Concreto compactado a rolo

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Concreto Compactado a Rolo
Utilizado principalmente em barragens e pavimentos, o Concreto Compactado a Rolo (CCR) ou também chamado de Concreto Rolado, é um concreto seco que se consolida através da compactação, sua execução utiliza os mesmos equipamentos da pavimentação tradicional, diminuindo assim a parcela de mão-de-obra por unidade de volume ao comparar com o concreto convencional.
O CCR possui uma consistência dura e seca, assim sendo permitido um bom adensamento com rolos compressores/vibradores, sua composição é simples, semelhante à do concreto convencional, cimento, areia, agua, agregados e aditivos. Os liquido precisam de uma dosagem cuidadosa, se a massa ficar mole demais vai colar nos equipamentos compressores, e se caso fique dura demais vai impedir a aplicação sobre o solo.
Sua utilização iniciou em 1920 como base de pavimentos e pistas de aeroporto, foi inicialmente chamado de concreto seco, levando a ideia de um material grosseiro.
O emprego do CCR em barragens de gravidade começou na década de 70, e teve sua popularização na década de 80, onde também competiu diretamente com barragens de concreto convencional vibrado.
Na década de 60, com a construção da barragem Alpe Gera na Itália, foram desenvolvidos novos métodos para construção de barragens, no lugar dos blocos tradicionais verticais, foram lançadas camadas horizontais com cerca de 70cm de altura, assim o processo ficou semelhante com o de barragens de terra, o concreto era transportado por caminhões e espalhado por tratores de esteira, nessa barragem o concreto foi adensado por vibradores, ainda não era o nosso CCR, mas o método era parecido.
Em 1974, o governo do Japão realizou um programa de pesquisas com o objetivo de reduzir custos e prazos, mas mantendo a qualidade das barragens, o resultado do estudo relatou que o método de Alpe Gera combinado com o processo de compactação a rolo vibratório, seria o mais adequado a ser seguido.
A primeira aplicação do CCR no Brasil se deu em 1978, na Itaipu Binacional, sendo aplicado na rampa de acesso às fundações da estrutura de desvio, tendo um volume de 26.000m³ de CCR. Mas o grande marco da aplicação do CCR no Brasil foi em 1986 na barragem de Saco de Nova Olinda na Paraíba, com 56m de altura e volume de 138.000m³ de CCR, teve sua construção em 3 meses, com um pico de concretagem de 2.500m³/dia, obra que recebeu reconhecimento nacional e internacional, se destacando pelo baixo custo de US$ 40/m³.
A necessidade de curtos prazos e baixo custo na construção de barragens proporcionou o presente avanço do CCR.
Aplicação às barragens de concreto
Em barragens convencionais as juntas horizontais sempre representaram grande preocupação para os engenheiros, tanto pela possibilidade de percolação como também em garantir uma adequada ligação entre as camadas e ainda atender as exigências para a resistência da estrutura. Enquanto em barragens utilizando à concreta massa a espessura variava entre 2,0m e 2,5m, no método CCR variava entre 0,25m e 0,50m, aumentando consideravelmente o número de juntas horizontais na barragem, pela necessidade de consistência na compactação e o receio de fraqueza entre às juntas isso gerou insegurança aos projetistas que vetaram a utilização em grande escala do CCR.
Em barragens CCR as fases de construção são:
Transporte
Espalhamento
Compactação
Execução dos paramentos de jusantes e montantes e concreto convencional
Desde o início da aplicação, o CCR foi encarado por duas filosofias, a primeira foi baseada no conceito de compactação de material solto, de modo a garantir a maior massa específica possível não havendo a garantia de total preenchimento dos vazios, a outra foi o surgimento do estudo e desenvolvimento baseado na tecnologia do concreto, utilizando seus princípios básicos.
Independente de qual metodologia aplicada quando se estuda o concreto deve concentrar-se nos fatores a seguir:
Concreto fresco
Concreto endurecido 
Custo e disponibilidade
Controle de qualidade
Monitoramento 
Já as soluções sob o ponto de vista da tecnologia dos materiais, a primeira é CCR, a segunda é o RCD (Roller Compacted Dam), esses dois conceitos geram cinco tipos de misturas, são elas; CCR pobre (Lean RCC), RCD (Roller Compacted Dam), CCR com alto teor de pasta (High Paste RCC), Concreto com teor médio de de argamassa ( Medium Paste RCC), concreto com alto teor de finos ou método brasileiro (ATF).
Em qualquer método para qualquer fim específico são particularmente importantes os aspectos a seguir:
Cuidados com a curva granulométrica
A inibição da reação álcali-agregado
Cuidado com o teor de água em todas as fases executivas 
Em termos de obra o processo é repetitivo e muito automatizado logo cuidados devem ser tomados dentre eles:
A dosagem e a mistura devem ser de alta mistura em relação ao volume de construção
O transporte é geralmente feito a céu aberto então fica exposto ao ambiente 
As áreas de trabalho são expostas, necessita cuidados com a alteração do teor de água e a cura.
Grande interferência com outras estruturas que compõem o corpo da barragem existe e é causadora de possíveis descontinuidades, segregação e contaminação. 
O espalhamento com grandes áreas com agregados de grandes dimensões pode levar a segregações prévias a compactação
A ligação entre camadas sucessivas é necessário que se garanta 
O controle de compactação deve-se inicialmente a quantidade de rolos na região e através do acompanhamento topográfico
A utilização de aditivos retardadores, aumentando o intervalo de tempo de trabalhabilidade adequada. 
O Brasil se caracteriza na construção civil pela grande rotatividade de pessoal, em grandes construções há a necessidade de haver uma sequência contínua de serviços que permite a existência de mão de obra qualificada e experiente para garantir a qualidade final do produto. Como CCR exige várias atividades complexas com possibilidade de haver várias inconformidades, logo para evitar tais problemas é necessário o treinamento de pessoal caso não haja experiência prévia com o produto, a experiência do trabalho pode ser observada quando é observada uma maior probabilidade de defeitos juntos as seções junto a fundação do que as mais elevadas. Outro ponto que deve estar acertado é a definição da mistura para garantir uma boa trabalhabilidade e para um garantia final de que o produto atendeu as exigências específicas.
• Vantagens 
– produtividade superior à de outros processos;
 – redução do custo (Cronograma reduzido); 
– mão-de-obra otimizada e de fácil adaptação;
 – aproveitamento de novos materiais;
– maior fluência (menor probabilidade de fissuras de origem térmica); 
– satisfação dos clientes que utilizaram o CCR;
 – credibilidade no meio técnico;
 – modernização dos processos executivos; 
– menor interferência das condições climáticas no lançamento
• Desvantagens 
– ausência de agregados próximos à obra;
 – região da obra com disponibilidade de argila e com baixo índice pluviométrico; - indisponibilidade de equipamentos de fabricação, espalhamento e compactação; 
– menor oferta de empregos; 
– região da obra distante do fornecedor de materiais.
Ensaios usuais para a caracterização:
- Consistência, trabalhabilidade e massa unitária:
Trabalhabilidade sob o ponto de vista do CCR é um conceito relacionado com o adensamento do concreto, ou seja, o grau de segregação do concreto, quanto mais denso o concreto se encontrar, maior será a trabalhabilidade dele, tornando-o mais resistente e eficaz.
Tempo de Cannon: usado para obter uma medida da consistência do concreto: é utilizado normalmente o processo de Vebe com mesa vibratória, adaptado por Cannon. Consiste basicamente no intervalo de tempo decorrido do início da vibração até que a argamassa ocupe todos os vazios da mistura. O tempo de Cannon é diretamente ligado a quantidade de água presente na mistura.
Massa unitária: esse teste tem início logo após o termino do teste de trabalhabilidade, fazendo razão entre
a massa do concreto fresco compactado e seu volume. Após o concreto ser devidamente adensado pela mesa vibratória, o recipiente é levado para um aparelho chamado consistômetro, onde o volume restante do recipiente é preenchido com agua até seu preenchimento total e determinamos novamente a massa do recipiente, a diferença entre essas duas massas consiste na massa de agua inserida, com o qual facilmente determinamos o volume de água adicionada.
Massa unitária e teor de água unitária através do aparelho de DMA: Esse dispositivo DMA é um dispositivo cilíndrico de acrílico provido de um sifão, cujo volume de água até esse nível é conhecido, denominado volume de equilíbrio. O processo é de simples execução, primeiramente colocamos a amostra no DMA, em seguida pesamos a amostra, posteriormente preenchemos com água o recipiente e por fim nos efetuamos a drenagem d’água até o sifão.
Densímetro Nuclear: Esse processo mede a interação dos raios gama provenientes de uma fonte radioativa com os elétrons das órbitas externas dos átomos componentes do concreto, a qual é captada por um detector gama situado a curta distancia da fonte emissora. 
- Ensaios para a avaliação da resistência aos esforços mecânicos:
O adensamento de corpos de prova cilíndricos convencionais de 15x30 cm necessita de cuidados para que haja similaridade com o material compactado no campo. As soluções de uso mais frequentes para esse problema tanto no campo quando em laboratório e o uso da compactação por martelete tipo kango. Outra maneira de fazer os corpos de prova, é o corpo de prova adensado em mesa vibratória com a aplicação de contrapeso.
-Caracterização da interface entre camadas sucessivas: Estudo que busca caracterizar a resistência das juntas entre amadas de CCR. Permite também estudar a envoltória de resistência que caracteriza a interface entre camadas sucessivas.
Ensaio de tração por compressão diametral: Ensaio esse que foi desenvolvido por um brasileiro Engº Lobo Carneiro e é conhecido internacionalmente como “Brazilian Test”. 
Resistencia a tração direta: Método esse que contem simplicidade na execução de ensaio de resistência à tração por compressão diametral, com um risco relativamente baixo de execução, com a dificuldade de caracterização mecânica do concreto, cresceu a necessidade de verificação das condições do protótipo através de ensaios em testemunhos obtidos através de sondagem rotativa. 
Ensaio de cisalhamento direto: Este ensaio permite a sua determinação através do estado duplo de tensões. Isso é determinado em ensaios onde se obtém a resistência ao cisalhamento sob três tensões distintas, essas tensões são de, 900 kPa, 1800 kPa e 2700 kPa.
CCR Com alto teor de finos
A abordagem do CCR com alto teor de finos, foi desenvolvida inteiramente no Brasil, por causa da disponibilidade limitada de pozolana (composto que possui sílica reativa, que quando finamente moído e em contato com cal atua como ligante hidráulico, confere ao cimento uma maior impermeabilidade, possibilitando a sua aplicação e melhorando a sua performance em ambientes úmidos e subterrâneos.), é utilizado agregado pulverizado para aumentar a coesão e a trabalhabilidade do concreto, e diminuindo a permeabilidade. Essa tecnologia é eminentemente brasileira e esses agregados são obtidos através de britagem terciária que permite a obtenção de finos 
A utilização de agregados pulverizados tem sido comum no país e seus resultados satisfatórios. E ela apresenta muitos efeitos positivos na trabalhabilidade como complemento da pasta e seu efeito fíler no preenchimento de vazios é muito importante, levando a obtenção de concretos com baixa permeabilidade e maiores massas especificas 
A dosagem do CCRATF utiliza grande parte dos conceitos desenvolvidos nos estudos concreto massa 
Alguns fatos relevantes para desenvolver processos de dosagem são
- Em concretos com consumo de agua muito pequenos, pela dificuldade de atingirem-se adensamentos adequados, a partir de certo limite a correlação de aumento de resistência com a diminuição da relação agua/aglomerante passa a não existir mais, e para o acerto de consumo de água se realiza procedimentos para a avaliação da consistência baseados no preenchimentos de vazios
-Também existe a necessidade de envolvimento de todos os grãos do concreto e o preenchimento dos vazios logo após o processo de compactação, a utilização de partículas finas no concreto influi na trabalhabilidade do mesmo, aumentando sua coesão e, como beneficio adicional, aumenta a massa especifica e diminui a permeabilidade pela diminuição dos vazios da massa
-Prevendo-se a utilização dos finos obtidos pela pulverização dos agregados, junto com a britagem do agregado miúdo, deve ser levado em conta, durante os procedimentos de dosagem, consumo de agregado miúdo que garanta a quantidade necessária de agregado pulverizado 
-O CCR possui consumo de água baio e, para fechamento dos vazios, utiliza uma quantidade de finos maiores comparativamente com aqueles usados no concreto convencional, sendo, portando muito sensível a perda de água durante a execução. Aí que surge a importância de aditivos plastificantes e retardadores de pega 
Métodos modernos de execução
os processos executivos do CCR vêm sofrendo evolução constante, procurando aumentar sua confiabilidade, velocidade de colocação e diminuição de custos. Gerados pelos técnicos brasileiros, temos como avanços importantes a preposição do CCRATF, diminuindo os custos do material em prol da sustentabilidade e a confiabilidade dada pela utilização de aditivos. Tem duas propostas que representam evoluções significativas da técnica, o concreto rampado e o enriquecimento de CCR com calda de cimento 
Método Rampado:
• Método rampado: e caracteriza-se pelas camadas lançadas em rampa. Essa forma de aplicação tem como principais objetivos:
- a redução de juntas com argamassa de ligação (o que promove a obtenção de um maciço mais homogêneo);
- um lançamento de maior quantidade de concreto em menos tempo;
- a redução da superfície de CCR que necessitam de limpeza e tratamento com junta;
- uma otimização do manuseio de formas (que podem alcançar até 3 m de altura);
 - eliminação da necessidade de lavagem e retirada de resíduos da pista;
 - redução da superfície a ser curada e daquela exposta ao calor em períodos quentes e contribuição da organização da obra, com aumento da produtividade dos equipamentos. 
Método de enriquecimento com calda de concreto:
aplicado para melhorar as condições de permeabilidade e de resistência mecânica das faces de montante ou em regiões onde o acabamento pode ser importante
Nesta técnica é lançada uma quantidade limitada de calda de cimento junto ao CCR, calculada para garantir a obtenção de um material com alto grau de homogeneidade, espalhado na face de montante, sendo utilizados na sequência vibradores convencionais para a compactação desta região .