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Nmero 32, 2008 Engenharia Civil UM 57

O panorama nacional das reaces lcalis-slica em betes

Miguel Barreto Santos1

Escola Superior de Tecnologia e Gesto, Instituto Politcnico de LeiriaCampus 2, Morro do Lena, Alto Vieiro, 2411-901 Leiria

Jorge de Brito2

Instituto Superior TcnicoDepartamento de Engenharia Civil e Arquitectura, Seco de Construo, Av. Rovisco Pais,

1049-001 Lisboa

RESUMO

As reaces lcalis-slica (RAS) apresentam-se como uma das condicionantes dadurabilidade das estruturas de beto. So uma manifestao patolgica que se desenvolvenormalmente a longo prazo e para a qual ainda no existe uma soluo aceitvel mas apenasalguns mtodos de mitigao.

O presente artigo pretende descrever quais os factores necessrios para o

desenvolvimento da RAS e apresentar alguns dos casos conhecidos em Portugal.

INTRODUO

A RAS enquadra-se nas reaces expansivas de origem interna que ocorrem por vezesno beto provocando a degradao das estruturas. Da anlise bibliogrfica elaborada nestetrabalho relativamente problemtica da RAS em betes, conclui-se que a reaco surgeapenas na presena de quantidades suficientes dos seus componentes. Assim, as condiesptimas para o seu desenvolvimento so a existncia no beto de quantidade suficiente delcalis, de quantidade suficiente de slica potencialmente reactiva e de quantidade suficiente

de gua. Apenas na presena dos trs reagentes e em determinadas propores se desenvolvea reaco.

A principal contribuio de lcalis na mistura ocorre atravs do cimento introduzido,embora existam outras fontes externas de lcalis, incluindo por vezes algumas percentagensde lcalis do prprio agregado. Assim, verificando-se que a utilizao de cimento de baixoteor em lcalis no era suficiente para minimizar o desenvolvimento da RAS, considerou-seimportante tambm restringir a quantidade total de lcalis introduzida na mistura.

1 Equiparado a Assistente / Mestre em Construo pelo IST2 Professor Associado com Agregao

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1.FACTORES NECESSRIOS OCORRNCIA DE REACES LCALIS-SLICA

O teor de lcalis do cimento, o teor de lcalis disponveis nas solues dos poros e aquantidade de lcalis incorporada no beto por adies formam em conjunto o teor de lcalis

presente nos betes, factor que influencia a reaco lcalis-agregado. Aos lcalis disponveis

acrescentada a quantidade e granulometria dos materiais reactivos, bem como a relao entreo equivalente alcalino e a percentagem de material reactivo (Levy, 2001).A natureza e concentrao da fase reactiva de um agregado condicionam a intensidade

e a velocidade a que ocorre uma reaco de expanso em betes (Kyhara, 1997). As variaesde temperatura e humidade influenciam significativamente o comportamento do beto quandosujeito a reaces lcalis-agregado.

Em relao RAS especificamente, necessrio que ocorra conjuntamente a presenasuficientemente elevada de lcalis, slica reactiva nos agregados e humidade (Lopes, 2004). ARAS pode demorar cerca de dez anos ou mais no seu desenvolvimento e no aparecimento demacrofissuras nas estruturas de beto.

1.1.Os lcalis

Os lcalis so, do ponto de vista qumico, os elementos que se localizam na primeiracoluna da tabela peridica, embora apenas o sdio e o potssio sejam considerados comolcalis na qumica do cimento ( Figura 1).

Figura 1 - Tabela peridica2

Provenientes da matria prima utilizada para o fabrico do cimento, principalmente docalcrio, marga, argila, xisto argiloso ou do carvo utilizado por vezes como combustvel, oslcalis do cimentoportlandencontram-se fundamentalmente sob a forma de sulfatos, silicatose aluminatos. Os lcalis que se encontram no beto tm, na sua maioria, origem no cimento,embora possam provir de outros constituintes ou condies de exposio. Assim, podemtambm contribuir no fornecimento de lcalis alguns minerais dos agregados, o contacto coma gua do mar, a utilizao de gua do mar na amassadura ou os qumicos utilizados emaces de degelo (Fernandes, 2005).

No cimento, a presena de lcalis resulta do processo de calcinao do clnquer do2 www.universal.pt

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cimento. Os ies K+ e Na+ so vaporizados devido s altas temperaturas dos fornos. medidaque o clnquer transportado atravs do forno, d-se a condensao dos mesmos, criando umacamada superficial de lcalis. Alguns lcalis permanecem na superfcie do clnquer, enquantoque outros se encontram dentro da sua estrutura (Peterson et al., 2000).

Quando acontece a hidratao do beto, os lcalis de superfcie encontram-se

rapidamente mais disponveis, enquanto que os outros se mostram disponveis ao longo doprocesso. Na Figura 2, mostra-se a concentrao de ies da soluo intersticial ao longo dotempo de cura, onde visvel que os lcalis so predominantes na soluo aquosa que

preenche a matriz de cimento (Kurtis et al., 2002).

Figura 2 - Concentrao de ies na soluo dos poros do cimento ao longo do tempo de cura(Kurtis et al., 2002)

A composio de lcalis no cimento portland por conveno calculada a partir doxido de sdio equivalente, atravs da equao 1 (Hobbs, 1988; Poole, 1992; Fernandes,2005):

( )OKONaONa eequivalent 222 658.0+= (1)

O valor 0.658 da expresso obtido pela razo entre as massas dos dois xidos. Osmtodos de anlise aos lcalis do cimento esto definidos na ASTM C114 (2000) e na BS EN196-21 (1992).

Os lcalis so apenas parcialmente incorporados nos produtos de hidratao docimento e so facilmente solveis na gua dos poros, o que faz com que a concentrao dehidroxilos aumente, incrementando igualmente o pH da soluo de cerca de 12.4 para umvalor entre 13 e 14 (Lopes, 2004). Para Hobbs (1988), no beto com um elevado teor emlcalis, o pH varia entre 13.5 e 13.9, enquanto que no beto com baixo teor em lcalis varia

entre 12.7 e 13.1.A elevada concentrao de lcalis potencia a ocorrncia de RAS, devida ao aumento

de ies hidroxilo e subida do pH do meio (Fernandes, 2005; ACI, 1998). Os xidos de sdioe potssio apresentam valores reduzidos da ordem de 0.3 a 1.2% da massa do cimento(Fernandes, 2005; Taylor, 1997).

De modo a prevenir a ocorrncia de RAS, ignorando os lcalis que surgem no betopor outras fontes que no o cimento, a ASTM C 150-02 (2003) e Power e Steinour (1955a,b)sugerem que valores Na2Oequivalente inferiores a 0.6% no cimento podero prevenir oaparecimento de reaces (Fernandes, 2005). Por outro lado, outros autores (Prince e Perami,1993; Stievenard-Gireaud, 1987) consideram que, utilizando agregados reactivos no beto, ocimento tenha de conter somente 0.3 a 0.4% de Na2Oequivalente para minimizar o risco de

reaco (Fernandes, 2005).No contabilizando a introduo de lcalis atravs de outras fontes que no o cimento,

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pode-se efectuar uma relao para a quantidade de lcalis no beto. Assim, o contedo delcalis no beto funo do nvel de lcalis no cimento e do contedo de cimento no beto. Aequao 2 traduz o contedo em lcalis no beto (A), em massa por unidade de volume(ICOLD, 1991; West, 1996; Fernandes, 2005):

100.aCA = (2)

onde:A - contedo em lcalis no beto (kg/m3);a - teor em lcalis do cimento (%);C - contedo de cimento no beto (kg/m3).

No sendo apenas dependente da quantidade de lcalis do cimento, a totalidade delcalis do beto deve ser restringida. Deste modo, necessrio contabilizar a possvelcontribuio de lcalis dos componentes do beto, em que estes existam em maior ou menor

percentagem, e limitar o valor mximo em lcalis no beto para minimizar a RAS.

O limite mximo sugerido de lcalis no beto, contabilizando os lcalis do cimento,dos adjuvantes e adies, dos agregados e de outras fontes, de 3 kg de Na2Oequivalente pormetro cbico de beto, excepto em estruturas vulnerveis (Concrete Society, 1987; BREDigest 330, 1991; Fernandes, 2005).

Para quantidades semelhantes de lcalis, ocorrem variaes significativas deexpansibilidade. As diferenas podem atribuir-se a (Foradaba, 2005):

diferentes velocidades na libertao de lcalis no cimento; variaes na relao sdio / potssio dos cimentos; diferentes velocidades no desenvolvimento da fora expansiva.

A quantidade de lcalis poder, no entanto, no ser um critrio determinante para odesenvolvimento de RAS, mas o factor principal parece residir na solubilizao do agregado

sob o ataque dos ies OH- (Prince e Perami, 1993; Fernandes, 2005).A contribuio dos lcalis dos agregados para a quantidade total de lcalis do beto

tem sido estudada por diversos investigadores, sobretudo a partir da dcada de 1980, aps seter denotado que, embora com o elevado teor em lcalis do cimento encontrado em estruturasafectadas pela reaco lcalis-agregado, este no preenchia a totalidade de lcalis do beto.

A utilizao de cimentos com baixos teores em lcalis, para minimizar o risco de RASno beto, no assim condio suficiente para que a reaco no ocorra, pois tambm osagregados podero dar a sua contribuio para o aumento do teor em lcalis.

Um estudo realizado por Constantiner e Diamond (2003) teve por objectivo analisar acontribuio dos agregados para os lcalis da soluo. Os investigadores fizeram argamassascom cimentos de reduzido teor em lcalis e agregados com feldspato, verificando umalibertao de lcalis para a soluo existente nos poros quando os feldspatos e possivelmenteoutros minerais se encontravam envolvidos por pasta de cimento (Fernandes, 2005).

Trabalhos recentes, de Brub et al. (2002, 2004a,b), confirmam que so libertadasquantidades significativas de lcalis activos ao longo do tempo para a soluo intersticial do

beto. A contribuio encontrada, especialmente elevada em agregados granticos, foiconsiderada responsvel pelo aparecimento de casos de degradao do beto devido RASem estruturas onde foi utilizado cimento com teor em lcalis inferior ao limite mximoestabelecido (Santos Silva, 2006).

1.2.A slica

Os agregados utilizados no fabrico do beto no devem ser reactivos em meiosfortemente alcalinos. Deste modo, diminui-se a possibilidade de formao de um gel

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expansivo que se desenvolve quando alguns tipos de rochas e minerais reagem com oshidrxidos alcalinos da soluo intersticial do beto.

As rochas siliciosas com estruturas amorfas e desordenadas, como a opala e aobsidiana, que o vidro natural altamente silicioso, destacam-se como sendo particularmentesusceptveis ao ataque dos lcalis. As slicas cristalinas polimorfas, como a cristobalita e a

trimita, tambm possuem elevado potencial reactivo (Lopes, 2004). Segundo Kurtis et al.(2002), qualquer agregado que tenha slica na sua constituio tem potencial para participarna RAS. O quartzo, embora altamente cristalino, possui na sua superfcie ligaes Si-O

polarizadas negativamente, possibilitando a reaco expansiva.Powers e Steinour (1995a; 1995b) descrevem a unidade estrutural bsica da slica

(SiO2) como sendo um io Si4+ rodeado por quatro ies oxignio O2-, com disposio em

tetraedro, como apresentado na Figura 3.As partculas de slica so compostas de tetraedros ligados entre si pelos seus vrtices.

Cada vrtice est ocupado por um oxignio comum a dois tetraedros.A estrutura interna dos tetraedros na forma cristalina apresenta-se com formas

orientadas, com estes ligados de modo a criar uma rede tridimensional orientada, enquanto

que nas formas amorfas formada uma rede aleatria, com estrutura interna desordenada(Fernandes, 2005). Na Figura 4, apresenta-se uma esquematizao das estruturas nas suasformas cristalinas e amorfas.

Figura 3 - Tetraedro de slica3

Figura 4 - Slica cristalina (esquerda) e slica amorfa (direita) 3

A estrutura da slica no plano, com a superfcie no hidratada apresenta-se com ascargas neutralizadas e equilibrada interiormente, enquanto que na superfcie o io oxignioest ligado somente a um io de silcio, ficando uma carga negativa desequilibrada (Figura 5).

Na superfcie dos cristais, o tetraedro no fica completo e as cargas negativas dooxignio e positivas do silcio no so compensadas. O io H+ combina-se com o O2- na

presena de gua, enquanto que o io hidroxilo OH- se combina com o Si4+, concluindo destemodo o tetraedro e formando uma superfcie com grupos OH (Figura 6).

A ligao mais dbil do io hidrognio com o oxignio relativamente ao grupo OH,potencia a produo de ies H+ livres por ionizao em meio aquoso. A libertao de algumhidrognio durante a ionizao torna a superfcie das partculas de slica um cido fraco.

3http://www.ce.gatech.edu/~kkurtis/gwillis/learn4.htm- Instituto de Tecnologia da Gergia

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Figura 5 - Estrutura de slica no plano, com a superfcie no hidratada (Paulon, 1981 citadopor Sabbag, 2003)

Figura 6 - Estrutura de slica no plano, com a superfcie hidratada (Paulon, 1981 citado porSabbag, 2003)

Existe um conjunto de rochas e minerais que so considerados como potencialmentereactivos para o desenvolvimento de reaces lcalis-agregado. Na literatura, tm surgido

propostas de agrupamento de tipos de agregados tradicionalmente reactivos, baseadas no seudesempenho em obra. Os mais citados na literatura como potencialmente reactivos so osminerais de slica (opala, calcednia, cristobalite, tridimite, quartzo cripto e microcristalino equartzo deformado e recristalizado), as rochas que contm quartzo fortemente deformado(grauvaques, filitos, xistos, gnaisses, files de quartzo e arenitos) e as rochas vtreas (rilito,andesito, alguns vidros artificiais, cherte, ardsia e alguns tipos de calcrio) oucriptocristalinas (Diamond, 1976; Hobbs, 1984; Hobbs, 1988; ICOLD, 1991; BCA, 1992;LNEC E 415, 1993; ACI, 1998; Neville, 1999; ASTM C 295-98, 2002; Fernandes, 2005).

As formas de slica analisadas ao microscpio e identificadas como reactivasapresentam uma malha cristalina defeituosa. A opala, a calcednia e o jaspe so consideradosos polimorfos mais reactivos aos lcalis com uma baixa cristalinidade. A instabilidade doquartzo da mirmequite e a sua baixa cristalinidade fazem com que tambm deva serconsiderada na avaliao da reactividade potencial, aumentando esta com a diminuio dacristalinidade (Wigum, 1995; Fernandes, 2005).

Diversos estudos tm sido realizados nos agregados com opala, nos quais as RASpodem ser esquematizadas como uma esfera de slica reactiva pura atacada por ies hidroxilo.De qualquer modo, e como apresentado em alguns documentos, nem todas as rochas reagemcomo a opala (Ben Haha, 2005).

A anlise da RAS no revelou ser ainda possvel relacionar quantidade de determinado

constituinte reactivo, magnitude da RAS e expanso resultante (Fernandes, 2005 citando Simse Brown, 1998). Para quantificar a proporo de slica reactiva, na quantidade total de

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agregado, a que corresponde uma expanso mxima, utiliza-se o termo contedo pssimoou efeito pssimo (Gillot, 1975; Hobbs, 1988; Besem e Demars, 1989; Grattan-Belew,2001; Le Roux, 2001; RILEM AAR-1, 2003; Fernandes, 2005). Assim, existe um contedo

pssimo para cada agregado que se define como o teor crtico de material reactivo presentenum agregado ou mistura de agregados que pode originar uma expanso mxima.

Comparando-se as expanses que ocorrem quando se altera as propores de agregadoreactivo, verifica-se uma expanso mxima para uma determinada proporo. A Figura 7permite observar a variao de expanso consoante a quantidade de agregado reactivo.

Figura 7 - Influncia na expanso da quantidade de agregado reactivo (ICOLD, 1991)

Da anlise do grfico, verifica-se que, at a uma determinada percentagem, a expansoaumenta com o aumento de quantidade de agregado, at que chega a um ponto a partir doqual, embora aumentando a quantidade de agregado reactivo, a expanso diminui. O pico deexpanso o efeito pssimo no exemplo apresentado.

O aumento ou diminuio da expanso relativamente concentrao de constituintereactivo varivel. Como exemplo disso, em algumas rochas como os metaquartzitos, aexpanso aumenta progressivamente com o aumento dos constituintes reactivos dosagregados. No caso de existir uma concentrao de constituinte reactivo que conduz mxima expanso, semelhante ao que acontece nos agregados fortemente reactivos como aopala, a expanso j decresce rapidamente para concentraes mais altas ou mais baixas domaterial, com percentagens de teor pssimo normalmente inferiores a 10%. Este valor podeatingir 100% nos agregados pouco reactivos (BRE Digest 330, 1991; Poole, 1992; Shayan,1992; Taylor, 1997 citados por Fernandes, 2005). Quando a proporo de slica reactiva

superior ao contedo pssimo, a concentrao de ies hidroxilos no suficiente paramanter a reaco e a expanso decresce (Fernandes, 2005).O contedo pssimo representa a proporo do agregado para a qual se desenvolve a

mxima produo de gel, considerando que a expanso est relacionada com a quantidade degel produzida pela reaco e com as propriedades do gel (Fernandes, 2005 citando French,1980). Assim, o efeito pssimo significa tambm que se pode considerar a utilizao deagregados com slica fortemente reactiva no beto sem que por isso ocorram alteraes devido reaco com os lcalis (Le Roux, 2001; Fernandes, 2005).

Embora a reactividade dos polimorfos de slica esteja assumida, o mesmo noacontece na definio de reactividade de um conjunto de rochas comuns que mostram indciosde deformao (Fernandes, 2005).

A granulometria dos agregados tambm se tem mostrado um factor que influencia aRAS. Existem alguns casos em que a expanso e fissurao do beto se realizam na presena

Quantidade de agregado reactivo(% de peso total de agregado)

Expanso(%)

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de agregados reactivos com um tamanho compreendido entre 1 e 5mm (fraco fina doagregado), enquanto que em outros casos a reaco se desenvolve em agregados grossos(Metha, 1986; Foradaba, 2005).

A quantidade de slica reactiva depende da superfcie especfica do agregado, peloque, quanto maior a relao superfcie / volume, mais quantidade de slica estar disponvel

(Foradaba, 2005). No caso da fraco de areia, tem vindo a ser comprovadoexperimentalmente que a expanso do beto tanto maior quanto menor o tamanho dapartcula, at a um dimetro aproximado de 75 m. Para valores mais reduzidos, a reacodesenvolve-se de forma mais dispersa e sem grandes expanses, o que no produz tensesinternas e consequente fissurao (Metha, 1986; Foradaba, 2005).

Concluindo, a reaco nos agregados pode ser traduzida por (Ben Haha, 2005): rpida penetrao de lcalis de clcio e ies hidroxilo nas partculas de

agregados; dissoluo da slica reactiva; precipitao de alguma slica dentro das partculas na interface; formao do gel de slica nos agregados com aumento de tamanho das

partculas; penetrao de ies agressivos nas fracturas das partculas.

1.3.Factores que influenciam a reaco

Os processos termodinmicos e cinticos controlam a RAS. Existe actualmente umconsenso entre os investigadores relativamente evoluo da RAS, embora no estejam bemdefinidos todos os aspectos do processo, nomeadamente a formao de gel expansivo.

Existe, por exemplo, concordncia relativamente sensibilidade da reaco temperatura, acelerando o processo embora no afectando significantemente a sua amplitudeou a necessidade da humidade para a ocorrncia da reaco.

A reaco limitada pela quantidade de reagentes e no de produto. Isto significa quea reaco continuar enquanto existirem reagentes, independentes da quantidade de gel

produzida (Peterson et al., 2000). Tm sido colocadas algumas questes quanto influnciade carregamentos externos na RAS, embora no exista ainda consenso nos resultados obtidos

pelos investigadores (Lopes, 2004).

1.3.1. A humidade

A RAS s ocorre na presena de quantidades suficientes dos seus componentes. Agua, com diversas origens, desde a gua livre no interior do beto contribuio exterior, um dos componentes necessrios reaco em quantidades superiores a valores entre 75 e90%, valores limite referidos em 1.1.

No desenvolvimento da RAS, a gua transporta os caties alcalinos e os ies OH,sendo absorvida pelo gel slico-alcalino. O gel pode em alguns casos expandir e criar pressoentre a pasta endurecida e os agregados (Poole, 1992; Berra e Bertacchi, 1991; Fernandes,2005). O aumento da humidade pode conduzir a expanses elevadas de gel, dependendo daquantidade de gel formada que, com o aumento de volume, provocam fissuras no beto.

O efeito duplo da gua na RAS foi comentado por Larive (1998), afirmando o autorque, por um lado, a gua influencia a velocidade de expanso no momento de formao dos

produtos da reaco sendo considerada um agente reactivo, enquanto que, por outro lado,assegura o transporte das diferentes espcies reactivas, sendo considerada um meio reaccional

(Santos Silva, 2006).

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A exposio humidade frequente nos betes, embora estejam mais vulnerveis nasestruturas (Besem e Denars, 1989; ACI, 1998; Fernandes, 2005):

expostas a ambientes quentes e hmidos; submetidas a ciclos de molhagem e secagem; superfcies de beto em contacto com o solo saturado.

Os betes de baixa qualidade, menos densos e mais porosos, acabam por secar maisrapidamente e esto menos sujeitos RAS do que os betes de alta qualidade em ambientehmido (TR 3, 2003).

Os valores crticos de humidade relativa apontados pela literatura para odesenvolvimento da RAS devem ser superiores a 80-85%, segundo Fournier e Brub (1993),embora Olafsson (1986) tenha verificado que o valor limite de 80% de humidade relativadiminui com o aumento da temperatura. O autor observou expanses considerveis emensaios realizados para valores de 70% de humidade relativa a 38 C (Santos Silva, 2006).

Larive (1997) verificou, na sua campanha experimental, que a exposio do beto comprodutos reactivos a condies de humidade elevada apenas provoca expanso durante otempo de reaco, ou seja, a influncia da gua sobre a amplitude das deformaes limitada

pelo processo de formao dos produtos de reaco (Lopes, 2004).Um dos ambientes mais agressivos no desenvolvimento das RAS o calor. As

condies secas durante o dia e frias durante a noite permitem por vezes as condensaes dagua nas superfcies expostas de beto acelerando as RAS (TR 3, 2003).

1.3.2. A temperatura

A RAS desenvolve-se mais rapidamente a temperaturas elevadas, em condies dehumidade, embora possa estabilizar mais cedo (Olafsson, 1987; TR 3, 2003). A umatemperatura mais reduzida, a expanso torna-se mais lenta mas a reaco prolonga-se pormais tempo.

Nos ensaios de laboratrio, utilizada uma temperatura de 38 C, ou superior, paraacelerar a expanso dos provetes analisados. O efeito de diferentes temperaturas podem criarvariaes nas expanses no beto (TR 3, 2003). Embora Portugal tenha um clima onde ahumidade seja um factor mais condicionante para o desenvolvimento da reaco do que atemperatura, as estruturas industriais merecem alguma ateno, nomeadamente as chaminsexpostas a elevadas temperaturas.

Vrios ensaios foram realizados ao beto para determinar a influncia da temperaturana reaco lcalis-agregado (Larive, 1997; Capra et al., 1995; Diamond et al., 1989 citados

por Lopes, 2004). A anlise dos resultados indica que a influncia da temperatura na cinticada reaco significativa, verificando-se que, para temperaturas de 40 C, a expanso e oconsumo de lcalis ocorre mais depressa, embora influenciando pouco a magnitude dareaco (Lopes, 2004).

Apesar de a velocidade de reaco e formao do gel aumentar com a temperatura, asua viscosidade diminui, permitindo dissolver-se com mais facilidade nas fissuras e poros do

beto, podendo dissipar-se em parte a expanso (Foradada, 2005).

1.3.3. Fontes externas de lcalis

Como indicado anteriormente, para que a RAS se desenvolva, necessrio existir nasoluo lcalis, slica e humidade em quantidade suficiente. A quantidade de lcalisintroduzida na mistura pode ser limitada, criando deste modo uma barreira na formao daRAS no beto. O desenvolvimento da reaco, neste caso, surge de um fornecimento extra delcalis pelo ambiente ao beto (TR 3, 2003).

As guas do subsolo, ricas em sulfato, podem contribuir com lcalis para o beto. Este

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problema ocorre principalmente onde o nvel de sulfato das guas do subsolo elevado,sugerindo uma proteco ao beto nessas reas para evitar RAS ou ataque por sulfatos(Kennerley, 1980; TR 3, 2003).

Em alguns pases com Invernos severos, o cloreto de sdio utilizado como saldescongelante, tornando-se uma fonte de lcalis para o beto. O sal seco, transportado pelo

vento, deposita-se na superfcie das estruturas de beto. A absoro no beto d-se com acondensao da gua noite, especialmente se o beto for bastante permevel (Rogers, 1987;Fookes, 1980; TR 3, 2003).

Tambm a exposio do beto gua do mar, principalmente em zona de marscriando ciclos de molhagem e secagem, podem contribuir com lcalis para o beto. Algunsestudos Canadianos verificaram, contudo, que a exposio ao cloreto de sdio no criaexpanses se o beto tiver um baixo contedo em lcalis (Berub et al., 2003; TR 3, 2003).

Os ies sdio e potssio tm uma mobilidade na soluo em consequncia dahumidade. Assim, o movimento da gua no beto ir transportar ies, retirando estes dedeterminadas zonas e concentrando-os em outras (Nixon et al., 1979; TR 3, 2003). Aevaporao de gua de uma dada superfcie do beto, enquanto que outra se encontra em

contacto com uma elevada percentagem de humidade, pode promover a concentrao delcalis na zona de secagem. Comparativamente, os sais que se depositam na superfcie secaexposta so introduzidos no beto quando esta se encontrar molhada, podendo os lcalis serlixiviados da superfcie do beto que est frequentemente molhada (TR 3, 2003).

2.A SITUAO EM PORTUGAL

Tm sido identificados em Portugal, segundo o relatrio CR 1901 (1995), poucoscasos de estruturas com degradao do beto devido RAS. Os casos mais mediticos soapresentados na Tabela 1 e correspondem a algumas barragens antigas, pontes e um

pavimento.Foram ainda identificados casos de RAS em alguns depsitos de gua situados no

centro de Lisboa, com a particularidade de existirem dados que indicam a utilizao deagregados calcrios semelhantes aos utilizados no fabrico do beto do viaduto Duarte Pacheco(Pereira e Santos Silva, 1997; Santos Silva, 2006).

Em Portugal, as formaes geolgicas potencialmente reactivas aos lcalis estopresentes sobretudo nas regies do Alentejo, Beira Alta, Trs-os-Montes e Minho. Nestasregies, a slica potencialmente reactiva encontra-se principalmente no quartzo deformadoassociado a granitos, granodioritos, quartzitos, gnaisses e metapelitos (Fernandes, 2005).

No trabalho desenvolvido por Silva (1992), o autor realiza um zonamento do pasbaseado na existncia de slica potencialmente reactiva nas rochas e na percentagem da rea

ocupada por essas rochas, referindo que a maior contribuio de lcalis provm de rochas dafamlia dos granitos. Considera o investigador que existe em Portugal uma maiorconcentrao de rochas potencialmente fornecedoras de lcalis nas regies do Minho, DouroLitoral, Beira Alta e Baixo Alentejo (Fernandes, 2005; Santos Silva, 2006).

Portugal apresenta um clima temperado influenciado pela presena martima, pelo queno oferece condies muito favorveis ao desenvolvimento da RAS em estruturas areas,quando comparado com o clima dos pases do Norte da Europa. De qualquer modo, existealgum contraste climtico entre o litoral, o interior, o Norte e o Sul do pas.

A pluviosidade mais elevada e a maior concentrao de estruturas hidroelctricas aNorte do pas e a densidade populacional mais elevada do litoral, aumentando o nmero deestruturas de beto, indicam a maior probabilidade de ocorrncia da RAS devido a factoresclimticos na zona Norte e litoral de Portugal (Santos Silva, 2001; Santos Silva, 2006).

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Tabela 1 - Principais casos de estudo de obras afectadas pela reaco lcalis-agregado

CASOS DE ESTUDO E REFERNCIASBIBLIOGRFICAS

IMAGENSHTTP://CNPGB.INAG.PT ;

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Barragem Santa LuziaConcluda em 1942

(GOMES ET AL.,2004)

Barragem do Alto Ceira

Concluda em 1949

(BRAGA REIS ET AL.,1996)

Barragem de Pracana

Concluda em 1951

(NEIVA ET AL.,1995)

Barragem do Cabril

Concluda em 1951

(SILVA,1992;BRAGA REIS ET AL.,1996)

Barragem do Picote

Concluda em 1958

(RIBEIRO ET AL.,1996)

Barragem de Caia

Concluda em 1967

Barragem do Roxo

Concluda em 1968

Pavimento do aeroporto de Santa Maria (Aores)

(REIS ET AL.,1996)

Viaduto Duarte Pacheco

(APPLETON E COSTA,2001)

Ponte da Figueira da Foz

(RITO E APPLETON,2000;HORTA E PLCIDO,2004)

Viaduto da Baixa do Mondego (A1 Lisboa - Porto)

(SANTOS SILVA,2002)-

Ponte sobre o rio Guadiana em Pedrgo(VIEIRA E SANTOS SILVA,2004)

-

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3.CONCLUSES

A reactividade dos agregados em meios fortemente alcalinos possibilita odesenvolvimento da RAS e a formao do gel expansivo. Deve portanto ser minimizada autilizao de rochas siliciosas com estruturas amorfas e desordenadas, por serem

particularmente susceptveis ao ataque de lcalis, embora qualquer agregado com slica na suaconstituio tenha potencial para participar na RAS. Para o conhecimento da RAS, importante ter em considerao a noo de efeito pssimo quantificando a proporo deslica reactiva, na quantidade total de agregado, a que corresponde uma expanso mxima. Oconhecimento deste conceito permite considerar a utilizao de agregados com slicafortemente reactiva no beto, sem que com isso ocorram alteraes da reaco com os lcalis.

No existe porm, um consenso quanto s caractersticas de uma rocha quecondicionam a sua reactividade, sendo cada caso singular. Torna-se assim complicado criaruma listagem das rochas em funo da sua reactividade, conhecendo a sua origem ou adesignao petrogrfica atribuda (Fernandes, 2005).

As estruturas mais vulnerveis ao desenvolvimento da reaco so as que esto em

contacto com gua. As caractersticas do beto, as condies de exposio humidade e aoslcalis e a variao de temperatura so factores extremamente importantes aodesenvolvimento da reaco.

4.REFERNCIAS

ACI, State-of-the-art report on alkali-aggregate reactivity, Reported by ACICommittee 221, American Concrete Institute, 31 p., Michigan, 1998

ASTM C 150-02, Standard specification for portland cement, The AmericanSociety for Testing and Materials, 7 p., Philadelphia, 2003

ASTM C114, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Hydraulic Cement,the American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 2000BCA, The diagnosis of alkali-silica reaction. Report of a working party, British

Cement Association Publication 45.042, 44 p., 1992BEN HAHA, M., Mechanical effects of alkali slica reaction in concrete studied by

sem-image analysis, Thse pour lobtention du grade de Docteur s sciences, FacultSciences et Techniques de LIngnieur , cole Polytechnique Fdrale de Lausanne,Lausanne, Tunisie, 176 p., 2006

BRUB, M. A.; DORION, J. F.; DUCHESNE, J.; FOURNIER, B.; VEZINA, D.,Laboratory and field investigations of the influence of sodium chloride on alkali silicareactivity, Cement and Concrete Research, n.33, pp. 77-84, 2003

BRUB, M. A.; DUCHESNE, J.; DORION, J. F.; RIVEST, M., A Reply to thediscussion by Mingshu Tang of the paper: Laboratory assessment of alkali contribution byaggregates to concrete and application to concrete structures affected by alkali-silicareactivity, Cement and Concrete Research, Vol. 34 (5), pp. 903-904, 2004b

BRUB, M. A.; DUCHESNE, J.; DORION, J. F.; RIVEST, M., Laboratoryassessment of alkali content of concrete using hot-water extraction, Cement, Concrete andAggregates, Vol. 24 (1), pp. 28-36, 2002

BRUB, M. A.; DUCHESNE, J.; DORION, J. F.; RIVEST, M., Reply to thediscussion by C. Shi of the paper: Laboratory assessment of alkali contribution by aggregatesto concrete and application to concrete structures affected by alkali-silica reactivity,Cement and Concrete Research, Vol. 34 (5), pp. 897-899, 2004a

BESEM, P. H.; DEMARS, P., Ractions alkalis - granulats dans le bton, Annalesdes Travaux Publics de Belgique, Vol. 4, Ministre des travaux Publics, pp. 345-359,

7/21/2019 RAS lnec

13/15


Belgique, 1989BRE Digest 330, Alkali aggregate reaction in concrete, Building Research

Establishment, U. K., 2 p., 1991BS EN 196-21, Methods of testing cement; determination of the chloride, carbon

dioxide and alkali content of cement, British Standard, 1992

CAPRA, B.; BOURNAZEL, J. P.; BOURDAROT, E., Modelling of alkali-aggregatereaction effects in concrete dams, In: Proceedings of the Second International Conference onAlkali-Aggregate Reaction in Hydroelectric Plants and Dams, USCOLD, Tennessee, EUA,

pp. 441-455, 1995CONCRETE SOCIETY, Alkali-silica reaction: minimising the risk of damage to

concrete. Guidance notes and model specification clauses, Technical Report n. 30, 3rdedition, Concrete Society, 34 p., London, 1987

CONSTANTINER, D.; DIAMOND, S., Alkali release from feldspars into poresolutions, Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 549-554, 2003

CR 1901, Regional specifications and recommendations for the avoidance ofdamaging alkali silica reaction in concrete, CEN Report, Comit Europen de

Normalisation, Brussels, 63 p., 1995DIAMOND, S., A review of alkali-silica reaction and expansion mechanisms.

Reactive aggregates, Cement and Concrete Research, Vol. 6, pp. 549-560, 1976FERNANDES, M. I. G., Caracterizao petrogrfica, qumica e fsica de agregados

granticos em betes. Estudo de casos de obra, Tese de Doutoramento em Geologia,Faculdade de Cincias da Universidade do Porto, Porto, 2005

FOOKES, P. G., An introduction to the influence of natural aggregates on theperformance and durability of concrete, Quarterly Journal of Engineering and Geology, L3,pp. 207-229, 1980

FORADABA, J. S., Envejecimiento de presas por reacciones expansivas en elhormign, Tese, Departamento de Construo, Escola Superior Tcnica de Caminhos,Canais e Portos de Barcelona, Universidade Politcnica da Catalunha, Barcelona, 124 p.,Julho, 2005

FOURNIER, B.; BRUB, M. A., General notions on alkali-aggregate reactions,in: Petrography and Alkali-Aggregate Reactivity, CANMET, Ottawa, Canada, pp. 7-69, 1993

FRENCH, W. J., Reactions between aggregates and cement paste - an interpretationof the pessimum, Quarterly Journal of Engineering Geology, Vol. 13, pp. 231-247, 1980

GILLOT, J. E., Alkali-aggregate reaction in concrete, Engineering Geology, Vol. 9,pp. 303-326, 1975

GONALVES, A.; SANTOS SILVA, A., Estudo das causas de degradao dobeto de travessas de caminho de ferro, Relatrio LNEC n.172/04 - NB/NMM, Lisboa,

28p., 2004GRATTAN-BELLEW, P. E., Petrographic and technological methods for evaluationof concrete aggregates, In: Ramachandran, V. S. e Beaudoin, J. J. (editors), Handbook ofanalytical techniques in concrete science and technology. Principles, techniques, andapplications, Noyes Publications, EUA, pp. 63-230, 2001

HOOBS, D. W., Alkali-silica reaction in concrete, Thomas Telford Ltd., 183 p.,Londres, 1988

HOOBS, D. W., Expansion of concrete due to alkali-silica reaction, StructuralEngineer, Cement and Concrete Association, 9 p., 1984

ICOLD, Alkali-aggregate reaction in concrete dams, International Commission onLarge Dams, Committee on Materials for Concrete Dams, Bulletin 79, Paris, 159 p., 1991

KENNERLEY, T., Corrosion resistance of concrete in a geothermal environmentwith special reference to the cooling tower proposed for Ohaaki, Chemistry Division Report,

7/21/2019 RAS lnec

14/15


New Zealand Department of Scientific and Industrial Research, 1980KURTIS, K. E.; COLLINS, C. L.; MONTEIRO, P. J. M., The surface chemistry of

the alkali-silica reaction: a critical evaluation and x-ray microscopy, Concrete Science andEngineering, Vol. 4, Maro, 2002

KYHARA, Y., The influence of carbonation of the alkali-aggregate reaction

mechanism, International congress on the chemistry of cement 10 proceedings, Vol. 4, 1997LARIVE, C., Apports combins de lexprimentation et de la modlisation lacomprhension de lalcali - raction et de ses effets mcaniques, Laboratoire Central desPonts et Chausses, 395 p., Paris, 1998

LE ROUX, A., Les mcanismes mis en jeu dans les dgradations dues lalcali -raction, Seminrio Degradao de Estruturas por Reaces Expansivas de Origem Interna,Laboratrio Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, 2001

LEVY, S. M., Contribuio ao estudo da durabilidade de concretos, produzidos comresduos de concreto e alvenaria, Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, EscolaPolitcnica da Universidade de So Paulo, So Paulo, Dezembro 2001

LNEC E 415, Inertes para argamassas e betes. Determinao da reactividade

potencial com os lcalis. Anlise petrogrfica, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil,Lisboa, 1993

LOPES, L. Ericeira, Modelagem mecnica e numrica da reaco lcali - agregadocom aplicao a barragens de concreto, Tese de Doutoramento, Universidade Federal doRio de Janeiro, Novembro, 2004

METHA, P. K., Concrete. Structure, properties and materials, Englewood Cliffs,NJ Prentice-Hall, 1986

NEVILLE, A. M., Properties of concrete, 4th edition, Pearson Education Limited,Essex, 844 p., 1999

NIXON, P.; COOLINS, R. J.; RAYMENT, P. L., The concentration of alkalis bymoisture migration in concrete a factor influencing alkali-aggregate reaction, Cement andConcrete Research, n.9, pp. 417-423, 1979

OLAFSSON, H., The effect of relative humidity and temperature on alkali expansionof mortar bar, Proceedings of the 7th International Conference on Alkali-Aggregate Reactionin Concrete, Ottawa, Canada, pp. 461-465, 1986

OLAFSSON, H., The effect of relative humidity and temperature on alkali expansionof mortar bar, In: P. E. Grattan - Bellew (Editor), International conference (on) concretealkali-aggregate reactions, Park Ridge, N.J. Noyes Publications, pp. 461-465, 1987

PAULON, V. A., Reaces alcali - agregado em concreto, Dissertao deMestrado, Escola Politcnica, Universidade de So Paulo, So Paulo, 114 p., 1981

PEREIRA, C; SANTOS SILVA, A., Diagnstico das patologias do beto dos

reservatrios de gua da estao do Rossio, Relatrio do LNEC n.112/97 NAB, Lisboa,10p., 1997PETERSON, M. G.; ULM, F-J, Chemoplasticity of the alkali-silica reaction in

concrete: modelling of stress-induced anisotropy, Report, Department of Civil &Environmental Engineering - School of Engineering, Massachusetts, EUA, Junho 2000

POOLE, A. B., Introduction to alkali-aggregate reaction in concrete, In: Swamy,R. N.(editor), The alkali-silica reaction in concrete, Blackie and Son Ltd., pp. 1-29, Londres,1992

POWER, T. C.; STEINOUR, H. H., An interpretation of some published researcheson the alkali-aggregate reaction. Part 1 The chemical reactions and mechanisms ofexpansion, Journal of American Concrete Institute, n. 51-26, pp. 497-516, 1995a

POWER, T. C.; STEINOUR, H. H., An interpretation of some published researcheson the alkali-aggregate reaction. Part 2 - A hypothesis concerning safe and unsafe reactions

7/21/2019 RAS lnec

15/15


with reactive silica in concrete, Journal of American Concrete Institute, n. 51-40, pp. 758-811, 1995b

PRINCE, W.; PERAMI, R., Mise en vidence du rle essential des ions OH- dans lesractions alkali - silice, Cement and Concrete Research, Vol. 23(5), pp. 1121-1129, 1993

RILEM AAR-1, Detection of potential alkali-reactivity of aggregates - Petrographic

method, TC 191-ARP: Alkali-reactivity and prevention - Assessment, specification anddiagnosis of alkali-reactivity, prepared by I. Sims and P. Nixon, Materials and Constructions,Vol. 36, pp. 480-496, 2003

ROGERS, C. A., Testing Canadian aggregates for alkali reactivity, In: P. E.Grattan-Bellew (Editor), International conference (on) concrete alkali-aggregate reactions,Park Ridge, N.J. Noyes Publications, pp. 259-263, 1987

SABBAG, A., F., Verificao da existncia de reaco lcali-agregado no concretoda UHE de Mascarenhas, Dissertao de Mestrado, Universidade Federal do Paran,Curitiba, Outubro, 2003

SANTOS SILVA, A., Anlise difractomtrica quantitativa de raios X de cinzasvolantes e de cimentos portland, Trabalho de sntese para acesso categoria de Assistente de

Investigao, LNEC, Lisboa, 198p., 2001SANTOS SILVA, A., Degradao do beto por reaces lcalis-slica Utilizao

de cinzas volantes e metacaulino para a sua preveno, Tese de Doutoramento emEngenharia Civil pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho, Teses e Programas deInvestigao, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil, 339 p., Lisboa, 2006

SHAYAN, A., The pessimum effect in an accelerated mortar bar test using 1MNaOH solution at 80 C, Cement and Concrete Composites, Vol. 14, pp. 249-255, 1992

SILVA, H. Santos, Estudo do envelhecimento das barragens de beto e de alvenaria- Alteraes fsico-qumicas dos materiais, Tese, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil,1992

SIMS, I., BROWN, B., Concrete aggregates, In: Peter C. Hewlett (Editor), LeasChemistry of Cement and Concrete, 4th Edition, pp. 903-1011, London, 1998

STIEVENARD-GIREAUD, D., tude de la raction alcalis - silice dans dsbtons, Laboratoire Central ds Ponts et Chausses, Rapport de recherche LPC n. 144, 104

p., Paris, 1987TAYLOR, H. F. W., Cement chemistry, 2. Edition, Thomas Telford, London, 1997TR 3 - Technical Report 3, Alkali silica reaction - Minimising the risk of damage to

concrete, guidance notes and recommended practice, Cement and Concrete Association ofNew Zealand, 84 p., 2003

WEST, G., Alkali-aggregate reaction in concrete roads and bridges, ThomasTelford Publications, 167 p., London, 1996

WIGUM, B. J., Alkali-aggregate reaction in concrete - properties, classification andtesting of Norwegian cataclastic rocks, PhD. Thesis, University of Trondheim, TheNorwegian Institute of Technology, Norway, 227 p., 1995

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