CONSUMO MÉDIO DO CONCRETO APLICADO NAS ESTRUTURAS DA EXPANSÃO DA USINA HIDRELÉTRICA DE TUCURUÍ
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- Joaquim Minho Aragão
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1 COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS XXVII SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS BELÉM-PA, 03 A 07 DE JUNHO DE 2007 T100 A07 CONSUMO MÉDIO DO CONCRETO APLICADO NAS ESTRUTURAS DA EXPANSÃO DA USINA HIDRELÉTRICA DE TUCURUÍ Fabio de Oliveira PENNA Neto Engenheiro Líder do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte Eden Sergio BERNARDO Técnico Especializado do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte RESUMO Este trabalho apresenta a evolução do traço médio de concreto em função do cronograma de concretagem das estruturas (Muros, Casa de Força e Tomada d Água) da etapa de expansão da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. O período construtivo correspondente a 7 anos foi subdividido em intervalos de 6 meses e apresentado em tabelas, mostrando o cronograma de concretagem de cada estrutura, o volume de concreto do período e o traço médio de concreto correspondente. As principais características dos materiais componentes do concreto, também são apresentadas. ABSTRACT This paper presents the evolution of the medium concrete mix relating to the schedule concrete placement of the structures (Powerhouse, Intake and Gravity Walls) of the extension works of Tucuruí Powerplant. The update figures concerning its 7 years of construction period was subdivided into 6 months intervals and, showing in table schedule of the concrete placement of each structure, the concrete volume of the period and the corresponding average concrete mix. The main features of the concrete and its materials also have been presented.
2 1. INTRODUÇÃO Com a conclusão da execução das estruturas de concreto de empreendimentos hidrelétricos é comum se apresentar os valores de consumo médio de aglomerantes utilizados nos concretos da obra. O julgamento destes valores e a comparação dos mesmos com outras obras, por vezes, ficam prejudicados caso não se conheça as características principais dos materiais constituintes dos concretos e as condicionantes de projeto, tais como as resistências características à compressão que os mesmos devem atender e em qual idade de controle. Procurou-se incluir neste trabalho todas estas informações, de forma a permitir uma avaliação completa dos concretos utilizados na Etapa de Expansão da UHE Tucuruí. 2. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS COMPONENTES DO CONCRETO A seguir são apresentadas as principais características dos materiais utilizados na fabricação dos concretos, retirados dos Relatórios Técnicos da Equipe do Laboratório de Materiais de Construção [1]. 2.1 CIMENTO O cimento utilizado foi o CP II F 32, marca Poty, fabricado pela Companhia Cearense de Cimento Portland, em Sobral, no Ceará. Foram necessárias aproximadamente toneladas para construção do empreendimento. Algumas características físicas e químicas do cimento utilizado são apresentadas na Tabela 1. FÍSICOS QUÍMICOS ENSAIOS Média Desvio Padrão DADOS ESTATÍSTICOS Coeficient e Variação (%) M. Específica (g/cm³) 3,11 0,02 0, n Limites Estabelecidos pela NBR 11578/91 R. Peneira 200 (%) 1,27 0,59 46,2 475 <12,0 R. Peneira 325 (%) 6,55 2,62 39, Sup. Específica (m²/kg) 414,68 27,25 6,6 475 >260,0 Inicio Pega (hh:mm) 02:28 00:13 9,2 467 >01:00 Calor de Hidratação 7 dias (cal/g) 75,79 3,02 4, Calor de Hidratação 28 dias (cal/g) 84,42 3,65 4, Resistência à Compressão (MPa) 03 dias 29,51 4,01 13,6 452 >10,0 07 dias 34,21 4,29 12,5 451 >20,0 28 dias 39,99 4,97 12,4 447 >32,0 90 dias 41,45 2,29 5, Perda ao Fogo (%) 4,73 0,32 6,7 448 <6,5 Resíduo Insolúvel (%) 1,60 0,25 15,4 448 <2,5 MgO (%) 3,25 0,69 21,2 448 <6,5 SO 3 (%) 3,08 0,16 5,3 448 <4,0 TABELA 1: Características médias do cimento Poty. 2
3 2.2 POZOLANA A pozolana utilizada foi a artificial classe N, argila calcinada e moida, marca Cipasa, fabricada por Cimento Poty da Paraíba, em Caaporã, na Paraíba. O consumo de pozolana foi de aproximadamente toneladas e a Tabela 2, a seguir, apresenta os resultados dos ensaios realizados. DADOS ESTATÍSTICOS ENSAIOS Média Desvio Padrão Coeficiente Variação (%) n Limites Estabelecidos pela NBR 12653/92 Massa Específica (g/cm³) 2,68 0,02 0, Resíduo na Peneira 325 (%) 8,6 3,5 40,4 415 < 34,0 Superfície Específica (m²/kg) 857,0 128,6 15, Água Requerida (%) 101,3 1,3 1,2 337 < 115,0 FÍSICOS I.A.P. Atividade com o Cimento (%) 92,4 5,6 6,0 335 > 75,0 Ativividade com a Cal (MPa) 10,7 1,1 9,9 315 > 6,0 Reatividade com Álcalis Redução da Expansão (%) 111,7 18,9 16,9 98 >75,0 Reatividade com Álcalis Expansão da Argamassa (%) 0,009 0, ,5 98 < 0,02 QUÍMICOS Umidade (%) 0,43 0,25 58,6 455 < 3,0 Perda ao Fogo (%) 5,02 1,23 24,4 455 < 10,0 SO 3 (%) 1,02 0,19 18,9 454 < 4,0 SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 (%) 73 1,77 2,4 442 > 70,0 TABELA 2: Características médias da pozolana Cipasa. 2.3 AGREGADOS O agregado miúdo utilizado foi a areia natural, proveniente de dragagem no leito do rio Tocantins, no sítio da obra. O agregado graúdo, rocha do grupo dos metassedimentos, foi totalmente proveniente das escavações obrigatórias para implantação das estruturas de concreto e processado no sistema de britagem da obra, nas dimensões máximas nominais de 19 mm, 38 mm e 76 mm. A Tabela 3, a seguir, apresenta algumas características médias desses agregados. 3
4 ENSAIOS Material Dados Estatísticos Dimensão Máxima (mm) Módulo de Finura Massa Específica (g/cm³) Massa Unitária (g/cm³) Absorçã o (%) Pulverulent o (%) Índice de Forma Média 2,4 2,32 2,66 1,56 0,26 0,37 - Areia Natural Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) - 0,21 0,01 0,04 0,15 0, ,2 0,3 2,8 56,0 61,8 - n Média 25 6,76 2,77 1,45 0,43 0,58 2,8 Brita 19,0 mm Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) - 0,19 0,02 0,04 0,12 0,35 0,19-2,8 0,6 3,0 28,5 61,0 6,8 n Média 50 7,97 2,77 1,43 0,36 0,42 2,8 Brita 38,0 mm Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) - 0,13 0,02 0,03 0,12 0,21 0,17-1,6 0,6 2,2 33,4 51,0 6,0 n Média 100 8,80 2,78 1,43 0,32 0,87 2,6 Brita 76,0 mm Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) - 0,16 0,04 0,04 0,12 0,54 0,20-1,8 1,4 2,6 37,3 61,9 7,8 n TABELA 3: Características médias dos agregados miúdo e graúdo. 3. CONCRETOS APLICADOS NAS ESTRUTURAS 3.1 CONCRETOS DOS MUROS Neste sub-item são mostradas as características médias dos concretos utilizados na construção dos Muros (Muro de Transição Esquerdo - MTE 1 e MTE 2, Barragem de Gravidade - BG-4, Muro de Fechamento da Câmara da Área de Montagem MFC e Muro de Contenção da Casa de Força MCF 1, 2 e 3), a saber: 4
5 - BG Barragem de Gravidade, tem a principal finalidade de servir como elo de ligação entre a 1 a e 2 a Etapa da UHE-Tucuruí. É uma estrutura componente do barramento, em concreto massa; - MTE Muro de Transição Esquerdo, estrutura de gravidade em concreto, que tem como principal finalidade servir de transição entre as estruturas da Tomada d Água e Barragem de Terra da Margem Esquerda; - MCF Muro de Contenção da Casa de Força que tem como principal finalidade a função de fazer o fechamento da Casa de Força,da etapa de expansão; e, - MFC Muro de Fechamento da Câmara, tem a função de impedir o acesso à Área de Montagem por jusante, no trecho remanescente da ensecadeira do Canal de Fuga II. A Tabela 4 mostra as classes de concreto [2] utilizadas na construção destas estruturas e também os volumes produzidos e os respectivos percentuais para cada classe de concreto. CLASSE DO CONCRETO - fck / IDADE DE CONTROLE R 180-6,0 MPa / 180 Dias TIPO VOLUME PRODUZIDO (m³) PERCENTUAL CCR ,00 23,63% CCV ,50 50,06% F 90 10,0 MPa / 90 Dias 2.965,50 2,15% C 28 15,0 MPa / 28 Dias 926,00 0,67% C 90 15,0 MPa / 90 Dias 5.109,45 3,71% B 28 18,0 MPa / 28 Dias 379,50 0,28% CCV B 90 18,0 MPa / 90 Dias ,00 18,99% A 28 22,0 MPa / 28 Dias 440,25 0,32% P 28 30,0 MPa / 28 Dias 60,00 0,04% S 90 40,0 MPa / 90 Dias 195,00 0,14% TABELA 4: Classes utilizadas, volumes e percentual dos concretos produzidos. O concreto classe R 180 originalmente previsto para aplicação total como concreto compactado com rolo (CCR) foi, a partir de janeiro de 2000, redosado e aplicado como concreto convencional vibrado (CCV). Os volumes de concreto aplicados nos Muros, os consumos médios dos materiais utilizados na fabricação dos concretos, assim como os cronogramas de concretagem [3] das estruturas estão apresentados na Figura 1. 5
6 FIGURA 1: Cronograma de concretagem, volume e consumo médio dos materiais dos concretos aplicados nos Muros. 6
7 3.2 CONCRETOS DA TOMADA D ÁGUA Neste sub-item são mostradas as características médias dos concretos utilizados na construção das estruturas da Tomada d Água, uma estrutura composta por onze blocos, limitada à direita pela Barragem de Gravidade, à esquerda pelo Muro de Transição Esquerdo e à jusante pela Casa de Força. O alinhamento de seu eixo longitudinal é coincidente com o eixo da 1 a Etapa, permitindo a continuidade do caminho de rolamento do Pórtico. Características técnicas / quantidades: - Tipo: Gravidade; - Comprimento: 353m; - Altura máxima sobre a fundação: 74,00 m; e, - Número de blocos: 11. Uma seção típica de um bloco da Tomada d Água é mostrada, a seguir, na Figura 2. FIGURA 2: Seção típica dos blocos da Tomada d Água. 7
8 A Tabela 5 mostra as classes de concreto [2] utilizadas na construção da estrutura e também os volumes produzidos e os respectivos percentuais para cada classe de concreto. CLASSE DO CONCRETO fck / IDADE DE CONTROLE R 180-6,0 MPa / 180 Dias TIPO VOLUME PRODUZIDO (m³) PERCENTUAL CCR ,50 5,17% CCV ,50 7,04% F 90 10,0 MPa / 90 Dias 9.112,50 1,02% C 28 15,0 MPa / 28 Dias 714,50 0,08% C 90 15,0 MPa / 90 Dias ,25 7,50% B 28 18,0 MPa / 28 Dias 2.241,75 0,25% B 90 18,0 MPa / 90 Dias CCV ,01 73,51% A 28 22,0 MPa / 28 Dias 4.875,83 0,55% A 90 22,0 MPa / 90 Dias ,00 3,58% P 28 30,0 MPa / 28 Dias 9.609,42 1,08% S 90 40,0 MPa / 90 Dias 1.885,24 0,21% TABELA 5: Classes utilizadas, volumes e percentual dos concretos produzidos. O concreto classe R 180 originalmente previsto para aplicação total como concreto compactado com rolo (CCR) foi, a partir de janeiro de 2000, redosado e aplicado como concreto convencional vibrado (CCV). Os volumes de concreto aplicados na Tomada d Água, os consumos médios dos materiais utilizados na fabricação dos concretos, assim como os cronogramas de concretagem [3], estão apresentados na Figura 3. 8
9 FIGURA 3: Cronograma de concretagem, volume e consumo médio dos materiais dos concretos aplicados na Tomada d Água. 9
10 3.3 CONCRETOS DA CASA DE FORÇA Neste sub-item são mostradas as características médias dos concretos utilizados na construção das estruturas da Casa de Força, do tipo abrigada, sendo composta por onze blocos. Ela é limitada à montante pela Tomada d Água, à direita pela Área de Montagem e à esquerda pelo Muro de Contenção da Casa de Força. Características técnicas / quantidades: - Tipo: abrigada; - Comprimento: 352,00 m; - Largura: 58,92 m; - Altura máxima sobre a fundação: 75,50 m; e, - Número de unidades geradoras: 11. Uma seção típica de um bloco da Casa de Força é mostrada, a seguir, na 4. Figura FIGURA 4: Seção típica dos blocos da Casa de Força. 10
11 A Tabela 6 mostra as classes de concreto [2] utilizadas na construção da estrutura e também os volumes produzidos e os respectivos percentuais para cada classe de concreto. CLASSE DO CONCRETO - fck / IDADE DE CONTROLE TIPO VOLUME PRODUZIDO (m³) PERCENTUAL R 180-6,0 MPa / 180 Dias 4.435,50 0,82% F 90 10,0 MPa / 90 Dias 5.413,00 1,00% C 28 15,0 MPa / 28 Dias 4.957,00 0,91% C 90 15,0 MPa / 90 Dias 2.412,00 0,44% B 28 18,0 MPa / 28 Dias ,73 4,56% CCV B 90 18,0 MPa / 90 Dias ,85 86,48% A 28 22,0 MPa / 28 Dias 6.006,50 1,11% A 90 22,0 MPa / 90 Dias 333,50 0,06% P 28 30,0 MPa / 28 Dias 9.316,99 1,72% S 90 40,0 MPa / 90 Dias ,73 2,90% TABELA 6: Classes utilizadas, volumes e percentual dos concretos produzidos. O concreto classe R 180, na estrutura da Casa de Força, foi totalmente aplicado como concreto convencional vibrado (CCV). Os volumes de concreto aplicados na Casa de Força, os consumos médios dos materiais utilizados na fabricação dos concretos, assim como os cronogramas de concretagem [3], estão apresentados na Figura 5. 11
12 FIGURA 5: Cronograma de concretagem, volume e consumo médio dos materiais dos concretos aplicados na Casa de Força. 12
13 3.4 CONCRETOS DO EMPREENDIMENTO Este subitem apresenta uma consolidação das informações mostradas nos sub-ítens 3.1, 3.2 e 3.3, tratando-se portanto da evolução dos consumos médios dos materiais e volumes de concreto do empreendimento como um todo. A Tabela 7 mostra as classes de concreto [2] utilizadas na construção das estruturas e também os volumes produzidos e os respectivos percentuais para cada classe de concreto. CLASSE DO CONCRETO - fck / IDADE DE CONTROLE TIPO VOLUME PRODUZIDO (m³) PERCENTUAL R 180-6,0 MPa / 180 Dias CCR ,00 4,96% CCV ,50 8,58% F 90 10,0 MPa / 90 Dias ,40 1,37% C 28 15,0 MPa / 28 Dias 7.844,50 0,49% C 90 15,0 MPa / 90 Dias ,45 5,00% B 28 18,0 MPa / 28 Dias ,73 1,89% B 90 18,0 MPa / 90 Dias CCV ,66 72,58% A 28 22,0 MPa / 28 Dias ,08 0,75% A 90 22,0 MPa / 90 Dias ,50 2,03% P 28 30,0 MPa / 28 Dias ,21 1,21% S 90 40,0 MPa / 90 Dias ,47 1,13% TABELA 7: Classes utilizadas, volumes e percentual dos concretos produzidos. A evolução dos consumos médios dos materiais e volumes de concreto aplicados, de forma geral, na execução das estruturas da etapa de Expansão da UHE Tucuruí, está mostrada na Figura 6. 13
14 FIGURA 6: Volume e consumo médio dos materiais dos concretos aplicados nas estruturas em geral. 14
15 4. CONCLUSÃO Com as informações apresentadas ao longo deste trabalho, julga-se estar contribuindo no sentido de permitir uma avaliação criteriosa de previsão de consumo de materiais, para outros empreendimentos hidrelétricos em estudo, lembrando sempre da importância de se fazer as adequações necessárias, considerando as particularidades de cada obra e dos materiais disponíveis. 5. AGRADECIMENTOS À Eletronorte - ETC - Gerência das Obras da Expansão da UHE Tucuruí, pelo incentivo e apoio dado à elaboração deste trabalho. À Equipe do Laboratório de Materiais de Construção da Eletronorte - ETCCM, pela realização dos ensaios apresentados neste trabalho. Ao Engenheiro Oscar Machado Bandeira pela versão em inglês do resumo do trabalho. 6. PALAVRAS-CHAVE Concreto, Traço Médio, Resistência, Cronograma, UHE Tucuruí. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Equipe do Laboratório de Materiais de Construção ( 1999 a 2004) Relatório Técnico Mensal de Concreto. UHE Tucurui Relatórios mensais de acompanhamento da obra; [2] Consórcio Engevix-Themag ( 2001 ) TUC-E-USG RE-R4 Controle da Resistência dos Concretos. UHE Tucurui Projeto Executivo; e, [3] Equipe de Programação e Planejamento (2006) ETC-USG Relatório de Progresso nº 096. UHE Tucurui Relatório mensal de progresso da obra. 15
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