaiorque15metrosfoirunadesde1928,anoemqueabarragemdeSt. Francis, com 62 metros de altura, entrou em colapso devido a um material de fundao inadequado.ForadosEstadosUnidos,exemplodebarragemqueapresentouomesmo comportamento da de St. Francis foi a de Malpasset, na Frana, uma barragem em arco com 61 metros de altura. Apesar de haver registros de falhas estruturais nas barragens de concreto, elas no ultrapassam as centenas de barragens de terra de variados tamanhos que j entraram em colapso em mais de 60 anos. Isso ocorreu, primeiramente, porque as runas eram geradas por galgamentos ou eroso interna do material de enchimento. Com isso, em Asilomar, definiu-se um material que apresentasse propriedades estruturais de concreto, porm com lanamento similar do realizado em materiais de enrocamento. Tal material se desenvolveuevemsendoutilizadoemconstruesdebarragenscomoumaevoluo naturaldatecnologiadoconcretoconvencional,jqueseuusomelhora, significativamente,olanamentoeavelocidadedecompactao(HANSEN E REINHARDT, 1991; MARQUES FILHO et al., 2003). As barragens de concreto podem ser de gravidade, de gravidade aliviada, de abbada ou arco, arco-gravidade e de contrafortes. As barragens de gravidade so assim denominadasporsuaestabilidadesergarantidapelopesoprprio,tendosuafundao dispostaemrochas,sendoqueemalgunscasos,sobcuidadosespeciais,podemser assentadas em solo compacto (VIEIRA J NIOR et al., 2006). So comumente conhecidas como barragens de concreto-massa e, hoje em dia, a maioria construda em CCR. Uma barragem de gravidade possui uma forma aproximadamente trapezoidal e projetada para resistir por meio do seu peso prprio, alm de outras solicitaes, os esforos decorrentes do paramento de montante. Suas condies de estabilidade ao tombamento, deslizamento e flutuao so garantidas pela sua segurana global (KUPERMAN, 2006). Uma opo mais simplificada desse tipo de obra se d pela barragem de gravidade aliviada. Neste caso, o CAPTULO 2 10volume de concreto aplicado menor e, em alguns pontos da estrutura, as solicitaes so menosintensasquearesistnciadoconcretoaplicado(SCHREIBER apud RIBEIRO, 2003). O ncleo desse tipo de barragem no totalmente macio,jqueeleconstitudodevazioscomofimdetrazereconomiadeconcreto. BarragensdegravidadeconstituemamaioriadasbarragensexistentesnoBrasil (KUPERMAN, 2006). Na Figura 2.3 apresentada uma seo tpica de uma barragem de gravidade. 8,0NAmaxHblElcr1HbaElte8,0NAmaxHblElcr1HbaElte Figura 2.3 Seo tpica de uma barragem de gravidade (ASSIS, 2003) J as barragens de abbada ou arco apresentam uma ligeira curvatura, o que permiteumadistribuiodastensestangenciais,reduzindoaquantidadedeconcreto necessria (RIBEIRO, 2003). Esse tipo de barragem possui ombreiras rochosas para que possa suportar o esforo transmitido pelo barramento e so, normalmente, construdas com concreto convencional (VIEIRA J NIOR et al., 2006).Porfim,asbarragensdecontrafortessodotadasdecontrafortes perpendiculares ao eixo de paramento de montante, com funo de transmitir os esforos para a fundao. Para tanto, a fundao desse tipo de barragem deve atender aos mesmos requisitos necessrios para uma barragem de gravidade (VIEIRA J NIOR et al, 2006). Barragem de contrafortes complexa e possui maior custo que outros tipos de barragem (RIBEIRO, 2003).Segundo Kuperman (2006), esse tipo de estrutura vem sendo cada vez menos utilizado, com poucos casos no Brasil. Na Figura 2.4 apresentada a disposio da srie de contrafortes da barragem. CAPTULO 2 11 Figura 2.4 Srie de contrafortes de uma barragem (VIEIRA J NIOR et al., 2006) As primeiras barragens de concreto so exemplificadas por Lajes (1907), Ilha dos Pombos (1924) e Piraju (1936). At 1950, cerca de 1.000.000 m de concreto-massa foram lanados nesses tipos de obra brasileiros. Entre 1950 e 1960, mais 2.000.000 m. Na dcadade70,tem-sequeemtornode23.000.000mamaisdeconcreto-massaforam empregados (KUPERMAN, 1995). 2.1.2.ARRANJ OS DE BARRAGENS E EXEMPLOS BRASILEIROS Oarranjodeumabarragembasicamenteinfluenciadopelotipodevale, podendoesteserencaixadoeestreito,semi-encaixadoouaberto.Valesencaixados comportam, usualmente, barragens de concreto do tipo arco. J em vales semi-encaixados, h a possibilidade de se definir uma barragem de gravidade ou barragem de enrocamento. Porm, quando se tem vales muito abertos, ideal que o tipo da barragem seja de concreto, sejaeleconvencionaloucompactadocomrolo.Valeenfatizar,contudo,queotipode barragem adotado depende da disponibilidade do solo ou rocha em quantidade e qualidade adequadas, tipo de fundao (barragens de enrocamento e de concreto so dispostas em fundao em rocha e as de terra podem ser colocadas em solo) e as condies climticas (ASSIS, 2003).No Quadro 2.1 e nas Figuras 2.5 a 2.8 so apresentados os nomes populares e tipos de algumas barragens brasileiras. CAPTULO 2 12Quadro 2.1 Tipos de algumas barragens brasileiras. Nome PopularTipoAltura (m) RioIncio de operaoItaipuGravidade aliviada / contrafortes196Paran1984 Tucuru I e IITerra/enrocamento/concreto gravidade 95Tocantins1984 Foz do AreiaEnrocamentocomfacede concreto 160Iguau1980 ItumbiaraTerra / concreto gravidade106Paranaba1980 MarimbondoTerra / concreto gravidade94Grande1975 FurnasEnrocamento com ncleo de argila / concreto gravidade 43Grande1963 Mascarenhasde Moraes Concreto gravidade / arco72Grande1956 Porto ColmbiaTerra / concreto gravidade40Grande1973 BalbinaTerra / concreto gravidade39Uatum1989 FunilAbbada em dupla curvatura85Paraba do Sul1969 MansoTerra62Manso1991 Figura 2.5 UHE Foz do Areia: barragem de enrocamento com face de concreto(ASSIS, 2003) Figura 2.6 Itaipu: barragem de gravidade aliviada / contrafortes (PHOTOATLAS, 2006) Figura 2.7 UHE Mascarenhas de Moraes: barragem de gravidade de concreto em arco (FURNAS, 2006) Figura 2.8 UHE Porto Colmbia: barragem de terra e de gravidade (ASSIS, 2003) CAPTULO 2 132.2O CONCRETO COMPACTADO COM ROLO DE BARRAGENS O CCR, alm de ser um material de construo, um mtodo construtivo. Sua diferenaparaosolo-cimentosedpelapresenadoagregadogradoemsuamistura (com gros maiores que 19,0 mm) e por desenvolver propriedades similares s encontradas numconcretoconvencionalmentelanado,mesmosabendoqueparasuaaplicaoso necessriosmtodossimilaresaosutilizadosemsolos.Nocasodesolos-cimento,as resistncias observadas so menores do que as que podem ser apresentadas por um CCR (HANSEN E REINHARDT, 1991). DeacordocomKupermanetal.(2005),osprojetosdebarragensdeCCR seguem as mesmas diretrizes necessrias s de concreto convencional. Alm disso, essa tcnicapermitequehajareduonoprazodeexecuodaobra,custosmenores, prosseguimento das atividades mesmo sob chuvas fracas e a permisso de galgamentos de gua durante a construo, se necessrio. AstcnicasconstrutivasdoCCRtornaram-noumaalternativa economicamentevivelparasubstituiodoconcretoconvencionaledebarragensde enrocamento por alguns fatores, tais como: -Custo:segundooUSArmyofCorpsofEngineers(2000),oscustosde construocomCCRsode25%a50%menoresqueumconcretolanado convencionalmente. Isso se d pelo uso de uma menor quantidade de cimento, reduo da complexidade de lanamento e do tempo de construo. -Construorpida:oprocessodeaplicaodoCCRrpidoquando comparado a processos de lanamento convencionais de concreto e enrocamento. A tcnica de aplicao induz a um lanamento contnuo do material, o que permite que a produo seja bastante eficiente.Existem diferentes meios de lanamento de CCR. Segundo Forbes apud Batista (2004), essas diferenas se do pelas inovaes das formas de lanamento em busca da qualidade, reduo do tempo de construo e do custo. A situao ideal seria obter uma estrutura monoltica. No entanto, devido a aes construtivas, isso no possvel, o que torna corrente a concretagem por camadas sucessivas. Caso no haja um planejamento e uma execuo adequados para tais camadas, podem ser gerados elos fracos na estrutura, CAPTULO 2 14tornando-a vulnervel permeabilidade nas juntas ou com falta de aderncia nas mesmas, o que pode acarretar falha na transmisso das tenses e, consequentemente, promover a reduo nas condies de estabilidade do conjunto (KUPERMAN, 2006). Aseguir,soapresentadososdoistiposmaisconhecidosdemtodosde lanamento de CCR em uma obra de barragem: Mtodo tradicional: segundo Magalhes (2006) a maioria das barragens de CCRbrasileirasforamexecutadasporestemtodo,cujasalturasdascamadasdeCCR possuem, normalmente, 0,30 m. O mtodo tradicional, tambm conhecido como mtodo convencional, se caracteriza pela aderncia das camadas ser garantida por uma argamassa de ligao, geralmente em toda a extenso da camada. Na Figura 2.9 apresentada uma praa com lanamento tradicional de CCR. Figura 2.9 Praa tpica de CCR na UHE Salto Caxias (MARQUES FILHO,2005) Mtodo rampado: esse mtodo foi lanado primeiramente na barragem de J iangya,naChina,ecaracteriza-sepelascamadaslanadasemrampa.Essaformade aplicao tem como principais objetivos a reduo de juntas com argamassa de ligao (o que promove a obteno de um macio mais homogneo), lanamento de maior quantidade de concreto em menos tempo, reduo da superfcie de CCR que necessitam de limpeza e tratamento com junta, otimizao do manuseio de formas (que podem alcanar at 3 m de altura), eliminao da necessidade de lavagem e retirada de resduos da pista, reduo da superfcie a ser curada e daquela exposta ao calor em perodos quentes e contribuio da organizaodaobra,comaumentodaprodutividadedosequipamentos(MAGALHES,2006).SegundoBatistaetal.(2001),aprincipalvantagemda CAPTULO 2 15concretagem em rampas se d pela cobertura rpida de sub-camadas sucessivas em razo da menor superfcie exposta at o limite de altura das frmas. Dessa forma, elimina-se a necessidade de utilizao de argamassa de ligao entre as sub-camadas e a movimentao de frmas melhorada. NaFigura2.10soapresentados,ilustrativamente,osmtodostradicionale rampado. Figura 2.10 Mtodos tradicional e rampado (MAGALHES, 2006) NaFigura2.11apresentadaumapraadeumaobraqueempregouo lanamento de CCR pelo mtodo rampado. Figura 2.11 CCR da PCH Mosquito Mtodo Rampado CAPTULO 2 16Os primeiros testes de CCR para barragens no Brasil iniciaram-se no fim da dcada de 70, com lanamentos nas usinas hidreltricas de Itaipu, So Simo, Trs Marias eTucuru(KUPERMAN,1995).EmItaipu,aprimeiraaplicaodoCCRdeu-sena construo do contrapiso do almoxarifado da obra (ANDRIOLO, 2002). Contudo, a partir dadcadade80houveacomprovaodequeoCCRsetratavadeummeiorpido, econmico e tecnicamente adequado para a construo e reabilitao de barragens e, em 1986, teve-se a primeira barragem brasileira no estado da Paraba, Saco de Nova Olinda, inteiramenteconstrudaemCCR.Nessaobra,construdacomopropsitodeirrigao, foram lanados 138.000 m de concreto compactado com rolo em 110 dias, produzido com 70kg/m de cimento Portland pozolnico. Exemplos de outras obras em que foi empregada essa tcnica so dados pelas barragens de Carabas, Gameleira, Cova da Mandioca, J uba I, ensecadeiras de Serra da Mesa, Porto Primavera, Xing, Lajeado, Cana Brava, Peixe, entre outras (KUPERMAN,1995). Nomundopodemsercitadasasbarragensamericanasde Willow Creek, Galesville e Monsville e as japonesas, Shimajigawa, Tamagawa e Pirika (KUPERMAN, 1995).AaplicaodoCCRtorna-sevivelquandosuatcnicamostra-se economicamente competitiva frente a outros mtodos de construo existentes. Ele pode serconsiderado,porexemplo,comosubstituioagabiesourip-rap1(Figura2.12), principalmente em reas onde este recurso escasso. Um exemplo desse tipo de aplicao se deu na barragem de Porto Primavera, realizado pela CESP. O CCR foi lanado em um enrocamentocom26metrosdealturaqueprotegiaabarragemdeterracontraondas, formadas anualmente durante a operao das comportas dos vertedouros. Nessa situao, a barreira de CCR foi uma opo ao invs do rip-rap devido falta de rochas de tamanhos adequados no campo. A barreira tem como dimenses 10 metros de altura e 5 metros de largura. O primeiro estgio da construo, em 1993, tem 200 metros de comprimento. J o segundoestgio,de1996,contemploumais160metrosdecomprimento.Mesmocom nvel de gua montante alcanando o concreto, observou-se que seu comportamento foi satisfatrio sob essa condio (KUPERMAN, 1995).

1 A face jusante de uma barragem comumente protegida contra eroso por ondas por meio de colocao de uma camada de rochas conhecida como rip-rap sobre a camada de bero e uma camada de filtro. Outros materiais tais como concreto defaceesolocimento podem ser utilizados para essafuno. Orip-rapbasicamenteconstitudoporuma mistura heterognea de rochas, sendo que os gros menores auxiliam no preenchimento dos espaos gerados por rochas maiores (ODNR FS 99-52, 2006). CAPTULO 2 17 A B C ARandomNcleo argilosoRip-rapSolo arenosoFiltro Figura 2.12Localizao do rip-rap em uma barragem (ASSIS,2003) Almdisso,oCCRpodeserempregadoempavimentaodereas, ensecadeiras, reparos de emergncia, bem como substituio de um concreto convencional embarragensemarcoegravidade(USARMYCORPSOFENGINEERS,2000).Nas ensecadeirasdaUHESerradaMesa,oCCRapresentouumaresistnciade, aproximadamente, 23 MPa a um ano de idade, com consumos de cimento e de escria de altofornoiguaisa60kg/me140kg/m,respectivamente(FURNAS,1997).Na ensecadeira de montante, com 22 metros de altura, foram lanados 17.300 m de CCR, enquantoquenadejusante,com13metrosdealtura,foramlanados11.300mde concreto.Operododeconclusodessaatividadefoide72dias.SegundoKuperman(1995),asestruturasapresentaramumcomportamentodeacordocomo esperado, com uma boa resistncia eroso. 2.3PANORAMA DO USO DO CCR Ao final de 1996 foram concludas 157 barragens de CCR em 20 pases. J no final de 2002, contava-se com um nmero igual a 251 de barragens concludas, alm de outras 34 estarem em construo em 35 pases. Entre 1997 e 2003, 94 barragens de CCR foram concludas (DUNSTAN, 2003). No mundo existem cerca de 350 barragens de CCR construdas, sendo que 50 delas esto no Brasil (KUPERMAN, 2005a). Na Figura 2.13 so apresentados, de maneira ilustrativa, os pases e o nmero de barragens de CCR concludas em 1996 e em 2002, de acordo com dados apresentados por Dunstan (2003).CAPTULO 2 180 20 40 60 80 100AsiafricaEuropaOceaniaAmrica do NorteAmricas Central e do SulLocalizaoQuant idade de Bar r agens Const r udas2002 1996 Figura 2.13Barragens de CCR concludas ao final dos anos de 1996 e de 2002 OpaslderembarragensdeCCRnomundoaChinacomumnmero considervel de barragens, seguido do Brasil. De maneira geral, pela Figura 2.13 percebe-se um aumento significativo na construo de barragens de CCR em todo o mundo at o ano de 2002.De 1990 a 2002, cerca de 7.900.000 m de concreto foram lanados no Brasil em 41 barragens de CCR (GRAA et al., 2003). 3.MTODOS DE DOSAGEM DE CONCRETO MTODOS DE DOSAGEM DE CONCRETO O concreto , basicamente, um material de construo constitudo por rochas dedimenseslimitadasquecumpremcertosrequisitosmecnicos,qumicose granulomtricos. Esses materiais so unidos por uma pasta aglomerante de cimento e gua (CNOVAS, 2002). A definio de dosagem de concreto pode ser entendida pelo proporcionamento adequado dos materiais com o intuito de obter um produto que possa atender a requisitos especficos dos estados fresco e endurecido (NEVILLE, 1997). Dessa forma, um mtodo de dosagem para concreto tem por objetivo encontrar proporcionamentos que possibilitaro queamisturaatendaadeterminadascaractersticasdeconsistncia,compacidade, resistncia e durabilidade, alm de outras propriedades, as quais podem ser, por exemplo, atendimento a determinadas condies de lanamento. (CNOVAS, 2002). Pela dosagem, possvelgerarummaterialcapazdetornaraobramaiseconmica,commenor suscetibilidade a tenses de origem trmica, alm de favorecer a facilidade e a rapidez da construo (KUPERMAN et al, 2005). Nessesentido,estecaptulotrazinformaessobrealgunsmtodosde dosagens de concreto existentes, dando nfase s suas consideraes e exemplificao de mtodos de dosagem desenvolvidos especialmente para o CCR, objeto deste estudo. CAPTULO 3 203.1PROPORCIONAMENTO DOS MATERIAIS DO CONCRETO Diversosprocedimentosdeproporcionamentodemateriaisparaconcretoj foramestudadosemuitosoutrosencontram-seemestudodevidocomplexidadedos fatoresenvolvidos,quepodemserarelaogua/cimento,relaoagregados/cimento, distribuio granulomtrica, textura, dureza, forma, dimenso mxima caracterstica dos agregados, entre outros.Ren Feret apud Taylor (1977), no ano de 1892, observou que a resistncia compresso do concreto e da argamassa proporcional quantidade de cimento da pasta e aumenta conforme o volume de vazios diminui. Essa observao marca o incio do estudo da dosagem racional do concreto, sendo a primeira proposta deste marco uma parbola representativadomelhormodelomatemticodecorrelaoentrearesistncia compressoeovolumedeguamaisardoconcreto,dadapelaEquao1(COUTINHO, 1973; FERRARI apud HELENE, 2005): v ecKr+ = (Equao 1) onde: r =resistncia do sistema; K= fatordependentedanaturezadoaglomerante,idadeeexposioda argamassa; c =volume absoluto de cimento por unidade de volume de argamassa; e =volume absoluto de gua por unidade de volume de argamassa; v =volume de vazios por unidade de volume de argamassa. Em 1907, Fuller e Thompson apud Taylor (1977) apresentaram um mtodo de proporcionamento de agregados e seleo de propores para produo de um concreto comumamximadensidade.J em1918,DuffAbramsapudTaylor(1977)provoua dependncia da resistncia pela quantidade de gua por unidade de volume de cimento no concreto. Uma relao pde ser estabelecida para a gua necessria para o concreto e para adistribuiogranulomtricadoagregado,dadapelomdulodefinura.Seuestudo contemplou variados traos e anlise de mais de 50.000 corpos-de-prova, o que originou a CAPTULO 3 21chamada Lei de Abrams (HELENE, 2005). J Talbot e Richart apud Helene (2005), em 1923, defenderam que, alm da relao gua/cimento para determinao da resistncia compresso conforme a Lei de Abrams, os vazios do concreto deveriam ser levados em considerao. NoBrasil,hdiversosmtodosdedosagensdeconcretodisponveis,tendo como exemplo os mtodos do IPT (iniciado por Ary Frederico Torres, em 1927), do INT (proposto por Luiz Lobo Carneiro, Rio de J aneiro), ITERS (proposto por Eldio Petrucci, Rio Grande do Sul), ABCP (Ary Torres e Carlos Rosman, So Paulo), entre outros. No entanto, apesar de eles se divergirem em alguns aspectos, h considerao de requisitos comuns a todos, tais como a resistncia compresso, relao gua/cimento e natureza do agregado. Em suma, pode-se dizer que existem diversos registros de desenvolvimento de procedimentosdedosagembaseadosemresultadosdeensaiosdelaboratrioeem caractersticasfsicasdosmateriaisdoconcreto.Todavia,muitomaisqueumasimples receita,aessnciadoproporcionamentodemisturasdeconcretosemprefoitemade pesquisasnareadetecnologiadoconcreto,umavezqueanaturezacomplexadesse materialcontribuiconsideravelmenteparaquesejaalcanadoomelhormtodode dosagem possvel.No caso de concretos especiais, alm desses itens, outros parmetros de suma importnciadevemserconsiderados,sejamelesrequisitosespecficosdoestadofresco sejam eles condies do meio em que o concreto estar exposto, o que exige que certos indicadores de durabilidade garantam o desempenho adequado do concreto. Dessa forma, desdeoanode1965,inciodaconstruodegrandesbarragensnoBrasil,foram constatadosavanosnatecnologiadoconcreto,principalmentenoquedizrespeitoao concreto-massa.UmexemplodessesavanossedpelapresenadoengenheiroWalton Pacelli de Andrade e a equipe dos laboratrios de FURNAS na contribuio do desenvolvimento dessa tecnologia na qual, no ano de 1981, foi inserido um mtodo de dosagens especfico para concreto-massa (HELENE, 2005). Especificamente para o CCR, as exigncias principais para sua dosagem so apresentadas no item 3.2 deste trabalho. 3.1.1.CURVAS TERICAS DE PROPORCIONAMENTO DE AGREGADOS Dosar um concreto requer que haja preocupaes quanto compacidade. Esta questo to importante que os mtodos existentes para dosar qualquer tipo de concreto CAPTULO 3 22recorremmelhoriadacompacidadedamisturapor