CONCRETO COMPACTADO A ROLO

UMA REALIDADE BRASILEIRA

EngQ Francisco Gladston Holanda

Holanda Engenharia Ltda

RESUMO

A tacnica do construgao em CCR no Brasil, iniciada em experiencias limitadas nas obras de SaoSimao, ltaipu-Binancional, Tres Marias, Tucurul a Serra da Mesa, atravas da construgao de NovaOlinda , Caraibas a Gameleira, consolida definitivamente o dominio da tacnica, passando a ser"know how" tambam brasileiro.Observa-se que no estagio atual da pratica do CCR nas obras do Nova Olinda, Caraibas aGameleira representam as Onicas obras no Brasil , inteiramente executadas segundo a tecnologiado Concreto Compactado a Rolo de baixo contei do de cimento.Neste trabalho, apresenta-se um relato dos controles tecnologicos efetuados para o CCR, bemcomo dos processos construtivos empregados.Com a conclusao destas obras, abre-se um novo campo de possibilidade do use da tacnica doCCR no Brasil, nos moldes com quo vem ocorrendo em diversos palses.

Alem do mais, representam definitivamente uma solugao economica de construgao do obras emconcreto massa so firmando na area do tecnologia de concreto a cada ano, Como o "Concretodo futuro".

INTRODUCAO

O conceito de concreto compactado a rolo (CCR), con-creto rolado ou rollcrete, foi provavelmente formulado

nas conferencias de Asilomar (Engineering Foundation

Conferences) realizadas de 1 a 5 de margo de 1970 ede 14 a 18 de maio de 1972.

Um dos mais importantes trabalhos na primeira confe-rencia trata-se do intitulado: "The Optimum ConcreteDam" do professor Jerome M. Raphael no qual 6definida a tese de que o langamento e a compactagaode um cimento enriquecendo uma mistura de areia ecascalho, atravas do ganho de resistencia ao cisa-Ihamento, poderia reduzir significativamente a segaotransversal de uma barragern concebida em argila com-pactada.

Para se ter uma ideia da veracidade desta afirmativa,durante a construgao da barragem de Nova Olinda(primeirabarragem inteiramente -executadaam CCR noBrasil ), verificou -se na idade de 90 dias uma resistenciaa tragao da ordem de 0,7 MPa enquanto a resistenciamedia a compressao nesta mesma idade se apresen-tava na ordem de 4,5 MPa.

No decorrer dos ultimos 10 anos, o CCR revolucionouo setor de construgao de barragens, pavimentos, con-tengoes, etc, tornando-se gradativamente mais populare atrativo, por ser, via de regra, o mais barato a maisrapido no processo de construgao quando comparadoa outras alternativas.

Ao se deparar corn a quantidade de empreendimentosque fazem parte dos pianos do Governo Brasileiro, querna area de energia eletrica , quer no setor de irrigagaoou de sistemas viarios, a imperioso chamar a atengaodos responsfiveis por organismos administrativos a deemprego dos bens publicos para o conhecimento destatacnica moderns de construgao, que vem sendo utili-zada inclusive por passes mais ricos qua o Brasil, demaneira segura , economics a com garantia de qualida-de.

No perlodo de 1985 a 1991 , tres barragens integral-mente executadas em CCR foram concluidas no Brasil:

• 0 Aqude Saco do Nova Olinda faz parte do projetoCanaa, concebido a implementado polo Governo doEstado da Paraiba, atravas da Secretaria de Recur-sos Hidricos com o objetivo de melhorar as condi-goes de vida da regiao . 0 aqude promovera airrigagao de 1500 ha nos municipios de Nova Olindae Pedra Branca, possibilitando o desenvolvimentoda psicultura e o abastecimento d'agua da cidade deNova Olinda , atendendo uma demanda para ospr6ximos 50 anos.Nova Olinda, corn 56 m de altura a 240 m deextensao, foi executada em 100 dias corridos nodecorrer do ano de 1986.

• A barragem de Caraibas, que faz parte dos estudosreferentes ao desenvolvimento dos Recursos Hidri-cos para Uso Multiplo do Vale do Rio Jequitinhonha.

XX Seminario National de GrandesBarrens 201

I

Com a regularizagao do rio Caraibas , compatibiliza-se a oferta e a demanda de agua para usos multiplosna regiao . Este empreendimento atendera as cons-tantes reivindicacoes da populacao local, propician-do ainda, condicoes basicas para a implantacao deprojetos voltados para o aumento da producao agri-cola, crescimento da economia local a consequentediminuicao do alto exodo rural a urbano da popu-lagAo do vale.

Caraibas, com cerca de 25 m de altura e 160 m deextensao foi executada em 57 dias corridos no de-correr do anode 1990. A barragem a de propriedadeda CEMIG.

• A barragem Gameleira , de propriedade da CODE-VASF - Companhia do Desenvolvimento do Vale doSao Francisco , se localiza no sopg da Serra Central,no norte de Minas Gerais , proxima a um povoado demesmo nome habitado por possoas que se dedicama uma agricultura basica de subsistencia . A irriga-cao, tradicional nesta regiao , sofria altos e baixosdevido a irregularidade das vazoes do rio Gameleirae a frequentes periodos de forte estiagem. Com aconstrucao em finais de Abril /91, possibilitou-se aintegrag5o desta regiao carente a regiao produtivado Sistema GorutubaNerde Grande /Sao Francisco,tornando - se economicamente competitiva e promo-vendo a fixacao do homem do campo.

Estas tres obras brasileiras , estao situadas na regiaonordeste do Brasil , onde o problema da seca o o prin-cipal fator de estrangulamento do desenvolvimento eco-nomico a social daquola regiao.Nos paragrafos seguintes , sera apresentada uma sinte-se do que constou o projeto e a execugao destes tresbarramentos.

CARACTERISTICAS DE PROJETO

Em termos de projeto a barragem a concebida com asseguintes caracteristicas principais:

• Langamento do CCR em camadas de espessura de40 cm, do ombreira a ombreira, da fundacao ao finaldo macico na crista;

• Desta forma , nao se utiliza as tradicionais juntastransversais normalmente usadas em obras em con-creto massa convencionais;

• 0 paramento de jusante da barragem a concebidosem o emprego de formas ou com o seu uso, con-cebendo - se neste ultimo caso , o paramento emdegraus;

• Nos casos especificos de Caraibas e Gameleira, asuperficie de jusante incorpora um vertedouro tipoSoleira Livre. 0 perfil Creager e os muros laterals doVertedouro, foram concebidos em Concreto conven-tional armado. A calha dos vertedouros desta bar-ragens foi projetada na forma de degraus deconcreto convencional.

• A impermeabilidade dos macigos ficou por conta doconcreto convencional de selo a contar do paramen-to de montante , "soldando" todos os contatos dejuntas do CCR, mesmo entre a fundacao em rochae o CCR, como tambam entre as camadas de 30 cmde espessura , conforme apresentado na FIGURA 1,tipica de Caraibas.

MATERIALS CONSTITUINTES DO C.C.R.

Em meados do ano 1981, nos EUA, foi construida aprimeira barragem do mundo (WILLOW CREEK,OREGON) pela tecnica de CCR. Durante o desenrolarda construcao desta barragem foi possivel observarqua:

• Se utilizou um cimento comum associado a umfly-ash (cinza volante de carvao mineral) como aglo-merante;

• Como agregados para a mistura de CCR, se utilizouseixos, aluviOes a rocha basaltica, em parte, britadose em outra parte, apenas peneirados;

• Os materials Tinos (que passam na 4200) em geralrejeitados para concreto convencionais eram ad-mitidos no CCR, trazendo em especial, grandesbeneficios no sentido de reduzir os esforcos decompactacao necessarios. 0 percentual admitido,era funcao do Limite de Liquidez a do Indice de

Plasticidade dos finos amostrados.

Tal Como em Willow Creek, esforros foram envidadospara qua os produtos a sub-produtos de britagem,materiais resultantes de escavacoes obrigatorias, etc,

tivessem total aproveitamento nas misturas de CCR,empregadas nas obras brasileiras citadas neste trabalho.

Desde modo:

• Em Nova Olinda, o cascalho da regiao (afloramentoem mistura com material silto-arenoso) e o anfibolito

das escavacoes obrigatorias da estrutura do Ver-tedouro, puderam ser consumidos junto com rochade granito-gnaisse para constituirao de faixa deagregado do 0 a 30 mm (agregado 1) a 30 a 70 mm(agregado 2) utilizados;

• Em Caraibas, a rocha sienitica proveniente de pe-dreira qualificada para producao de agregados,devido ao seu alto Indice de Abrasao Los Angeles,no decorrer do processo de britagem ja produziatodos os finos necessarios para a mistura do CCR.Neste caso, se economizou a areia natural, maisdificil de ser explorada na regiao.

Nesta obra, para o CCR, foram usadas as fracaesde agregado de 0 a 25 mm (agregado 1) a 25 a 50mm (agregado 2).

• A barragem Gameleira , apresentou em particular, acaracteristica do agregado de rocha de arenito equartzito relativos aos alcalis do cimento.

Esta condicao exigiu a composicao do aglomerante,

Cimento Portland Comum com uma cinza volanteobtida da calcinacao de carvao mineral para os con-cretos convencionais de face, selo e regularizacoes.

Devido ao baixo consumo de aglomerante do CCRpor m3 da mistura e ao fato da utilizadao de finos dobritagem das rochas reativas, optou-se pela naoutilizadoo de fly-ash no CCR.

Por outro lado, a composicao granulomatrica doCCR nests caso especifico obrigou a utilizadao definos naturais composto de areia natural fina obtidaao longo do rio Gameleira combinada com "top-soil"de jazida localizada a montante da barragem. Osdois materiais foram combinados na base do 50%de cada.

202 XX Seminario National de Grandes Barragens

CONCRETO DE/ FACE (P/OS DEGRAUS)

FUNDA^40-LINHA DE DRENAGEM

SEcAO PELO SANGRADOURO

CONCRETO

DE FACE

CAPTAFAO

TAMPAO DE DESVIO

CONCRETO DE SELO

SEcAO PELA TOMADA D'AGUA

FIGURA I

A rocha britada foi dividida em tres fracOes distintas:

- Brita 0 ( na faixa de 0 a 4,8 mm);

- Brita 1 (na faixa de 4,8 a 25 mm);

- Brita 2 (na faixa de 25 a 50 mm).

Ao invas de se constituir em um problema , o manejode fracoes diferentes de agregados para produzir oCCR, facilita a execucao de ajustes de granulome-tria durante o perlodo de construcao, contribuindopara aumentar a qualidade do produto final.

GRANULOMETRIA DOS CONSTITUINTES DAMISTURA DE CCR

Para a barragem de Nova Olinda , admitiu -se como emWillow Creek , uma faixa granulom8trica para a compo-sicao total dos agregados na massa de CCR, conformemostra a figura 2.

Uma nova corrente na tecnologia do CCR, alam deadmitir a reducao do diAmetro maximo do agregadopara cerca de 50 mm (casos de Caraibas e Gameleira)utiliza ainda a seguinte expressao para definicao dacurva de referencia da mistura de CCR:

p = (d / D) "3 x 100, em porcentagem.

Onde:d = Abertura das peneiras, em mm;D = Diametro Maximo do agregado que se pretende

utitizar no CCR, em mm;P = Porcentagem de material que passa na malha

de abertura d.

A tolerancia em torno da curva referencial , obtidaatraves desta expressao , para mais ou para menos, emgeral a da ordem de 5 a 8% para se eleger a faixagranulometrica ideal para cada obra em funcao de D.

XX Seminirio Nacionalde Grandes Barragens 203

FIGURA 2

PRODU^AO DE CCR

No decorrer da construrao destas tres barragens, pelaprimeira vez no Brasil, foram utilizadas misturadoras desolos, Tipo "Pug-Mill" para produrao continua de con-creto, conforme mostrado na figura 3, da barragem deNova Olinda.

Nos ultimos anos, diversas barragens executadas emCCR em verios paises, utilizaram este tipo de equi-parnento, capaz de atingir picos de producao da ordemde 200 m3/h, produzindo de forma continua, um con-creto de caracteristicas homogeneas.

A media obtida em Nova Olinda foi superior a 100 m3/he em Caraibas e Gameleira, da ordem de 80 m3/h.

No Brasil, "Pug-Mills" sao fabricados pela CIFALI, BAR-BERGREENE e FACTO para producao de asfalto. Asadaptacoes do equipamento necesserias para produ-cao de CCR, sao minimas.

ATERRO EXPERIMENTAL

Um aterro experimental fora do eixo da barragem, foi

projetado em cada obra , e executado de modo a serem

verificadas as propriedades das misturas de concreto,

permitindo otimiza-Ias com relaceo ao desempenho nos

pianos de concretagem.

Alem disso, o aterro permitiu com antecipacao , testar eselecionar os equipamentos mais adequados Para oCCR, orientar o controle de qualidade a ser executado,adaptar as equipes de servigo ao novo metodo cons-trutivo.

0 aterro foi executado fora do local da barragem, mastomou-se o cuidado de se escolher um local o maisadequado, com fundaceo em rocha apresentando

caracteristicas semelhantes da barragem propriamentedita.

A figura 4 corresponds ao Lay-Outdo Aterro experimen-tal de Caraibas.

EXECUCAO DO MACIQO EM CCR

A partir do "pug-mill", o transporte do CCR foi feitoatraves de caminhoes basculantes com 4 a 6 m3 porviagem e o langamento na praga por via direta, semauxilio de guindastes.

Outros projetos na area internacional, tern associadooutros tipos de transporte, desde correias transpor-tadoras associadas a caminhoes, ao use de bottom-dumpers-moto scrapers, vagonetes e cabos aereos.

0 transporte e o langamento dos concretos conven-cionais em geral sao feitos atraves de caminhoes-beto-neiras, obedecendo urn piano de concretagern que emgeral estabelece a sequencia: concreto convencionalde face ; concreto convencional de solo - CCR. Para aoperacao de espalhamento do CCR, nestas obras seutilizou tratores do tipo D-4 e D-6 (CATERPILLAR).Tratores de maior porte poderao ser usados, observan-do-se apenas a facilidade de mobilidade do equiparnen-to na praga de Iancamento e principaimente se o pesodo trator nao causa esmagamento dos agregados grau-dos da mistura de CCR em proporcao exagerada.

Em Nova Olinda, o adensamento do CCR foi feito cornum rolo duplo vibratbrio do tipo CC-43 (DYNAPAC) com4 a 6 passadas para a compactacao da camadas de30 cm.

Em Caraibas e Gameleira, foi utilizado um rolo simples,vibratorio e auto-propelido do tipo CA-25 (DYNAPAC)corn 8 a 10 passadas para a compactacao da camadade 40 cm.

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Em locais confinados para compactacao do CCR ou deinterface com concretos convencionais , foram empre-gadas placas vibratbrias tipo CM-13 (DYNAPAC ), rolosvibratbrios do pequeno porte ou adensadores manuaisa ar comprimido.

Vibradores de imersao foram usados no adensamentodo concreto de face junto a forma do paramento demontante.

Paraacurado CCR em NovaOlinda , um caminhao-pipaespecialmente adaptado foi utilizado para a aspersaosuperficial de grandes areas . Tambam se utilizou espin-gardas de ar-agua como se fossem nebulizadores.

0 objetivo desta cura, a o de garantir a manutencao dasuperficie exposta do CCR sempre na condicao desaturada superficialmente seca , antes do recebimentode uma nova camada sobrejacente de CCR.

0

Este cuidado visa garantir uma melhor qualidade aolongo das juntas de CCR, quer em termos de per-meabilidade quer em termos de resistencia a solicita-cOes mecanicas.

Para Carafbas e Gameleira, barragens de menor porte,a curado CCR foi realizada somente corn equipamentos.manuals de agua-ar comprimido.

A cura das superficies executadas com concretos con-vencionais (face de montante , superficies vertentes,muros laterais, etc.) foi em grande parte executada poraspersao de agua a partir de tubulacoes perfuradas emsua geratriz . Em situaroes de dificil execucao de curapor aspersao de agua , os concretos convencionaisforam protegidos mediante cura por membranaqu[mica.

As figuras 5 e 6 ilustram a execucao do macico de NovaOlinda.

EIXO DO ATERRO

EXPERIMENTAL

FORM DEVEDAJUNTAA-MONTANTE

I N DUTORDE JUNTA

•o

0

J°

SENTIDO DOTRAFEGO

Qo

DEGRAUS COM

CONCRETO D 2

O O

J

DEGRAUS COM CCR

EIXO DA _

BARRAGEM

JUSANTE MONTANTE

TRINCHEIRADE BRITA

i 6

r O

CONCRETODO 1 ®

DEGRAU -D2 ^'1----------- ------- -------

(TRECHO CENTRAL) 9,40

FORMA

_ O2 JUNTA FRIA

0,30

0,30 b CONCRETO DE

3,5 CM RIZAPAO F1

VAR. - FACE D2

FIGURA 4

206 XX SeminArio Nacional de Grandes Barragens

H1 91 111 111

FIGURA 5 - SEQUENCIA EXECUTIVA DOLANgAMENTO DO C.C.R.

1. C.C.R. JA LANS,ADO (ENDURECIDO)

2. LANIPAMENTO DO CONCRETO CONVENCIONAL DEFACE

3. LANPAMENTO DO CONCRETO CONVENCIONAL DESELO

4. C.C.R. COMPACTADO (FRESCO)

5. PILHA DE C.C.R. PARA ESPALHAMENTO E COM-PACTAcAO

CONTROLE DE QUALIDADE

As tras barragens em questao sao do tipo de gravidade,com densidade minima especificada em 2,3 Uma. Aresistencia caracteristica do CC R foi fixada como sendoigual a 75 MPa aos 360 dias.

No decorrer deste tempo, a construcao dos barramen-

tos ja estava concluida, razao pela qual o controls

efetuado em moldagem a ruptura de corpos de prova,

neste caso representou apenas um registro historico da

obra.

Foi preciso introduzir medidas mais dinamicas de con-trole com os seguintes objetivos principais:

• Manutencao das propriedades do CC R, praticamen-te atraves da garantia do teor minimo de cimento por

m3 de CCR.

Observa-se que se tratam de misturas de concretocompactado a rolo de consumo de cimento mu tobaixo, na pratica na faixa de 50 a 80 kg/m3 de CCR.

A dosagem de cimento no caso destas tres obras foi

volumAtric , condo noco c rlo introduzir um metodoquimico de determinacao do teor de cimento do CC Rno estado fresco que permitisse uma repidachecagem da mistura no decorrer da producao,analisada atraves do indice pratico obtido para o teorde cimento e de sua variacao em relacao ao teor de

cimento tebrico da mistura.

Na pratica, este controle foi efetuado para as obrasde Nova Olinda e Caraibas.

• Garantia da massa especifica minima especificada,controlando-se o numero de passadas do rolo vi-bratorio.

Nas obras de Caralbas a Nova Olinda o controle foi

feito com ajuda de um densimetro nuclear, de faciloperacao na praca de Iancamento. Uma vez

posicionando, o densimetro nuclear tam a vantagem

adicional de fornecer em questao de segundos, a

umidade da mistura de CCR em conjunto com amassa especifica.

Com o dominio da umidade da mistura, indireta-mente se introduziu uma maneira tambem dinamicade se controlar a agua de amassamento do CCR,permitindo com que fosse determinada umafaixadetrabalho com a mistura, ou seja:

• Foi possivel determinar a umidade a partir da qual a

mistura se apresentava seca, exigindo major nume-

ro de passadas do rolo para atingir a densidade

minima especificada (Umidade Minima do CCR);

• Conhecidos os limites de variacao de umidade, napratica se procurava trabalhar sempre no entorno dovalor medio da faixa.

A figura 7 foi obtida atravas dos dados obtidos na obrade Nova Olinda, para a qual se concluiu qua umidadesacima de 12% conduziam para "borrachudos" no CCRe abaixo de 6%, dificultava a compactacao com o roloexigindo major numero de passadas.

O controls da umidade ou da agua de mistura do CCR,foi no caso das obras de Caraibas a Gameleira,reforcado pelo controls do indice de trabaihabilidadecom o emprego do aparelho de Vebe, modificado parao CCR, conforme estabelece a recomendacao 207 doACI em sua versao atual.

XX Seminirio Nacional de Grandes Barragens 207

PER SPECTIVA

E L 491,00} S,S

IY EL 05,00

EALERIA OE

ORENAGEU

-1

444̂ 7101-

SECAO TRANSVERSAL

FIGURA 6

208 XX Seminario Nacional do Grandee Barragens

MEN,

0UU

0 2,3- -- ------------

0w00

zW0

4 6 8

UMIDADE DO CCR (%

FIGURA 7

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