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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL
Gabriela Barbosa Bruno
CONTRIBUIO NA CARACTERIZAO DE AGREGADOS
COMERCIALIZADOS NA GRANDE NATAL COM NFASE NA
REAO LCALI-AGREGADO
Natal 2014
ii
Gabriela Barbosa Bruno
CONTRIBUIO NA CARACTERIZAO DE AGREGADOS
COMERCIALIZADOS NO RIO GRANDE DO NORTE COM
NFASE NA REAO LCALI-AGREGADO
Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil
Orientador: Profa. Dra. Maria das Vitrias Vieira de Almeida de S
Co-Orientador: Prof. Dr. Marcos Alyssandro Soares dos Anjos
Natal 2014
UFRN / Biblioteca Central Zila Mamede
Catalogao da Publicao na Fonte
Bruno, Gabriela Barbosa.
Contribuio na caracterizao de agregados comercializados no Rio
Grande do Norte com nfase na reao lcali-agregado / Gabriela Barbosa
Bruno. Natal, RN, 2014. 116 f. : il.
Orientadora: Prof. Dr. Maria das Vitrias Vieira de Almeida de S. Co-orientador: Prof. Dr. Marcos Alyssandro Soares dos Anjos.
Dissertao (Mestrado) Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia
Civil.
1. Argamassa - Dissertao. 2. Agregados - Dissertao. 3. Patologia
das construes - Dissertao. 4. Reao lcali-agregado - Dissertao. I.
S, Maria das Vitrias Vieira de Almeida de. II. Anjos, Marcos
Alyssandro Soares dos. III. Universidade Federal do Rio Grande do
Norte. IV. Ttulo.
RN/UF/BCZM CDU 666.971.4
iii
GABRIELA BARBOSA BRUNO
CONTRIBUIO NA CARACTERIZAO DE AGREGADOS COMERCIALIZADOS NO RIO GRANDE DO NORTE COM NFASE
NA REAO LCALI-AGREGADO
Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao, em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________ Prof. Dr. Maria das Vitrias Vieira de Almeida de S Orientadora (UFRN)
___________________________________________________________________ Profa. Dr. Marcos Alyssandro Soares dos Anjos Co-orientador (IFRN)
___________________________________________________________________ Prof. Dr. Jos Neres da Silva Filho Examinador Externo ao Programa (UFRN)
___________________________________________________________________ Prof. Dr.Ana Ceclia Vieira da Nbrega Examinadora Externa Instituio (UFPE)
Natal, 04 de agosto de 2014.
iv
CONTRIBUIO NA CARACTERIZAO DE AGREGADOS
COMERCIALIZADOS NO RIO GRANDE DO NORTE COM
NFASE NA REAO LCALI-AGREGADO
Gabriela Barbosa Bruno
Orientador: Profa. Dra. Maria das Vitrias Vieira de Almeida de S
Co-Orientador: Prof. Dr. Marcos Alyssandro Soares dos Anjos
RESUMO
Existem vrias formas de deteriorao do concreto, dentre elas, a reao lcali-agregado (RAA) est inserida na categoria de degradao atravs de processo qumico. Como resultado ocorre uma interao entre os componentes do concreto que o fragilizam, podendo causar fissurao, perda de resistncia, aumento da deformao, reduo da durabilidade, alm de outros prejuzos. Diante do exposto, faz-se necessrio conhecer os agregados comercializados na regio quanto possibilidade de reao com os lcalis do cimento, de forma a contribuir com a comunidade tcnica quanto a preveno da reao. O presente trabalho tem por objetivo analisar as caractersticas de alguns agregados comercializados no Rio Grande do Norte (RN), enfatizando o seu comportamento com relao reao lcali agregado atravs do ensaio de reatividade recomendado por norma, alm de anlises das propriedades da argamassa, produzida para a anlise da reao lcali-agregado, aps exposio s condies do ensaio de reatividade, avaliando a resistncia compresso, trao na flexo, propriedades elsticas e anlises microestruturais, empregando dois tipos de cimento (CPV ARI-RS e Cimento Padro). Os resultados encontrados nesta pesquisa no indicaram presenas de formas reativas nos agregados do RN, houveram apenas pequenos pontos onde a reao se desenvolveu, mas no geral no foram encontradas expanses acima das especificadas pela norma. Com relao comparao do comportamento dos dois tipos de cimento estudados, no foram encontradas diferenas significativas nas propriedades da argamassa. As mesmas apresentaram comportamentos semelhantes para os dois tipos de cimentos.
Palavras-chave: argamassa, agregados, patologia das construes, reao
lcali-agregado.
v
CONTRIBUTION ON AGGREGATE CHARACTERISTICS SOLD IN RIO
GRANDE DO NORTE WITH EMPHASIS ON ALKALI-AGGREGATE
REACTION
Gabriela Barbosa Bruno
Adviser: Profa. Dra. Maria das Vitrias Vieira Almeida de S
Co-adviser: Prof. Dr. Marcos Alyssandro Soares dos Anjos
ABSTRACT
There are various forms of concrete deterioration, among them, the alkali-aggregate reaction (AAR) is included in category of degradation through chemical process. As a result of an interaction between the components of concrete occurring its weaken, it may cause cracking, loss of strength, increased deformation, reduced durability, and other losses. Given the above, it is necessary to know the aggregate marketed in this region about the possibility of reaction with alkalis of cement, in order to contribute to the technical community and the prevention of reaction. This study aims to analyze the characteristics of some aggregates commercialized in Rio Grande do Norte (RN), emphasizing their behavior related to alkali-aggregate reaction by testing its reactivity normally recommended, and the analysis of the mortar properties after exposure to reactivity conditions, evaluating the compressive strength, the bending strength, elastic properties and microstructural analysis using two types of cement. The findings of this study indicated no presence of reactive forms on aggregates, there was just small points where the reaction developed but overall no expansions above specified by the standard. The comparison of the behavior of the two types of cement, no major differences were found in the mortar properties. The behaviors of mortars were similar for both types of cements.
Keywords: mortar, aggregate, pathologies in construction, alkali-agregate
reaction.
vi
A Deus,
A Joo, Maria, Joo
Maria sempre presentes
vii
Agradecimentos
A Deus, sem Ele nada disso seria possvel.
Ao meu av, apesar de nunca ter estudado, aprendeu na escola da vida
e foi a pessoa mais inteligente de quem ouvi falar. Me orgulho muito dos
ensinamentos que ele deixou a minha me e que chegaram at mim.
Aos meus pais, pela dedicao e cuidado, apoio incondicional aos meus
estudos, agradeo por terem sempre me ensinado o valor do conhecimento.
A Joo Maria, no somente pelo carinho e pacincia, mas tambm por
estar sempre disponvel a me ajudar, me acalmar, me ouvir, trabalhar junto
comigo nos ensaios, enfim, infindveis ajudas, no existem palavras para
expressar minha gratido.
professora Maria das Vitrias, pela confiana e orientao, pelos
conselhos, por entender minhas angstias, pelos puxes de orelha, tudo foi
vlido para eu chegar aqui hoje.
Ao professor Marcos pela orientao e ajuda, pelo apoio de diversas
formas parte experimental e pelas contribuies significativas ao trabalho.
Aos professores da UFRN que de alguma forma me ajudaram na
concluso deste trabalho.
Aos professores do IFRN, em especial Valtencir, Edilberto e Mrcio que
sempre estavam dispostos a me ajudar e abertos a discusses.
Aos tcnicos e bolsistas dos laboratrios do IFRN, especialmente Aline,
Thiago, Klcio, Thomaz e Evilane que pelos auxlios e ideias durante a
pesquisa, alm dos tcnicos Leonardo e Bruna que tambm me ajudaram
durante os ensaios, deixo ainda aqui um agradecimento especial a minha
bolsista Amanda, que muito se dedicou a minha pesquisa.
A empresa TECOMAT, pela disponibilidade na realizao do ensaio de
reatividade.
viii
A Prof. Ana Ceclia pelo emprstimo dos equipamentos e formas
utilizadas nos ensaios.
Ao IFRN por abrir as portas dos seus laboratrios para que fosse
possvel a concluso desta dissertao.
A todos os meus amigos que aguentaram minha ausncia, que me
ajudaram de inmeras formas. Aos amigos que fiz ao longo dessa jornada.
Todos contriburam com o meu sucesso.
A secretaria do PEC, que sempre se mostraram prestativos e dispostos
a ajudar.
A CAPES, pelo suporte financeiro atravs da bolsa de mestrado.
ix
Lista de Figuras
Figura 2.1 - Elementos qumicos mais abundantes na crosta terrestre ... 8
Figura 2.2 - Rocha formada a partir da unio de minerais ..................... 12
Figura 2.3 - O ciclo das rochas .............................................................. 13
Figura 2.4 - Exemplo de formao de rocha gnea intrusiva e extrusiva 14
Figura 2.5 - Composio qumica dos magmas formadores de rochas
gneas............................................................................................................... 15
Figura 2.6 - Relaes entre caractersticas de rochas gneas e sua
classificao ..................................................................................................... 16
Figura 2.7 - Processo de formao de rochas sedimentares ................. 17
Figura 3.1 - Bloco de fundao de edifcios residenciais da cidade de
Recife com RAA ............................................................................................... 22
Figura 3.2 - Detalhe da amostra retirada do bloco de fundao ............ 22
Figura 3.3 - Fluxograma de desenvolvimento da reao ....................... 24
Figura 3.4 - Expanso devida RAS em amostras de argamassa
submetidas a diferentes umidades relativas ..................................................... 27
Figura 3.5 - Cristais de quartzo microcristalino (QM) que, associado a
quartzo recristalizado (QR), conferem ao agregado carter reativo (F=feldspato)
......................................................................................................................... 28
Figura 3.6 - Expanso pela reao lcali-alica de acordo com a natureza
do agregado (agregado reativo 315-1.250 m, tamanho do prisma: 20x20x160
mm) .................................................................................................................. 30
Figura 3.7 - Influncia do teor de agregado reativo, em relao a
quatidade total de agregado na expanso ....................................................... 31
Figura 3.8 - Relao entre a porcentagem de expanso e o tamanho das
partculas .......................................................................................................... 31
x
Figura 3.9 - Efeito do tipo e quantidade de adies cimentcias presentes
na soluo dos poros ....................................................................................... 33
Figura 3.10 - Agregados utilizados com diferentes teores de lcalis e
diferentes graus de reatividade ........................................................................ 34
Figura 3.11 - Ruptura das ligaes do grupo siloxano pelo pH elevado 35
Figura 3.12 - Neutralizao das ligaes do grupo silanol pelas hidroxilas
......................................................................................................................... 36
Figura 3.13 - Esquema de progresso e consequncia da expanso da
RAA .................................................................................................................. 37
Figura 3.14 - Fragmento de agregado com borda no seu entorno. ....... 40
Figura 3.15 - Produtos cristalizados da RAA no poro ............................ 41
Figura 4.1 - Fluxograma das etapas desenvolvidas no procedimento
experimental ..................................................................................................... 47
Figura 4.2 - Agregados separados na granulometria exigida ................ 50
Figura 4.3 - Agregados granticos utilizados .......................................... 53
Figura 4.4 - Fluxograma de exposio s condies de RAA ............... 56
Figura 4.5 Corpos de prova de argamassa durante o ensaio ............. 57
Figura 4.6 - Corpos de Prova J1 ............................................................ 58
Figura 4.7 - Corpos de Prova J2 ............................................................ 58
Figura 4.8 - Corpos de Prova J3 ............................................................ 58
Figura 4.9 - Corpos de Prova J4 ............................................................ 58
Figura 4.10 - Dimenses do corpo de prova sendo conferidas .............. 59
Figura 4.11 - Ensaio de ultrassom sendo realizado em corpo de prova de
argamassa ........................................................................................................ 59
Figura 4.12 - Ensaio de trao na flexo dos CP's submetidos 28 dias
de soluo de NaOH ........................................................................................ 60
Figura 4.13 - Rompimento de CP de argamassa submetido
compresso ...................................................................................................... 61
xi
Figura 4.14 - Moldagem dos corpos de prova de argamassa ................ 62
Figura 4.15 - Leitura das barras no relgio comparador ........................ 62
Figura 4.16 - Recipiente utilizado para acondicionar as barras em
soluo de NaOH ............................................................................................. 63
Figura 5.1 - Agregado da jazida J1 ........................................................ 66
Figura 5.2 - Agregado da jazida J2 ........................................................ 66
Figura 5.3 - Agregado da jazida J3 ........................................................ 66
Figura 5.4 - Agregado da jazida J4 ........................................................ 66
Figura 5.5 Mapa geolgico do Rio Grande do Norte........................... 51
Figura 5.6 - Indicao da Jazida J1 em mapa geolgico ....................... 52
Figura 5.7 - Indicao da Jazida J2 no mapa geolgico ........................ 52
Figura 5.8 Indicao da Jazida J3 e J4............................................... 53
Figura 5.9 - DRX dos agregados utilizados nos ensiaos ....................... 69
Figura 5.12 - Poro de CP moldado com CPV ARI-RS ........................... 71
Figura 5.13 - Zona de transio do CP moldado com Cimento-Padro. 71
Figura 5.14 - Poro de argamassa moldada com CPV ARI-RS e agregado
J2 ..................................................................................................................... 73
Figura 5.15 - Poro com deposies dentro (ciimento padro e agregado
J2) .................................................................................................................... 73
Figura 5.16 - Ampliao do poro com formao de gel na amostra J2 .. 75
Figura 5.17 - Poro do CP moldado com CPV ARI-RS e agregado J3 ... 76
Figura 5.18 - Poro e zona de transio de CP moldado com cimento
padro e agregado J3 ...................................................................................... 76
Figura 5.19 - Zona de transio entre pasta e agregado moldado com
cimento CPV ARI-RS (agregado J4) ................................................................ 78
Figura 5.20 - Poro com deposies no seu interior (ponto 2) corpo de
prova moldado com cimento padro (agregado J4) ......................................... 78
xii
Figura 5.21 - Detalhe de um CP moldado com cimento padro que
apresentava fissuras aparentes (foram destacadas as fissuras para melhor
visualizao) ..................................................................................................... 80
Figura 5.22 - Corpos de prova de argamassa com CPV ARI-RS aps 28
dias em soluo de NaOH................................................................................ 81
Figura 5.23 - Grfico comparando as resistncias trao na flexo dos
CP's estudados ................................................................................................ 82
Figura 5.24 - Grfico comparando as resistncias compresso dos
CP's estudados ................................................................................................ 84
Figura 5.25 - Grfico indicando e comparando os mdulos de
elasticidadde dinmico encontrado nos corpos de prova ................................. 87
Figura 5.26 Grfico da expanso em barras de argamassa pelo
mtodo acelerado ............................................................................................. 89
xiii
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 - Geometria das clulas unitrias para sistemas cristalinos .. 7
Tabela 2.2 - Classes qumicas de minerais ............................................. 9
Tabela 2.3 - Classificao sistemtica dos minerais da classe dos
silicatos............................................................................................................. 10
Tabela 2.4 - Minerais mais comuns formadores de rochas ................... 11
Tabela 3.1 - Minerais e rochas suscetveis reao lcali-agregado ... 29
Tabela 3.2 - Medidas de mitigao ........................................................ 38
Tabela 3.3 - Estruturas de concreto com evidncias de RAA ................ 43
Tabela 4.1 - Ficha tcnica do cimento padro (iformaes cedidas pela
Tecomat) .......................................................................................................... 48
Tabela 4.2 - Ficha tcnica do cimento CPV ARI-RS .............................. 49
Tabela 4.3 - Quantitativos de cimento e gua utilizados na moldagem
dos corpos de prova (25x25x285) mm, juntamente com a granulometria do
agregado mido ............................................................................................... 55
Tabela 5.1 - Massas especficas dos agregados utilizados ................... 65
Tabela 5.2 - FRX dos agregados utilizados nos ensaios ....................... 67
Tabela 5.3 - Fluorescncia de raios-X em argamassa utilizando CPV
ARI-RS ............................................................................................................. 70
Tabela 5.4 - Fluorescncia de raios-X em argamassa utilizando cimento
padro .............................................................................................................. 70
Tabela 5.5 - EDS da amostra J1 com CPV ARI-RS............................... 72
Tabela 5.6 - EDS da amostra J1 com cimento padro .......................... 72
Tabela 5.7 - EDS da amostra J2 com CPV ARI-RS............................... 74
Tabela 5.8 - EDS da amostra J2 com cimento padro .......................... 74
Tabela 5.9 - EDS da amostra J3 com CPV ARI-RS............................... 76
xiv
Tabela 5.10 - EDS da amostra J3 com cimento padro ........................ 77
Tabela 5.11 - EDS da amostra J4 com CPV ARI-RS............................. 78
Tabela 5.12 - EDS da amostra J4 com cimento padro ........................ 78
Tabela 5.13 - Reduo da resistncia trao na flexo entre os corpos
de prova expostos ou no a reao ................................................................. 83
Tabela 5.14 - Reduo da resistncia entre os corpos de prova expostos
ou no a reao ............................................................................................... 84
Tabela 5.16 - Valores da velocidade do pulso ultrassnico em CPs
prismticos ....................................................................................................... 86
Tabela 5.17 - Valores do mdulo de elasticidade dinmico encontrados
para cada jazida com os diferentes tipos de cimento e o comparativo com os
CPs no expostos a RAA ................................................................................ 88
xv
Sumrio
Sumrio CAPTULO 1 ............................................................................................ 1
Introduo e Relevncia da Pesquisa ......................................................1
1.1 Justificativa .................................................................................. 2
1.2 Objetivo Geral ............................................................................. 3
1.3 Objetivos especficos ................................................................... 3
1.4 Estrutura da pesquisa .................................................................. 3
CAPTULO 2 ............................................................................................ 5
Minerais e Rochas ..................................................... ..............................5
2.1 Minerais: ...................................................................................... 5
2.1.1 Minerais formadores de rocha: .................................................... 8
2.2 Rochas ...................................................................................... 11
2.2.1 Classificao das rochas ........................................................... 14
2.2.1.1 Rochas gneas (magmticas) ................................................. 14
2.2.1.2 Rochas sedimentares............................................................. 16
2.2.1.3 Rochas metamrficas............................................................. 18
CAPTULO 3 .......................................................................................... 20
A Reao lcali-Agregado .....................................................................20
3.1 Tipos de reao lcali-agregado ............................................... 22
3.1.1 Reao lcali-slica.................................................................... 22
3.1.2 Reao lcali-silicato: ................................................................ 23
3.1.3 Reao lcali-carbonato ............................................................ 24
3.2 O papel de cada agente na RAA ............................................... 25
3.2.1 Umidade: ................................................................................... 25
xvi
3.2.2 Agregado reativo: ...................................................................... 27
3.2.3 Concentrao de lcalis: ........................................................... 32
3.3 Como ocorre a reao lcali-slica ............................................ 34
3.4 Medidas de mitigao ................................................................ 37
3.5 Mtodos de investigao da RAA.............................................. 39
3.5.1 Anlise petrogrfica ................................................................... 39
3.5.2 Microscopia eletrnica de varredura (MEV) .............................. 40
3.5.3 Mtodo acelerado em barras de argamassa ............................. 41
3.5.4 Mtodo para avaliar a combinao cimento/agregado .............. 42
3.5.5 Mtodo dos prismas de concreto............................................... 42
3.6 Casos de RAA no Brasil ............................................................ 43
CAPTULO 4 .......................................................................................... 45
Metodologia Experimental ......................................................................45
4.1 Materiais .................................................................................... 48
4.1.1 Cimento ..................................................................................... 48
4.1.2 gua e Soluo de NaOH ......................................................... 49
4.1.3 Agregado ................................................................................... 49
4.2 Dosagem moldagem e cura dos CPs ........................................ 54
4.2.1 Caracterizao granulomtrica .................................................. 54
4.3 Ensaios realizados .................................................................... 55
4.3.1 Massa especfica ....................................................................... 55
4.3.2 Exposio s condies de RAA ............................................... 55
4.3.3 Velocidade do pulso ultrassnico .............................................. 58
4.3.4 Clculo do mdulo de elasticidade dinmico ............................. 59
4.3.5 Ensaio de trao na flexo e compresso ................................. 60
xvii
4.3.6 Determinao da expanso em barras de argamassa pelo
mtodo acelerado ............................................................................................. 61
4.3.7 Caracterizao qumica, cristalogrfica e microestrutural ......... 64
4.3.7.1 Microscopia eletrnica de varredura ...................................... 64
4.3.7.2 Fluorescncia de raios-X........................................................ 64
CAPTULO 5 .......................................................................................... 65
Resultados e Discusses .......................................................................65
5.1 Caracterizao dos agregados .................................................. 65
5.1.1 Caracterizao da microestrutura.............................................. 67
5.1.1.1 Argamassas ........................................................................... 69
5.2 Propriedades mecnicas e elsticas das argamassas .............. 81
5.2.1 Resistncia trao na flexo .................................................. 81
5.2.2 Resistncia compresso ........................................................ 83
5.2.3 Velocidade do pulso ultrassnico .............................................. 85
5.2.4 Mdulo de elasticidade dinmico............................................... 87
5.3 Determinao da expanso em barras de argamassa pelo
mtodo acelerado ............................................................................................. 89
CAPTULO 6 .......................................................................................... 91
Concluses ............................................................................................91
Referncias ............................................................................................ 93
1
CAPTULO 1 .
Introduo e Relevncia da Pesquisa
O concreto, caso tenha sido bem projetado, deve atender as
necessidades de resistncia, e durabilidade, esta, implica em resistncias as
aes no meio ambiente e as aes internas. Dentro das aes externas ao
concreto esto os ataques qumicos, que podem ser do tipo: ataque por ons
cloreto, ataque por sulfato, ataques cidos, dixido de carbono e a reao
lcali-agregado (RAA) (MUNHOZ, 2007).
Dentro deste tema, a questo da durabilidade dos materiais um ponto
determinante para soluo para que se evite ao mximo a necessidade de
alguma interveno para fins de reparo.
Uma forma de se evitar surpresas com relao durabilidade das
edificaes e o conhecimento das propriedades dos materiais que sero
utilizados. Seguindo este raciocnio, cabe citar o caso do concreto, onde os
materiais constituintes (cimentos, agregados, gua e aditivos), que conferem
a ele, suas caractersticas de durabilidade, desta maneira, deve ser verificado o
emprego correto desses materiais.
O escopo deste trabalho tratar a reao lcali-agregado, sendo o efeito
originado da reao entre os hidrxidos alcalinos dissolvidos na fase liquida
dos poros e algumas fases reativas dos agregados. Resultando numa
fragilizao do concreto podendo ocasionar problemas estruturais. Mesmo
tendo sido descoberta por Stanton em 1940, ainda existem muitos mistrios
acerca dos mecanismos envolvidos na reao e principalmente as formas de
tratamento aps o seu desenvolvimento.
Como visto anteriormente, para que ocorra a RAA necessria a
coexistncia dos seguintes fatores: gua, lcalis no cimento e agregado
reativo, portanto, para que se evite a reao, indispensvel que se elimine
um dos fatores que causa a reao, ou seja: reduzir a quantidade de lcalis do
2
cimento, abolir a gua do concreto, ou trocar o agregado. Quando nenhuma
das alternativas citadas possvel, existem medidas mitigadoras que podem
ser tomadas, sendo algumas descritas na prpria norma que rege a reao.
(BATTAGIN et al., 2010)
Este um tema que vem sendo cada vez mais discutido em congressos
como IBRACON e tem sido preocupao de construtores do pas. Existem
inmeros casos identificados no Brasil, inclusive relatos extraoficiais de casos
confirmados de RAA no estado do Rio Grande do Norte, os mesmos nunca
foram divulgados e tambm no existe a comprovao da presena de fases
reativas nos agregados da regio.
Nesse cenrio, pode-se conhecer os agregados comercializados na
regio de posse a verificar suas reatividades em relao a reao lcali-
agregado.
1.1 Justificativa
Esse tipo de reao vem sendo cada vez mais estudada no universo
acadmico brasileiro nos ltimos anos, principalmente aps 2008 com o
advento da norma NBR 15577 (ABNT, 2008a), que rege o assunto e pelo fato
de ser uma reao muitas vezes lenta. No Brasil, as edificaes so
relativamente jovens, apenas nas ltimas dcadas detectaram-se vrios casos,
em especial, na cidade de Recife-PE onde existem vrios casos de RAA em
edifcios, que so mais difceis de serem identificados (ANDRADE et al., 2006).
Os custos para reparar os efeitos da reao lcali-agregado so muito
elevados, necessitando em alguns casos de um monitoramento contnuo da
estrutura, ou construo de novas fundaes no caso de edifcios, portanto,
nesse caso pertinente prevenir o surgimento desta patologia (HASPARYK,
2005).
Tendo em vista a grande quantidade de barragens de terra dentro do Rio
Grande do Norte e que estas algumas vezes possuem estruturas de concreto,
surge a necessidade de conhecer as caractersticas de comportamento dos
agregados presentes na regio com relao a essa patologia.
3
Sabendo da inexistncia de um mapeamento dos agregados
comercializados em Natal e regies metropolitanas com relao reao
lcali-agregado, e que j existe a suspeita de aparecimento desta patologia em
alguns edifcios da capital, de grande importncia, o estudo do tema, de
forma a contribuir com a durabilidade das obras do Rio Grande do Norte.
1.2 Objetivo Geral
Identificar o potencial reativo de uma amostragem de agregados
comercializados no Rio Grande do Norte atravs dos ensaios acelerados com
barras de argamassa e verificar algumas propriedades da argamassa quando
expostas aos ensaios de reatividade.
1.3 Objetivos especficos
Contribuir com o conhecimento dos agregados grados produzidos na
Grande Natal-RN: anlise qumica, massa especfica e caracterizao
mineralgica.
Avaliar o potencial reativo dos agregados atravs de ensaios de
expanso acelerada com barras de argamassa.
Identificar as propriedades qumicas, cristalogrficas e microestruturais
em argamassas aps ensaios de reatividade RAA e mecnicas atravs
de ensaios de resistncia, ultrassom e anlises microscpicas.
Avaliar a influncia do cimento CPV ARI-RS no comportamento das
argamassas.
1.4 Estrutura da pesquisa
O trabalho est dividido em cinco captulos organizados da seguinte
forma:
Captulo 1 INTRODUO Apresenta uma introduo, contendo a
importncia, justificativa e relevncia do tema em estudo, alm dos objetivos,
hiptese estudada e a estrutura da pesquisa.
4
Captulo 2 MINERAIS E ROCHAS Consiste numa reviso da
literatura apresentando os principais aspectos das rochas. apresentada uma
introduo terica sobre rochas e minerais dando destaque aos conceitos
relativos as rochas gneas e metamrficas;
Captulo 3 A REAO LCALI-AGREGADO Apresenta uma reviso
da literatura enfatizando aspectos gerais sobre a RAA, mecanismos de
expanso e fatores intervenientes.
Captulo 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL So detalhadas as
caractersticas dos materiais, o planejamento dos experimentos, como tambm
os mtodos de ensaios aplicados.
Captulo 5 RESULTADOS E DISCUSSES Expem-se os
resultados obtidos e as discusses sobre os mesmos.
Captulo 6 CONSIDERAES FINAIS So apresentadas as
consideraes finais sobre o assunto e sugestes para trabalhos futuros.
5
CAPTULO 2 .
Minerais e Rochas
Para entender o que uma rocha necessrio entender inicialmente
sobre os minerais que so os constituintes bsicos das rochas, em virtude do
tipo de agregado utilizado no procedimento experimental ser dada uma maior
nfase as rochas gneas neste captulo.
2.1 Minerais:
Os minerais so definidos pelos gelogos como uma substncia de
ocorrncia natural, slida, cristalina, geralmente inorgnica, com uma
composio qumica especfica, sendo ainda componentes homogneos, no
podendo ser dividido por meios mecnicos (PRESS et al., 2006). Considerando
a viso da Cincia dos Materiais, Van Vlack (1984) define os minerais como
fases cermicas ou fases de uma rocha.
Para o melhor entendimento dos minerais, faz-se necessrio o
esclarecimento de alguns conceitos referentes aos mesmos, Dana e Hurlbut
(1969), Ernst (1971) e Santos (1989) apud Couto (2008), esclarecem alguns
desses conceitos:
Mineral: qualquer partcula mineral limitada por faces planas faces de
cristal que possui uma relao geomtrica definida quanto ao arranjo
atmico;
Mineralide: ocorre naturalmente na natureza na forma slida, e no
possui um arranjo sistemtico (cristalino) dos tomos constituintes;
Argilomineral: possui granulao fina e so minerais constitudos de
silicatos de alumnio hidratado ou filossilicatos;
Os minerais so formados atravs do processo de cristalizao,
tratando-se de um processo de crescimento de um slido a partir de um gs ou
lquido, cujos tomos constituintes agrupam-se seguindo propores qumicas
6
e arranjos cristalinos tridimensionais adequados. A Tabela 2.1 demonstra os
tipos de sistemas cristalinos que podem ser encontrados:
7
Tabela 2.1 - Geometria das clulas unitrias para sistemas cristalinos
Fonte: Frasc; Sartori (1998) apud Couto (2008)
8
2.1.1 Minerais formadores de rocha:
Mais de 70% da crosta formada por oxignio e silcio (Figura 2.1),
devido a este fato a classe dos silicatos a mais abundante classe de
minerais, constituindo mais de 90% de seu volume (PRESS et al., 2006).
Figura 2.1 - Elementos qumicos mais abundantes na crosta terrestre Fonte: Vlach (2002)
As formas de origem dos minerais so diversas, como por exemplo
atraves da evaporao do solvente, resfriamento do magma, perda de gs
atuando como solvente, reduo da temperatura e/ou presso, interao de
solues, entre outras. Baseando-se na composio qumica os minerais
dividem-se em oito grupos, listando os seis mais comuns na Tabela 2.2 (PRESS
et al., 2006; ANDRADE et al., 2009).
Oxignio
Silcio
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
Elementos Qumicos
9
Tabela 2.2 - Classes qumicas de minerais
Classe nions definidores Exemplo
Elementos nativos Nenhum (ausncia de ons
carregados) Cobre metlico (Cu)
xidos e hidrxidos
on oxignio (O2-)
on hidroxila (OH-)
Hematita (Fe2O3)
Brucita (Mg[OH]2)
Haletos Cloreto (Cl-), Fluoreto (F-), Brometo (Br-), Iodeto (I-)
Halita (NaCl)
Carbonatos on carbonato (CO32-) Calcita (CaCO3)
Sulfatos on sulfato (SO42-) Anidrita (CaSO4)
Silicatos on silicato (SiO44-) Olivina (Mg2SiO4)
Fonte: Press et al. (2006)
Os silicatos so os mais abundntes minerais da crosta e do manto
terrestre, cerca de 97% dos mineirias conhecidos pertencem a este grupo,
como por exemplo os feldspatos, quartzo, olivinas, piroxnios, anfiblicos,
granadas e micas. So organizados estruturalmente pelo radical aninico
conhecido como slica [SiO2]-4 que constituem tetraedros que se unem entre si
ou com ctions para compartilhar os tomos de oxignio. Depensendo da
forma como estes tetraedros so ligados uns aos outros so divididas
subclasses desses silicatos. A Tabela 2.3 mostra os pricipais minerais
formadores das rochas silicosas do grupo dos silicatos (SZAB et al., 2009)
10
Tabela 2.3 - Classificao sistemtica dos minerais da classe dos silicatos
Sub-grupo
Arranjo dos tetraedros
Exemplo Arranjo das molculas
Ne
so
s-
sili
cato
s
Isolados Olivina, Mg2SiO4
Solo
s-
sili
cato
s
Duplos Hemimorfita,
Zn4(Si2O7)(OH).H2O
Cic
lossili
ca
tos
Aneis Berilo, Be3Al2(Si6O18)
Inossili
cato
s
Cadeia simples (Piroxnios)
Enstatita, Mg2(Si2O6)
Cadeia dupla (Anfiblicos
Tremolita, Ca2Mg5(Si8O22)(OH)2
Filo
ssili
ca
tos
Folheados Talco,
Mg3(Si4O10)(OH)2
Te
cto
s-
sili
cato
s
Tridimensionais Quartzo, SiO2
Fonte: Deer et al. (2000) apud Couto (2008)
11
Para que uma substncia seja considerada um mineral necessrio que
a mesma preencha os requisitos de ser cristalina e ter sido formada
naturalmente, na condio da substncia no ser cristalina ela intitulada
mineralide como no caso do vidro vulcnico. Entre os minerais mais comuns
formadores de rocha pode-se destacar os representados na Tabela 2.4 (PRESS
et al., 2006).
Tabela 2.4 - Minerais mais comuns formadores de rochas
Rochas gneas Rochas Sedimentares Rochas Metamrficas
Quartzo Quartzo Quartzo
Feldspato Argilominerais Feldspato
Mica Feldspato Mica
Piroxnio Calcita Granada
Anfiblio Dolomita Piroxnio
Olivina Gipsita Estaurolita
Halita Cianita
Fonte: Press et al. (2006)
2.2 Rochas
A rocha pode ser definida como sendo um agregado slido de minerais
que ocorre naturalmente, podendo ser compostas por apenas um mineral
(mrmore branco), ou podem possuir diferentes composies, tais como
material no mineral (carvo, rocha vulcnica vtrea). Em um agregado os
minerais so unidos de maneira a manter suas caractersticas individuais, a
Figura 2.2 demonstra essa caracterstica (LEINZ e AMARAL, 1998; OLIVEIRA e
BRITO, 1998; PRESS et al., 2006).
12
Figura 2.2 - Rocha formada a partir da unio de minerais
Fonte: Rainho (
As rochas fazem parte de um planeta cheio de energia que
promove, com sua alta temperatura e presso interna todos os processos de
abalos ssmicos, movimentos tectnicos de placas e atividades vulcnicas em
uma dinmica muito intensa. Da mesma forma, a atividade intemprica e
erosiva externa, envolvendo agentes atmosfricos como o calor, chuvas,
ventos geleiras, tambm atuam sobre essas rochas, causando constantes
alteraes. Esse processo conhecido como o ciclo das rochas, resultado das
interaes de dois dos sistemas fundamentais da Terra: o sistema da tectnica
de placas e o sistema do clima. Essas interaes esto exemplificadas na
Figura 2.3 (LEINZ e AMARAL, 1998; PRESS et al., 2006; ANDRADE et al., 2009).
13
a - Formao de rocha gnea por vulcanismo; b manto de intemperismo
constitudo de material frivel; c decomposio de sedimentos (litificao); d dobras em uma rocha metamrfica; e fuso parcial de uma rocha
Figura 2.3 - O ciclo das rochas Fonte: Andrade et al. (2009)
Uma caracterstica importante a se observar nas rochas a textura, que
indica as relaes entre as fases minerais constituintes da rocha, esta
caracterstica definida pela forma, arranjo e distribuio dos minerais, sendo
importante na determinao do tamanho dos gros, processos de formao
sofridos pela rocha e o grau de cristalinidade da rocha. Acerca do grau de
cristalinidade as rochas dividem-se em: holocristalinas (constituda apenas por
cristais), holohialinas (constitudas apenas por vidro) e hialocristalinas
(existncia simultnea de cristais e vidro) (ERNST, 1971; BIGARELLA et al., 1985).
Quando se trata do tamanho dos gros, caso sejam visveis a olho nu a rocha
dita fanertica, quando no, denominada afantica, podendo ser
microcristalina, devido a possibilidade de observar os cristais apenas com
microscpio, ou criptocristalina, quando no o tamanho demasiado reduzido
para se caracterizar em microscpio comum (ERNST, 1971; BIGARELLA et al.,
1985; ANDRADE et al., 2009).
14
2.2.1 Classificao das rochas
De acordo com a formao geolgica na natureza, as rochas so
separadas em trs grandes grupos: rochas gneas (magmticas), rochas
metamrficas e rochas sedimentares.
2.2.1.1 Rochas gneas (magmticas)
As rochas gneas so formadas pela cristalizao do magma, sendo este
uma massa de rocha fundida presente no centro da terra. Atravs do tempo de
resfriamento do magma na superfcie terrestre que se faz a diviso das
rochas em intrusivas, que resfriam dentro do globo terrestre, (resfriamento
lento) e extrusivas, que resfriam na superfcie terrestre, (resfriamento rpido)
atravs desse resfriamento das rochas adquirem diferentes texturas (DANA e
HURLBUT, 1969; LEINZ e AMARAL, 1998; OLIVEIRA e BRITO, 1998; PRESS et al.,
2006; ANDRADE et al., 2009). A Figura 2.4 exemplifica uma rocha extrusiva
(Basalto) e uma rocha intrusiva (Granito).
Figura 2.4 - Exemplo de formao de rocha gnea intrusiva e extrusiva
Fonte: Press et al. (2006)
Segundo Press et al. (2006) e Szab et al. (2009), a constituio
dos magmas geradores das rochas depende de vrios fatores, dentre eles
esto: a constituio da rocha geradora do magma no local de origem; a
composio da rocha geradora no local de origem; as condies em que
ocorreu a fuso desta rocha e a taxa de fuso; os processos que atuam sobre
este magma do seu local de origem at o seu stio de consolidao. Diante
15
deste fato, os magmas so classificados de acordo com sua quantidade de
slica, diferenciando-se em magmas: basltico, andestico e rioltico (grantico),
como expresso na Figura 2.5.
Figura 2.5 - Composio qumica dos magmas formadores de rochas gneas
Fonte: Szab et al. (2009)
2.2.1.1.1 Composio das rochas gneas
Os minerais constituintes de rochas gneas so formados a partir do
momento em que a rocha atinge a chamada temperatura de cristalizao,
dividindo as rochas gneas em dois grupos (DANA e HURLBUT, 1969; OLIVEIRA e
BRITO, 1998):
Minerais mficos: contm o grupo da olivina, piroxnios,
anfiblicos (hornblenda) e micas, apresentam colorao mais escura em
virtude da presena do magnsio e ferro. Por se cristalizarem em maiores
temperaturas e presso so instveis.
Minerais flsicos: grupo dos plagioclsios clcicos, seguidos por
plagioclsicos sdicos, feldspatos alcalinos, quartzo e mica (muscovita), so os
aluminossilicatos e sdio e potssio.
A composio qumica de uma rocha influenciada pela composio do
magma que a originou, sendo inmeras as formas de classificar uma rocha
gnea, podendo ser atravs da sua composio qumica, da textura, ndice de
cor, ambiente de cristalizao. Existem uma infinidade de minerais na terra,
porm nem todos so utilizados na classificao das rochas; estes so os
denominados minerais essenciais. Outros minerais aparecem em menores
quantidades na rocha, sendo assim chamados de minerais acessrios
16
(BIGARELLA et al., 1985; ANDRADE et al., 2009; SZAB et al., 2009). Levando em
considerao a composio qumica e mineralgica da rocha, a Figura 2.6
classifica-se a rocha quanto ao tipo rocha e suas caractersticas (DANA e
HURLBUT, 1969; PRESS et al., 2006; SZAB et al., 2009).
Figura 2.6 - Relaes entre caractersticas de rochas gneas e sua
classificao Fonte: Szab et al. (2009)
Quanto composio qumica, as rochas podem ser classificadas de
acordo com a quantidade de silcio presente na sua estrutura, sendo divididas
em (LEINZ e AMARAL, 1998; SZAB et al., 2009).
cidas: quando apresenta teores de SiO2 superiores a 66% (granito);
Intermedirias: quando possuem SiO2 entre 66% e 52% (andesito);
Bsicas: teores de SiO2 entre 52% e 45% (basalto);
Ultrabsicas: apresentam teores de SiO2 inferiores a 45% (periotito).
Para fins deste estudo sero destacados os granitos, sendo o tipo de
rocha mais comum de todas, ocorrendo em diversas cores, cinza-clara a cinza
bem escura, amarelada rsea ou vermelha. So classificadas como rochas
cidas plutnicas (intrusiva), compostas principalmente por quartzo (20-30%),
feldspatos (50-70%); feldspato potssico e plagioclsio e minerais ferro-
magnesianos (5-25%) sua granulao varia de milimtrica a centimtrica,
detendo densidades em torno de 2,60g/cm (LEINZ e AMARAL, 1998; OLIVEIRA e
BRITO, 1998; POPP, 1998).
2.2.1.2 Rochas sedimentares
17
Este tipo de rocha originria da consolidao de sedimentos
provenientes de outras rochas preexistentes, podendo esses sedimentos
serem de trs tipos: os sedimentos clsticos so fragmentos de rocha
fisicamente transportados, j os sedimentos qumicos e bioqumicos tratam-se
de produtos dissolvidos pelo intemperismo. A Figura 2.7 demonstra o processo
de formao de rochas sedimentares que tem seu incio com o intemperismo
da rocha existente, posteriormente ocorre o transporte de sedimentos,
passando pela deposio do material e por fim tem-se a litificao, que
consolida a formao da rocha. (ERNST, 1971; PRESS et al., 2006).
Figura 2.7 - Processo de formao de rochas sedimentares
Fonte: Press et al. (2006)
As rochas sedimentares so classificadas de acordo com sua origem,
dividindo-se em: detrticas, como os arenitos, os siltitos e os argilitos; qumicas
ou bioqumicas, como calcrio e carves (OLIVEIRA e BRITO, 1998).
Os minerais mais significativos que compem as rochas sedimentares,
so segundo Dana e Hurlbut (1969) e Leinz e Amaral (1998): quartzo,
feldspato, mica, calcita, dolomita, algumas variedades criptocristalinas de
quartzo (calcednia e slica hisdratada amorfa, ou opala).
18
2.2.1.3 Rochas metamrficas
Devido as altas temperaturas e presso e mudanas no ambiente
qumico que podem acontecer no interior da Terra, so suficientes para
modificar a composio mineral, textura cristalina e composio qumica de
rochas preexistentes (protolito), independentemente de sua natureza, sem que
esta deixe de ser slida, formando assim a classe das rochas metamrficas
(DANA e HURLBUT, 1969; BIGARELLA et al., 1985; LEINZ e AMARAL, 1998; RUBERTI
et al., 2009).
De acordo com os autores: Oliveira e Brito (1998), Press et al. (2006) e
Ruberti et al. (2009) existem trs fatores que controlam as aes do
metamorfismo, os quais seriam: presso, temperatura e presena de fluidos. A
presso pode variar de 200 a 1.000Mpa, j quando se trata da temperatura,
necessita ser superior a 200C para que se inicie o processo, caso a
temperatura seja muito elevada o metamorfismo evolui para o limite de gerao
das rochas gneas, ocorrendo sua fuso parcial e formando rochas mistas
denominadas migmatitos. A presena dos fluidos fundamental para que
ocorra as reaes metamrficas, que so basicamente de desidratao e/ou
decarbonatao.
Existem trs tipos principais de metamorfismo que podem ocorre em
uma rocha: regional ou dinamometral, de contato ou termal e cataclstico ou
dinmico (OLIVEIRA e BRITO, 1998; PRESS et al., 2006; RUBERTI et al., 2009),
existem autores como Ruberti et al. (2009) e Press et al. (2006) que ainda
destacam o metamorfismo de soterramento, o hidrotermal, de fundo ocenico e
o de impacto.
Sobre a textura deste tipo de rocha pode-se dizer que devido ao
crescimento dos minerais no estado slido ocorre por um processo
denominado blastese, consequentemente o radical blasto sucede a
nomenclatura das texturas, so portanto: granoblstica, encontrada em rochas
no-foliadas, macias e no h predominncia de uma das dimenses dos
minerais; lepidoblstica, ocorre uma maior quantidade de minerais micceos,
foliceos orientados; nematoblstica, predomnio de minerais prismticos e
19
orientados; porfiroblstica, contm cristais de diferentes dimenses com
destaque para os de maior dimenso (LEINZ e AMARAL, 1998).
Neste tipo de rocha a constituio mineralgica dependente do grau de
metamorfismo sofrido, podem ocorrer tanto a recristalizao dos minerais
preexistentes como tambm novos minerais podem se formar no processo
devido a mudana da estrutura cristalina sob as novas condies de presso,
temperatura, tambm em razo da combinao entre dois ou mais minerais,
formar um novo mineral estvel. As principais rochas metamrficas so:
quartzito, mrmore, filito, micaxisto, cloritaxisto, anfiblio-xisto e gnaisse (LEINZ
e AMARAL, 1998).
20
CAPTULO 3 .
A Reao lcali-Agregado
A reao lcali-agregado (RAA) pode ser considerada como sendo um
termo geral para descrever a interao qumica ocorrida dentro dos poros do
concreto, envolvendo os hidrxidos alcalinos provenientes principalmente do
cimento e os minerais provenientes de estruturas amorfas dos agregados
utilizados, podendo formar um gel, o qual em presena de gua se expande
gerando fissuras que comprometem as estruturas (SIMS e POOLE, 1992;
HASPARYK, 2005; MUNHOZ, 2007). Outro tipo de interao pode ocorrer
enfraquecendo a ligao pasta e agregado (ABNT, 2008a).
Segundo Mehta e Monteiro (2008), as consequncias da RAA
(fissuraes) podem levar a uma diminuio da resistncia e elasticidade do
concreto que foi afetado, e consequentemente, sua durabilidade fica
comprometida.
O primeiro a discutir a existncia da RAA, foi Stanton em 1940,
identificando-a como uma sendo um processo deletrio que ocorria entre os
prprios componentes do concreto. De acordo com seus experimentos, ele
comprovou que a reao tinha como resultado eflorescncias brancas, e estas
causavam fissuraes semelhantes s que eram observadas na Califrnia,
durante os anos 1920 a 1930 (STANTON, 1940). Aps Stanton, vrios outros
passaram a estudar a reao, principalmente nos Estados Unidos.
A principal preocupao com relao RAA que ela atinge
principalmente estruturas de concreto que tem contato com a gua, como por
exemplo: obras hidrulicas, barragens, pontes, pavimentos, fundaes, etc. E
essas estruturas apresentam grandes volumes de concreto, podendo causar
grandes prejuzos.
O diagnstico e os danos causados pela reao lcali-agregado
dependem de vrios fatores e s vezes bastante demorada sua percepo.
21
Para realizao do diagnstico visual, importante atentar para as seguintes
caractersticas (VALDUGA, 2002; HASPARYK et al., 2012):
Microfissuras no concreto, em especial na argamassa;
Fissuras na zona de transio do concreto;
Presena de contorno nos agregados grados;
Fissurao em forma de mapa (em concretos sem armadura);
Fissurao orientada (em concreto armado);
Problemas em usinas como deslocamento de equipamentos ou
seu travamento na estrutura;
Preenchimento dos poros ou exsudao do gel na superfcie do
concreto;
Manchas superficiais;
Macrofissuras com descolorao visvel ao longo de suas bordas;
Desplacamentos com descolamentos entre a pasta e o agregado
(perda de aderncia);
Movimentao de superfcies livres;
Expanso visvel do concreto.
Os sinais de manifestao da reao lcali-agregado podem ser
identificados externamente, atravs de inspeo visual conforme nas Figura 3.1
e Figura 3.2 ou com ajuda de ensaios como, por exemplo, atravs de
microscopia eletrnica de varredura, alm microscopia tica.
22
Figura 3.1 - Bloco de fundao de edifcios residenciais da cidade de
Recife com RAA
Figura 3.2 - Detalhe da amostra retirada do bloco de fundao
Fonte: Munhoz (2007)
3.1 Tipos de reao lcali-agregado
Os tipos de reao lcali-agregado conhecidos atualmente dependem do
tipo de agregado que reage com os lcalis presentes nos poros do concreto:
Reao lcali-slica;
Reao lcali-carbonato.
3.1.1 Reao lcali-slica
Conhecida como a forma mais rpida de desenvolvimento da
manifestao do tipo reao lcali-agregado, a reao lcali-slica (RAS) o
tipo de reao lcali-agregado em que participam a slica reativa dos
agregados e os lcalis, na presena do hidrxido de clcio originado pela
hidratao do cimento, formando um gel expansivo (ABNT, 2008a).
Muitos tipos de agregados comumente usados, possuem slica
em sua composio, estes podem ser atacados pela soluo alcalina dos poros
do concreto Este ataque, essencialmente uma reao de dissoluo, exige a
presena de um certo nvel de umidade e lcalis (levando ao aumento do pH)
para acontecer. Durante a reao, ocorre a formao de um gel higroscpico,
que absorve gua, aumentando de volume causando fissurao e em casos
extremos a ruptura do concreto (LINDGRD et al., 2012).
23
Paulon (1981) apud Silva (2009a) afirma que as rochas que
desencadeiam a reao lcali-slica apresentam formas bem definidas de slica
metaestvel (tridimita e cristobalita), slica microcristalina amorfa (opala), certos
tipos de vidros naturais (vulcnicos) e artificiais, e slica sob a froma de quartzo
criptocristalino, que a forma mais desordenada e reativa (chert, flint e
calcednia).
3.1.2 Reao lcali-silicato:
A reao lcali-silicato um tipo especfico da reao lcali-slica em
que participam os lcalis e alguns tipos de silicatos presentes em certas
rochas, tais como ardsias, filitos, xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos, entre
outros (ABNT, 2008a).
Forma de RAA mais comum no Brasil, apresentando-se de forma mais
lenta e complexa que os outros tipos de reao, devido ao fato dos minerais
reativos encontrarem-se mais disseminados na matriz. De acordo com Khiara
et al. (2006), existem estudos apontando o quartzo tensionado, deformado e
cisalhado, como um dos principais responsveis por esse tipo de reao, alm
do feldspato afetado pelos mesmos processos.
Glasser e Swamy (1992) apud Munhoz (2007) afirmam que a reao
lcali-agregado no ocorre em minerais com fases silicosas bem cristalizadas,
apenas em fases criptocristalinas e amorfas devido a sua estrutura
desordenada e rea de contato. A Figura 3.3 apresenta um fluxograma que
descreve as etapas de desenvolvimento tanto para a reao lcali-slica como
para lcali-silicato.
24
Figura 3.3 - Fluxograma de desenvolvimento da reao Fonte: Ferraris (2000) apud Valduga (2002) Adaptado
3.1.3 Reao lcali-carbonato
Reao lcali-carbonato: tipo de reao lcali-agregado em que
participam os lcalis e agregados rochosos carbonticos. A forma mais
conhecida de deteriorao do concreto devida desdolomitizao da rocha e
consequente enfraquecimento da ligao pasta-agregado. No h a formao
do gel expansivo, mas de compostos cristalizados como bructa, carbonatos
alcalinos, carbonato clcico e silicato magnesiano. Como a reao regenera os
hidrxidos alcalinos a desdolomitizao ter continuidade at que a dolomita
tenha reagido por completo ou a fonte de lcalis se esgote (ABNT, 2008a).
Este tipo de reao muito raro de acontecer e ainda no h relatos de
sua ocorrncia e algumas vezes ocorre juntamente com as outras formas de
reao lcali-agregado, como no caso estudado por Silveira (2006) que avaliou
vrios agregados de origem carbontica e contendo pequenas quantidades de
silicatos observada durante a avaliao mineralgica.
25
Este tipo de reao no ser tratada de forma mais significativa
no presente trabalho, pois no se trata do escopo do mesmo. O termo reao
lcali-agregado (RAA) ser utilizado quando tratar-se tanto do tipo lcali-slica,
quanto lcali-silicato, indistintamente.
3.2 O papel de cada agente na RAA
O que comum a muitos autores citados na bibliografia que se conhece
hoje sobre a reao lcali-agregado que so necessrios trs fatores para
que seja garantida a ocorrncia da RAA: a existncia de umidade, quantidade,
tamanho e distribuio de fases reativas no agregado e concentrao de
hidrxidos alcalinos disponveis nos poros do concreto. imprescindvel a
ocorrncia dos trs fatores em conjunto. (SIMS e POOLE, 1992; MUNHOZ, 2007;
SILVA, 2007; MEHTA e MONTEIRO, 2008; DE CARVALHO et al., 2010; HASPARYK,
2011; LINDGRD et al., 2012).
3.2.1 Umidade:
A gua o principal agente de degradao do concreto, pois possui
grande facilidade de transitar entre os poros do concreto e conhecida como o
solvente universal, possuindo capacidade de dissolver muitas espcies
qumicas, tornando-a rica em ons e gases capazes de causar a deteriorao.
(MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Antes da reao, a gua tem o papel de transportar os ons, aps a
ocorrncia da reao, a gua absorvida pelo gel formado na reao,
causando sua expanso e fissurao do concreto. A relao gua/cimento
influencia nas propriedades do concreto e consequentemente no
desenvolvimento da reao, uma baixa relao gua/cimento pode causar um
aumento nas expanses (devido ao aumento da concentrao dos ons OH- na
soluo dos poros), mas, por outro lado pode reduzir a expanso (por causa da
menor porosidade da pasta e consequentemente um menor e mais lento
transporte de ons pelos poros, alm de menos entrada de gua e portanto
uma reduo na umidade relativa interna) (LINDGRD et al., 2012).
26
Sendo a gua reconhecidamente um dos fatores primordiais para
ocorrncia da reao, a norma NBR 15577 (ABNT, 2008a) aponta medidas
preventivas levando em conta a umidade interna do elemento (devido s suas
dimenses) e as condies em que o elemento est inserido, estabelecendo
quatro condicionantes:
Elemento macio: aquele cuja menor dimenso da seo
transversal maior ou igual a 1m;
Ambiente seco: ambientes com ausncia permanente de umidade
em contato direto com a estrutura;
Ambiente exposto a umidade: engloba os componentes
enterrados;
Em contato com gua ou umidade proveniente do solo ou de
rochas.
Quanto maior o contato com a gua, o nvel de umidade ou o porte da
estrutura maior a ao preventiva recomendada pela norma.
Estudo desenvolvido por Foray et al. (2004) apud (Silva (2007)),
demonstra bem o efeito da umidade relativa na expanso devido RAA em
argamassa. A Figura 3.4 demonstrando que quando elevada a umidade relativa
a expanso aumentou, destacando-se as curvas de 96% e 100% que devido a
lixiviao dos lcalis ocasionada pela condensao do vapor dagua aos 100%
de umidade acarretando uma certa reduo na expanso
27
Figura 3.4 - Expanso devida RAS em amostras de argamassa submetidas a
diferentes umidades relativas Fonte: Foray et al. (2004) apud Silva (2007)
Portanto o que se sabe que quanto maior a quantidade de poros no
concreto, maior a possibilidade de ocorrncia de RAA. Alm do fato de que a
reao mais comum em reas onde existe movimentao de gua. Para
diminuio da porosidade do concreto e diminuir a probabilidade da ocorrncia
de RAA so adies ativas no concreto que vem sendo largamente
pesquisadas nos dias atuais, porm no so alvos desta pesquisa, pois ainda
no se tem notcia da existncia de agregados reativos no estado.
3.2.2 Agregado reativo:
Vrios fatores interferem na reatividade dos agregados, tais como forma,
textura, mineralogia, entre outros. Quanto maior o nvel de instabilidade e
desordem dos agregados, mais susceptveis a reao eles so (HASPARYK,
2011).
A determinao de ocorrncia ou no de RAA depende da quantidade
de fases cristalizadas e mal cristalizadas, pois esse tipo de reao ocorre
somente com fazes microcristalinas, criptocristalinas e amorfas, devido ao
aumento da rea de contato entre as estruturas abertas e a soluo dos poros
(MUNHOZ, 2007). A Figura 3.5 demonstra algumas fases reativas que podem
ser encontradas nos agregados.
28
Segundo Marinoni et al. (2011) a diferente composio mineralgica do
agregado (em termos de slica livre) conduz a uma velocidade de reao
diferente dentro das rochas sedimentares, alm de produzir diferentes produtos
atmosfricos, tais como a agregao, dissoluo e/ou microfissuras. Estudos
experimentais realizados por Multon et al. (2010) demonstram que quando so
empregadas partculas finas (menores que 160m) no identificada expanso
significativa, ao passo que partculas mais grossas (0,63 1,25mm)
apresentam menor expanso, ou seja, para um dado perodo de teste e um
dado teor alcalino, a expanso maximizada quando utilizada uma
determinada gama de tamanho de agregados.
A NBR15577-3 (ABNT, 2008a) apresenta as informaes referentes a
minerais e rochas suscetveis reao lcali-agregado, apresentada na Tabela
3.1, e sugere que em jazidas produtoras de agregado, devem ser feitos ensaios
de verificao de potencialidade reativa a cada 150.000m de agregado
produzido ou seis meses o que ocorrer primeiro, e que, uma anlise
petrogrfica pode ser feita a cada 75.000m ou trs meses das mesmas
condies anteriores.
Figura 3.5 - Cristais de quartzo microcristalino (QM) que, associado a quartzo recristalizado (QR), conferem ao agregado carter reativo
(F=feldspato) Fonte: Munhoz (2007)
29
Tabela 3.1 - Minerais e rochas suscetveis reao lcali-agregado
Mineral reativo Rochas de ocorrncia
Rochas sedimentares Rochas vulcnicas
Opala, tridimita ou cristobalita, vidro vulcnico
cido, intermedirio ou bsico
Rochas sedimentares contendo opala, como
folhelho, arenito, rochas silicificadas, alguns cherts
e filints e diatomito
Rochas vulcnicas com vidro ou vitrofricas:
rochas cidas, intermedirias ou bsicas como riolito, dacito, latito,
andesito, tufo, perlita, obsidiana e todas as
variedades contendo uma matriz vtrea, alguns
basaltos
Rochas reativas contendo quartzo
Material reativo Tipos de rocha
Calcednia, quartzo micro e criptocristalino.
Quartzo macrogranular, com o retculo cristalino
deformado, rico em incluses, intensamente fraturado, com quartzo
microcristalino no contato com o gro
Chert, flint, veio de quartzo, quartzito, quartzo arenito, arenito quartzoso, calcrio silicoso
Rochas vulcnicas com vidro devitrificado micro ou criptocristalino
Rochas micro ou macrogranulares que contenham quartzo micro ou criptocristalino ou quantidade
significativa de quartzo moderadamente ou intensamente tensionado:
- rochas gneas: granito, granodiorito e charnockito
- rochas sedimentares: arenito, grauvaca, siltito, argilito, folhelho, calcrio silicoso, arenito e arcseo
- rochas metamrficas: gnaisse, quartzo-mica xisto, quartzito, filito, ardsia
Fonte: NBR 15577 (ABNT, 2008a)
Diferentes tipos de agregados possuem diferentes potenciais reativos,
Gao et al. (2013) utilizou quatro tipos de agregados diferentes (calcrio silicoso,
quartzito, opala e quartzo) em uma mesma proporo (30% de 315-1,250m e
70% de mrmore no reativo), obtendo os resultados apresentados na Figura
3.6.
30
Figura 3.6 - Expanso pela reao lcali-alica de acordo com a natureza do agregado (agregado reativo 315-1.250 m, tamanho do prisma: 20x20x160
mm) Fonte: Gao et al. (2013)
Existe um limite para o aumento da taxa de expanso de acordo com o
teor de agregado reativo, o qual chamado de teor pssimo indicado por
Hobbs (1980) representado pela Figura 3.7, porm no existe uma explicao
clara a respeito desse comportamento, este teor varia de acordo com o grau de
reatividade do agregado e s condies de exposio.
31
Figura 3.7 - Influncia do teor de agregado reativo, em relao a quatidade total
de agregado na expanso Fonte: Hobbs (1980)
Ainda sobre o teor pssimo Gao et al. (2011), tambm o observou
quando utilizou tamanhos diferentes de agregados em corpos de prova de
diferentes dimenses, expondo-os a 150 dias de ensaio, tendo como resultado
a Figura 3.8.
Figura 3.8 - Relao entre a porcentagem de expanso e o tamanho das
partculas Fonte: Gao et al. (2011)
32
3.2.3 Concentrao de lcalis:
Os lcalis so elementos que ocupam a primeira coluna da tabela
peridica, por exemplo: ltio, sdio, potssio, rubdio, csio, etc. dentre esses,
apenas o sdio e o potssio esto presentes no cimento (DIAMOND, 1975). O
cimento a principal fonte de lcalis que so transportados para dentro dos
poros do concreto e reagem com os outros componentes formando o gel. O
teor de lcalis do cimento tem importncia significativa na intensidade da RAA
(LINDGRD et al., 2012).
Os lcalis do cimento provm dos materiais com os quais se fabrica o
clnquer e normalmente indicado pelo equivalente alcalino que expresso em
relao ao teor de xido de sdio e expresso pela Equao 3.1 presente na
norma NBR 15577 (ABNT, 2008a):
Equao 3.1
O teor de lcalis disponveis na soluo dos poros influenciada no s
pela concentrao de lcalis no cimento, como tambm pelo consumo do
mesmo no concreto (SILVA, 2007). Segundo Diamond (1975) os lcalis do
cimento se dividem em solveis e insolveis, porm a parte insolvel estar
disponvel aps a hidratao do clnquer, portanto, tratando-se a RAA de uma
reao de desenvolvimento lento, provvel que todos os lcalis sejam
disponibilizados.
Como medida mnima de mitigao a manifestao da RAA indicado
limitar o teor de lcalis equivalente do concreto a valores menores que 3,0
kg/m (ABNT NBR 15577-4:2008). Thomas (2011) indicou atravs da
compilao de vrios trabalhos que, o uso de adies cimentcias, tais como:
slica ativa, cinza volante, escria de alto forno, metacaulin, contm
componentes que se ligam aos lcalis do cimento, diminuindo sua
disponibilidade na soluo dos poros, conforme observado na Figura 3.9. Wang
et al. aponta que fatores como tipos de minerais alcalinos, a relao soluo
33
porosa/agregado, o pH e a quantidade de ons alcalinos provenientes de outras
fontes influenciam na liberao de lcalis na soluo dos poros.
Figura 3.9 - Efeito do tipo e quantidade de adies cimentcias presentes na
soluo dos poros Fonte: Thomas (2011)
Lu et al. (2006) afirma que as fases dos minerais mais susceptveis a
contribuir na soluo dos poros, compreende o vidro vulcnico, nefelina,
feldspatos, micas e minerais de argila, alm de confirmar experimentalmente
que partculas mais finas liberam lcalis mais rapidamente. Brub et al. (2002)
encontrou que a quantidade de lcalis que pode ser fornecida para a soluo
pode variar de
34
Figura 3.10 - Agregados utilizados com diferentes teores de lcalis e diferentes graus de reatividade
Fonte: Brub et al. (2002)
3.3 Como ocorre a reao lcali-slica
De forma geral, a reao lcali-agregado ocorre de forma lenta, com a
reao acontecendo entre as fases da rocha microcristalinas, criptocristalinas e
amorfas, pois esse tipo de estrutura desordenado e reage mais facilmente
com os lcalis presentes na soluo dos poros do concreto (DENT GLASSER e
KATAOKA, 1981; MUNHOZ, 2007).
Autores como Diamond (1975), Dent Glasser e Kataoka (1981), Paulon
(1981), Turriziani (1986) apud Couto (2008), Hobbs (1980) e Sims e Poole
(1992), concordam com a forma como se desenvolve a qumica da reao.
35
No momento da hidratao do cimento ocorre a produo de silicato de
clcio hidratado, hidrxido de clcio e sulfoaluminato de clcio. Neste
momento, ons de clcio passam a ser incorporados nos produtos de
hidratao, mas sdio e potssio permanecem na soluo e apenas uma
pequena parte pode ser incorporada aos silicatos de clcio hidratados e
monosulfatos (FERRARIS, 1995).
A soluo vai se tornando alcalina a medida que a hidratao do cimento
prossegue e ocorre dissoluo dos componentes alcalinos do cimento, sendo
os ons hidroxilas (OH-), que elevam o pH da soluo dos poros. Neste meio,
algumas rochas (agregados compostos de slica e minerais silicosos) no
permanecem estveis por longos perodos, pois o aumento do pH contribui
para um significativo aumento da dissoluo da slica, quanto mais
desordenada a estrutura da slica, maior a quantidade de ons de slica
passam para a fluida. Os ons hidroxila reagem com a slica presente na
superfcie do agregado formando ligaes do tipo silanol (Si-OH), para
posteriormente iniciar os dois estgios da reao conforme Equao 3.2 e
Figura 3.11.
Equao 3.2
Figura 3.11 - Ruptura das ligaes do grupo siloxano pelo pH elevado
Fonte: Couto (2008)
Os ons hidroxila (OH-) ao penetrarem no agregado com fases reativas
atacam as ligaes Si-O-Si rompendo a sua estrutura. Das quatro ligaes que
o silcio faz normalmente com oxignio, uma ser ocupada pelo on OH-. Com o
prosseguimento da reao, grupos de silanol (Si-OH) so rompidos pelos ons
36
OH- em ons SiO-, sobre a superfcie do agregado. Esse processo
representado pela Equao 3.3:
Equao 3.3
. As cargas negativas criadas pelo rompimento das ligaes so
balanceadas pelos ons alcalinos com cargas positivas (Na+, K+). Os ons SiO-
liberados so atrados pelos ctions alcalinos da soluo dos poros, formando
um gel de silicato alcalino em torno do agregado. Conforme demonstra a
Equao 3.4 e a Figura 3.12.
Equao 3.4
Aps esta etapa ocorre a formao do gel que pode ter composio
varivel e indefinida, pois influenciada por vrios fatores como afirmou Poole
(1992) depende da temperatura da reao, concentrao dos reagentes,
composio da soluo dos poros, fase reativa presente no agregado. Uma
representao aproximada do gel dada pela Equao 3.5, a Figura 3.12
representa o processo (DENT GLASSER e KATAOKA, 1981).
Equao 3.5
Figura 3.12 - Neutralizao das ligaes do grupo silanol pelas hidroxilas
Fonte: Couto (2008)
37
Hobbs (1980) indicou um modelo que explica como a expanso ocorre,
conforme Figura, dividindo o processo em quatro estgios: sendo o estgio 1
onde ocorre a expanso do gel (tenso na argamassa) mas que no
suficiente para causar microfissuras, no estgio 2 ocorre um aumento das
tenses e est suficiente para que ocorra microfissuras ao redor das
partculas reativas, o estgio 3 se inicia com a migrao do gel para as
microfissuras e um alvio de tenses, no estgio 4 o gel das microfissuras
tambm comea a se expandir causando um aumento das fissuras podendo
causar grandes expanses.
Figura 3.13 - Esquema de progresso e consequncia da expanso da RAA
Fonte: Hobbs (1988)
3.4 Medidas de mitigao
Diante dos efeitos to prejudiciais ao concreto que a reao lcali-
agregado pode causar, as pesquisas atuais tm se voltado para evitar que a
reao lcali-agregado possa ocorrer. Cada estrutura necessita de uma anlise
de qual o mtodo mais eficaz de preveno da reao, pois depende do grau
de umidade a que a pea est submetida, a importncia da estrutura e o
Estgio 1 Estgio 2 Estgio 3 Estgio 4
Gel
Pasta saturada de gel
Microfissura preenchida por gel
Microfissura preenchida por gel e envolvida por pasta
saturada de gel
38
volume de concreto (HASPARYK, 2005; MUNHOZ, 2007; DE CARVALHO et al.,
2010; SHEHATA e THOMAS, 2010).
Para tanto, a norma NBR 15577 (ABNT, 2008a) inovadora e dedica
uma parte a verificao da eficcia da medida de mitigao adotada e quais as
medidas preventivas que devero ser adotadas. Alm disso, traz a Tabela 3.2
representada abaixo indicando limites mximos de lcalis de acordo com as
medidas preventivas necessrias para a estrutura.
Tabela 3.2 - Medidas de mitigao
Intensidade da ao preventiva
Medidas de mitigao
Mnima
1) limitar o teor de lcalis do concreto a valores menores que 3,0kg/m de Na2O equivalente
2) utilizar cimentos CP II-E ou CP II-Z, conforme ABNT NBR 11578, ou CP III, conforme ABNT NBR 5735, ou CP
IV, conforme ABNT NBR 5736
3) usar uma das medidas mitigadoras previstas na ao preventiva de intensidade moderada
Moderada
1) limitar o teor lcalis do concreto a valores menores que 2,4 kg/m Na2O equivalente
2) utilizar cimento CP III, com no mnimo 60% de escria conforme ABNT NBR 5735
3) utilizar cimento CP IV, com no mnimo 30% de pozolana conforme ABNT NBR 5736
4) usar uma das medidas mitigadoras previstas na ao preventiva de intensidade forte
Forte
1) utilizar materiais inibidores da reao, comprovando a mitigao da reatividade potencial pelo ensaio previsto
pela norma
2) substituir o agregado em estudo
Fonte: NBR 15577 (ABNT, 2008a)
Como observado, a norma, na maioria dos itens se limita a indicar o uso
de cimento com baixos teores de lcalis, porm, como citado no item X.XX, que
descreve os principais componentes envolvidos na reao, outra forma de se
39
diminuir os efeitos expansivos da RAA por meio das chamadas adies
ativas (cinzas, ecrias), pois estas diminuem os efeitos da RAA, reduzindo a
quantidade de lcalis presentes na soluo dos poros, (THOMAS, 2011)
consequentemente diminuindo a disponibilidade de um dos agentes
desencadeadores da reao.
Devido falta de pesquisas no RN sobre os agregados da regio com
relao a sua reatividade, este trabalho se voltar ao diagnstico da reao,
no cabendo a discusso mais aprofundada sobre as medidas de mitigao.
3.5 Mtodos de investigao da RAA
As pesquisas desenvolvidas j avanaram muito nos dias atuais no que
diz respeito ao diagnstico e preveno da RAA. Existem vrias normas que
apresentam mtodos que avaliam o comportamento dos agregados, dentre
elas, as mais utilizadas so: anlise petrogrfica, microscopia eletrnica de
varredura, mtodo de acelerado em barras de argamassa e mtodo em
prismas de concreto.
3.5.1 Anlise petrogrfica
Esse mtodo fornece informaes importantes podendo ser utilizado
tanto no diagnstico da reao quando realizado em concretos afetados pela
reao (Figura), quando no entendimento das fases cristalinas e amorfas dos
agregados que se pretende estudar, atualmente, a ABNT NBR 15577-3:2008
traz informaes sobre o procedimento da anlise em agregados.
Hasparyk (1999) descreve a o mtodo, em que se deve utilizar um
microscpio polarizador de luz transmitida para que seja possvel fazer a
descrio mineralgica dos agregados atravs de lminas delgadas dos
agregados (ou concretos) que se deseja estudar.
O estudo dos agregados atravs da anlise petrogrfica visa uma maior
compreenso sobre sua composio mineralgica, buscando informaes
acerca de possveis minerais reativos presentes nos agregados conforme
40
observado no item 3.2.2 desta dissertao a norma j prescreve alguns
agregados susceptveis a reao.
Caso a lmina analisada seja de um concreto possivelmente afetado
pela RAA a busca passa a ser por indcios que comprovem a manifestao
patolgica, como a presena de bordas escuras nos agregados (Figura 3.14),
microfissuras invisveis a olho nu, alm da presena de poros preenchidos com
produto da reao (SANCHEZ, 2008).
Figura 3.14 - Fragmento de agregado com borda no seu entorno.
Fonte: Hasparyk et al. (2012)
Paulon (1981) apud Silva (2009a), Kuperman et al. (2005) e
posteriormente a prpria norma ABNT NBR 15577-3:2008 indicam que este
tipo de anlise deve ser feita por um profissional experiente no fenmeno, pois
a anlise a de depender do conhecimento do petrgrafo referente a quantidade
de fases reativas que deve existir em um agregado e o potencial reativo desta
fase, portanto trata-se de um mtodo que no deve ser utilizado de forma
isolada.
3.5.2 Microscopia eletrnica de varredura (MEV)
Este tipo de mtodo vem sendo bastante utilizado para fazer
diagnsticos de RAA, especialmente quando so feitos ensaios de laboratrio,
com este mtodo, amostras de concreto ou argamassa so analisadas.
Atravs desse microscpio possvel identificar tanto a presena do gel
presente principalmente nas bordas das interfaces pasta/agregado, podendo
41
tambm estar presente nas microfissuras e preenchendo poros da amostra
como mostra a figura (HASPARYK, 1999).
Figura 3.15 - Produtos cristalizados da RAA no poro
Fonte: Hasparyk (2005)
3.5.3 Mtodo acelerado em barras de argamassa
Este mtodo aplica-se a identificao de potencial reativo referente a
reao lcali-slica ou lcali-silicato e descrito pela ABNT NBR 15577 parte 4
(2008), baseado na norma americana ASTM C 1260 (2005) e canadense CSA
A23.2-25 (1994), vem sendo amplamente utilizado no Brasil para a
identificao de agregados reativos.
A anlise da reao lcali-agregado feita atravs na variao de
comprimento de barras de argamassa lidas com auxlio de relgio comparador,
os agregados devem preencher uma faixa de fraes pr-estabelecidas. Ao
contrrio da norma americana a brasileira estabelece ainda o teor de lcalis do
cimento, porm assim como a brasileira fixa a expansibilidade em autoclave
para que no se confunda expanses geradas pelo xido de magnsio e/ou
xido de clcio com expanses devido a reao.
Ao final dos 28 dias de ensaio, caso o agregado apresente expanso
inferior a 0,19% ele considerado potencialmente incuo, do contrrio,
potencialmente reativo, no caso do agregado ser potencialmente reativo, pode
ser utilizado o mtodo que avalia a combinao material cimentcio/agregado.
42
3.5.4 Mtodo para avaliar a combinao cimento/agregado
Quando se pretende utilizar um agregado reativo, a norma ainda
estabelece uma alternativa, pois existem adies cimentcias que podem inibir
o aparecimento da reao. Dessa forma o ensaio procede da mesma forma
descrita no item 3.5.3, sendo a nica diferena a possibilidade de utilizar
qualquer tipo de cimento ou adio.
Neste caso, aps 14 dias de ensaio, se as amostras obtiverem
expanses inferiores a 0,10% a ABNT NBR 15577 parte 5 (2008) afirma que o
potencial mitigador da adio (cimento) foi comprovado, no ocorrendo, so
necessrios novos testes.
3.5.5 Mtodo dos prismas de concreto
Mtodo aconselhado pela ASTM C 1293 (1995), CSA A23.2-14A (1994)
e ABNT NBR 15577 parte 6 (2008). Que tem por objetivo, assim como o
mtodo das barras de argamassa, avaliar o potencial reativo de agregados
(grado ou mido) utilizados nos prismas de concreto atravs da variao do
comprimento dos mesmos.
No caso de anlise do agregado grado, este deve ser separado em
fraes determinadas pela norma e moldados trs corpos de prova com
dimenses de (75x75x285) mm e relao a/c entre 0,42 e 0,45 em massa, com
consumo de cimento de 420 kg/m e equivalente alcalino de 1,25% na massa
de concreto.
Os corpos de prova devem ser mantidos em soluo alcalina para que se
acelere o desenvolvimento da reao. No caso das anlises deve ser lembrado
que um dos dois tipos de agregado sempre deve ser incuo para que se
analise o potencial reativo do outro.
O tempo total de ensaio de 1 ano, com leituras aos 7, 28, 56 dias, 3, 6,
9 e 12 meses. As leituras so feitas com auxlio de relgio comparador.
No desenvolvimento desta pesquisa foram utilizados os mtodos do
ensaio acelerado em barras de argamassa, mtodo para avaliar a combinao
material cimentcio/agregado e ao final a microscopia eletrnica de varredura.
43
3.6 Casos de RAA no Brasil
Ainda que no tenham sido oficializados casos de RAA localizados no
Rio Grande do Norte, existem inmeros outros identificados no Brasil, como
demonstra a Tabela 3.3.
Tabela 3.3 - Estruturas de concreto com evidncias de RAA
Estrutura de Concreto Estado Ano de
Construo Natureza do
Agregado Natureza
da Reao
Barragem de Tapacur/DNOS
PE 1975 Granito e gnaisse
cataclasados
lcali-silicato
Base de concreto de instao industrial da White-Martins
PE 1982 Granito e gnaisse
cataclasados
lcali-silicato
Base de concreto/Angelin PE -
Rocha granitoide
deformada e milonito
lcali-silicato
Base de concreto Mirueira PE - Biotita
hosblenda gnaisse
lcali-silicato
Base de concreto Benji PE - Biotita, gnaisse
lcali-silicato
Base de concreto Pirapama PE - Horblenda,
biotita, gnaisse lcali-silicato
Barragem de Paulo Afonso I a IV
BA/AL 1955-1979 Granito,
gnaisse e migmatito
lcali-silicato
Barragem de Pedras BA 1970 Granito lcali-silicato
Barragem Joanes II BA 1969-1971 Gnaisse,
migmatito e granulito
lcali-silicato
Barragem Moxot BA/AL 1972-1977 Granito,
gnaisse e migmatito
lcali-silicato
Barragem Sobradinho BA 1979 Quartzito lcali-silicato
Barragem de Ilha de Pombos
RJ/MG 1920
Gnaisse milontico, biotita e gnaisse
lcali-silicato
Barragem de Peti MG 1946 Gnaisse lcali-silicato
Barragem de Furnas MG 1958-1963 Quartzito lcali-
44
silicato
Barragem de Biliings/Pedras SP 1926 Granito lcali-silicato
Barragem de Pedro Beicht SP 1932 Granito-gnaisse
lcali-silicato
Barragem Santa Branca SP 1960 Biotita, gnaisse
cataclstico
lcali-silicato
Barra Bonita SP 1963 Basalto lcali-silicato
Usina Taio SP >50 anos Milonito lcali-silicato
Barragem de Rio das Pedras
SP - Mica-xisto e
gnaisse lcali-silicato
Tomada dgua/Sistema Cantareira
SP - Gnaisse
cataclstico lcali-silicato
UHE Salto do Meio PR - Basalto lcali-silicato
UHE Guaricana PR - Milonito, basalto e granito
lcali-silicato
Usina Elevatria de Pedreira
SP - Granito
gnssico lcali-silicato
Barragem Paiva de Castro SP - Granito
gnssico lcali-silicato
Barragem Ribeiro do Campo
SP - Milonito lcali-silicato
Barragem de Cascata SP - Granito/ gnaisse
lcali-silicato
Barragem de Atibainha SP - Milonito lcali-silicato
Reservatrio de Paraibuna SP - Milonito lcali-silicato
Barragem de Jaguari SP - Gnaisse lcali-silicato
Barragem de Vossoroca PR - Gnaisse lcali-silicato
Ponte Paulo Guerra PE 1977 Gnaisses e milonitos
lcali-silicato
Fundaes de cerca de 30 prdio residenciais
PE
A maior parte na
dcada de 80
Gnaisses e milonitos
lcali-silicato
Fonte:Hasparyk (1999); Andrade et al. (2006); Battagin et al. (2009)
45
CAPTULO 4 .
Metodologia Experimental
Neste captulo so apresentados os materiais utilizados e o
procedimento experimental adotado, com a finalidade de alcanar os objetivos
definidos para a pesquisa.
A dosagem dos corpos de prova de argamassa utilizados em todos os
ensaios foi feita respeitando o que prescreve a norma NBR 15577 (ABNT,
2008a), a moldagem, assim como toda a caracterizao fsica das amostras,
foram feitas no Laboratrio de materiais de construo da Diretoria Acadmica
de construo civil - DIACON no IFRN. A determinao da expanso pelo
mtodo acelerado em barras de argamassa foi realizada no laboratrio da
empresa TECOMAT em Recife.
Visando um maior entendimento dos materiais bem como mudanas na
composio qumica, mineralgica e/ou microestrutural das argamassas, os
materiais de partida (p de pedra) e as argamassas endurecidas foram
caracterizados qumica, mineralgica e microestruturalmente nos laboratrios
da Diretoria Acadmica de Recursos Naturais - DIAREN IFRN.
O trabalho avaliou o potencial reativo dos agregados utilizados na
Grande Natal e posteriormente caracterizao da argamassa exposta ao banho
trmico em soluo de NaOH durante 28 dias, objetivando fazer uma
comparao entre o cimento-padro descrito pela norma e o cimento CPV ARI-
RS, devido ao elevado uso deste tipo de cimento nas obras da regio.
Na primeira fase do trabalho, coletaram-se amostras de p de pedra de
quatro jazidas distintas (que sero denominadas neste trabalho como J1, J2, J3
e J4) provenientes da Grande Natal, escolhidas de acordo