Seminário Concreto Massa

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CONCRETO MASSA
Disciplina: Materiais de Construção Civil II
Docente:Thiago Pastre Pereira
INTEGRANTES:
 Afrânio Costa Pereira
 André Henrique Garcia Silva
 Aníbal Geraldo de Assis Jr.
 Gabriela Alves Amorim Soares
 Lorrayne Stéfane Oliveira
 Tayane Cristina Oliveira
Piumhi, 31 de Outubro de 2017
2
1 INTRODUÇÃO
 O que é concreto massa?
 É aquele que, ao ser aplicado em uma estrutura,
requer a tomada de precauções que evitem
fissurações derivadas de seu comportamento
térmico;
 Seus conceitos abrangem todas as obras que
tenham dimensões de grande magnitude e/ou
utilização de elevado volume de cimento;
3
1 INTRODUÇÃO
 A reação de hidratação do cimento provoca, durante
o endurecimento do concreto, variações
dimensionais que, quando restritas, podem levar a
fissuração do concreto;
 Seus conceitos abrangem todas as obras que
tenham dimensões de grande magnitude e/ou
utilização de elevado volume de cimento;
4
1 INTRODUÇÃO
5
 ACI (American Concrete Institute) define concreto
massa:
“qualquer volume de concreto com dimensões
grandes o suficiente para exigir que sejam tomadas
medidas para lidar com a geração de calor a partir
da hidratação do cimento e com a variação de
volume para minimizar a fissuração.”
1 INTRODUÇÃO
 Elevações de calor significativa causam o aumento
de volume da massa de concreto, que, ao resfriar,
pode gerar tensões importantes;
 A fissuração depende da diferença entre o pico
máximo de temperatura atingido e a temperatura
ambiente, à qual ele atingira durante o processo
termodinâmico de resfriamento;
6
2 CONTEXTO HISTÓRICO
7
Figura 1: Barragem Crystal Springs.
Fonte: https://diva.sfsu.edu/bundles/217997
 Um marco no
desenvolvimento da
técnica de controle
tecnológico do concreto
foi a barragem Crystal
Springs com 46,2 m de
altura na Califórnia, em
1888.
2 CONTEXTO HISTÓRICO
 As primeiras aplicações do concreto massa foram em
barragens no início do século XX;
 Com o aumento da altura, do volume e importância
das barragens, foi necessário aperfeiçoar os
métodos de construção;
 Em 1916 com os estudos de Abrams, iniciou a
diminuição da relação água/cimento que melhorou a
redução de teor de cimento e a melhoria dos meios
de adensamento;
8
2 CONTEXTO HISTÓRICO
 Foi posta em evidência a contribuição dos diversos
componentes para a diminuição do calor de
hidratação:
• Aumento na granulometria dos agregados;
• Menor consumo de cimento;
• Uso de vibradores adequados;
• Uso de pozolana;
• Uso de aditivos;
• Uso de cimento especiais;
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2 CONTEXTO HISTÓRICO
 Por volta da década de 50, introduziu-se o
resfriamento tanto nos agregados, quanto no
concreto em fase de execução ou endurecido;
 Segundo Petrucci (1988, pg. 245):
“O avanço na seleção de materiais, no proporcionamento da
mistura e dos meios e modos de execução da obra, passaram
e exigir também controles mais adequados e mais precisos
dos constituintes e das diferentes fase da produção.”
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2 CONTEXTO HISTÓRICO
 No Brasil, a evolução da tecnologia de concreto
massa aplicada em barragens teve grande impulso a
partir do final da década de 50, na construção
hidrelétrica de Ilha Solteira;
11
2 CONTEXTO HISTÓRICO
12
Figura 2: Hidrelétrica de Ilha Solteira.
Fonte: https://ogimg.infoglobo. /2012120668022.jpg
3 DESENVOLVIMENTO
 Normas brasileiras;
 ACI (American Concrete Institute);
 NBR 163/12 (Concreto compactado com rolo);
 NBR 7211/05 (Agregados para concreto);
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3 DESENVOLVIMENTO
 Reação de hidratação do concreto consiste em um
processo exotérmico;
 Não dissipação do calor em grandes volumes;
 Aumento da temperatura interna;
 Variação de volume do concreto:
 Expansão e retração;
 Fissuração:
 Perda da integridade e ação monolítica;
14
3 DESENVOLVIMENTO
15
Figura 3: Fissuração.
Fonte: file:///C:/Users/Gabriela/Desktop/Materiais%20II/puc_maco2_14_comport-termico.pdf
3 DESENVOLVIMENTO
 Controle da Temperatura:
 Termômetro Elétrico de resistência;
 Termômetro digital infravermelho.
16
3 DESENVOLVIMENTO
 Métodos de Resfriamento:
 Pré-resfriamento:
Mistura de gelo triturado ou em cubos na água
de amassamento;
Gelo em escamas;
Uso de água gelada;
Resfriamento dos agregados;
17
18
Figura 4: Água gelada.
Fonte:http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivo
sUpload/15030/material/puc_maco2_14_comport-termico.pdf
Figura 5: Gelo em escamas.
Fonte: http://icemachinemfg.com/wp-
content/uploads/2016/12/Industrial_Flake_Ice_Machines.jpg
Figura 6: Gelo em cubos.
Fonte: file: http://3.bp.blogspot.com/-
BdF4T2W5vS0/VdcXJabEMoI/AAAAAAAAAGQ/P
5Q0Ssz7p28/s1600/IMG-20150819-WA0002.jpg
3 DESENVOLVIMENTO
 Métodos de Resfriamento:
 Pós-resfriamento:
Circulação de água em serpentinas;
Proteção contra os raios solares;
Resfriamento superficial com lançamento de
água;
19
3 DESENVOLVIMENTO
20
Figura 7: Resfriamento por serpentinas.
Fonte: http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/
arquivosUpload/15030/material/puc_maco2_14_comport-termico.pdf.
Figura 8: Proteção contra raios solares.
Fonte:
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/ad
min/arquivosUpload/15030/material/
puc_maco2_14_comport-termico.pdf.
3 DESENVOLVIMENTO
 Métodos para minimizar o aquecimento:
 Lançamento do concreto em períodos do ano com
temperaturas mais amenas;
 Lançamento o concreto no período noturno;
 Intervalo de colocação do concreto;
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3 DESENVOLVIMENTO
22
Figura 9: Intervalo de colocação.
Fonte: http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/15030/material/
puc_maco2_14_comport-termico.pdf.
4 TIPOS DE CONCRETO MASSA
 Existem dois tipos de concreto massa:
• Concreto compactado com rolo, também chamado
de concreto rolado;
• Concreto massa convencional;
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4.1 CONCRETO COMPACTADO COM ROLO
(CCR)
 É um concreto seco, com consistência e
trabalhabilidade tal que permite sua compactação
através de rolos compressores;
 Este concreto é basicamente uma mistura
composta, de cimento, brita, areia e água;
 Sendo assim, a brita e a areia os grãos não devem
ser maiores do que 38 mm, e a água, em
quantidades que tornem a mistura úmida para que
não cole nos rolos compressores;
24
4.1 CONCRETO COMPACTADO COM ROLO
(CCR)
 Devido a sua consistência seca, o mesmo pode ser
transportado, lançado, adensado e compactado por
maquinário de terraplenagem;
 O CCR é utilizado como base ou sub-base para
placas de concreto simples ou armado e como
material para a formação do corpo de barragens;
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4.1 CONCRETO COMPACTADO COM ROLO
(CCR)
 Existe uma norma técnica específica deste concreto, a
ABNT NBR 16312 – Concreto compactado com rolo.
 A norma está dividido em três partes:
• A primeira aborda os termos relativos à solução;
• A segunda detalha os procedimentos de preparação do
concreto rolado em laboratório para análise antes da
aplicação na obra;
• A última traz informações sobre os ensaios laboratoriais
para o uso do mesmo em barragens; 26
4.1 CONCRETO COMPACTADO COM ROLO
(CCR)
 Algumas das aplicações desse concreto são:
• Construção de barragens;
• Açudes e diques;
• Construção de ensecadeiras;
• Proteção e reforço de taludes de barragens de solo
e enrocamento;
• Construção de contra fortes incorporados a
barragem de concreto para reforço;
• Proteção de margens de canais, lagos e
reservatórios;
• Lançamento de grandes blocos, praças ou áreas
pavimentadas; 27
4.1.1 VANTAGENSDO CCR
 Redução de custo e de tempo de construção;
 Mão-de-obra otimizada e de fácil adaptação ;
 Maior fluência, o que confere menor probabilidade de
fissuras de origem térmica;
 Produtividade superior à de outros processos;
 Credibilidade no meio técnico;
 Menor interferência das condições climáticas no
lançamento;
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4.1.2 DESVANTAGENS DO CCR
 Indisponibilidade de equipamentos de fabricação,
espalhamento e compactação;
 Região da obra distante do fornecedor de materiais
cimentícios;
 Menor oferta de empregos;
 Ausência de agregados próximos à obra;
 Região da obra com disponibilidade de argila e
com baixo índice pluviométrico; 29
4.2 CONCRETO MASSA CONVENCIONAL
(CMC)
 As diferenças entre o concreto massa convencional
e o concreto compactado com rolo são:
consistência e método de adensamento;
 O adensamento deste concreto é feito com
vibradores de imersão;
 Há um controle rigoroso da espessura da camada
do concreto, que é previsto em projeto;
30
5 MATERIAIS
5.1 CIMENTO
 É possível utilizar todos os tipos de cimentos para a
produção dos concretos massa de barragens;
 Contudo, os cimentos devem passar por uma série de
ensaios físico-químicos, contendo a determinação do calor
de hidratação e dos álcalis solúveis em água;
 Os tipos de cimento mais adequados para utilização deste
concreto são:
• Cimentos de baixo calor de hidratação;
• Cimentos metalúrgicos;
31
5.1 CIMENTO
 CP III – Alto forno (com escória):
• Além de baixo calor de hidratação, a adição de escória
de alto-forno confere maior impermeabilidade e
durabilidade ao concreto, e proporciona maior
resistência química ao produto;
• Pode ter aplicação geral em barragens, peças de
grandes dimensões, pilares, pavimentação de estradas,
sendo assim vantajoso para a produção do concreto
massa;
32
5.1 CIMENTO
33
Fonte: http://www.equipedeobra.com.br/construcao-reforma/34/artigo211891-1.asp
Figura 10: CP III – Alto Forno
5.1 CIMENTO
 CP IV – Pozolânico:
• Além de oferecer baixo calor de reação, com a adição
de pozolanas (cinzas volantes) o concreto apresenta-se
mais impermeável, mais durável, e também confere
maior resistência mecânica à compressão;
• Este tipo de cimento é indicado para obras com grande
volume de concreto, e também em obras expostas à
ação de água e ambientes agressivos;
• Para obras correntes, é indicado para argamassas,
concretos simples, armado e protendido, elementos pré-
moldados e artefatos de cimento;
34
5.1 CIMENTO
35
Figura 11: CP IV – Pozolânico
Fonte: http://www.equipedeobra.com.br/construcao-reforma/34/artigo211891-1.asp
5.2 AGREGADOS
 A quantidade de agregados do concreto massa pode
chegar a aproximadamente 90% do volume total;
 Os agregados miúdos seguem a norma brasileira ABNT
NBR 7211 Agregado para concreto - Especificação;
 Para os agregados graúdos, podem-se adotar faixas
granulométricas maiores do que as indicadas na norma
a fim de diminuir o consumo de cimento;
 É importante lembrar que devem ser neutralizadas as
reações álcali-agregado; 36
5.2 AGREGADOS
 A dosagem deve visar a obtenção da máxima massa
específica do concreto aliada ao menor volume de vazios
para garantir estabilidade à estrutura;
 O uso de finos também é de extrema importância, visto
que os mesmos são responsáveis por preencher os
vazios, reduzir a permeabilidade da mistura e aumentar a
coesão no estado fresco;
 Em concretos de baixas resistências, quanto maior a
dimensão máxima dos agregados graúdos utilizados,
menor será o consumo de areia para manter a
trabalhabilidade e resistência especificada, tendo assim
menores consumos de água e de cimento; 37
5.2.1 AGREGADOS PARA CONCRETO MASSA
CONVENCIONAL
 Os agregados graúdos, utilizam-se faixas
granulométricas diferentes das indicadas na NBR
7211, com as seguintes dimensões máximas
características:19 mm, 38 mm, 76 mm e 152 mm;
 Portanto, na prática as dimensões máximas de 25 mm,
50 mm e 100 mm apresentam-se vantagens
econômicas;
 Os agregados graúdos devem possuir massa específica 
adequada (2,65 t/m3 em média) e baixa absorção;
 Os agregados miúdos podem adotar faixas 
granulométricas maiores do que as indicadas na norma 
visando melhores características dos concretos com 
menor consumo de cimento; 38
5.2.2 AGREGADOS PARA CONCRETO COMPACTADO
COM ROLO
 Agregados que não atendem especificações podem ser
aplicados com sucesso;
 Utilização de materiais próximos à obra;
 Dmáx = 38, 50 mm;
 Utilização de finos para preencher vazios, reduzir
permeabilidade, aumentar coesão, e melhorar concreto
endurecido;
 Alguns exemplos de finos são material pulverulento,
material pulverizado artificialmente, materiais
pozolânicos, escória alto-forno moída, silte; 39
5.3 ADIÇÕES
 As adições mais utilizadas no concreto massa tem
sido os materiais pozolânicos como as cinzas-
volantes, pozolanas artificiais, metacaulim e sílica
ativa;
 A quantidade de adição varia muito em função de
estudos socioeconômicos que levam em
consideração as características finais do concreto,
o percentual de substituição ideal de cimento e o
custo do material colocado na obra;
40
5.4 ADITIVOS
 Os aditivos tem como função garantir boa
trabalhabilidade, reduzir quantidade de água e cimento,
entre outras;
 Os mais utilizados em concreto massa são os
plastificantes, os retardadores do tempo de pega e os
incorporadores de ar;
 Os dois primeiros influenciam as propriedades do
concreto fresco, já o último vai modificar o comportame
nto do concreto endurecido, sendo utilizado para manter
a camada de concreto adequada para receber a
camada superior permitindo boa aderência entre as
duas; 41
6 ETAPAS
6.1 PRODUÇÃO, TRANSPORTE E LANÇAMENTO
 Concreto Massa Convencional
• Pode ser fornecido por empresas ou pela central
instalada no canteiro de obras;
• Controle eficiente das dosagens;
• Dimensionar o número de betoneiras em função do
tempo de mistura, carga, descarga e cronograma
construtivo;
• Tempo máximo de transporte de 45 min, para não
ocorrer perda de trabalhabilidade; 42
6.2 PRODUÇÃO, TRANSPORTE E
LANÇAMENTO
 Concreto Compactado com Rolo
• A capacidade de produção e transporte limita a
execução;
• Sem aditivo retardador de pega deve realizar o
lançamento em 15 min, espalhamento em 15 min e
compactação em 15 min;
• Existem equipamentos para produzir, transportar e
lançar mais de 500 m3/h;
43
6.3 ADENSAMENTO
 Concreto Massa Convencional
• O adensamento é feito com o uso de vibradores de
imersão, com diâmetro variável de 90 a 150 mm;
• Tende a assegurar melhor qualidade e estanqueidade
do concreto;
 Concreto Compactado com Rolo
• O adensamento é realizado por sucessivas passagens
de rolo vibratório;
• Depende da altura da camada e da consistência do
concreto, o que torna necessário fazer ensaios para
definir número de passadas;
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6.4 CURA
 Etapa essencial para se atingir a qualidade
esperada para o concreto;
 Alta área de contato com ar favorece evaporação e
retração por secagem, podendo prejudicar a
aderência entre camadas sucessivas;
 Aplica-se água para a cura;
45
6.5 CAMADAS DE CONCRETAGEM
 Camadas de concreto massa são as juntas de
concretagem;
 Devem ser analisadas para garantir impermeabilidade
e aderência;
 É essencial a remoção criteriosa da película de
exsudação;
 Para concretos não refrigerados camadas com 1 m
espessura máxima, e 2,5 m para refrigerados, com
subcamadas de 50 cm;
 Intervalos de lançamento variável de 5 a 15 dias;
46
6.6 JUNTAS DE CONTRAÇÃO
 As barragens de concreto são separadas em blocos por
juntas de contração; Tem como objetivo controlar as alterações dimensionais
causadas pelas variações térmicas dos concretos
inibindo a fissuração;
 Dimensões dos blocos entre 15 e 40 m, sendo 20 e 30
m a maioria, tanto para concreto massa convencional
quanto CCR;
 Juntas de contração: uso de plástico (no CCR),
madeira, própria fôrma (delimita os blocos de CMC);
47
6.7 CONTROLE DE QUALIDADE
 Essa etapa é de extrema importância, devido aos
grandes volumes de concreto lançados (2.000 a
15.000 m3/dia);
 É necessário fazer verificações em todas as etapas
que envolve o concreto massa, seguindo os
padrões pré-estabelecidos para cada obra;
48
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Obras de concreto massa são muito importantes,
onerosas, de grande magnitudes e despertam um
especial interesse com relação a segurança, eficácia
e eficiência estrutural.
São utilizadas em obras de:
 Barragens de gravidade;
 Fundações;
 Pontes, entre outras; 49
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Estudo de caso: Usina
Hidrelétrica (UHE)
Santo Antônio
 Potência com garantia
física de 2.424
megawatts médios;
 Área alagada: 421,56
km²;
 a melhor relação entre
megawatt (MW)
gerado x área de
reservatório:
9MW/km²;
50
Figura 12: Vista panorâmica da UHE Santo Antônio
Fonte: Santo Antônio Energia
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Gambale (2013) apresenta as metodologias de simulações e os resultados
dos estudos de temperatura e tensões geradas pelo fenômeno da
hidratação do cimento nas vigas munhão da UHE Santo Antônio.
51
Figura 13: Esquema da transmissão de calor no maciço do concreto
Fonte: Gambale (2013)
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
 Estudo de caso: UHE Santo Antônio
 Por que aparece a fissura de origem térmica da
hidratação do cimento?
 Quando a tensão de tração na flexão é ultrapassada
pela tensão instalada.
52
Fonte: Gambale (2013)
Figura 14: Gráfico comparartivo da tensão de tração com a tensão aplicada.
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
53
Fonte: Gambale (2013)
Figura 15: Fluxograma caracterização do concreto massa.
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Tensões de Origem Térmica
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
54
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
•Caracterização do concreto da viga munhão;
•Calculo da evolução das temperaturas e tensões instaladas;
•Estudo dos planos de concretagens;
•Cálculo da refrigeração (pós e pré refrigeração);
•Monitoramento de temperatura;
Figura 16: Termômetro para monitoramento do calor de hidratação.
Fonte: Gambale (2013) Fonte: Gambale (2013)
Figura 17: Planta da viga munhão com a armadura e
tubulação de para a pós-refrigeração.
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
55
Fonte: Gambale (2013)
Figura 19: Concretagem das vigas munhão.
Fonte: Gambale (2013)
Figura 18: Concretagem das vigas munhão.
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Viga-Munhão
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Modelamento do comportamento térmico da viga-munhão em diferentes 
condições de cura do concreto
56
Fonte: Gambale (2013)
Figura 20: Temperatura do concreto na viga munhão devido o calor de hidratação.
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Modelamento do comportamento térmico da viga-munhão em diferentes 
condições de cura do concreto
57
Fonte: Gambale (2013)
Figura 21: Temperatura do concreto na viga munhão devido o calor de hidratação.
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
Estudo de caso: UHE Santo Antônio
Modelamento do comportamento térmico da viga-munhão em diferentes 
condições de cura do concreto
58
Fonte: Gambale (2013)
Figura 22: Temperatura do concreto na viga munhão devido o calor de hidratação.
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
59
Estudo de caso: UHE Tucuruí
Figura 23: Armadura de um dos
pilares do vertedor da UHE Tucuruí.
Fonte: Ebanataw (2010)
TEMPERATURA DO
CONCRETO NO
LANÇAMENTO
TEMPERATURA
DO MEIO AMBIENTE
ALTURA MÁXIMA
DA CAMADA DE
LANÇAMENTO
40C 260C 90 cm
40C 270C 86 cm
40C 280C 80 cm
40C 290C 75 cm
7 UTILIZAÇÕES PRÁTICAS
ESTUDO DE CASO: UHE ITAIPU
60
Vídeo 01: Desafios da concretagem de da UHE Itaipu no programa Mega Construções – Itaipu da NatGeo.
Fonte: NatGeo (2012)
8 CONCLUSÃO
 O concreto massa é muito utilizado em grandes
obras, como barragens, blocos de fundações de
edificações, vigas e pilares de edificações;
 Não apenas grandes estruturas fazem o uso desse
tipo de material, o mesmo pode ser aplicado
também em estruturas menores como pilares de
sustentação e base de maquinas;
 O Cronograma de execução da obra deve ser
elaborado com cuidado;
61
8 CONCLUSÃO
 O concreto deve ser produzido de acordo com as
exigências técnicas, a velocidade e temperatura de
lançamento devem ser controladas, assim como a
altura das camadas de concretagem;
 O transporte do concreto usinado é outro ponto que
merece muita atenção;
 Diminuir ou até evitar a fissuração é possível,
através de cuidados que devem ser tomados desde
a execução do projeto até o uso da estrutura;
62
REFERÊNCIAS
 Revista Edificar. Concreto massa e controle de calor de hidratação. Disponível em:
<https://revistaedificar.com.br/blog/14-antonio-nereu-cavalcanti-filho/42-concreto-massa-e-
controle-do-calor-de-hidratacao/> Data de acesso: 24 de outubro de 2017.
 Concreto massa. Disponível em: <https://pt.scribd.com/document/323796713/Concreto-
Massa> Data de acesso: 24 de outubro de 2017.
 Mapa da Obra. CONCRETO COMPACTADO A ROLO É INDICADO PARA GRANDES
OBRAS. Disponível em: <http://www.mapadaobra.com.br/inovacao/concreto-compactado-a-
rolo-e-indicado-para-grandes-obras/> Data de acesso: 24 de outubro de 2017.
 GAMBALE, E. A. 2013. Estudos Térmicos Realizados Para UHE Santo Antônio.
Disponível em:
<http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/15030/material/puc_ba
rragens_UHEsantoantonio.pdf> Data de acesso: 24 de outubro de 2018.
 NatGeo – National Geographic. Mega Construções - Itaipu. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=Pn-pawcszXE> Data de acesso: 27 de outubro de 2017 63
REFERÊNCIAS
 COELHO, N. de A. 2016. Métodos analíticos e numéricos para o estudo dos efeitos
termomecânicos no concreto massa orientados às barragens de gravidade. Tese de
Doutorado em Estruturas e Construção Civil. Publicação E.TD-007A/16, Departamento de
Engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Brasília. Brasília, DF, 275p.
 SANTO ANTONIO ENERGIA. Hidrelétrica de Santo Antônio - Tecnologia Avançada.
Disponível em: <http://www.santoantonioenergia.com.br/tecnologia/tecnologiaavancada/>
Data de acesso: 27 de outubro de 2017.
 Ebanataw, Roberto. Calor de Hidratação. Disponível em:
<http://www.ebanataw.com.br/roberto/concreto/conc10.htm> Data de acesso: 27 de outubro
de 2017.
 NatGeo – National Geographic. Mega Construções - Itaipu. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=Pn-pawcszXE> Data de acesso: 27 de outubro de
2017.
64