reações Álcali-agregado (artigo)
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1 Concluinte do Curso de Engenharia Civil - Universidade Católica do Salvador. E-mail: [email protected] – Autora. 2 Mestre Engenharia Ambiental e Urbana e Professor da disciplina de Materiais de Construção II da Universidade Católica do Salvador. E-mail: [email protected] – Orientador. 3 Mestre em Construção Civil; Professora da disciplina de Materiais de Construção II – aula prática - da Universidade Católica do Salvador e do curso técnico em construção civil do SENAI. E-mail: [email protected] – Co-orientadora.
REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO E SEUS EFEITOS NA CONSTRUÇÃO DE
EDIFÍCIOS
Renilda Batista da Silva Lima1
Antonio Sergio Ramos da Silva2
Fernanda Nepomuceno Costa3
RESUMO: Neste artigo constam as definições e tipos de reação álcali agregado. Apresenta também
alguns casos de obras com manifestações patológicas de reação álcali agregado no Brasil e mundo,
em especial na região metropolitana de Recife. São apresentados ainda, alguns ensaios para
avaliação da potencialidade reativa dos agregados da região metropolitana de Salvador, além de
apresentar a norma brasileira e os métodos de investigação e mitigação desse tipo de patologia.
Palavras-chave: Reação álcali agregado; blocos de fundação; agregado.
1 INTRODUÇÃO
A reação álcali-agregado (RAA) é um fenômeno que ocorre no concreto endurecido e
que se desenvolve devido à combinação de três agentes: álcalis do cimento, agregado reativo
ou potencialmente reativo e a presença constante de umidade. Essa combinação causa danos
de grandes proporções e às vezes irreversíveis, geralmente, em obras de grande volume de
concreto, tais como barragens, blocos de fundação, pavimentação de estradas, aeroportos, cais
e pontes.
No mundo, em aproximadamente 35 países, existem diversas obras com estruturas de
concreto afetadas por reação álcali agregado (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). Com as
diversas ocorrências estudadas e investigadas em todo mundo, vários fóruns e congressos
foram realizados para discutir o assunto, com o objetivo de definir causas, saber como ocorre
o processo de deterioração e quais as medidas mitigadoras, além de outros fatores importantes
relacionados a este tipo de problema no concreto, propiciando a criação de regulamentos
específicos e normas técnicas em vários países, tais como: Guide to the Evaluation and
Management of Concrete Structures Affected by Alkali-Aggregate Reaction, no Canadá; State
of the Art Report on Alkali-Aggregate Reactivity (ACI), nos Estados Unidos; Strutural effects
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of alkali-silica reaction- Technical guidance on the appraisal of existing structures, na
Inglaterra; NBR 15577- Agregados – Reatividade álcali-agregado, no Brasil.
Antigamente, quando se falava em reação álcali-agregado, pensava-se em obras de
barragens e obras de grande porte. Atualmente as reações podem ser encontradas em diversos
tipos de estruturas de concreto, como podem ser constatadas na Região Metropolitana de
Recife onde vários estudos mostram que edifícios apresentam manifestações patológicas
compatíveis com RAA (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007).
Para evitar a propagação das reações faz-se necessário a verificação da potencialidade
reativa dos agregados, tomando as medidas preventivas no tempo adequado. Com isso, o
objetivo deste trabalho é analisar os efeitos da RAA em construções de edifícios e a
possibilidade de ocorrência na Região Metropolitana de Salvador, usando para tal resultados
de algumas amostras de análises petrográficas e reatividade potencial de agregados graúdos
industrializados a partir de amostras provenientes de pedreiras da Região Metropolitana de
Salvador.
2 A REAÇÃO E OS SEUS TIPOS.
A RAA é uma reação química que se processa, numa argamassa ou concreto, entre os
íons hidroxilas (OH-) associados aos álcalis óxido de sódio (NA2O) e óxido de potássio
(K2O), provenientes do cimento ou de outras fontes, e certos tipos de agregado (FIGUERÔA
& ANDRADE, 2008). A reação álcali-agregado é um fenômeno químico que ocorre em
determinados minerais potencialmente reativos existentes nos agregados, á presença dos
álcalis dos cimentos e a presença de umidade.
Em resumo, entende-se por reação álcali-agregado o processo de deterioração do
concreto endurecido, provocando assim a formação do gel expansivo (exceto para a reação
álcali carbonato) a partir de reação química que ocorre em alguns tipos de agregados reativos
ou potencialmente reativos, quando em contato com os álcalis existentes no cimento Portland,
Óxido de Sódio(Na2O) e Óxidos de Potássio(K2O). A proporção da degradação depende da
quantidade de álcalis disperso no cimento. A figura 1 demonstra topo de pilar de vertedouro
de barragem afetado por RAA.
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Figura 1 - topo de pilar de vertedouro de barragem afetado por RAA.
Fonte: Kuperman, 1997
O mecanismo das reações começa por um processo físico, em seguida o processo
químico, onde ocorrem diversas reações. Tais processos podem ter diferentes ramos
direcionais, a depender das condições favoráveis, como por exemplo: a existência de uma
quantidade mínima de álcalis, a presença de água interna e/ou externa bem como a existência
de um agregado reativo. Ainda fatores ambientais que podem influir cineticamente no
processamento da reação ao longo do tempo. Avaliando-se a grandiosidade das forças devido
às expansões provocadas pelo gel higroscópico, causam deformações que vão de diminuição
da resistência e fissurações até a destruição total das estruturas afetadas pelas reações
(FIGUERÔA & ANDRADE, 2007).
2.1 Tipos de reação álcali-agregado
As reações podem ser classificadas em três tipos:
Reação álcali-sílica
Reação álcali-silicato
Reação álcali-carbonato
É de fundamental importância conhecer as características dos agregados, com isso,
saberá qual o tipo de reação que afetou a estrutura. Para descrever com maior facilidade todo
o processo das reações álcali-agregado, é necessário o entendimento das propriedades
químicas e físicas dos agregados.
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2.1.1 Reação álcali-sílica
A reação álcali-sílica é um tipo de reação que ocorre quando a dissolução dos
hidróxidos dos álcalis com a sílica amorfa, presentes em agregados como: opala, calcedônia,
cristobalita, tridimita, certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais, e o quartzo
microcristalino/criptocristalino deformado. Em suma, esse tipo de reação ocorre quando a
sílica ativa é envolvida pelo hidróxido de cálcio dissolvido a partir dos álcalis dos cimentos
Portland, atacando os pontos mais fracos, poros ou superfície dos agregados.
Segundo Barbosa e Pires Sobrinho (1997), as propriedades da sílica estão diretamente
relacionadas ao grau de subdivisões ou imperfeições na estrutura cristalina passando a
assumir um papel importante a superfície específica. Tendo a sílica uma superfície específica
baixa, devido à subdivisão da partícula, os ácidos não são perceptíveis, aumentando a fixação
do número de moléculas d’água. Consequentemente aumenta o número de íons de hidrogênio
livres e a reatividade do material.
2.1.2 Reação álcali-silicato
A reação álcali-silicato acontece por um processo semelhante ao da reação álcali-
sílica, com a diferença de se processar mais lentamente devido ao fato de os minerais reativos
estarem mais disseminados na matriz e à presença de quartzo deformado (FIGUERÔA &
ANDRADE, 2007).
É o tipo de reação mais encontrado no Brasil (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). A
maior parte das barragens que apresentam esse tipo de reação no país foi construída com
rochas do tipo quartzo - feldspáticas tais como quartzito, granito e gnaisses com ocorrências
distribuídas por vasta faixa territorial. Isto justifica a grande ocorrência de reação álcali-
silicato (VALDUGA, 2002).
O inicio da reação ocorre quando os hidróxidos alcalinos reagem com os silicatos e
agrega-se entre a pasta do cimento e o agregado constituindo um gel expansivo, desenvolvido
por um ambiente úmido.
A reação álcali-silicato pode apresentar-se associada à reação álcali-sílica, devido à
presença dos filissilicatos presentes nos agregados, isso pode dificultar o diagnóstico do tipo
de reação que a estrutura está sendo submetida, pois as reações álcali-sílica agem mais rápido
que a álcali-silicato. Dessa forma, sempre é necessária a análise petrográfica do agregado que
será utilizado na confecção de concreto (VALDUGA, 2002).
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2.1.3 Reação álcali-carbonato
A reação álcali-carbonato é um tipo de reação que ocorre de maneira diferente das
outras apresentadas anteriormente, uma vez que o produto desta reação não forma o gel
alcalino e sim é a combinação dos álcalis do cimento com hidróxidos de magnésio, onde
ocorre a desdolomização entre os agregados. Com isso o hidróxido alcalino se regenera,
resultando no enfraquecimento da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento,
provocando fissuras devido à perda de aderência dos materiais (VALDUGA, 2002).
Pelo fato de haver a regeneração do hidróxido alcalino no processo da reação álcali-
carbonato provavelmente a adição de pozolanas não seja eficaz para controlar a expansão
provocada por esse fenômeno já que sempre haverá álcalis para reagir com os agregados
potencialmente reativos. Contudo, mesmo sabendo que a adição de pozolanas pode não
conduzir a bons resultados, concretos produzidos com escória granulada de alto forno poderão
inibir a reação devido à redução de permeabilidade (FONTOURA, 1999).
3 FATORES QUE INFLUENCIAM Á REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO
3.1 Teor de Álcalis do Cimento
Acredita-se que se o conteúdo alcalino do cimento for menor que 0,6%, não ocorrem
danos provenientes de RAA, independentemente dos agregados reativos (MEHTA &
MONTEIRO, 1994). Entretanto, em concretos contendo um consumo muito alto de cimento
há possibilidade de ocorrência de danos até para conteúdo de álcalis menor que 0,6%.
Investigações na Alemanha e Inglaterra mostram que conteúdo total de álcalis menor que 3
kg/m3 provavelmente não causam danos por RAA (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Segundo Paulon (1981) o limite de 0,6% deve ser assumido como um critério
insuficiente de segurança contra a RAA. A concentração de álcalis é decisiva para a
ocorrência de reação e depende do conteúdo de álcalis do cimento, do suprimento de álcalis
das circunvizinhanças e dos consumos de água e cimento do concreto. Ou seja, utilizar como
parâmetro os níveis de álcalis constantes no cimento não garante que a estrutura não sofrerá
manifestações patológicas da reação álcali-agregado.
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3.2 Agregados
Com os agregados alguns fatores são necessários para que sejam reativos a álcalis,
como (temperatura e tamanho das partículas), têm-se os silicatos ou minerais de sílica, sílica
hidratada (opala) ou amorfa (obsidiana, vidro de sílica), podendo reagir com soluções
alcalinas, porém diversas dessas reações são insignificantes.
Entre as rochas deletérias reativas a álcalis estão os quartzitos e quartzos fraturados,
tensionados e preenchidos por inclusões (METHA & MONTEIRO, 1994).
As dimensões das partículas influem no tamanho das reações, se forem pequenas
aumentam a expansões, mas se forem muito pequenas da ordem de mícrons, pode ocorrer o
inverso. Segundo Paulon (1981), agregados reativos de dimensões muito reduzidas provocam
uma reação profunda e total antes que o gel tenha se formado. Grandes quantidades de
materiais finos, devido a sua grande superfície específica, provocam redução rápida na
concentração de álcalis de tal forma que os agregados maiores não tenham oportunidade de
sofrer as reações secundárias que provocam a formação do gel expansivo, conforme figura 2.
Figura 2 - Detalhe de reação álcali-agregado: a seta indica a borda de reação circundando o
agregado graúdo.
Fonte: Figuerôa & Andrade, 2007.
3.3 Umidade e Temperatura
Com relação ao elemento água, varias deverão ser as possibilidades de formação do
gel. Em primeiro a água pode ser considerada como danosa para o concreto se o nível interno
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de água for em excesso, ou seja, se o fator água/cimento for superior ao necessário para que
ocorra o processo de hidratação do concreto, ou se a estrutura tem contato externo direto com
água, nível de lençol freático na face dos blocos de fundação. Ou ainda se a umidade relativa
do ar for superior a 85% a 20°C, que associada à temperatura podem ter seu nível elevado
(FIGUERÔA & ANDRADE, 2007).
4 HISTÓRICO DA RAA
4.1 Ocorrências da RAA no Mundo
Através dos percussores (E.A. Stephenson em 1916, J. C. Pearison & G. F. Loughiln
em 1923, R. J. Holdem em 1935 e F. M. Lea & C. H. Desch em 1935) é que foi possível obter
os primeiros obter os primeiros conhecimentos da formação química do gel provocado pela
reação entre os álcalis do cimento associado com os agregados (LESP, 1999).
Através de estudos a reação era capaz de formar eflorescências brancas que causavam
fissurações semelhantes às observadas nas estruturas afetadas na Califórnia entre os anos
1920 e 1930 (STANTON, 1940).
A publicação dos trabalhos de Stanton, Blanks e Meissner, em 1941 sobre a
deterioração provocada pela RAA na barragem de Parker Dam, construída em 1934 e 1938,
provocou discussões e revolta nas indústrias de cimento, que defendiam o seu produto. Onde
a partir daí, apresentaram estudos associados à ação deletéria da reação às estruturas de
concreto deterioradas, buscando conhecimento das formas minerais dos agregados que
pudessem ser reativas.
Segundo Poole (1992), há poucos pesquisadores com conhecimento sobre RAA no
Brasil e no mundo. O mais importante é que desde a descoberta da reação vários
pesquisadores se interessaram em estudar o assunto contribuindo de forma ímpar no
entendimento do processo químico na identificação dos minerais reativos, bem como, nas
conseqüências e fatores envolvendo casos reais de estruturas afetadas por essa tipo de
patologia (HASPARYK, 2005).
Para uma estrutura de concreto armado afetada pela RAA, a sua deterioração pode
ocorrer em questão de dias ou após anos ou até em décadas, até que os álcalis do cimento
reajam completamente com os agregados. Estima-se um tempo necessário de
aproximadamente 5 a 12 anos para isso se desenvolver provocando uma ação deletéria na
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estrutura afetada (POOLE, 1992). Biczok em 1972 apresentou em seu trabalho sobre corrosão
e proteção de concreto um caso com fortes expansões e fissurações após sete anos de
construção. Para se ter uma noção de quanto tempo é necessário para que o fenômeno de
reação álcali-agregado se manifeste dependerá da taxa de álcalis existente no cimento, o tipo
do agregado, a umidade e a temperatura.
Segundo Priszkulnik (2005), citado na “Second International Conference on Alkali-
aggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams”, realizada em 1995, o número de
obras de concreto mundialmente afetado pelo fenômeno da RAA, tomando por base
publicações e relatos feitos por diversos autores ao longo do tempo, conforme mostra a
“figura 3”.
Figura 3 – Número de estruturas de concreto afetadas pela RAA.
Fonte: adaptado de Tibério Andrade.
Nota: “Outros” * correspondem aos países com apenas um caso de estruturas afetadas pela RAA,
como é o caso da Argentina, Austrália, Ghana, Ilhas Jersey, Kenya, Moçambique, Nigéria, Suíça e
Zâmbia/Zimbawe.
Apesar de não ter sito citado por Priszkulnik como dado apresentado na “Second
International Conference on Alkali-aggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams”
(ANDRIOLO, 1997 apud HEIJNEN), ressalta o grande aumento nos números de estruturas
afetadas pela reação expansiva na Holanda. Nesse país, em aproximadamente 50 anos houve
um aumento de três casos para 35 casos, entre os anos de 1990 e 1995.
No Japão, onde os primeiros casos registrados de RAA são de 1982, uma publicação
de 1989, depois de cinco anos de investigação, descobriu 47 casos em diferentes tipos de
25 23 12 06 05 05 03 03 02 02 02 01
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estruturas e uma ponte em concreto protendido em Tottori foi destruída, após 15 anos de
construção. No reino unido, um programa de investigação encontrou em média de 200
estruturas afetadas por RAA, construídas entre 1931 e 1975. No Texas, em 1998, uma
inspeção em 69 pontes em concreto protendido revelou problemas de RAA e ataque por
sulfatos em 56 obras. Também são citados mais de 100 casos de obras com RAA
documentados na Argentina (FIGUEIRÔA & ANDRADE, 2007).
Já no Brasil houve um aumento considerável de estruturas afetadas pelo fenômeno
expansivo, onde passou de três casos registrados para mais de trinta, após os casos de blocos
de fundação em diversos edifícios na Região Metropolitana do Recife, estado de Pernambuco.
4.2 Ocorrências da RAA no Brasil
No Brasil, o problema da reação só foi conhecido duas décadas após os primeiros
registros publicados nos Estados Unidos. Isso ocorreu quando Gitahy e Ruiz, em 1963,
atuando no Convênio do IPT – Instituto de Pesquisa e Tecnologia, com as Centrais Elétricas
de Urubupungá S.A, para construção da barragem de Jupiá, entre os estados de São Paulo e
Mato Grosso do Sul, constataram, na composição dos agregados escolhidos para os concretos
da barragem, a presença de substâncias sintéticas reativas com os álcalis do cimento,
conforme Stanton havia publicado (PRISZKULNIK, 2005).
Na construção da barragem de Jupiá, foram utilizadas cinzas volantes adicionadas ao
concreto para evitar o processo da reação entre os álcalis e os agregados da região
(PRISZKULNIK, 2005).
Os três registros de estruturas acometidas pela ação da reação álcali agregado no
Brasil foram apresentados em artigos no “Second International Conference on Alkali-
aggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams”. Essas correspondem às obras de Peti
com evidência comprovada da RAA em 1964; Moxotó, evidenciada em 1978; e Billings-
Pedra, evidenciada em 1992 (MAGALHÃES & MOURA, 1997; GUERRA et. al., 1997).
Embora tenham sido registrados apenas três casos da ocorrência da RAA em barragens
e usinas hidroelétricas (UHE), no Brasil sabe-se que os números reais correspondem a
dezenas de casos. Durante o “Simpósio sobre Reatividade Álcali-Agregado em estruturas de
Concreto”, realizado na cidade de Goiana/GO, em novembro de 1997, foram apresentados
diversos trabalhos, aumentando a estatística de ocorrência da RAA em estruturas de barragem
e UHE brasileiras (ANDRIOLO, 1997, 1999).
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4.2.1 Ocorrências de RAA em Recife/PE
Após os problemas com os edifícios localizados na Região Metropolitana de Recife,
em especifico o Edifício Areia Branca (outubro 2004), especulações feitas por parte de alguns
técnicos apontavam o fenômeno da RAA como principal causa do desabamento do Edifício
Areia Branca. Essa idéia foi descartada logo após a divulgação do laudo técnico, em agosto de
2005, elaborado pela comissão do CREA-PE. Nesse laudo foram apontados como causa do
desabamento falhas decorrentes de vícios construtivos, onde dois pilares próximos ao
reservatório inferior não foram executados adequadamente, devido à falta de adensamento,
alta porosidade do concreto, elevado fator a/c, além do nível de corrosão das armaduras
estarem elevados por causa da umidade excessiva provenientes dos vazamentos do
reservatório inferior ao longo do tempo. Com isso ocorreu o “efeito dominó”, a carga que
esses pilares suportavam sobrecarregou os demais, provocando com isso o desmoronamento
(NASSAR, TQSNEWS - pag. 3-10).
A partir desse fato, a comunidade técnica local iniciou uma investigação de prédios
localizados na região. Nessas investigações foram detectados que diversos edifícios
apresentavam em alguns blocos de fundação fissurações, que após a retirada de testemunhos e
realizados os ensaios específicos de petrográfica, empregando-se Microscópio Eletrônico de
Varredura (MEV), e ensaios acelerados, constatou manifestações patológicas provenientes da
reação álcali agregado. E como as características ambientais da região favoreceram às
manifestações, como: topografia local, proximidade do mar, umidade constante do solo,
verificou-se que em um mesmo prédio, alguns blocos de fundação apresentavam problemas e
outros não. Ficaram constatados que a composição do concreto tinha importância direta na
manifestação da patologia (NASSAR, TQSNEWS - pag. 3-10).
Já se tinha notícias e comprovações de casos de barragens e blocos de fundação que
apresentavam reações deletérias de álcali agregado, mas como eram considerados casos
isolados e com longo espaço de tempo, ficou difícil perceber o problema.
Anterior ao fato do Edifício Areia Branca, o Engenheiro e Professor Tibério Andrade
havia participado da equipe que analisou e diagnosticou um caso de ração álcali-agregado, na
Ponte Paulo Guerra, que liga os bairros do centro de Recife ao Bairro da Boa Viagem, com
isso ele fez uma analogia aos testemunhos retirados do prédio vizinho ao Areia Branca, o
Edifício Solar da Piedade que apresentou características similares aos testemunhos extraídos
na Ponte Paulo Guerra (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). Abaixo, na figura 4 e 5, podem
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ser visualizadas fotos de pilares da fundação do Edifício Solar da Piedade que apresenta
quadro similar ao do Areia Branca.
Figura 4 e 5 - Pescoço do pilar do edifício.
Fonte: Andrade, 2004.
Como se pode visualizar as estruturas estão comprometidas, processo de corrosão
avançado, barras de aço flambado e funcionando como pinos. Apesar do colapso do Edifício
Areia Banca e o Solar da Piedade não ter ligação direta com RAA, foram constadas em seus
blocos de fundação tal manifestação (FIGUEROA & ANDRADE, 2007).
Após a apresentação desses casos surgiu à necessidade dos órgãos competentes da
região observar o comportamento das estruturas de edifícios na RMR, com o intuito de
identificar e alertar os profissionais e a sociedade para os problemas que poderiam ocorrer nas
estruturas enterradas dos edifícios da região. A figura 6 e 7, apresentam quadro fissuratório
provocado pela RAA, em bloco de sapata de um edifício residencial.
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Figura 6 - Casos de colapso na estrutura por RAA são raros, mas a reação possibilita uma perigosa
entrada para outras formas de deterioração da estrutura.
Fonte: Andrade, 2007
Figura 7 - Quadro fissuratório em bloco de fundação de edifício de 23 pavimentos: recuperação de
estruturas comprometidas por RAA é cara e complexa.
Fonte: Andrade, 2007
Vários edifícios na Região Metropolitana de Recife tiveram suas estruturas
investigadas e foram constatados aproximadamente 20 casos de reação álcali agregado na
região com edifícios de diversas idades.
Atualmente, dos casos identificados na RMR, apresentavam características dos
agregados similares de acordo a apreciação petrográfica feitas nas amostras de testemunhos
extraídos dos edifícios. Existem prédios com 21, 12, 11 e até 3 anos de idade que apresentam
quadro fissuratório compatível com reação álcali agregado.
Nesse último, segundo Figueroa & Andrade, a amostra retirada de blocos de fundação
do edifício, caracterizou o agregado graúdo, no ensaio de petrografia, classificado como um
cataclástico, com textura milonítico/cataclástica, contendo quartzo deformado, com extinção
ondulante e quartzo microcristalino recristalizado em motar. Nos demais prédios e nas
análises realizadas a maioria dos agregados apresentavam em sua composição quartzo
deformado, e provinha de granitos (FIGUEROA & ANDRADE, 2007).
5 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DAS RAA.
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Existem diversos métodos de investigação para detectarmos a presença de reação
álcali agregados no concreto endurecido, constarão a seguir alguns deles onde poderão ser
analisados o que melhor se adéqua e os que têm resposta mais rápida.
5.1 Método Osipov
É um método térmico de ensaio mais conhecido como Método Osipov devido aos
Eng.° Albert Osipov ter criado e desenvolvido no Institute Hydroproject de Moscou.
Este método submete os agregados, com dimensões de 20 a 50 mm, a alta temperatura
aproximadamente 1000° por 60 segundos. Considera-se que o agregado, caso possua
mineralógica reativa, venha desagregar-se quando exposta à temperatura elevada. Havendo
fragmentação do agregado, isto seria um indício da potencialidade reativa da rocha analisada
(VALDUGA, 2002 apud Furnas, 1997).
Entretanto mais isso não determina que se o agregado não desagregar-se ele não
poderá ser potencialmente reativo, sendo necessário análises complementares.
5.2 Método Químico
É um método que foi desenvolvido entre 1947 e 1952 por Richard Melem, onde foram
avaliados 71 agregados, verificando Sílica Dissolvida (Sd) e a redução da alcalinidade (Rc) e
passando estes resultados para um gráfico, onde representava o limite entre os materiais
deletérios e inócuos. A NBR 9774-87 normatiza esse método.
Esses ensaios têm vantagens e desvantagens. A vantagem é a rapidez com que é
realizado mas com isso vem a desvantagem devido ao fato de os agregados ficarem expostos
as condições de ambiente agressivas por apenas 24 horas, poderá levar a resultados não tão
precisos.
5.3 Método das Rochas Carbonáticas
Este método é aplicável exclusivamente na verificação de características expansivas de
rochas carbonáticas. É um método alternativo, já que a reação deste tipo de rocha não pode
ser detectada por outros métodos por constituir um processo de expansão completamente
diferente dos outros dois tipos de reação. É normatizado no Brasil como NBR 10340/88.
As amostras não são de argamassa e sim testemunhos cilíndricos de rocha de
dimensões muito pequenas (9 mm de diâmetro e 35 mm de comprimento). A estocagem da
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amostra consiste em ambiente com solução de NaOH a concentração 1N à temperatura de 23°
C. As leituras de expansão são feitas nas idades de 7, 14, 21 e 28 dias, podendo o ensaio ser
levado até 1 ano. A NBR 10340/88, porém, não fixa limites de expansão (VALDUGA, 2002).
Possui algumas desvantagens que são citadas por VALDUGA apud FONTOURA,
1999: a dificuldade de obtenção de um testemunho que seja bastante representativo da rocha
analisada, e a duração do ensaio, que pode ser muito longa.
Este ensaio tem uso bastante restrito no Brasil, pois as rochas carbonáticas (contendo
proporções de dolomita, calcita e material insolúvel que conduzirão a desdolomitização) não
compreendem a principal fonte de fornecimento de agregados no país (VALDUGA, 2002
apud FONTOURA, 1999).
5.4 Microscopia Eletrônica de Varredura
“A microscopia eletrônica de varredura é uma técnica que vem sendo largamente
utilizada na análise da microestrutura de concretos e argamassas, dentre vários outros
materiais utilizados na construção civil. São bastante utilizados para análise de produtos de
hidratação do cimento e produtos de ataques de agentes agressivos, entre eles os produtos da
reação álcali agregado.” (VALDUGA, 2002)
Não é um método de avaliação de RAA, pois não analisa os agregados diretamente.
Esse método avalia estruturas que já possuam as reações desencadeadas.
O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) possui alta resolução e grande
profundidade de foco. A amostra é alcançada por um feixe de elétrons e diversas informações
podem se fornecidas a partir dos sinais originados. Os elétrons secundários são os mais
importantes na formação de imagens e fornecem informações topológicas da amostra. Já os
elétrons retroespelhados fornecem informações sobre o número atômico e os raios X
identificam e quantificam os elementos presentes no material (VALDUGA, 2002 apud
VEIGA et. al., 1997).
Segundo Hasparyk (1999), é uma técnica muito útil, pois permite grandes ampliações
e com isso a identificação precisa dos produtos da RAA.
5.5 Método de Barras Acelerado – ABTN NBR 15577-04
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Este método determina, por meio da variação de comprimento de barras de argamassa,
a suscetibilidade de um agregado participar da reação expansiva álcali- sílica na presença dos
ínos hidroxila associados aos álcalis do cimento (ABNT NBR 15577-4/08).
O método Sul Africano ou NBRI foi inicialmente desenvolvido por Oberfiolster e
Davies (1986) em 1985-1986 e é um dos métodos mais difundidos e utilizados no mundo
todo. Posteriormente foi normatizado corno ASTM C-1260, com pequenas variações.
(VALDUGA, 2002)
Pela ASTM C-1260, as barras de argamassa são moldadas com urna relação
água/cimento fixa de 0,47 e estocadas em imersão em uma solução alcalina de NaOH com
concentração 1N e temperatura de 80° C. Isto com o objetivo de simular as "condições
péssimas" para submissão do agregado.
É chamado de acelerado, pois os resultados podem ser lidos em apenas 16 dias, em
comparação ao método de barras que os resultados são apresentados em um ano.
Os limites de expansão segundo a ASTM C-1260 são os seguintes:
Expansões inferiores a 0,10% aos 16 dias indicam um comportamento inócuo na
maior parte dos casos;
Expansões superiores a 0,20% aos 16 dias indicam expansão potencialmente
deletéria;
Expansões entre 0,10% e 0,20% aos 16 dias indicam possibilidade do agregado
possuir comportamento tanto inócuo como deletério.
Já na NBR 15577-4 as barras são moldadas com os mesmos parâmetros da ASTM C-
1260, sendo que há diferenças quanto ao controle de temperatura (80 + - 2) °C, e o
aquecimento devem ocorrer a partir da temperatura ambiente (23 + - 2) °C e deve ser
realizado em (6+-2)h.
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Figura 8 e 9. Acomodação das barras em recipiente com solução de NaOH 1N; b) em estufa a 80º C.
Fonte: Kormann, 2004
E os limites de expansão são medidos a partir de 16 dias e 30 dias, contados a partir da
moldagem e pelo menos três leituras intermediarias em cada período, tendo-se o ensaio como
resultado final a expansão média das três barras de argamassa no tempo. De acordo o exposto
acima, referente à taxa de expansão, como há uma faixa de duvida, onde as expansões entre
0,10% e 0,20 % aos 16 dias de idade podem indicar agregados, tanto com comportamento
inócuo, como reativo; neste caso sugere-se levar o ensaio até 30 dias de idade das barras.
Além de se obter informações suplementares com confirmação dos minerais reativos e
produtos da reação além de informações de campo de uso do agregado em estudo.
Na tabela 1 constam informações referenciando os limites de expansão e idade de
leituras utilizadas em cada país.
Tabela 1. Particularidades do ensaio de reatividade acelerado das barras de
argamassa (Hasparyk et. al. apud adaptado a partir de GRATTAN-BELLEW, 1997).
Limite de Expansão (%) Idade(dia) País
0,11 12 África do Sul
0,10 12 Itália
0,10 10-22 Austrália
0,15 14 Canadá
0,10 14 Estados Unidos
0,15 14 Noruega
Nenhum limite proposto 28 Argentina
5.6 Método de Prisma de Concreto – ABNT NBR 15577-06.
“Método de ensaio para avaliar, por meio da variação de comprimento de prismas de
concreto, a suscetibilidade de um agregado participar da reação expansiva álcali - sílica
(RAS) na presença dos íons hidroxila associados aos álcalis (sódio e potássio), fazendo-se uso
de um cimento-padrão, com adição suplementar de hidróxido de sódio” (ABNT. NBR 15577-
6,2008, p.1).
17
É um método de ensaio de longa duração que representa melhor às condições para
avaliação da reação álcali agregados, pois utiliza prisma de concreto e não argamassa como
no método acelerado. A solução NaOH é adicionada na água de amassamento aumentando a
concentração dos álcalis da mistura, respeitando o limite especificado. Além dos prismas
permanecerem saturados a uma temperatura de 38°C, em recipientes especiais, os corpos de
prova não podem ter contato direto com a água nem paredes do recipiente. As expansões são
limitadas por uma taxa de 0,04%, ou seja, para expansões inferiores a 0,04% os agregados são
considerados inócuo.
5.7 Análise Petrográfica
5.7.1 Definição
De acordo a NBR 7389, análise petrográfica é um estudo macroscópico dos materiais
naturais, e identificando seus elementos constituintes e propriedades, visando a sua utilização.
Os métodos empregados para caracterização do concreto correspondem:
ASTM C 856-02 – Standard Practice for Petrografic Examination of Hardened
Concrete;
NBR 7389/92 – Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como
agregado para concreto.
NBR 15577-3/08 – Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização
como agregado para concreto.
5.7.2 Importância
As análises petrográficas nos permitem o conhecimento dos agregados graúdos e
miúdos, porém sua validade da análise dependerá da escala de representatividade das
amostras examinadas, sua abrangência e exatidão de informação fornecida pelo petrográfo, e
pode requerer técnicas complementares, como: análise por difração de raio X, análise
termodiferencial (ATD), espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de
varredura(MEV) e análise de raio-X por energia dispersiva (EDX) (ABNT. NBR 15577-
3,2008, p3).
5.8 Demonstrações das Analises Coletadas na RMS
18
Face os diversos problemas ocorridos em Recife, são importantes as verificações dos
agregados potencialmente reativos de cada região. Com o crescimento do pólo das
construções, a realização desses ensaios é imprescindível para que se possa ter a certeza de
que a edificação não sofrerá com esse tipo de patologia.
Como os agregados graúdos utilizados pelo setor da construção civil na Cidade de
Salvador são extraídos em pedreiras localizadas na mesma faixa geológica, foram levantados
alguns dados de ensaios de caracterização de agregados graúdos e miúdos e método acelerado
de barras de argamassa utilizando o cimento-padrão de acordo a norma ASTM C-1260.
Conforme gráfico abaixo serão apresentados 04 amostras de agregado graúdo (brita 19 mm).
Representação Método Acelerado de Barras de Argamassa
0
0,050,1
0,150,2
0,25
0,30,35
0,40,45
0,5
0 5 10 15 20 25 30 35
Idade de Cura (dia)
Expa
nsão
(%)
amostra 1amostra 2amostra 3amostra 4
Figura 10 – Representação dos ensaios de métodos acelerado de barras de argamassa, agregados da região
metropolitana de Salvador.
Fonte: Autor, 2009
Nesses ensaios verifica-se que dos agregados ensaiados, todos apresentam
características reativa ou potencialmente reativa. Os agregados utilizados foram analisados
petrograficamente, e constam de granulito ou granófiro e quartzo deformando provenientes de
rochas ígneas ou metamórficas, característica da região. (CONCRETA, 2009).
Em vista disto, os profissionais da área de projeto, mesmo sem o conhecimento
aprofundado sobre o fenômeno, podem indicar situações onde se requer atenção quanto à
ReativoPotencialmente
Reativo
Inócuo
19
possibilidade de RAA. (adaptado BATTAGIN, 2008). Como pode ser verificado na figura
abaixo, na classificação de risco das estruturas de desenvolvimento da reação segundo ABNT
NBR 15577-1, 2008 adaptado por BATTAGIN (2008).
Figura 11 – Classificação da ação preventiva quanto à RAA.
Fonte: Battagin,2008.
A norma brasileira tem por objetivo apresentar maneiras do como identificar e
classificar as estruturas com potencial de desenvolver a reação, na fase de projeto,
possibilitando tomar ações preventivas quando necessário. Diferente da norma Canadense que
se empenha em classificar a potencialidade reativa dos agregados, as medidas de mitigação se
baseiam em três fatores: quantidade de álcalis disponíveis no sistema, capacidade da matriz
cimentícia em combinar os álcalis ou troca do agregado reativo por um de comportamento
inócuo.
20
As medidas mitigadoras da norma brasileira visam classificar quanto ao risco de
ocorrência de RAA, como apresentado na figura acima, determinando assim o grau de
intensidade das mitigações. Definindo com isso se a escolha do cimento com adições ativas
são suficientes para prevenir afeitos danosos da reação.
Nas ações preventivas de mínima intensidade podem ser utilizadas: cimentos CPII-E,
CPII-Z (ABNT NBR 11578), CP III (ABNT NBR 5735) E CP IV (ABNT NBR 5736).
Quando as ações preventivas forem de moderada intensidade terão que ser utilizadas: os
cimentos de alto forno CP III com pelo menos 60% de escória ou cimento pozolânico, com no
mínimo 30 % de pozolana. Mas para isso são consideradas as obras de concreto que não
contenham elementos maciços, não estejam em presença constante com água, dispensando-se
a realização de ensaios comprobatórios da mitigação (adaptado de BATTAGIN, 2008).
No entanto, a presença de escória de alto forno e materiais pozolânicos em alguns
tipos de cimento não significam garantia de mitigação a RAA, pois dependerá também do teor
em que a adição está presente, do grau de reatividade do agregado e do teor total de álcalis do
concreto. (MUNHOZ, 2008).
Para as demais intensidade é indispensável à realização dos ensaios, para comprovar a
potencialidade reativa do agregado e a mitigação da reação pelo uso de materiais inibidores.
Como os cimentos com adições não são comercializados em todo o País, devido à
disponibilidade de escória e pozolanas, outras medidas deverão ser tomadas, como adição de
cinzas volantes, metacaulim e sílica ativa, além de apresentar respostas positivas quanto à
mitigação, suas adições podem variar de 10 a 20%. Deverão ser realizados ensaios para a
determinação das porcentagens de adições conforme agregado a ser utilizado na mistura.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apesar da Reação Álcali Agregado - RAA não provocar efeitos destrutivos a estrutura,
a sua presença poderá desencadear outros tipos de agressões químicas como os ataques por
íons cloreto e sulfato, dióxido de carbono, ataques de ácidos, que poderão levar a estrutura ao
colapso.
Com a crescente ocorrência de novos casos de prédios residências e comerciais
afetadas por esse fenômeno, na região Metropolitana de Recife, onde a equipe técnica local
fazem estudos e identificam tais estruturas, faz-se pertinente incentivar os profissionais do
21
ramo a promover soluções corretivas e preventivas às manifestações patológicas relacionadas
à Reação Álcali Agregado.
Houve dificuldades na obtenção de resultados dos ensaios relativos às análises
petrográficas das pedreiras e usinas de concreto, localizadas na Região Metropolitana de
Salvador. Foram feitas visitas no SINDIBRITAS - Sindicato da Indústria de Pedra Britada do
Estado da Bahia, para verificar se o mesmo possuía essas análises e a resposta foi negativa.
Com isso a pesquisa ficou limitada às análises fornecidas pela Concreta Engenharia.
Das amostras submetidas à análise petrográfica foram observados feições da reação
álcali agregado, indicando que os agregados têm um comportamento reativo, porém não são
suficientes para caracterizar todos os agregados da região. Seriam necessárias amostragens
amplas de todas as jazidas fornecedoras de agregados graúdos e miúdos da Região
Metropolitana de Salvador, a fim de confirmar esse resultado.
A pesar de ser necessário ampliar tais estudos, desperta a curiosidade de estender os
trabalhos a fim de mapear tais materiais, fazendo com que a norma técnica NBR 15577 seja
aplicada e avaliada na fase de projeto dos novos empreendimentos.
Com essa pesquisa podemos observamos que, quando projetamos e construímos
precisamos avaliar todos os aspectos que possam interferir ou ocasionar problemas
construtivos, acercando-se de medidas preventivas e controle executivo e na maioria das
vezes soluções simples podem evitar grandes transtornos após a concretização do projeto.
7 AGRADECIMENTOS
A autora agradece a Antonio Sergio Ramos da Silva (orientador) e Fernanda
Nepomuceno Costa (co-orientadora) pelo apoio na construção deste artigo e a Concreta por
possibilitar a consulta de normas e artigos técnicos para a elaboração da pesquisa.
22
8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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