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