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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
CLÁUDIA FLAVIANA CAVALCANTE DA SILVA
ANÁLISE DE MÉTODOS DE PREVENÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO: ANÁLISE PETROGRÁFICA E MÉTODO ACELERADO
DE BARRAS DE ARGAMASSA
Recife, PE
2009
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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
CLÁUDIA FLAVIANA CAVALCANTE DA SILVA
ANÁLISE DE MÉTODOS DE PREVENÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO: ANÁLISE PETROGRÁFICA E MÉTODO ACELERADO
DE BARRAS DE ARGAMASSA
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco, para obtenção do título de mestre em Engenharia.
Área de Concentração: Construção Civil Orientadora: Profª Dra. Eliana Cristina Barreto Monteiro
Co-orientador: Profº Dr. Alexandre Duarte Gusmão
Recife, PE 2009
3
A DEUS
A meus pais e familiares
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a minha orientadora, Profª Eliana Monteiro, não somente pelo constante incentivo,
acompanhamento e dedicação na realização deste estudo, mas também pela amizade e apoio
nos momentos difíceis.
Ao meu co-orientador, Profº Alexandre Gusmão, pelas críticas pertinentes e sugestões
atribuídas nessa pesquisa, auxiliando-me sempre que precisei.
À Escola Politécnica da UPE, especialmente ao diretor Pedro Alcântara e aos professores e
funcionários do Programa de Mestrado em Engenharia Civil (PEC), pelo apoio que me foi
dado.
Aos colegas do mestrado Ana Emília, Ana Rosa, Eurico, Esdras, Giovani, Jaqueline, José
Alberto, Rômulo, Renato, Sérgio e em especial a Rúbia e Lícia, pelo companheirismo e
momentos compartilhados.
Ao Profº Ivan Almeida, Profª Yêda Povoas e Profª Patrícia Silva, pela valiosa colaboração
para aperfeiçoamento desta dissertação.
Ao Profº Eldon Masine e Alfredo do Laboratório de Engenharia de Minas da USP, pelas
informações petrográficas transmitidas e apoio na realização da britagem das rochas.
A Leandro Sanchez e Tibério Andrade, por serem tão solícitos e atenciosos e pelo inestimável
apoio nessa pesquisa.
Aos professores Selmo Chapira (USP) e Gorki Mariano (UFPE), meus agradecimentos pela
disponibilidade em me auxiliar, apesar dos compromissos profissionais.
À Escola Politécnica da USP, por possibilitar a utilização de suas instalações, em especial a
Reginaldo, Marcos, Adilson, Talita, Fernanda e Renata, por terem se mostrado sempre
solícitos, colaborando na realização desta pesquisa.
5
À Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), pela colaboração no desenvolvimento
dos ensaios acelerados em barras de argamassa, em especial a Flávio Munhoz, Giseli, Alice,
Ana Lívia e Renan.
À CAPES pelo apoio financeiro permitindo a dedicação às atividades da pesquisa.
Às minhas irmãs Fabiane e Carmen e a meu sobrinho Tavinho pela paciência, apoio e
compreensão nos meus momentos de ausência.
Ao meu cunhado José Otávio pelo incentivo na realização do mestrado e pela inestimável
colaboração em várias etapas no decorrer dessa jornada.
Aos meus pais Maria José e Luiz José pelo carinho e dedicação na minha formação
educacional ao longo de minha vida e pelo apoio durante o mestrado, apesar da distância.
A DEUS por ter me conduzido até aqui, dando forças para seguir mesmo nos momentos de
maiores dificuldades.
A todos os demais que contribuíram de alguma forma para a realização deste estudo, meus
sinceros agradecimentos.
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RESUMO
SILVA, C. F. C. Análise de Métodos de Prevenção da Reação Álcali-agregado: Análise Petrográfica e Método Acelerado de Barras de Argamassa. Recife, 2009. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade de Pernambuco.
Existem inúmeras obras de concreto afetadas pela reação álcali-agregado (RAA) em vários países, apesar dessa patologia ter sido descoberta na década de 30 e de ter havido a realização de pesquisas no mundo inteiro. A prevenção ainda é a única forma eficiente de evitar que a RAA se desenvolva, porém os danos causados são irreversíveis e as soluções de recuperação ainda são paliativas. Uma maneira bastante eficaz é utilizar métodos de ensaios que auxiliem na investigação dessa reação deletéria, sendo a análise petrográfica e o método acelerado das barras bastante utilizados. Este estudo tem como objetivo principal a realização da análise comparativa entre os resultados obtidos com o método petrográfico e com os limites de expansão de três normas do método acelerado das barras de argamassa, realizados com agregados do estado de Pernambuco, buscando identificar as características reativas que influenciaram no resultado das expansões das barras. As rochas foram submetidas à análise petrográfica através da NBR 15577-3 (2008) e ao ensaio acelerado das barras de argamassa, segundo procedimento proposto pelas normas ASTM C 1260 (2005), NBR 15577- 4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994). O método acelerado não se mostrou seguro por apresentar resultados distintos de reatividade, dependendo dos limites de expansão de cada norma utilizada. Todas as amostras apresentaram comportamento potencialmente reativo na análise petrográfica, com comprovação da existência de fases reativas, porém, a mesma classificação de reatividade não foi encontrada em alguns agregados ensaiados pelo método de expansão das barras. Aconselha-se realizar novos estudos utilizando outros ensaios existentes, bem como propor novos métodos de ensaios que apresentem maior confiabilidade quando utilizados os agregados em estruturas de concreto.
Palavras-chave: Concreto. Métodos de ensaios. Reação álcali-agregado.
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ABSTRACT
SILVA, C. F. C. Analysis of Methods of Prevention of Alkali-aggregate Reaction: Petrographic Analysis and Accelerated Mortar Bar Test. Recife, 2009. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade de Pernambuco.
There are numerous works of concrete affected by alkali-aggregate reaction (AAR) in several countries, although this pathology has been discovered in the 30s and research has been conducted worldwide. Prevention is the only effective way to avoid AAR to develop, although damages are irreversible and solutions of rehabilitation are still palliative. A very effective way of dealing with the problem is using methods of testing to assist in the investigation of this deleterious reaction, being both petrographic analysis and accelerated mortar bar test widely used. This study has as its main objective the comparative analysis between the results obtained with the petrographic method and the limits of expansion of three standards of the accelerated mortar bar test, made with aggregates of State of Pernambuco, aiming at identifying reactive characteristics which influenced the result of the bars expansions. The rocks were subjected to petrographic analysis by NBR 15577-3 (2008) and to accelerated mortar bar test according procedure proposed by ASTM C 1260 (2005), NBR 15577 - 4 (2008) and CSA A23.2 - 25A (1994). The accelerated method did not show adequate reliability because its results were moderated by the limits of expansion of each standard used. All samples showed potentially reactive behavior by the petrographic analysis, with evidence of the existence of reactive phases, although the same classification of reactivity was not found in some of the aggregates tested by the expansion method of the bars. Therefore, according to these results, is advisable to develop new studies utilizing several methods of testing, as well as to propose new methods, proved to present higher reliability when aggregates are used in concrete structures.
Keywords: Concrete. Methods of testing. Alkali-aggregate reaction.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Bloco de fundação de edificação residencial com 9 anos de idade (ANDRADE, 2006)..................................................................................
20
Figura 1.2 - Bloco de fundação de um edifício comercial com 25 anos de idade (ANDRADE, 2006)..................................................................................
21
Figura 2.1 - Processo de reação álcali-agregado (FERRARIS, 2000 apud VALDUGA, 2002)...................................................................................
23
Figura 2.2 - Exsudação de gel na superfície do concreto de uma galeria de drenagem (HASPARYK; DAL MOLIN; MONTEIRO, 2006)................
24
Figura 2.3 - Arranjo atômico dos minerais na fase silicosa com estrutura cristalina e amorfa (COLLINS et al., 2008)................................................................
25
Figura 2.4 - Agregado na solução dos poros com fase reativa devido à estrutura desordenada (COLLINS et al., 2008).......................................................
26
Figura 2.5 - Ruptura das ligações do grupo siloxano (Si-O-Si) pelos íons Hidroxila (OH¯ ) (COLLINS et al., 2008)................................................................
27
Figura 2.6 - Ruptura do grupo silanol (Si – OH¯ ) pelos íons hidroxila (OH¯ ) (COLLINS et al., 2008)............................................................................
27
Figura 2.7 - Atração do SiO¯ e cátions alcalinos formando gel sílico alcalino ao redor do agregado (COLLINS et al., 2008)..............................................
28
Figura 2.8 - Gel álcali-sílica exercendo pressão sobre a pasta ou agregado, por absorver água (COLLINS et al., 2008).....................................................
29
Figura 3.1 - Comportamento da reação em função do teor de álcalis do cimento e o consumo de cimento no concreto (OBERHOLSTER; VAN AARDT; BRANDT, 1983 apud HASPARYK, 1999).............................................
34
Figura 3.2 - Alteração esferoidal em rocha ígnea (RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000)..................................................................................
35
Figura 3.3 - Rocha sedimentar da região de Punta Arena, Sul do Chile (RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000)...................................................................
36
Figura 3.4 - Rocha metamórfica com estrutura gnáissica, interdigitadas por feições ígneas (RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000)...................................
37
Figura 3.5 - Influência do teor de finos na expansão devido à reação Álcali-agregado (ANDRIOLO, 2006)................................................................
38
Figura 3.6 - Comportamento péssimo (HOBBS, 1988 apud HASPARYK, 1999)..... 39
Figura 3.7 - Expansões das barras em diferentes relações a/c (VALDUGA et al., 2005)........................................................................................................
42
9
Figura 3.8 - Expansão x temperatura de cura em prismas de concreto (SHAYAN; XU, 2004 apud SILVA, 2007).................................................................
43
Figura 4.1 - Análise comparativa entre os métodos dos prismas de concreto e o método acelerado brasileiro de prismas de concreto (SANCHEZ, 2008).........................................................................................................
53
Figura 5.1 - Fluxograma dos ensaios executados......................................................... 55
Figura 5.2 - Mapa da região Leste do estado de Pernambuco mostrando os locais de coleta das amostras (GOOGLE MAPS, 2008).........................................
56
Figura 5.3 - Granito...................................................................................................... 57
Figura 5.4 - Milonito.................................................................................................... 58
Figura 5.5 - Gnaisse..................................................................................................... 59
Figura 5.6 - Microscópio óptico (ABCP).................................................................... 61
Figura 5.7 - Britador de mandíbula modelo (20 x 15) cm............................................ 62
Figura 5.8 - Britador de rolos modelo (25 x 15) cm..................................................... 62
Figura 5.9 - Comprimento efetivo das barras medido na extremidade interior de pino a pino................................................................................................
63
Figura 5.10 - Frações granulométricas dos agregados para moldagem das barras ....... 63
Figura 5.11 - Cimento padrão para moldagem das barras............................................. 64
Figura 5.12 - Mistura dos materiais na argamassadeira................................................
65
Figura 5.13 - Argamassa na cuba................................................................................... 65
Figura 5.14 - Adensamento da argamassa na moldagem das barras.............................. 66
Figura 5.15 - Rasamento da superfície na moldagem das barras.................................. 66
Figura 5.16 - Recipiente de armazenamento das barras................................................ 67
Figura 5.17 - Recipiente com barras imersas em soda.................................................. 67
Figura 5.18 - Estufa para armazenamento dos moldes.................................................. 67
Figura 5.19 - Barras de argamassa................................................................................ 67
Figura 5.20 - Leitura da barra padrão no relógio comparador...................................... 68
Figura 5.21 - Leitura da barra de argamassa no relógio comparador............................ 68
10
Figura 5.22 - Barra com provável formação de gel....................................................... 69
Figura 6.1 - Análise petrográfica da Amostra 1 - Ipojuca. Ampliação 10x................. 72
Figura 6.2 - Análise petrográfica da Amostra 2 - Moreno. Ampliação 10x................ 74
Figura 6.3 - Análise petrográfica da Amostra 3 - Vitória. Ampliação 10x................. 76
Figura 6.4 - Análise petrográfica da Amostra 4 - Jaboatão (a). Ampliação 10x.........
78
Figura 6.5 - Análise petrográfica da Amostra 5 - Jaboatão (b). Ampliação 10x........
80
Figura 6.6 - Análise petrográfica da Amostra 6 - Cabo. Ampliação 10x.................... 82
Figura 6.7 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 1 - Ipojuca de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).......................................................................................................
84
Figura 6.8 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 2 - Moreno de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).......................................................................................................
86
Figura 6.9 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 3 - Vitória de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).......................................................................................................
88
Figura 6.10 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 4 - Jaboatão (a) de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A...............................................................................................
89
Figura 6.11 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 5 - Jaboatão (b) de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994)...................................................................................
91
Figura 6.12 - Gráfico das expansões das barras da Amostra 6 - Cabo de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994)......................................................................................................
92
Figura 6.13 - Média das expansões das barras de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA 23.2-25A (1994)...........................
96
11
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1 - Adaptações do método acelerado das barras quanto aos limites de expansão e tempo adotados em diferentes países (BELLEW, 1997).......
49
Tabela 4.2 - Frações granulométricas do agregado graúdo (NBR 15577-6, 2008)...... 51
Tabela 5.1 - Granulometria do agregado para ensaio acelerado das barras.................. 62
Tabela 6.1 - Síntese das características petrográficas da Amostra 1 - Ipojuca............. 73
Tabela 6.2 - Síntese das características petrográficas da Amostra 2 - Moreno............ 75
Tabela 6.3 - Síntese das características petrográficas da Amostra 3 - Vitória............. 77
Tabela 6.4 - Síntese das características petrográficas da Amostra 4 - Jaboatão (a)..... 79
Tabela 6.5 - Síntese das características petrográficas da Amostra 5 - Jaboatão (b)..... 81
Tabela 6.6 - Síntese das características petrográficas da Amostra 6 - Cabo................ 83
12
LISTA DE QUADROS
Quadro 3.1 - Relação de rochas e minerais susceptíveis ao desenvolvimento da reação com álcalis (NBR 15577-3, 2008)..............................................................
40
Quadro 5.1 - Características do cimento padrão.............................................................. 60
Quadro 6.1 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 1 – Ipojuca................... 84
Quadro 6.2 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 2 – Moreno.................. 85
Quadro 6.3 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 3 – Vitória................... 87
Quadro 6.4 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 4 – Jaboatão (a)........... 89
Quadro 6.5 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 5 – Jaboatão (b)........... 90
Quadro 6.6 - Porcentagem de expansão das barras da Amostra 6 – Cabo...................... 92
Quadro 6.7 - Resumo da mineralogia, classificação petrográfica e reatividade potencial dos agregados..............................................................................
95
Quadro 6.8 - Classificação dos agregados de acordo com a análise petrográfica e as três normas do método acelerado................................................................
99
13
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
ASTM - American Society for Testing and Materials
Ca(OH)2 - Hidróxido de cálcio
CaO - Óxido de cálcio
CESP - Companhia Energética de São Paulo
CSA - Canadian Standards Association
C-S-H - Etringita
K+ - Cátion potássio
K2O - Óxido de potássio
MEV - Microscopia eletrônica de varredura
Na2Oeq - Equivalente alcalino
NaOH - Hidróxido de sódio
NBR - Norma Brasileira Regulamentada
NBRI - National Building Reaserch Institute
OH- - Íon hidroxila
RAA - Reação álcali-agregado
RAC - Reação álcali-carbonato
RAS - Reação álcali-sílica
RASS - Reação álcali-silicato
RMR - Região Metropolitana do Recife
SiO2 - Sílica
Si-OH - Ligações do grupo silanol
Si-O-Si - Ligações do grupo siloxano
14
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 17
1.1 Justificativa e importância do tema....................................................................... 17
1.2 Histórico da reação álcali-agregado...................................................................... 18
1.3 Objetivos............................................................................................................... 21
1.3.1 Objetivo geral............................................................................................... 21
1.3.2 Objetivos específicos................................................................................... 21
1.4 Estruturação da dissertação................................................................................... 22
2 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO............................................................................. 23
2.1 Definição............................................................................................................... 23
2.2 Mecanismo de expansão....................................................................................... 24
2.3 Tipos de reação álcali-agregado........................................................................... 29
2.3.1 Reação álcali-sílica (RAS).......................................................................... 29
2.3.2 Reação álcali-silicato (RASS)..................................................................... 30
2.3.3 Reação álcali-carbonato (RAC)................................................................... 30
3 PRINCIPAIS FATORES INTERFERENTES NA RAA........................................... 32
3.1 Concentração de hidróxidos alcalinos.................................................................. 32
3.2 Agregados reativos............................................................................................... 34
3.3 Umidade............................................................................................................... 41
3.4 Temperatura......................................................................................................... 42
3.5 Tensão de confinamento...................................................................................... 43
3.6 Tempo.................................................................................................................. 44
4 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DA RAA........................................................... 45
4.1 Análise petrográfica............................................................................................. 45
4.2 Microscopia eletrônica de varredura.................................................................... 46
4.3 Método acelerado das barras de argamassa......................................................... 47
4.4 Método para avaliar combinação agregado/material cimentício......................... 49
15
4.5 Método dos prismas de concreto......................................................................... 50
4.6 Método acelerado dos prismas de concreto...................................................... 52
5 PROGRAMA EXPERIMENTAL............................................................................. 54
5.1 Materiais selecionados......................................................................................... 55
5.1.1 Agregados................................................................................................... 55
5.1.1.1 Granitos........................................................................................... 57
5.1.1.2 Milonitos......................................................................................... 57
5.1.1.3 Gnaisses.......................................................................................... 58
5.1.2 Cimento...................................................................................................... 59
5.2 Métodos utilizados.............................................................................................. 60
5.2.1 Análise petrográfica................................................................................... 60
5.2.2 Ensaios acelerados das barras de argamassa.............................................. 61
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES............................................................................. 71
6.1 Análise petrográfica............................................................................................. 71
6.1.1 Amostra 1 – Ipojuca.................................................................................... 71
6.1.2 Amostra 2 – Moreno................................................................................... 73
6.1.3 Amostra 3 – Vitória.................................................................................... 75
6.1.4 Amostra 4 – Jaboatão (a)............................................................................ 77
6.1.5 Amostra 5 – Jaboatão (b)............................................................................ 79
6.1.6 Amostra 6 – Cabo....................................................................................... 81
6.2 Ensaio acelerado das barras de argamassa.......................................................... 83
6.2.1 Amostra 1 – Ipojuca................................................................................... 83
6.2.2 Amostra 2 – Moreno................................................................................... 85
6.2.3 Amostra 3 – Vitória.................................................................................... 87
6.2.4 Amostra 4 – Jaboatão (a)............................................................................ 88
6.2.5 Amostra 5 – Jaboatão (b)............................................................................ 90
6.2.6 Amostra 6 – Cabo....................................................................................... 91
6.3 Análise comparativa entre os ensaios................................................................... 93
16
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS..................................................................................... 100
7.1 Conclusões............................................................................................................ 100
7.2 Sugestões para trabalhos futuros.......................................................................... 101
REFERÊNCIAS......................................................................................................... 102
17
1 INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa e Importância do Tema
Embora o concreto possa ser considerado um material de construção bastante utilizado
mundialmente, ele está sujeito a manifestações patológicas provenientes dos seus materiais
constituintes e do ambiente em que se encontra inserido. Essas manifestações patológicas
comprometem a durabilidade das estruturas de concreto, interferindo na sua vida útil.
Vários são os processos de deterioração que interferem na durabilidade do concreto, podendo
ser classificados como processos químicos e físicos. Dentre os processos químicos mais
freqüentes, encontram-se a corrosão de armaduras, carbonatação, penetração por íons cloreto,
ataque por sulfato e reação álcali-agregado (VALDUGA, 2002).
A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação lenta que ocorre internamente à massa de
concreto, formada pela reação entre alguns minerais dos agregados e hidróxidos alcalinos
normalmente oriundos do cimento.
Segundo Almeida, Ribeiro e Shehata (2006), a RAA compromete as características mecânicas
do concreto, podendo haver perda da resistência à tração entre 40 e 80%, queda da resistência
à compressão após grandes expansões, redução do módulo de elasticidade mesmo em
expansões relativamente baixas, passando a estrutura a apresentar comportamento mais dúctil.
Atualmente, existem inúmeras obras de concreto afetadas pela RAA em mais de 35 países,
sendo os principais casos em que ocorrem esse tipo de problema, as obras de pavimentação de
estradas e aeroportos, barragens, portos, pontes e fundações diversas (FIGUEIRÔA;
ANDRADE, 2007).
Diversos casos dessa patologia foram descobertos em elementos de fundação na Região
Metropolitana do Recife (RMR). Figueirôa e Andrade (2007), publicaram um estudo
abordando vários casos de RAA encontrados em blocos de fundação, incluindo resultados da
análise petrográfica.
18
Os agregados graúdos utilizados em obras na Região Metropolitana do Recife são
provenientes, na sua quase totalidade, de jazidas de rochas exploradas por pedreiras próximas,
tornando viável o custo referente ao transporte do material. Algumas dessas pedreiras estão
localizadas nas proximidades de estruturas rochosas que sofreram a ação de esforços
tectônicos, sendo este processo responsável pela reatividade dos agregados.
Diante do exposto, a prevenção é a única forma eficiente de evitar que a RAA se desenvolva,
porém os danos causados são irreversíveis, ou seja, uma vez que a reação seja iniciada, não
existe forma totalmente adequada para interrompê-la. As soluções de recuperação existentes
para essa patologia ainda são paliativas, pois não se tem conhecimento do seu comportamento
em longo prazo, embora existam vários anos de pesquisa no mundo inteiro.
Uma maneira bastante eficaz de avaliar a possibilidade de desencadeamento da RAA é através
da utilização de métodos de ensaios que auxiliem nessa investigação. Um dos métodos
bastante utilizados é o acelerado das barras de argamassa, que analisa a potencialidade
deletéria do agregado em intervalo de tempo reduzido.
Este ensaio vem demonstrando certa inconfiabilidade, pois têm sido encontrados resultados
falso-negativos (agregados classificados como inócuos pelo ensaio e que apresentaram efeito
deletério em campo) e falso-positivos (agregados classificados como reativos pelo ensaio e
que desempenharam bom comportamento em campo).
Diante do exposto, faz-se necessária a análise dos limites de expansão de normas do método
acelerado das barras juntamente com a análise petrográfica, realizando um comparativo dos
resultados desses métodos.
1.2 Histórico da Reação Álcali-agregado
A reação álcali-agregado foi descoberta na década de 30 na Califórnia, onde foram
observadas fissuras e expansões em estruturas de concreto, causando preocupações ao meio
técnico.
19
Stanton, em 1940, realizou um estudo concluindo que a causa das fissuras e expansões do
concreto na Califórnia era devida a uma reação originada pelos hidróxidos alcalinos liberados
pelo cimento e pela sílica proveniente de certos agregados, despertando o interesse dos
pesquisadores para realizarem estudos sobre o tema (SANCHEZ, 2008).
Hansen, em 1944, elaborou a primeira teoria para explicar o mecanismo de expansão do gel,
nomeada de pressão osmótica, onde hipoteticamente produtos da reação ficavam confinados
dentro de uma membrana semipermeável da pasta de cimento, a qual, devido a pressões
hidráulicas, causava expansão na estrutura de concreto (PAULON, 1981).
No período entre 1950 e 1960 o estudo dessa patologia foi desaquecido, retornando as
pesquisas sobre o assunto de forma mais rigorosa na década de 70, quando foram surgindo
relatos de anomalias dessa patologia em diversos países. Diante disso, foram surgindo várias
pesquisas e realizados ensaios sobre o tema, com o objetivo de um melhor entendimento da
RAA.
Desde a descoberta da RAA, foram diagnosticadas várias estruturas afetadas por esta reação
no mundo, podendo ser citados como exemplos a barragem Val de La Mare (Reino Unido), a
barragem de Sandouping (China), a barragem La Tuque (Canadá), a barragem Kouga (África
do Sul), a barragem Chambon (França), trechos da via urbana de Johannesburg (África do
Sul) e trechos da via expressa Hanshin (Japão) (SILVEIRA,1999; FOURNIER; BÉRUBÉ,
2000).
No Brasil, a CESP (Companhia Energética de São Paulo) foi a pioneira em descobrir que suas
estruturas de concreto poderiam vir a apresentar a reação deletéria, tendo sido tomadas as
precauções necessárias para que esta reação não se manifestasse na Usina Hidrelétrica Jupiá,
nas construídas na mesma época e em todas as outras que se seguiram (KUPERMAN et al.,
2005 apud SILVA, 2007).
Existem mais de 20 casos confirmados de barragens afetadas por esta reação no Brasil, dentre
eles encontram-se a barragem Apolônio Sales, localizada no Rio São Francisco, na divisa
entre a Bahia e Alagoas; as barragens de Billings/Pedras, situadas no Rio Capivari, estado de
São Paulo; as barragens de Furnas, no Rio Grande, em Minas Gerais e a barragem Joanes, no
Rio Joanes, estado da Bahia (HASPARYK; MONTEIRO; CARASEK, 2001).
20
Na cidade do Recife, realizou-se um extenso trabalho de investigação na Ponte Paulo Guerra
detectando-se, dentre outras patologias, a deterioração agressiva em blocos de fundação, pela
reação álcali-agregado (ANDRADE et al., 2006).
Através de uma maior conscientização da necessidade de inspeções em fundações de
edifícios, devido principalmente ao desabamento de um edifício de 12 pavimentos na Região
Metropolitana do Recife (RMR), começaram a aparecer os casos da reação deletéria em
elementos de fundações, blocos e sapatas de edifícios.
Foram descobertos aproximadamente 20 casos de elementos de fundação com reação álcali-
agregado na RMR com idade entre 3 e 30 anos (ANDRADE, 2006). As Figuras 1.1 e 1.2
ilustram os aspectos deletérios da reação álcali-agregado.
Figura 1.1 - Bloco de fundação de edificação residencial com 9
anos de idade (ANDRADE, 2006).
21
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo geral
Este estudo tem como objetivo principal a realização de análise comparativa entre os
resultados obtidos com o método petrográfico e com os limites de expansão de três normas do
método acelerado das barras de argamassa, realizados com agregados do estado de
Pernambuco, buscando identificar as características reativas que influenciaram no resultado
das expansões das barras.
1.3.2 Objetivos específicos
O estudo tem os seguintes objetivos específicos:
• Avaliar o grau de reatividade dos agregados quanto à RAA através dos limites de
expansão estabelecidos pelas normas ASTM C 1260 (2005), NBR 15577- 4 (2008) e
CSA A23.2-25A (1994) do método acelerado das barras de argamassa;
Figura 1.2 - Bloco de fundação de um edifício comercial com 25 anos de idade (ANDRADE, 2006).
22
• Apresentar a caracterização mineralógica assim como as indicações da potencialidade
reativa dos agregados obtidas com o resultado da análise petrográfica;
• Analisar as características dos minerais deletérios, identificando particularidades
mineralógicas comuns entre as amostras.
1.4 Estruturação da dissertação
O trabalho está organizado em sete capítulos. O primeiro capítulo é composto pela introdução
e apresenta as justificativas da pesquisa, o histórico da reação deletéria, os objetivos e a
estruturação do estudo.
No segundo capítulo é realizada uma abordagem da reação álcali-agregado em que se
empreende a definição da reação, seu mecanismo de expansão, assim como os tipos de reação
álcali-agregado existentes.
O terceiro capítulo é composto pelos principais fatores que interferem na reação álcali-
agregado, que são a concentração de hidróxidos alcalinos, agregados reativos, umidade,
temperatura, tensão de confinamento e tempo.
O quarto capítulo trata dos principais métodos de investigação da reação deletéria que consta:
a análise petrográfica, a microscopia eletrônica de varredura, o método acelerado das barras
de argamassa, o método para avaliar combinação agregado/material cimentício, o método dos
prismas de concreto e o método acelerado de prismas de concreto.
O quinto capítulo compõe-se da descrição do programa experimental e trata de informações
sobre os materiais e os métodos de ensaios utilizados: a análise petrográfica e o método
acelerado das barras de argamassa.
No sexto capítulo, são apresentados os resultados e discussões dos dois métodos de ensaios
utilizados, bem como a realização de análise comparativa entre os ensaios.
O último capítulo traz as considerações finais, exibindo as conclusões e as sugestões para
trabalhos futuros.
23
2 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
2.1 Definição
A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação química que ocorre internamente em estruturas
de concreto. Consiste no processo em que alguns minerais reativos dos agregados reagem
com hidróxidos alcalinos normalmente provenientes do cimento, resultando na formação de
gel que em presença de água se expande, podendo originar fissuras. A Figura 2.1 mostra as
etapas do processo de reação, desde a formação do gel até a fissuração.
Figura 2.1 – Processo de reação álcali-agregado (FERRARIS, 2000 apud VALDUGA, 2002).
Alta
Não fissura
Agregados reativos Álcalis
Formação de gel
Água Permeabilidade do concreto
Expansão do gel
Porosidade do concreto
Baixa
Tensões
Maior que a resistência do
concreto
Menor que a resistência do
concreto
Fissura Não fissura
24
As reações ocorrem quando da dissolução dos álcalis na água de amassamento do concreto e,
posteriormente, na água contida nos poros do concreto, gerando uma solução alcalina que
reagirá com os agregados, dando início à RAA (SILVA, 2007).
A ocorrência de reação álcali-agregado no concreto pode manifestar-se através de padrões de
fissuração não orientados (tipo mapa), fissuras alongadas e orientadas, exsudação do gel,
deterioração do concreto causada pela fissuração e deformações, e deslocamento do concreto
(KUPERMAN et al., 1997). A Figura 2.2 mostra uma face lateral da superfície do concreto de
uma galeria de drenagem com exsudação de gel na fissura.
2.2 Mecanismo de Expansão
De acordo com Tiecher (2006), a RAA é um processo que envolve íons alcalinos, em especial
o sódio (Na+) e o potássio (K+), derivados de frações argilosas (argila ou xisto) que provêm do
cimento, íons hidroxilas (OH-) e alguns minerais que compõem os agregados. Diamond
(1975) descreve que os álcalis originados do cimento podem ser solúveis e insolúveis. Os
solúveis são encontrados nos sulfatos e os insolúveis nas fases sólidas presentes no clínquer,
podendo todos os álcalis participarem da reação deletéria.
Figura 2.2 - Exsudação de gel na superfície do concreto de uma galeria de drenagem (HASPARYK; DAL MOLIN; MONTEIRO, 2006).
25
A reação álcali-agregado não ocorre em minerais com fases silicosas bem cristalizadas, mas
sim com as fases silicosas microcristalinas, criptocristalinas e amorfas por apresentarem
maior área de contato e estrutura desordenada (GLASSER; SWAMY, 1992 apud MUNHOZ,
2007).
Estão apresentadas, através da Figura 2.3, duas formas de arranjo atômico dos minerais na
fase silicosa:
a) estrutura ordenada e bem cristalizada da sílica (sílica cristalina);
b) estrutura desordenada e mal cristalizada (sílica amorfa).
Quando a sílica de um mineral é bem organizada (cadeia cristalina), os íons hidroxilas e
alcalinos atacam somente na superfície externa e poucos íons de sílica passam para a fase
fluida pelo fato desse processo ser lento (GLASSER; KATAOKA, 1981).
Os agregados reativos presentes no concreto são cobertos pela pasta de cimento Portland e
estão em contato direto com os produtos hidratados e com a solução dos poros, rica em íons
dissolvidos, conforme mostra a Figura 2.4. Os compostos contendo álcalis, quando participam
das reações de hidratação no concreto, formam produtos como etringita (C-S-H) e as fases
aluminato, liberando íons hidroxila (OH-). Os principais álcalis responsáveis pela alcalinidade
(b) Sílica amorfa
Figura 2.3 – Arranjo atômico dos minerais na fase silicosa com estrutura cristalina e amorfa (COLLINS et al., 2008).
(a) Sílica cristalina
26
da solução dos poros do concreto são o sódio (Na+) e o potássio (K+), sendo que estes
participam nessa etapa apenas para balancear as cargas negativas (HOBBS, 1988).
Os íons hidroxila (OH) presentes na solução dos poros do concreto atacam as ligações do
grupo siloxano (Si-O-Si) do agregado com fases reativas, rompendo as suas ligações e
formando silanol (Si-OH), conforme mostra a Figura 2.5, sendo expressa através da equação
abaixo:
Si-O-Si + H20 Si-OH…OH-Si
De acordo com Glasser e Kataoka (1981), o grupo silanol (Si-OH) formado na superfície do
agregado é rompido pelos íons hidroxilas (OH¯) com liberação de água, conforme a Figura
2.6, sendo expressa através da equação a seguir:
Si-OH + OH SiO + H2O
Sílica amorfa
Solução dos poros
Agregado
Íons alcalinos
Figura 2.4 - Agregado na solução dos poros com fase reativa devido à estrutura desordenada (COLLINS et al., 2008).
27
Figura 2.5 – Ruptura das ligações do grupo siloxano (Si-O-Si) pelos íons Hidroxila (OH¯ ) (COLLINS et al., 2008).
Figura 2.6 – Ruptura do grupo silanol (Si – OH¯ ) pelos íons hidroxila (OH¯ ) (COLLINS et al., 2008).
Íons alcalinos
Solução dos poros
Sílica amorfa
Agregado
Grupo silanol
Solução dos poros
Sílica amorfa
Agregado
Íons alcalinos
Grupo silanol
28
As cargas negativas criadas pelo rompimento das ligações são balanceadas pelos íons
alcalinos com cargas positivas, sódio e potássio. Os íons SiO liberados, passam a ser atraídos
pelos cátions alcalinos da solução dos poros, formando um gel sílico alcalino, conforme
mostram a Figura 2.7 e a equação abaixo:
Si-OH + Na+ + OH¯ Si-O-Na + H2O
O gel alcalino formado absorve água e não pode se expandir livremente, porque está
restringido pela pasta de cimento. O gel em expansão provoca tensões de tração (Figura 2.8)
e as fissuras no concreto ocorrerão quando a pressão exercida em determinado local pela
reação expansiva exceder a resistência à tração da partícula de agregado ou da pasta de
cimento (FOURNIER; BERUBÉ, 2000).
Solução dos poros
Íons alcalinos
Sílica amorfa Agregado
Gel álcali-sílica
Reação com OH
Figura 2.7 – Atração do SiO¯ e cátions alcalinos formando gel sílico alcalino ao redor do agregado (COLLINS et al., 2008).
29
O gel pode adquirir uma composição química variável e indefinida, podendo considerar-se
que um gel com maior teor de íons sódio ou potássio terá maior expansão que um gel rico em
cálcio (PREZZI; MONTEIRO; SPOSITO, 1997).
2.3 Tipos de Reação Álcali-agregado
A reação álcali-agregado apresenta três classificações em função da composição mineralógica
dos agregados constituintes do concreto: reação álcali-sílica, reação álcali-silicato e reação
álcali-carbonato (PAULON, 1981; FURNAS, 1997).
2.3.1 Reação álcali-sílica (RAS)
É o tipo de reação álcali-agregado em que participam a sílica reativa dos agregados e os
álcalis, na presença do Ca(OH)2 (hidróxido de cálcio) originado pela hidratação do cimento,
formando um gel expansivo (NBR 15577-1, 2008).
Figura 2.8 – Gel álcali-sílica exercendo pressão sobre a pasta ou agregado, por absorver água (COLLINS et al., 2008).
Solução dos poros
Íons alcalinos
Sílica amorfa
Agregado
Gel álcali-sílica
Força Força
Força
30
Segundo Paulon (1981), as rochas que desencadeiam a reação álcali-sílica podem possuir
formas bem definidas de sílica metaestável (tridimita e cristobalita), sílica microcristalina
amorfa (opala), certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais, e sílica sob a forma de
quartzo criptocristalino, que é a forma mais desordenada e reativa (chert, flint e calcedônia).
Na reação álcali-sílica, normalmente há exsudação do gel na superfície do concreto, o qual é
composto basicamente de sílica e álcalis. Esse tipo de reação é mais comum do que as reações
álcali-silicato e álcali-carbonato, em função de que grande parte das rochas utilizadas como
agregados no concreto possuem sílica (TIECHER, 2006).
2.3.2 Reação álcali-silicato (RASS)
É um tipo específico de reação álcali-sílica, em que participam os álcalis e alguns tipos de
silicatos presentes em certas rochas. Os silicatos reativos mais comuns são o quartzo
tensionado por processos tectônicos, e os minerais da classe dos filossilicatos presentes em
ardósias, filitos, xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos, dentre outros (NBR 15577-1, 2008).
Apresenta o mesmo mecanismo que a reação álcali-sílica, porém ocorre mais lentamente,
devido ao fato dos minerais estarem mais dispersos em seu retículo cristalino. É o tipo de
RAA mais encontrado no Brasil, estando as fundações (blocos e sapatas) da Região
Metropolitana do Recife inclusas nesse tipo de reação (CAVALCANTI et al., 2005).
2.3.3 Reação álcali-carbonato (RAC)
De acordo com a NBR 15577-1 (2008), a RAC é o tipo de reação em que participam os álcalis
e os agregados rochosos carbonáticos. A forma mais conhecida de deterioração do concreto é
devida à desdolomitização da rocha e, conseqüentemente, ao enfraquecimento da ligação
pasta-agregado. Não ocorre a formação do gel expansivo, mas de compostos cristalizados
como brucita, carbonatos alcalinos, carbonato cálcico e silicato magnesiano. A expansão do
concreto, nesse caso, é originada pela pressão de cristalização devida ao crescimento da
calcita e da brucita confinadas.
31
Como a reação regenera os hidróxidos alcalinos, a desdolomitização terá continuidade até que
a dolomita tenha reagido por completo ou a fonte de álcalis se esgote, existindo consideráveis
divergências sobre o seu mecanismo (NBR 15577-1, 2008).
Silveira et al. (2006) avaliou vários agregados de origem carbonática, constituídos por
pequenas quantidades de silicatos em sua composição mineralógica, deixando evidente que,
além da desdolomitização desencadeada pelos carbonatos presentes nos agregados, houve a
formação do gel característico da reação álcali-silicato. A reação álcali-carbonato é rara, não
se tendo evidências concretas de sua ocorrência no Brasil.
32
3 PRINCIPAIS FATORES INTERFERENTES NA REAÇÃO ÁLCALI -
AGREGADO
Existem vários fatores que interferem no desencadeamento da reação álcali-agregado, que
podem ser através das características dos materiais (agregados e cimento), das influências
externas (umidade, temperatura e tensão de confinamento) e do tempo.
Segundo Lopes (2004), os fatores indispensáveis para que a RAA ocorra em estruturas de
concreto são: agregados reativos, umidade suficiente e concentração de hidróxidos alcalinos
suficientes na solução dos poros do concreto para reagir com o agregado. Na ausência de
qualquer um desses três fatores, a reação não ocorre. Estão mostrados abaixo os principais
fatores que interferem na reação deletéria.
3.1 Concentração de hidróxidos alcalinos
O cimento Portland é composto por matérias-primas como calcário, argila, gipsita e adições, e
constitui o elemento principal para formação dos álcalis, sendo os álcalis por sua vez
expressos na forma de óxido de potássio (K2O) e óxido do sódio (Na2O). A quantidade de
álcalis disponíveis no cimento Portland é expressa em equivalente alcalino, conforme a
equação abaixo, por apresentar melhor correlação com a expansão relacionada com a reação
álcali-agregado (DIAMOND, 1975 apud TIECHER, 2006).
Na2Oeq = Na2O (%)+ 0,658 K2O (%)
Folliard (2006) argumenta que, além do cimento, existem outras fontes que contribuem na
alcalinidade do concreto, como a água de amassamento, adições, alguns agregados e agentes
externos. Desta forma, questiona-se a atitude de se limitar somente o índice dos álcalis do
cimento Portland por não ser uma maneira eficaz, tendo se adotado como parâmetro o teor de
álcalis totais por metro cúbico de concreto.
33
De acordo com Munhoz (2007), o limite de álcalis normalmente recomendado é de 3 kg/m3
de concreto, expresso em equivalente alcalino, podendo estar na faixa de 1,8 a 3,0 kg/m3 e
variar dependendo do grau de reatividade do agregado e das condições de exposição da
estrutura.
A NBR 15577-1 (2008) propõe que a utilização de valores limites dos álcalis do concreto
estejam relacionados com a intensidade da ação preventiva, classificada em função do tipo de
estrutura e das condições de exposição. Esta norma recomenda limitar o teor de álcalis do
concreto, considerando-se uma intensidade de ação preventiva mínima, a valores menores que
3,0 kg/m3 de concreto, expresso em equivalente alcalino, bem como limitar o teor de álcalis
do concreto a valores menores que 2,4 kg/m3 de concreto, considerando-se uma intensidade de
ação preventiva moderada.
Oberholster, Van Aardt e Brandt (1983 apud HASPARYK, 1999), estabelecem os parâmetros
citados abaixo para os agregados sul-africanos:
• Acima de 3,8 kg/m3 de equivalente alcalino (Na2Oeq), o agregado terá comportamento
expansivo;
• Entre 1,8 kg/m3 e 3,8 kg/m3 de equivalente alcalino (Na2Oeq), podem ocorrer
expansões;
• Abaixo de 1,8 kg/m3 de equivalente alcalino (Na2Oeq), o agregado terá
comportamento inócuo.
A Figura 3.1 mostra os parâmetros citados acima.
34
Figura 3.1 – Comportamento da reação em função da relação entre o teor de álcalis do cimento e o consumo de cimento no concreto (OBERHOLSTER; VAN AARDT; BRANDT,
1983 apud HASPARYK, 1999).
3.2 Agregados reativos
Os agregados utilizados em concreto são normalmente constituídos de rochas, sendo estas
formadas por aglomerados de minerais diferindo entre si, basicamente, pela composição
mineralógica e pela textura (forma dos grãos minerais e o modo como estes estão dispostos).
A mineralogia e a textura que caracterizam as rochas são determinadas pela sua origem
geológica.
De acordo com a sua origem, as rochas podem ser classificadas em três tipos básicos,
conforme detalhado por Guerra e Cunha (1994):
• Rochas ígneas – também chamadas de rochas magmáticas, são formadas pela
solidificação do magma na crosta terrestre. O material fundido em partes profundas
no interior da terra que denominamos magma, pode deslocar-se no interior da crosta,
em direção a regiões de menor pressão. À medida que o magma se desloca para
35
regiões mais frias, perde calor e se consolida, cristalizando as faces minerais que
constituirão as rochas ígneas. Existem vários tipos de magma que, conseqüentemente,
dão origem a diferentes rochas ígneas, tais como: granito, gabros e sienitos (tipos
intrusivos) e basaltos, fonolitos e riolitos (tipos extrusivos). A sílica é o principal
constituinte do magma fundido a altas temperaturas e originado em grandes
profundidades. As rochas ígneas são as classes de rochas predominantes na crosta
terrestre, representando cerca de 80% em volume. A Figura 3.2 mostra um tipo de
rocha ígnea.
Figura 3.2 – Alteração esferoidal em rocha ígnea
(RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000).
• Rochas Sedimentares – são formadas por deposição de materiais (sedimentos)
provenientes da desagregação de rochas, tendo a água e o vento como principais
agentes de transporte desses sedimentos. Quando os agentes perdem a capacidade de
transportar, devido principalmente a uma diminuição da velocidade, ocorre a
sedimentação (acúmulo de materiais nas bacias de sedimentação) que, por sua vez,
são submetidos à compactação e à cimentação, dando origem às rochas sedimentares.
Essas rochas representam cerca de 5% em volume da crosta terrestre, e cerca de 3/4
de sua superfície são por elas cobertos. As rochas sedimentares formam apenas uma
36
película superficial sobre as rochas magmáticas e metamórficas. A Figura 3.3 mostra
um bloco de rocha sedimentar.
Figura 3.3 – Rocha sedimentar da região de Punta Arena, Sul do Chile (RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000).
• Rochas Metamórficas – formam-se quando as rochas ígneas, sedimentares ou
metamórficas são recristalizadas a altas temperaturas e/ou pressões, ou deformam-se
pela movimentação de placas tectônicas, promovendo transformações nas suas
características mineralógicas e texturais. O metamorfismo pode ser de contato,
dinâmico ou regional. O metamorfismo de contato ocorre devido a transformações da
rocha encaixante pelo calor emitido de um corpo ígneo intrusivo; o dinâmico ocorre
devido à pressão e ao cisalhamento sobre material rochoso a grandes profundidades,
dando origem a milonitos; o regional ocorre onde as novas condições de pressão e
temperatura sobre o material crustal originam variedades de rochas metamórficas, tais
como: ardósias, filitos micaxistos e gnaisses. As rochas metamórficas representam
cerca de 15% em volume da crosta terrestre. A Figura 3.4 mostra uma rocha
metamórfica com estrutura gnáissica.
37
Figura 3.4 – Rocha metamórfica com estrutura gnáissica e bandamento, interdigitadas por feições ígneas (RUBERTI; SZABÓ; MACHADO, 2000).
Os agregados reativos são aqueles que, na sua composição, possuem fases mineralógicas
silicosas susceptíveis à reação com os álcalis solúveis do concreto. Características como tipo,
forma, tamanho, composição dos agregados e área específica dos grãos, exibem
comportamentos que afetam a magnitude da reação.
De acordo com Haha (2006), tipos diferenciados de agregados utilizados em um mesmo
concreto, nas mesmas condições de exposição, terão diferentes comportamentos de expansão.
Estas diferenças podem ser atribuídas à distribuição e à quantidade de sílica reativa contida
nos agregados.
Monteiro (2001) realizou um estudo onde analisou a textura de rochas com estruturas
químicas e mineralógicas semelhantes, concluindo que as rochas que apresentaram maiores
deformações resultaram em maiores expansões.
Em relação à granulometria dos agregados, a diminuição das partículas tende, geralmente, a
aumentar a reação devido ao aumento da superfície específica do agregado (FOURNIER;
BERUBÉ, 2000).
38
Segundo Vivian (1951 apud SABBAG, 2003), a presença de agregados reativos de dimensão
muito pequena (< 0,050 mm) provoca uma reação antes que o gel tenha se formado. Devido à
grande superfície específica, grandes quantidades de materiais finos fazem com que a
concentração de álcalis seja rapidamente reduzida, impedindo a reação secundária nos
agregados maiores, a qual provocaria a formação do gel expansivo.
Baseado em ensaios realizados, Andriolo (2006) mostra através da Figura 3.5 a influência dos
finos (< 0,075 mm), utilizando-se areia artificial (pó-de-pedra). Constatou-se que houve
mitigação das expansões com o aumento do teor de finos. Diante disso, o autor incentiva a
otimização de agregados com granulometria inferior a 0,075 mm produzidos a partir dos
próprios agregados reativos, objetivando inibir as reações expansivas.
A severidade da expansão devida à RAS irá aumentar à medida em que a proporção de sílica
reativa na quantidade total de agregado da mistura aumentar, até atingir o “teor péssimo”,
para agregados que apresentem este tipo de comportamento. A partir do valor denominado de
“teor péssimo”, um aumento do teor de sílica acarretará uma diminuição da expansão.
Figura 3.5 – Influência do teor de finos na expansão devido à reação Álcali-agregado (ANDRIOLO, 2006).
39
A Figura 3.6 ilustra um modelo desse comportamento. Na região “A” da curva ocorre reação
sem ocorrência de fissuração. Na região “B”, existe excesso de álcalis, ocorrendo a reação
expansiva do concreto no estado endurecido, gerando fissuração. Na região denominada “C”,
a reação ainda ocorre gerando fissuração, no entanto, o teor de sílica supera o de álcalis. Na
região “D” o excesso de sílica consome rapidamente os álcalis reduzindo sua concentração ou
consumindo-os completamente sem causar danos (HASPARYK, 1999).
Outro fator que aumenta o poder de reação dos agregados são as alterações em rochas que
causam distorções resultantes de deformações tectônicas. As rochas contendo quartzo
decorrente de processos tectônicos, especificamente o de cisalhamento, causam a deformação
do cristal desse mineral que ocorre em quatro estágios: a extinção ondulante, lamelas de
deformação, desenvolvimento de subgrãos e recristalização (DORADO, 1989 apud
HASPARYK, 1999).
O Quadro 3.1 apresenta uma relação de rochas e minerais susceptíveis ao desenvolvimento da
reação com álcalis do concreto.
Figura 3.6 – Comportamento péssimo (HOBBS, 1988 apud HASPARYK, 1999).
40
Minerais reativos com cristalinidade baixa ou sílica metaestável e vidros vulcânicos
Rochas de ocorrência Material reativo
Rochas sedimentares Rochas vulcânicas
Opala, tridimita ou cristobalita, vidro vulcânico ácido, intermediário ou básico
Rochas sedimentares contendo opala, como folhelho, arenito, rochas silicificadas, alguns cherts e flints e diatomito
Rochas vulcânicas com vidro ou vitrofíricas: rochas ácidas, intermediárias ou básicas como riolito, dacito, latito, andesito, tufo, perlita, obsidiana e todas as variedades contendo uma matriz vítrea, alguns basaltos
Rochas reativas contendo quartzo
Material reativo Tipos de rocha
Calcedônia, quartzo microcristalino e criptocristalino Quartzo macrogranular, com o retículo cristalino deformado, rico em inclusões, intensamente fraturado, com quartzo microcristalino no contato do grão
Chert, flint, veio de quartzo, quartzito, quartzo arenito, arenito, quartzoso, calcário silicoso
Rochas vulcânicas 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 ígneas: granito,granodiorito e charnockito • rochas sedimentares: arenito, grauvaca, siltito, argilito,
folhelho, calcário silicoso, arenito e arcóseo • rochas metamórficas: gnaisse, quartzo-mica xisto,
quartzito, filito, ardósia
Em ordem decrescente de reatividade encontram-se os minerais com estrutura amorfa (opala e
vidro), microcristalina a criptocristalina (calcedônia), metaestável (tridimita e cristobalita) e
cristalina (quartzo, feldspato deformados e filossilicatos alterados) (KIHARA, 1993).
Quadro 3.1 – Relação de rochas e minerais susceptíveis ao desenvolvimento da reação com álcalis (NBR 15577-3, 2008).
41
3.3 Umidade
O processo de expansão do gel da RAA é desencadeado em função da presença da umidade
no concreto. Estruturas com sistema de drenagem deficiente, obras hidráulicas como
barragens e concreto em contato com terrenos úmidos, são mais susceptíveis à reação álcali-
agregado.
Silveira (1997) relata que, em concretos massa, a umidade relativa se mantém no seu interior
a níveis constantes, mesmo para estruturas não submetidas à presença constante d’água, pois a
mistura dos materiais para proporcionar a moldabilidade do concreto é realizada muitas vezes
com água em excesso.
Em obras situadas na RMR pôde ser observada uma relação direta entre a intensidade do
quadro fissuratório e a umidade do solo. Nas fundações em que o solo se apresentava mais
úmido, em função do lençol freático estar localizado mais próximo da superfície, existia uma
maior intensidade de fissuração (PECCHIO et al., 2006).
Figueirôa e Andrade (2007) afirmam que a umidade relativa necessária para ocorrer a RAA
em um elemento de concreto deve ser superior a 80%. No estudo realizado por Kihara (1986),
constatou-se que a umidade relativa acima de 85% tende a ocasionar expansão, embora o gel
possa ser formado em umidades mais baixas.
Valduga et al. (2005) realizou um estudo para verificar, dentre outros fatores, a influência da
relação a/c na reação álcali-agregado, conforme Figura 3.7. Quando fixada a consistência e
variadas significativamente as relações a/c, os resultados indicaram que quanto menor a
relação a/c, maior será a expansão. Esta afirmativa pode ser decorrente da matriz menos
porosa de argamassas com baixa relação a/c, o que resulta em menos espaço para expansão
dos produtos de reação. Quando o ensaio é prolongado, atingindo maiores idades, nota-se que
em torno dos 60 dias as expansões tendem a estabilizar-se.
42
Figura 3.7 – Expansões das barras em diferentes relações a/c. (VALDUGA et al., 2005).
A migração dos álcalis ocorre pelo gradiente de umidade e pela diferença de potencial
elétrico, sendo o deslocamento dos álcalis originados das partes úmidas para as partes secas
do concreto (XU; HOOTON, 1993).
3.4 Temperatura
O nível elevado de calor no ambiente provoca aceleração das reações químicas nas estruturas
de concreto, constatando-se que na medida em que se eleva a temperatura, aumentam as
expansões provenientes da reação álcali-agregado (PAULON, 1981). De acordo com Kihara
(1986), as altas temperaturas aceleram a hidratação do cimento, intensificando a agressividade
das soluções alcalinas, tornando as reações mais rápidas.
Swamy e Al-Alasi (1988) realizaram um estudo onde avaliaram a influência da temperatura
na RAA e verificaram que os concretos curados à 38 °C apresentaram considerável redução
da resistência à compressão no período de um ano, além de apresentarem expansão e
fissuração bastante severas. As amostras curadas à 20 °C apresentaram poucas evidências de
deterioração e aumento contínuo da resistência à compressão.
43
No estudo realizado por Shayan e Xu (2004 apud SILVA, 2007) foi verificada a influência da
temperatura de cura em prismas de concreto fabricados com cimento de alto teor de álcalis
(1,4% em Na2Oeq) e agregado reativo, conforme a Figura 3.8. Esta figura mostra que quanto
maior for a temperatura de cura, maior será a expansão.
Figura 3.8 - Expansão x temperatura de cura em prismas de concreto (SHAYAN; XU, 2004 apud SILVA, 2007).
De acordo com Fournier e Berubé (2000), quanto maior for a temperatura ambiente, menor
será a umidade relativa necessária para a ocorrência da reação deletéria.
3.5 Tensão de confinamento
As expansões e danos devidos à RAA são bastante influenciados pelo confinamento e pela
presença de tensões aplicadas à massa de concreto. Caso as tensões de compressão estejam
bem distribuídas, podem ocasionar redução da expansão na direção dos esforços da
compressão, evitando-se, assim, a abertura de fissuras e reduzindo-se a circulação de água no
interior do concreto (BULLETIN, 1992).
A reação álcali-agregado causa tensões de tração nos elementos de concreto da ordem de 2 a
8,6 MPa, numa média em torno de 5 MPa. Forças externas que gerem tensões de compressão
44
nos elementos deteriorados acima dos valores citados, podem impedir ou mitigar a expansão
(FOURNIER; BERUBÉ, 2000).
Fornier e Berubé (2000) relatam que a deterioração da RAA em elementos estruturais de
concreto pode ser restringida através de cintamento (confinamento), sendo este capaz de
controlar de forma satisfatória a reação expansiva e a conseqüente formação de fissuras.
Em barragens de gravidade, as expansões são maiores no topo, pelo fato das estruturas neste
local estarem menos confinadas do que na base. Estas tensões de confinamento são
produzidas ou aumentadas pela própria expansão devido à existência do confinamento
atuando na redução e, em alguns casos, até na paralisação da expansão (SILVA, 2007).
As tensões de confinamento, na realidade, não bloqueiam a atuação da reação, apenas a
pressão exercida pelo gel pode não ser suficiente para vencer a pressão aplicada
(FIGUEIRÔA; ANDRADE, 2007).
3.6 Tempo
O fator tempo não é determinante para a ocorrência da reação álcali-agregado. O surgimento
da RAA não ocorre em um determinado tempo específico, podendo eventualmente parar
quando todos os minerais reativos presentes nos agregados tiverem sido consumidos
(HASPARYK, 1999).
Existiram casos de expansão deletéria que foram observados em poucos anos, sendo exemplos
disso a Usina Apolônio Sales (situada entre os estados da Bahia e Alagoas) e uma edificação
residencial (situada na cidade de Recife), ambas com 3 anos após construídas; outras
observações também ocorreram após vários anos, como a ponte Paulo Guerra e um edifício
residencial (respectivamente, 29 e 25 anos de construídos), ambos situados na cidade de
Recife.
45
4 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
Existem diversos métodos normatizados que auxiliam a avaliação do comportamento do
agregado e da combinação cimento-agregado quanto à reatividade potencial e, em casos
potencialmente reativos, direcionam as condições adequadas de uso desses agregados a fim de
se evitar o desencadeamento da reação expansiva com o passar do tempo. Estruturas de
concreto que já apresentam indícios da RAA também podem ser investigadas para verificar o
seu grau de deterioração.
Cada método de ensaio relacionado com a RAA possui vantagens e desvantagens assim como
limitações. Alguns destes métodos devem ser investigados em combinação com outros, a fim
de se obter maiores evidências sobre o desempenho do agregado no que se refere à sua
reatividade, sendo abordados abaixo os principais métodos.
4.1 Análise petrográfica
A análise petrográfica, também chamada de método petrográfico, é preconizada pela NBR
15577-3 (2008) e ASTM C 295 (2003) para o agregado, bem como pela ASTM C 856 (2004)
para o concreto.
Este método envolve tanto observações macroscópicas, quanto análises através do
microscópio estereoscópio e óptico. O resultado do método petrográfico das rochas fornece
informações, tais como: composição mineralógica, arranjo estrutural dos componentes, forma,
textura, granulação, além de chamar a atenção para a presença de minerais reativos e fases
deletérias quanto à RAA.
Em relação aos concretos, além de classificar os agregados, a análise petrográfica determina a
ocorrência de feições ou características provenientes da reação álcali-agregado, tais como gel
nos poros, bordas de reação ao redor dos agregados e presença de microfissuras.
No caso de quartzo tensionado com estrutura cristalina deformada, a lâmina colocada no
microscópio óptico sobre luz polarizada mostra o grão variando de coloração clara até escura,
46
conforme se realiza o giro da plataforma do equipamento. O ângulo necessário para completar
a extinção (mudança de claro para escuro) é conhecido como ângulo de extinção ondulante,
pois se considera reativo o quartzo com ângulo de extinção ondulante com valores superiores
a 15° (FIGUEIRÔA; ANDRADE, 2007).
Além da extinção ondulante, outras características microestruturais do quartzo devem ser
consideradas para a avaliação da deformação e conseqüente reatividade das rochas utilizadas
como agregado tais como banda de deformação, desenvolvimento de subgrão, recristalização,
dentre outros.
A NBR 15577-3 (2008) menciona quantificação do ângulo de extinção ondulante para rochas
que apresentam quartzo maior que 0,15 mm em proporção igual ou superior a 5% do total da
rocha. A referida norma recomenda a estimativa da quantidade de quartzo microgranular com
dimensão menor que 0,15 mm.
De acordo com Paulon (1981), faz-se necessário que a análise petrográfica seja realizada por
um profissional com experiência no fenômeno, para melhor identificação dos minerais que
possam causar a reação deletéria.
O método petrográfico caracteriza o agregado e fornece indicações sobre seu potencial
reativo, classificando o agregado em potencialmente inócuo e potencialmente reativo. Este
método de ensaio isolado não é suficiente para avaliar a expansão potencial deletéria devida à
RAA, necessitando da utilização de outros métodos de ensaios a fim de se comprovar os
resultados.
4.2 Microscopia eletrônica de varredura A microscopia eletrônica de varredura (MEV) é um método que vem sendo bastante utilizado
na investigação da reação álcali-agregado. Amostras de concreto ou argamassa que foram
submetidas a ensaios para se avaliar a reatividade potencial do agregado ou as amostras
oriundas de obras com indícios de expansão, podem ser avaliadas por este método.
As amostras são previamente submetidas à análise visual através da lupa estereoscópica para
identificação dos pontos que serão analisados. Em seguida, as amostras são analisadas através
47
do microscópio eletrônico de varredura utilizando-se em conjunto a técnica de espectrometria
de energia dispersiva, que possibilita uma correlação entre as diversas morfologias
características dos produtos encontrados e seus componentes químicos (HASPARYK, 1999).
Segundo Hasparyk (1999) o gel produto da reação pode ser analisado no MEV através de
bordas nas interfaces da pasta/agregado em amostras polidas, dos poros das amostras, bem
como dispersos na argamassa e depositados nas fissuras dos agregados. Com as amostras
polidas é possível observar-se imagens com controle de tonalidades e obtenção da
composição química.
A microscopia eletrônica de varredura permite análises em grandes ampliações, possibilitando
a identificação precisa da morfologia dos produtos de RAA, onde pode-se verificar a
deterioração da estrutura devida à concentração dos produtos e classificar-se os vários tipos de
géis formados.
4.3 Método Acelerado das Barras de Argamassa
Anteriormente à elaboração do método acelerado das barras de argamassa, o método mais
utilizado para a determinação da reatividade de agregados com os álcalis, no que se refere à
reação álcali-sílica, era o ensaio das barras de argamassa.
O método das barras de argamassa apresentava algumas vantagens em relação a outros, tais
como o método químico e a análise petrográfica, mas possuía limitações relativas,
notadamente pelo tempo excessivamente longo para a obtenção de respostas de agregados
quartzosos de reatividade lenta. Suas limitações serviram como motivação para o
desenvolvimento de um novo método de ensaio.
Nos testes de métodos de ensaios em que barras foram preparadas de acordo com o método
americano das barras de argamassa, mas estocadas a 80 ºC em solução de NaOH a 1N,
encontraram-se resultados promissores. Através da continuidade de investigações, pôde-se
estabelecer um limite máximo de 0,11% aos 12 dias de cura alcalina em hidróxido de sódio
(NaOH) para definir-se um agregado inócuo, sendo considerado deletério o valor acima desse
limite.
48
Este método ficou conhecido como método acelerado da África do Sul ou método NBRI,
desenvolvido por Oberholster e Davies (1986). O método acelerado da África do Sul foi,
posteriormente, avaliado por investigadores e normatizado em 1994, tendo esta norma sido
submetida a várias modificações até a versão atual que é a ASTM C 1260 (2005).
O método acelerado das barras de argamassa (ASTM C 1260, 2005) é atualmente o mais
utilizado no Brasil e no mundo por necessitar de menor espaço em laboratório e investigar de
maneira rápida o comportamento de um agregado quanto à RAA. O referido método é
preconizado por várias normas, dentre elas encontram-se a ASTM C 1260 (2005), americana;
a NBR 15577-4 (2008), brasileira; e a CSA A23.2-25A (1994), canadense.
Este método analisa a reação álcali-agregado por meio de estudo da variação de comprimento
de barras de argamassa moldadas com agregados e cimentos. Os agregados devem se
enquadrar em frações pré-estabelecidas por norma na forma de areia (natural ou artificial)
para serem testados.
Em relação ao tipo de cimento a ser usado, a norma americana não fixa o teor de álcalis,
mencionando que este tem um efeito mínimo ou desprezível nas expansões da reação. Já as
normas canadense e brasileira fixam o teor de álcalis em (0,90 ± 0,10)%. Adicionalmente, a
norma americana limita a expansibilidade do cimento em autoclave, ASTM C 150 (2005), em
0,20% de forma a não se ter expansões adicionais geradas pelo óxido de magnésio (MgO)
e/ou óxido de cálcio (CaO) e estas não serem confundidas com a expansão da RAA.
As barras deverão ser moldadas nas dimensões (25 x 25 x 285) mm, e após a desmoldagem,
imersas em água a 80 ºC, realizando-se a primeira leitura após 24 horas. Em seguida, deve-se
submergi-las a uma concentração de hidróxido de sódio (NaOH 1N) a 80 ºC, realizando-se
leituras periódicas do comprimento das barras através do relógio comparador.
Em muitos países, pesquisadores estendem as medições dos ensaios até os 28 dias a partir da
leitura inicial, mantendo os limites propostos em norma, a fim de serem detectados os
agregados com reatividade lenta.
No Brasil, existem estudos que comprovam esse comportamento, como por exemplo, um
estudo realizado por Andrade et al. (2006) utilizando-se agregado de obra de concreto da
49
RMR através do método ASTM C 1260 (2005), no qual o método não acusou aos 16 dias a
potencialidade reativa do agregado e o mesmo desempenhou comportamento reativo em
campo, ou seja, resultado falso-negativo.
Ainda não existe um consenso no que se refere a limites de expansão e ao período de tempo
de análise dos agregados no ensaio acelerado das barras de argamassa, pois existem várias
normas para o ensaio em questão, cujos limites de expansão e tempo foram adaptados de
acordo com os agregados existentes nos vários países, conforme mostra a Tabela 4.1.
Tabela 4.1 - Adaptações do método acelerado das barras quanto aos limites de expansão e tempo adotados em diferentes países (BELLEW, 1997).
4.4 Método para avaliar combinação agregado/material cimentício
Este método é preconizado pela ASTM C 1567 (2005) e NBR 15577-5 (2008). Analisa a
combinação cimento/agregado através do mesmo procedimento operacional do método
acelerado das barras de argamassa, incluindo moldagens, condições de armazenamento, cura e
leituras.
O que difere neste método é que o material cimentício empregado para a confecção das barras
de argamassa pode ser qualquer tipo de cimento Portland, estando ou não combinado com
adições tais como escória de alto forno, sílica ativa e metacaulim.
Caso as adições sejam utilizadas em substituição parcial ao cimento empregado, pode ser
necessário o uso de um aditivo superplastificante, de forma a manter-se a consistência da
argamassa em 7,5% daquela obtida numa argamassa previamente preparada com o cimento
original.
País Idade (dia) Limite de expansão (%)
África do Sul 12 0,11
Itália 12 0,10
Austrália 10-22 0,10
Canadá - CSA A23.2-25A 14 0,15
Estados Unidos - ASTM C 1260 14 0,10
Noruega 14 0,15Argentina 28 -
50
A consistência obtém-se por meio de 30 golpes, em aproximadamente 30 segundos. Caso seja
utilizado aditivo na realização da moldagem das barras, a parcela de água adicional na mistura
deve ser considerada no cálculo da relação água/material cimentício.
De acordo com a ASTM C 1567 (2005), as expansões inferiores a 0,10% aos 14 dias a partir
da leitura inicial são classificadas como inócuas, e as superiores a 0,10% classificadas como
reativas.
A NBR 15577-5 (2008) estabelece que existe comprovação da mitigação da RAA quando as
expansões exibirem porcentagens inferiores a 0,10% aos 14 dias a partir da leitura inicial.
Para expansões iguais ou superiores a 0,10% no mesmo período, são necessários novos
ensaios a partir de novas misturas de adições.
4.5 Método dos prismas de concreto
Este método é preconizado pela ASTM C 1293 (1995), CSA A23.2-14A (1994) e NBR
15577-6 (2008). Inicialmente, corpos-de-prova prismáticos de concreto com consumo de
cimento de 310 kg/m3 eram confeccionados e armazenados em câmaras úmidas à 23 ºC, tendo
como limite de expansão do agregado o valor de 0,020% aos 84 dias. Este método de ensaio
foi sendo calibrado de forma que o comportamento dos corpos-de-prova em laboratório fosse
similar ao comportamento em campo.
O método dos prismas de concreto consiste em avaliar, por meio da variação do comprimento
de prismas de concreto, a susceptibilidade de um agregado (graúdo ou miúdo) em participar
ou não da reação deletéria. Pode também ser utilizado na investigação de combinações de
agregados miúdos e graúdos para uma combinação específica de concreto, assim como da
combinação com o cimento e eventuais adições.
O agregado graúdo deve possuir dimensão máxima de 19 mm e ser previamente analisado
através do método petrográfico. As frações granulométricas do agregado graúdo estão
apresentadas na Tabela 4.2.
51
Tabela 4.2 – Frações granulométricas do agregado graúdo (NBR 15577-6, 2008).
São moldados três prismas de concreto com dimensões de (75 x 75 x 285) mm e a relação a/c
deve estar entre 0,42 e 0,45 em massa. O consumo de cimento deve ser de 420 kg/m3 e um
equivalente alcalino de 1,25% na massa de concreto, sendo dissolvido NaOH a 1N na água
de amassamento para atingir essa porcentagem que corresponde a um teor alcalino de 5,25 kg
de álcalis por m3 de concreto. Essa adição alcalina é introduzida devido à necessidade da
obtenção de teores alcalinos mais elevados, no intuito de se acelerar o início da expansão em
prismas de concreto.
Para confecção dos prismas, caso haja necessidade de se analisar o agregado miúdo, deve-se
utilizar um agregado graúdo não reativo. Caso a análise seja referente ao agregado graúdo, o
agregado miúdo utilizado deve ser inócuo.
A leitura de referência deve ser realizada após o desmolde dos prismas na idade de 24 horas
em câmara úmida, permanecendo as amostras em ambiente climatizado com temperatura de
(38 ± 2) °C durante 1 ano. Serão feitas leituras aos 7, 28 e 56 dias assim como aos 3, 6, 9 e 12
meses. Caso seja necessário realizar-se leituras adicionais, sugere-se que sejam feitas em
intervalos de 2 meses.
As variações de comprimento dos prismas de concreto devem ser determinadas por meio de
um relógio comparador ou micrômetro comparador capaz de medir, pelo menos, variações
totais de 5,0 mm. O comparador deve ser construído de forma que sua menor divisão permita
uma leitura de 0,001 mm.
g99,0247,5247,5247,5148,5
Passante Retido
Peneira com abertura de malha
300 µm 150 µm25
4,75 mm 2,36 mm2,36 mm 1,18 mm1,18 mm 600 µm600 µm 300 µm
15
Quantidade de material em massa
%102525
52
Os resultados são expressos em porcentagem de expansão. De acordo com a ASTM C 1293
(1995), no que se refere à avaliação da reação álcali-sílica, o agregado será considerado
deletério se ocorrerem expansões iguais ou superiores a 0,04% em 1 ano.
4.6 Método acelerado dos prismas de concreto
Pesquisadores propuseram o método acelerado de prismas de concreto com a intenção de
reduzir o tempo de sua realização, passando de 12 meses para 3 meses, através da aceleração
da taxa de expansão pelo aumento da temperatura para 60 °C.
Com os resultados de vários testes do referido método, utilizando-se agregados de várias
localidades, pesquisadores perceberam que existia uma correlação entre o método dos prismas
de concreto e o método acelerado dos prismas de concreto aos 3 meses (FOURNIER et al.,
2004 apud SANCHEZ, 2008).
Berubé e Frenette (2003), testaram prismas imersos a 80 °C em solução alcalina e também
imersos em água, exposto à umidade relativa de 100%, constatando que podem ser avaliados
prismas de concreto quanto à potencialidade reativa do agregado, no período de 1 mês.
Sanchez (2008), realizou um estudo denominado método acelerado brasileiro de prismas de
concreto (ABCPT), baseado em ensaios de agregados encontrados no Brasil com litologias
diferentes. A Figura 4.1 mostra uma análise comparativa entre os métodos dos prismas de
concreto e o método acelerado brasileiro de prismas de concreto.
Os resultados obtidos indicaram que o ABCPT apresenta grande potencial para utilização na
análise e classificação de agregados em obras, pois apresenta grande correlação (87%) com o
método de prismas de concreto (SANCHEZ, 2008).
53
Figura 4.1 – Análise comparativa entre os métodos dos prismas de concreto (1 ano) e o método acelerado brasileiro de prismas de concreto (1 mês) (SANCHEZ, 2008).
O procedimento operacional proposto para o método acelerado de prismas de concreto é o
mesmo do ASTM C 1293 (1995), com exceção da concentração da solução e cura dos
mesmos.
54
5 PROGRAMA EXPERIMENTAL
É consenso no meio técnico/científico que a única maneira eficaz de se evitar o
desencadeamento da reação álcali-agregado em estruturas de concreto, mostra-se através da
realização de ensaios, que investiguem e classifiquem os agregados, previamente à sua
utilização.
Neste capítulo, será realizado o detalhamento dos métodos de ensaios realizados para a
análise do potencial de reatividade dos agregados, e são apresentados também os materiais
utilizados.
Para a realização dos ensaios, foi necessária a coleta de amostras de rochas de seis pedreiras
do estado de Pernambuco e um tipo de cimento padrão. As rochas foram submetidas à análise
petrográfica através da NBR 15577-3 (2008) e ao ensaio acelerado das barras de argamassa,
segundo procedimento proposto pelas normas (ASTM C 1260, 2005; NBR 15577- 4, 2008 e
CSA A23.2-25A, 1994).
O ensaio acelerado das barras de argamassa foi realizado em um único ensaio, pois os
procedimentos operacionais das três normas citadas acima são semelhantes, diferindo nos
limites de expansão de cada uma delas.
Adotou-se o ensaio acelerado das barras por ainda ser o mais utilizado mundialmente para a
verificação do comportamento reativo ou inócuo dos agregados quando expostos aos álcalis, e
pelo fato de demandar intervalo de tempo reduzido para a sua realização, sendo o ensaio de
petrografia necessário à complementação do estudo.
Os resultados dos ensaios serão analisados e discutidos em capítulo posterior. A Figura 5.1
mostra a etapa experimental do estudo.
55
Figura 5.1 - Fluxograma dos ensaios executados. Para a realização do ensaio acelerado, foi necessária a moldagem de três corpos-de-prova
prismáticos de argamassa por amostra de rocha avaliada, totalizando 18 barras.
5.1 Materiais selecionados
5.1.1 Agregados
Foram avaliadas amostras de rochas de seis pedreiras que fornecem ou forneceram agregados
graúdos para serem utilizados em concreto na Região Metropolitana do Recife. Essas
pedreiras estão situadas em cinco cidades do estado de Pernambuco (Ipojuca, Moreno, Vitória
de Santo Antão, Jaboatão dos Guararapes e Cabo de Santo Agostinho), conforme mostra a
Figura 5.2.
ENSAIOACELERADODAS BARRAS
ENSAIOPETROGRÁFICO
AGREGADOS(6 TIPOS)
ENSAIOS RAA
AGREGADOS(6 TIPOS)
CIMENTOPADRÃO
ENSAIOACELERADODAS BARRAS
ENSAIOPETROGRÁFICO
AGREGADOS(6 TIPOS)
ENSAIOS RAA
AGREGADOS(6 TIPOS)
CIMENTOPADRÃO
56
As amostras de rochas foram coletadas nas próprias pedreiras, onde os maciços rochosos já
haviam sido demolidos e as rochas encontravam-se amontoadas para posterior britagem.
Encontram-se especificadas abaixo as características litológicas das amostras de rochas
utilizadas no estudo.
Figura 5.2 – Mapa da região leste do estado de Pernambuco mostrando os locais de coleta das amostras de rochas (GOOGLE MAPS, 2008).
57
5.1.1.1 Granito
O nome granito faz referência à textura granulada da rocha que é a mais abundante da crosta
terrestre. O granito é uma rocha plutônica supersaturada, composta essencialmente por
quartzo e feldspato aos quais, freqüentemente, agregam-se em quantidades bem menores,
minerais máficos como a biotita, ou félsicos como a muscovita.
De acordo com Sanchez (2008), por ser rico em sílica (56% de SiO2), o granito apresenta
coloração clara, sendo sua tonalidade dependente do feldspato potássico presente que
normalmente é branca, mas que pode ser rosada ou vermelha se contiver hematita (óxido de
ferro) em forma de fíníssimas lâminas distribuídas uniformemente. Encontra-se na Figura 5.3
um dos granitos utilizados no estudo.
Figura 5.3- Granito
Figura 5.3 – Granito
5.1.1.2 Milonito
Os milonitos são os produtos de deformação cataclástica extrema de rochas quimicamente
estáveis, que foram trituradas e moídas entre as massas de rochas em movimento sobre os
lados opostos de uma zona de falha (WILLIAMS; TURNER; GILBERT, 1970).
58
A formação de milonito é comandada pelas propriedades reológicas da rocha que variam,
também, com a menor ou maior pressão de H2O e com as condições termodinâmicas no
momento da tensão.
Muitos milonitos derivam de rochas das famílias do granito e arenito, sendo o quartzo o
constituinte principal de um milonito inteiramente granulado. Alguns gnaisses facoidais são
verdadeiramente miloníticos (WILLIAMS; TURNER; GILBERT, 1970).
Os prefixos proto e ultra para os termos cataclasito e milonito referem-se à porcentagem de
matriz triturada da rocha, definindo-se em: protomilonito, entre 10 e 50%; milonito, entre 50 e
90%, e ultramilonito, maior que 90%. A Figura 5.4 mostra o milonito utilizado nos ensaios.
Figura 5.4 - Milonito
5.1.1.3 Gnaisse
O gnaisse é uma rocha metamórfica essencialmente quartzo-feldspática, de granulação
frequentemente média a grossa. Sua estrutura é muito variável, desde maciça, granitóide, com
foliação dada pelo achatamento, e derivada de processos de segregação metamórfica que
culminaram em rochas migmáticas.
Os gnaisses desenvolvem orientação dos feldspatos e do quartzo, seus constituintes
fundamentais, definindo a foliação ou estrutura gnáissica. Outra feição comum em gnaisses é
59
o bandamento que resulta da presença de faixas de coloração alternadamente mais clara e
mais escura, ora mais contínuas e nítidas, ora descontínuas e difusas (RUBERTI; SZABÓ;
MACHADO, 2000).
O gnaisse pode conter vários minerais, dependendo de suas condições de formação, sendo os
mais importantes: a apatita (fluorfosfato de cálcio), o epídoto (silicato de cálcio e alumínio
e/ou ferro), a granada (silicatos cúbicos de cálcio e ferro ou alumínio e cromo), hornblenda
(aluminossilicato de cálcio e magnésio ou ferro), a ilmenita (titanato ferroso), a magnetita
(óxido de ferro), a monazita (fosfato de cálcio e outros metais), a pirita (sulfeto de ferro), a
pirrotita (sulfeto de ferro) e a titanita. Encontra-se na Figura 5.5 uma das rochas gnaisse
utilizadas no estudo.
Figura 5.5 - Gnaisse
5.1.2 Cimento
Foi utilizado um cimento padrão formulado pela Associação Brasileira de Cimento Portland
(ABCP). Este cimento atende aos requisitos solicitados pelas normas do método acelerado das
barras de argamassa utilizadas nesse estudo, apresentando expansão em autoclave inferior a
0,20% e um teor de equivalente alcalino total expresso em (0,90 ± 0,10)%, conforme
especifica o Quadro 5.1.
60
Quadro 5.1 – Características do cimento padrão.
Propriedade Método de ensaio Resultado Especificação em norma
Óxido de sódio (Na2O) NBR NM 17 0,32% -
Óxido de potássio (K2O) NBR NM 17 0,91% -
Equivalente alcalino em Na2O* - 0,92% (0,90 ± 0,10) %
Área específica Blaine NBR NM 76 4890 cm2/g (4900 ± 200) cm2/g
Expansibilidade em autoclave ASTM C 151 0,02% < 0,20 %
(*) Equivalente alcalino em Na2O � Na2Oeq = 0,658 K2O % + Na2O %
5.2 Métodos utilizados
Os métodos selecionados para a realização do estudo foram a análise petrográfica e o método
acelerado das barras de argamassa, que serão descritos a seguir.
5.2.1 Análise petrográfica
Através da análise petrográfica, é possível se realizar a investigação das rochas quanto à
susceptibilidade ou não a reações químicas, objetivando verificar-se sua potencialidade
reativa através de uma correlação com vários parâmetros observados macroscopicamente e
microscopicamente, tais como: granulação, características mineralógicas, textura, estrutura,
alterações e deformações das rochas.
A análise petrográfica das amostras de rochas utilizadas nesse estudo foi realizada na
Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), seguindo-se as indicações da
NBR 15577-3 (2008).
Este ensaio foi realizado primeiramente ao microscópio estereoscópico, sendo
complementado por observação de lâminas delgadas (aproximadamente 30 µm) ao
microscópio óptico de luz transmitida, conforme a Figura 5.6. Foram observados os minerais
que compõem a rocha, sua textura, forma e coloração. Observou-se ainda a estrutura,
granulação, estado de alteração, deformação, tipo, classificação petrográfica e a reatividade
potencial das amostras de rochas.
61
5.2.2 Ensaio acelerado das barras de argamassa
Os procedimentos operacionais das normas NBR 15577- 4 (2008), ASTM C-1260 (2005) e
CSA A23.2–25A (1994) do ensaio acelerado das barras de argamassa são semelhantes,
diferindo nos limites de expansão apresentados por cada uma dessas normas.
Realizou-se na Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) o ensaio acelerado das
barras de argamassa. Este método consiste, basicamente, em se verificar a reatividade do
agregado através da variação de comprimento de barras de argamassa imersas numa solução
alcalina pré-estabelecida a 80 °C.
As amostras de rochas foram submetidas ao processo de britagem para atingir as frações
granulométricas estabelecidas em norma, conforme especificado na Tabela 5.1.
Figura 5.6 - Microscópio óptico (ABCP).
62
Tabela 5.1 – Granulometria do agregado para ensaio acelerado das barras.
Os equipamentos utilizados na britagem das rochas foram o britador de mandíbula e o de
rolos, conforme as Figuras 5.7 e 5.8.
O material britado foi submetido ao peneiramento e lavagem em água corrente, para remover-
se o pó aderido e as partículas finas do agregado. Em seguida, realizou-se a secagem em
estufa das frações retidas nas várias peneiras e o armazenamento em sacos plásticos fechados.
As fôrmas para a moldagem das barras foram montadas, e em seguida aplicada uma fina
camada de óleo mineral na parte interna, para facilitar a desforma das barras, realizando-se
Figura 5.7 - Britador de mandíbula modelo (20 x 15) cm.
Figura 5.8 - Britador de rolos modelo (25 x 15) cm.
g99,0247,5247,5247,5148,5
Passante Retido
Peneira com abertura de malha
300 µm 150 µm25
4,75 mm 2,36 mm2,36 mm 1,18 mm1,18 mm 600 µm600 µm 300 µm
15
Quantidade de material em massa
%102525
63
posteriormente o registro do comprimento efetivo das barras (distância entre pinos), conforme
a Figura 5.9.
Foram moldadas três barras de argamassa para cada combinação de cimento e agregado, com
dimensões de (25 x 25 x 285) mm, de traço 1:2,25 (cimento/agregado) e a relação
água/cimento 0,47. Para cada três barras, utilizou-se 440g de cimento, 990g de agregado e
206,8g de água destilada. As Figuras 5.10 e 5.11 ilustram, respectivamente, as frações
granulométricas dos agregados e o cimento, usados para a confecção das barras.
Figura 5.9 - Comprimento efetivo das barras medido na extremidade interior de pino a pino.
Figura 5.10 - Frações granulométricas dos agregados para moldagem das barras.
64
Realizou-se a mistura dos materiais na argamassadeira (Figuras 5.12 e 5.13), de acordo com a
sequência abaixo:
• Colocou-se toda a água de amassamento e o cimento na argamassadeira, misturando-
os em velocidade baixa, durante 30 segundos;
• Sem se paralisar a operação da mistura, adicionou-se o agregado gradualmente,
misturando-o por mais 30 segundos, também em velocidade baixa;
• Em velocidade alta, os materiais foram misturados por mais 30 segundos;
• Em seguida, o misturador foi desligado, iniciando-se a raspagem do fundo e das
paredes da cuba, durante 30 segundos;
• A cuba foi coberta com pano úmido no intervalo de 1 minuto e 15 segundos;
• Acionou-se novamente a argamassadeira por mais 1 minuto em velocidade alta.
Figura 5.11 - Cimento padrão para moldagem das barras.
65
Os corpos-de-prova foram moldados (Figuras 5.14 e 5.15) em duas camadas com alturas
aproximadamente iguais, realizando-se um adensamento uniformemente distribuído com 20
golpes do soquete por camada, para obtenção de uma barra de argamassa homogênea. Em
seguida, os moldes foram estocados em câmara úmida a uma temperatura de (23 ± 2) °C
durante 24 horas.
Figura 5.12 - Mistura dos materiais na argamassadeira.
Figura 5.13 - Argamassa na cuba.
66
Após o tempo decorrido, as barras foram removidas dos moldes, fazendo-se a sua devida
identificação e colocando-as depois em um recipiente de aço inox (Figuras 5.16 e 5.17) com
água suficiente para imergi-las totalmente. O recipiente foi selado e inserido em estufa
(Figura 5.18) com temperatura inicial de 23 °C até 80 °C, onde permaneceram por mais 24
horas. As barras de argamassa estão mostradas na Figura 5.19.
Figura 5.15 - Rasamento da superfície na moldagem das barras.
Figura 5.14 - Adensamento da argamassa na moldagem das barras.
67
Após este período, as barras foram removidas do recipiente para a realização da leitura inicial.
Após a leitura, as barras foram novamente imersas em outro recipiente de aço contendo
solução de hidróxido de sódio (NaOH) na concentração de 1N a 80 °C (solução previamente
aquecida) e o recipiente inserido novamente na estufa, realizando-se leituras periódicas.
Figura 5.16 - Recipiente de armazenamento das barras.
Figura 5.17 - Recipiente com barras imersas em soda.
Figura 5.18 - Estufa para armazenamento dos moldes.
Figura 5.19 - Barras de argamassa.
68
Foi realizada a leitura da barra padrão (barra de aço de 285 mm de comprimento) no relógio
comparador (Figura 5.20), antes da leitura das barras de argamassa, visando calibrar-se o
relógio.
Para a realização das leituras (Figura 5.21), o recipiente foi removido da estufa e em seguida
cada barra foi retirada da solução de NaOH à 80°C e colocada no relógio comparador,
registrando-se a menor leitura. Após a leitura, cada barra foi submersa novamente na solução,
sendo cada leitura realizada num período máximo de 15 segundos. O recipiente foi vedado,
retornando à estufa.
As leituras foram feitas durante os 28 dias em que as barras ficaram imersas na solução,
totalizando 3 leituras semanais, aproximadamente na mesma hora do dia, sempre
examinando-as durante e após a realização das leituras, de forma a se identificar quaisquer
anomalias em sua superfície, tais como a formação de gel e fissuras. A Figura 5.22 mostra
uma das barras de uma amostra com provável formação de gel.
Figura 5.20 - Leitura da barra padrão no relógio comparador.
Figura 5.21 - Leitura da barra de argamassa no relógio comparador.
69
A variação de comprimento ou expansão de cada barra de argamassa numa determinada idade
representa a diferença entre seu comprimento na idade considerada e seu comprimento inicial
(leitura inicial), sendo expressa em porcentagem do comprimento efetivo de medida,
conforme equação a seguir:
−= ×1 0
n
L LE 100
L
onde:
E Expansão expressa em porcentagem (%)
Ln Comprimento efetivo (mm)
Lo Comprimento inicial da barra após 24 horas de imersão em água (mm)
L1 Comprimento da barra na idade de ensaio (mm)
A porcentagem de expansão numa determinada idade foi calculada considerando-se a média
das expansões das três barras de argamassa correspondentes, com aproximação de 0,01%.
Figura 5.22 – Barra com provável formação de gel.
70
De acordo com a ASTM C 1260 (2005), as barras que apresentarem expansões médias
inferiores a 0,10% aos 14 dias, a partir da leitura inicial, são constituídas de agregado inócuo.
Quando as expansões aos 14 dias forem superiores a 0,20%, trata-se de um comportamento
deletério. Se as expansões forem superiores a 0,10% e inferiores a 0,20% nessa idade, tem-se
um comportamento potencialmente deletério.
A NBR 15577-4 (2008) considera que nas barras apresentando expansões médias inferiores a
0,19% aos 28 dias, a partir da leitura inicial, os agregados são classificados como inócuos.
Nas barras com expansões maiores ou iguais a 0,19% aos 28 dias, os agregados são
considerados reativos.
A norma canadense CSA A23.2-25A (1994) estabelece que expansões inferiores a 0,15% aos
14 dias são consideradas inócuas e expansões maiores 0,15% na mesma idade são
consideradas reativas.
Em muitos casos, os agregados apresentam um comportamento lento no ensaio, então, as
medições se estenderam até os 28 dias, para que não ocorressem conclusões precipitadas
sobre a sua potencialidade reativa.
71
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesse capítulo serão apresentados e discutidos os resultados da análise petrográfica das
amostras de rochas e do método acelerado das barras de argamassa, confeccionadas com o
cimento selecionado e as rochas referidas.
A análise dos resultados do ensaio petrográfico foi realizada de maneira a se identificar
evidências que comprovassem a reatividade das rochas, através da mineralogia, características
de deformação e feições texturais, no que se refere à reação álcali-agregado. As investigações
dos resultados das seis amostras também foram realizadas de forma a se identificar
particularidades mineralógicas comuns entre elas.
Os resultados do método acelerado das barras de argamassa foram analisados através de
gráficos relacionando a porcentagem de expansão das barras com o passar do tempo, de
maneira a classificar-se a potencialidade reativa dos agregados através dos limites de
expansão estabelecidos pelas três normas utilizadas. Esses agregados podem ser classificados
como reativos, potencialmente reativos ou inócuos.
Realizou-se a análise comparativa entre os resultados do ensaio acelerado das barras de
argamassa e a análise petrográfica das seis amostras, buscando se identificar as características
reativas dos agregados que influenciaram nos resultados de expansão das barras.
6.1 Análise petrográfica
6.1.1 Amostra 1 – Ipojuca
Esta amostra foi coletada em uma pedreira localizada na cidade de Ipojuca. Apresenta
natureza metamórfica classificada como protomilonito calciossilicático, possui coloração
cinza com pontos brancos, estrutura foliada, granulação média a grossa com matriz fina e
textura milonítica.
72
A mineralogia principal do protomilonito calciossilicático é o feldspato e o quartzo,
apresentando outros minerais subordinados tais como a biotita, epidoto, allanita, carbonato e
titanita.
A Figura 6.1 apresenta a microscopia óptica de luz transmitida do protomilonito
calciossilicático, onde se observa a massa mais fina triturada (M) bordejando os minerais
maiores de feldspato (F). Os cristais maiores estão rotacionados e tendem a formar sombra de
pressão.
Figura 6.1 – Análise petrográfica da Amostra 1 - Ipojuca. Ampliação 10x.
A deformação do quartzo exibe ângulo de extinção ondulante de 15°, e a rocha apresenta-se
como muito coerente em forma de fragmentos entre hipidiomórficos (grãos parcialmente
limitados por faces do mineral) e xenomórficos (grãos desprovidos de limitação pelas faces do
mineral).
Na referida amostra, a ocorrência de quartzo microcristalino, feldspatos alterados e quartzo
com extinção ondulante é maior que 5%, sendo a ocorrência de feldspatos menor que 1%. A
Tabela 6.1 mostra a síntese das observações petrográficas da Amostra 1 - Ipojuca.
M
73
Tabela 6.1 – Síntese das características petrográficas da Amostra 1 – Ipojuca.
Além da identificação de quartzo microcristalino e feldspatos alterados, observou-se na
amostra o desenvolvimento de subgrãos. Essas características denotam a deformação
tectônica sofrida pela rocha, sendo elas as principais responsáveis pela reatividade dos
agregados.
As feições de foliação milonítica encontradas nessa amostra contribuem para enfatizar que a
rocha foi submetida a processos tectônicos.
Outra característica encontrada na amostra com potencialidade reativa, afirmou-se na
presença de quartzo com extinção ondulante. Diante das observações descritas, a rocha foi
classificada como potencialmente reativa a álcalis do concreto.
6.1.2 Amostra 2 – Moreno
Coletada numa pedreira localizada na cidade de Moreno, esta amostra foi classificada como
protomilonito e apresenta natureza metamórfica. Possui coloração cinza com pontos róseos e
brancos, granulação média a grossa com matriz fina, estrutura foliada e textura classificada
como milonítica.
Principal Subordinada
allanita, titanita e opacosDeletéria
(ângulo de extinção de 15) (>5%)
Reatividade potencial Potencialmente Reativa
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
Quartzo microcristalino (>5%), feldspatos alterados (>5%)
Quartzo deformado (ângulo de extinção ondulante de 15°)
Tipo de rocha MetamórficaClassificação petrográfica Protomilonito Calciossilicático
Propriedade físico-mecânica Rocha muito coerenteForma dos fragmentos Hipidiomórficos e xenomórficos
Estado de alteração SãDeformação do agregado
Granulação Média a grossa, com matriz finaFeldspatos Presentes (< 1%)
Mineralogia
Feldspato (plagioclásio) e quartzoBiotita, hornblenda, escapolita, carbonato, epidoto,
e quartzo com extinção ondulante
Cor Cinza com pontos brancosEstrutura FoliadaTextura Milonítica
74
Esta rocha tem como mineralogia principal os feldspatos (plagioclásio e microclínio) e o
quartzo. Os minerais subordinados identificados são: biotita, clorita, carbonato, epidoto,
apatita, allanita, sericita-muscovita, titanita e opacos.
A microscopia óptica de luz transmitida do agregado protomilonito é apresentada na Figura
6.2, onde se observa a massa mais fina triturada (M) bordejando os minerais maiores de
feldspatos (F). Pode ser observado, nesta massa, que os cristais de quartzo estão tendendo à
poligonização.
Figura 6.2 – Análise petrográfica da Amostra 2 – Moreno. Ampliação 10x. Na referida amostra, a ocorrência de feldspatos alterados e quartzo microcristalino é maior
que 5%. A rocha apresenta-se pouco alterada e muito coerente, em forma de fragmentos entre
hipidiomórficos e xenomórficos.
A Tabela 6.2 mostra a síntese das observações petrográficas da Amostra 2.
M
75
Tabela 6.2 - Síntese das características petrográficas da Amostra 2 - Moreno.
A deformação dessa amostra é exibida pela presença de microclínio na matriz, rico em
pertitas e quartzo poligonizado, indicando recristalização na rocha. Não foi identificado
quartzo com extinção ondulante, porém, foram encontrados fases minerais reativas através da
presença de quartzo microcristalino e feldspatos alterados.
Feições de foliação milonítica também foram encontradas nessa amostra, evidenciando-se a
deformação tectônica sofrida pela rocha. Essa amostra foi classificada como potencialmente
reativa aos álcalis do concreto.
6.1.3 Amostra 3 – Vitória
Coletada em uma pedreira localizada na cidade de Vitória de Santo Antão, esta amostra
apresenta natureza metamórfica, possui estrutura foliada, coloração cinza com pontos róseos e
brancos, granulação fina com pórfiros médios a grossos e textura milonítica.
A Figura 6.3 apresenta a microscopia óptica de luz transmitida do agregado milonito, onde
pode ser visualizada a massa mais fina triturada (M) bordejando os minerais maiores de
feldspatos (F).
Principal Subordinada
sericita-muscovita, titanita e opacosDeletéria
Classificação petrográfica ProtomilonitoReatividade potencial Potencialmente Reativa
Forma dos fragmentos Hipidiomórficos a xenomórficosTipo de rocha Metamórfica
Deformação do agregado Microclínio presente na matriz e quartzo poligonizado Propriedade físico-mecânica Rocha muito coerente
Feldspatos Presentes (> 5%)Estado de alteração Pouco alterada (feldspatos sericitizados)
Textura MiloníticaGranulação Média a grossa, com matriz fina
Cor Cinza com pontos róseos e brancosEstrutura Foliada
Mineralogia
Feldspatos (plagioclásio, microclinio) e quartzoBiotita, clorita, carbonato, epidoto, apatita, allanita,
Feldspatos alterados (>5%) e quartzo microcristalino (>5%)
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
76
Figura 6.3 – Análise petrográfica da Amostra 3 – Vitória. Ampliação 10x. A Amostra 3 possui como mineralogia principal os feldspatos (plagioclásio e microclínio) e o
quartzo. Os minerais subordinados identificados na referida amostra são: biotita, carbonato,
epidoto, apatita, sericita-muscovita e opacos.
Identificou-se uma alta deformação e alteração mediana na amostra, em forma de fragmentos
nomeados de xenomórficos. A ocorrência dos feldspatos alterados e quartzo microcristalino é
maior do que 5%.
Essa amostra de agregado foi classificada como milonito, que é o produto de deformação
cataclástica de rochas estáveis trituradas e moídas entre as massas de rochas em movimento
sobre zonas de falhas, através de deformações tectônicas, transformando-as em rochas
metamórficas.
A síntese das características petrográficas da Amostra 3, está apresentada na Tabela 6.3.
77
Tabela 6.3 - Síntese das características petrográficas da Amostra 3 - Vitória.
As fases minerais reativas dessa amostra são caracterizadas pela presença de quartzo
microcristalino, quartzo bastante deformado com desenvolvimento de subgrãos e feldspatos
alterados. Foram identificadas feições de foliação milonítica na amostra. As características
citadas evidenciam a deformação tectônica sofrida pela rocha, responsáveis pela reatividade
do agregado, sendo tal rocha classificada como potencialmente reativa aos álcalis do concreto.
6.1.4 Amostra 4 - Jaboatão (a)
Coletada em uma pedreira localizada na cidade de Jaboatão dos Guararapes, a Amostra 4
apresenta um tipo de rocha metamórfica, classificada como biotita gnaisse. Sua coloração é
cinza com faixas claras, estrutura levemente foliada, granulação fina a média e textura
granoblástica.
A amostra em questão apresenta como mineralogia principal os feldspatos (plagioclásio e
microclinio) e o quartzo. Os minerais subordinados constituintes são: biotita, hornblenda,
carbonato, zircão, sericita, titanita e opacos.
A Figura 6.4 apresenta a microscopia óptica de luz transmitida da biotita gnaisse, onde se
observa a presença de quartzo (Q), biotita (B) e feldspato (F).
Principal Subordinada
sericita-muscovita e opacosDeletéria
Estado de alteração
Feldspatos (plagioclásio, microclinio) e quartzoBiotita, apatita, carbonato, epidoto,
Feldspatos alterados (>5%) e quartzo microcristalino (>5%)
Mineralogia
CorEstrutura
Cinza com pontos róseos e brancosFoliada
TexturaGranulação
MiloníticaFina com pórfiros médios a grossos
Feldspatos
Deformação do agregadoPropriedade físico-mecânica
Forma dos fragmentosTipo de rocha
Classificação petrográficaReatividade potencial
Presentes (>5%)
Rocha extremamente deformadaRocha coerente
Medianamente alterada (feldspatos sericitizados e alguns cobertos por opacos pulverizados)
Xenomórficos Metamórfica
MilonitoPotencialmente Reativa
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
78
Figura 6.4 – Análise petrográfica da Amostra 4 – Jaboatão (a). Ampliação 10x.
Na amostra, a ocorrência de quartzo com extinção ondulante entre 25º e 30º e feldspatos
alterados é maior do que 5%, e o quartzo microcristalino ocorre entre 1% e 5%. A rocha
apresenta-se como pouco alterada, muito coerente e a forma dos fragmentos encontra-se entre
hipidiomórficos e xenomórficos.
A textura dessa amostra é classificada como granoblástica, que define-se como a textura
granular que apresenta as mesmas propriedades físicas em todas as direções, sem dimensão
orientada preferencial dos grãos.
A Tabela 6.4 mostra a síntese das observações petrográficas da Amostra 4 – Jaboatão (a).
79
Tabela 6.4 - Síntese das características petrográficas da Amostra 4 – Jaboatão (a).
A presença de quartzo microcristalino e feldspatos alterados na rocha é indício de ter ocorrido
deformação tectônica, emitindo ao agregado um caráter reativo. Outra característica
observada com potencialidade reativa segundo a NBR 15577-3 (2008), é a presença de
quartzo com extinção ondulante.
As feições granoblásticas encontradas apresentam fortes evidências de que essa amostra
originou-se de rochas que sofreram intenso cisalhamento, seguido de redução granulométrica
dos grãos. Diante das observações realizadas, a rocha foi classificada como potencialmente
reativa.
6.1.5 Amostra 5 – Jaboatão (b)
Coletada numa pedreira localizada na cidade de Jaboatão dos Guararapes, esta amostra foi
classificada como biotita gnaisse do tipo metamórfica. Possui coloração cinza com pontos
róseos e brancos, granulação fina a média, estrutura gnáissica e textura granoblástica.
Apresenta como mineralogia principal os feldspatos (plagioclásio e microclínio) e o quartzo.
Dentre os minerais subordinados identificados na amostra encontram-se: biotita, clorita,
carbonato, epidoto, apatita, allanita, titanita, opacos, zircão e sericita-muscovita. A
Principal Subordinada
e opacosDeletéria
entre 25° e 30°)
Classificação petrográfica Biotita GnaisseReatividade potencial Potencialmente Reativa
Forma dos fragmentos Hipidiomórficos a xenomórficosTipo de rocha Metamórfica
Deformação do agregado Quartzo deformado (ângulo de extinção ondulante
Propriedade físico-mecânica Rocha muito coerente
Feldspatos Presentes (> 5%)Estado de alteração Pouco alterada (feldspatos sericitizados)
Textura GranoblásticaGranulação Fina a média
Cor Cinza com faixas clarasEstrutura Levemente foliada
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
Mineralogia
Feldspatos (plagioclásio, microclinio) e quartzoBiotita, hornblenda, carbonato, zircão, sericita, titanita
Feldspatos alterados (>5%), quartzo microcristalino (1a 5%) e quartzo com extinção ondulante (entre 25° e 30°) (>5%)
80
microscopia óptica de luz transmitida da biotita gnaisse está apresentada na Figura 6.5, onde
se observa a presença de quartzo (Q), biotita (B) e feldspato (F).
Figura 6.5 – Análise petrográfica da Amostra 5 – Jaboatão (b). Ampliação 10x.
A forma dos fragmentos encontra-se entre hipidiomórficos e xenomórficos. Observa-se a
deformação do quartzo e minerais triturados formando massa de granulação mais fina
bordejando os minerais maiores, tendendo a formar sombra de pressão e alguns minerais
rotacionados.
Na referida amostra, a ocorrência do quartzo microcristalino encontra-se entre 1% e 5%, e do
quartzo com extinção ondulante de 15º e a ocorrência dos feldspatos alterados é maior do que
5%. A rocha apresenta-se como muito coerente e pouco alterada.
A Tabela 6.5 mostra a síntese das observações petrográficas da Amostra 5 – Jaboatão (b).
81
Tabela 6.5 - Síntese das características petrográficas da Amostra 5 – Jaboatão (b).
Na amostra em questão, observou-se a presença de quartzo microcristalino, quartzo
deformado, quartzo com extinção ondulante e feldspatos alterados. Essas fases denotam a
deformação tectônica sofrida pela rocha, e são as principais responsáveis pela reatividade do
agregado.
Apresenta feição granoblástica, provavelmente originada de rochas que sofreram intenso
cisalhamento seguido de redução granulométrica dos grãos. O agregado biotita gnaisse foi
classificado como potencialmente reativo à reação álcali-agregado.
6.1.6 Amostra 6 - Cabo
Coletada numa pedreira localizada na cidade do Cabo de Santo Agostinho, a Amostra 6
apresenta natureza ígnea, sendo classificada como biotita granito cataclasado. Possui
coloração cinza com pontos róseos e brancos, estrutura maciça, granulação média a grossa e
textura granular hipidiomórfica.
Apresenta como mineralogia principal os feldspatos (plagioclásio e microclínio) e o quartzo.
Os minerais subordinados identificados são: biotita, carbonato, apatita, sericita-muscovita,
allanita, clorita, zircão, titanita e opacos.
Principal Subordinada
zircão, sericita-muscovita, titanita e opacosDeletéria
(ângulo de extinção de 15°) (>5%)
Classificação petrográfica Biotita GnaisseReatividade potencial Potencialmente Reativa
Forma dos fragmentos Hipidiomórficos a xenomórficosTipo de rocha Metamórfica
Deformação do agregado Quartzo deformado (ângulo de extinção ondulante de 15°)Propriedade físico-mecânica Rocha muito coerente
Feldspatos Presentes (>5%)Estado de alteração Pouco alterada (feldspatos sericitizados)
Textura GranoblásticaGranulação Fina a média
Cor Cinza com pontos róseos e brancosEstrutura Gnáissica
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
Mineralogia
Feldspatos (plagioclásio, microclinio) e quartzoBiotita, clorita, carbonato, apatita, allanita, hidróxido de ferro,
Feldspatos alterados (>5%), quartzo microcristalino (1a 5%) e quartzo com extinção ondulante
82
Na amostra, observa-se a deformação do quartzo e pontos com minerais triturados, formando
uma massa de granulação mais fina bordejando cristais maiores. A Figura 6.6 apresenta a
microscopia óptica de luz transmitida da biotita granito cataclasado, onde pode ser visualizado
o mineral quartzo (Q), biotita (B) e feldspato (F).
Figura 6.6 – Análise petrográfica da Amostra 6 – Cabo. Ampliação 10x.
A ocorrência de quartzo com extinção ondulante de 10º e feldspatos alterados é maior do que
5% e o quartzo microcristalino encontra-se numa proporção entre 1% e 5%. A rocha
apresenta-se como pouco alterada, muito coerente e a forma dos fragmentos exibidos é
hipidiomórfica.
A Tabela 6.6 mostra a síntese das observações petrográficas da Amostra 6.
F
83
Tabela 6.6 - Síntese das características petrográficas da Amostra 6 – Cabo.
A presença de quartzo microcristalino e feldspatos alterados é indício de ter ocorrido
deformação tectônica na rocha, que é responsável pela reatividade do agregado. Outra
característica encontrada na amostra, com potencialidade reativa é a presença de quartzo com
extinção ondulante. Diante das observações descritas, a rocha foi classificada como
potencialmente reativa a álcalis do concreto.
6.2 Ensaio acelerado das barras de argamassa
Os valores dos comprimentos efetivos dos moldes das três barras moldadas com cada amostra
de agregado, foram utilizados juntamente com as leituras inicial e diárias na realização do
cálculo da média das variações.
6.2.1 Amostra 1 – Ipojuca
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a Amostra 1 -
Ipojuca são, respectivamente, 250,9, 252,4 e 250,3 mm. O Quadro 6.1 apresenta as variações
dimensionais do ensaio acelerado das barras de argamassa da amostra em questão.
Principal Subordinada
Deletéria
(ângulo de extinção de 10°) (>5%)
Classificação petrográfica Biotita Granito CataclasadoReatividade potencial Potencialmente Reativa
Forma dos fragmentos HipidiomórficosTipo de rocha Ígnea
Deformação do agregado Quartzo deformado (ângulo de extinção ondulante de 10°)Propriedade físico-mecânica Rocha muito coerente
Feldspatos Presentes (1 a 5%)Estado de alteração Pouco alterada (feldspatos sericitizados)
Textura Granular hipidiomórficaGranulação Média a grossa
Cor Cinza com pontos róseos e brancosEstrutura Maciça
CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS
Mineralogia
Feldspatos (plagioclásio, microclinio) e quartzoBiotita, allanita, apatita, clorita, carbonato, zircão,
Feldspatos alterados (>5%), quartzo microcristalino (1a 5%) e quartzo com extinção ondulante
sericita-muscovita, titanita e opacos
84
Quadro 6.1 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 1 – Ipojuca.
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 5,717 7,117 6,438 - - - - 2 5,760 7,160 6,480 0,017 0,017 0,017 0,02 5 5,817 7,223 6,539 0,040 0,042 0,040 0,04 7 5,855 7,253 6,574 0,055 0,054 0,054 0,05 9 5,919 7,307 6,631 0,081 0,075 0,077 0,08 12 6,010 7,398 6,722 0,117 0,111 0,113 0,11 14 6,051 7,452 6,768 0,133 0,133 0,132 0,13 16 6,091 7,484 6,803 0,149 0,145 0,146 0,15 19 6,162 7,553 6,878 0,177 0,173 0,176 0,18 21 6,217 7,611 6,931 0,199 0,196 0,197 0,20 23 6,244 7,640 6,960 0,210 0,207 0,209 0,21 26 6,317 7,720 7,042 0,239 0,239 0,241 0,24
28 6,363 7,762 7,086 0,257 0,256 0,259 0,26
A Figura 6.7 mostra o gráfico das expansões das barras da Amostra 1 de acordo com as três
normas analisadas.
Figura 6.7 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 1 – Ipojuca de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
85
Foi possível observar-se através da Figura 6.7 que o agregado apresentou resultado de
expansão de 0,13% aos 14 dias e 0,26% aos 28 dias a partir da leitura inicial. Analisando-se
aos 14 dias, o agregado foi classificado como potencialmente reativo através dos limites de
expansão da ASTM C 1260 (2005). Com a continuidade das leituras, aos 28 dias o agregado
passou a apresentar comportamento reativo.
O referido agregado com resultado de expansão aos 14 dias foi classificado como inócuo
através da CSA A23.2-25A (1994). Entretanto, com a idade de 28 dias, foi classificado como
reativo através das normas NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
Essa amostra possui uma taxa de expansão de 100% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.2.2 Amostra 2 – Moreno
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a amostra em
questão são, respectivamente, 250,0, 252,2 e 250,6 mm. O Quadro 6.2 apresenta as variações
dimensionais do ensaio acelerado das barras de argamassa da Amostra 2.
Quadro 6.2 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 2 – Moreno.
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 6,234 6,461 6,988 - - - - 2 6,285 6,505 7,041 0,020 0,017 0,021 0,02 5 6,343 6,569 7,103 0,044 0,043 0,046 0,04 7 6,367 6,600 7,130 0,053 0,055 0,057 0,06 9 6,415 6,643 7,191 0,072 0,072 0,081 0,08 12 6,499 6,709 7,278 0,106 0,098 0,116 0,11 14 6,527 6,749 7,292 0,117 0,114 0,121 0,12 16 6,540 6,769 7,316 0,122 0,122 0,131 0,13 19 6,591 6,810 7,357 0,143 0,138 0,147 0,14 21 6,632 6,852 7,408 0,159 0,155 0,168 0,16 23 6,650 6,872 7,426 0,166 0,163 0,175 0,17 26 6,716 6,933 7,488 0,193 0,187 0,200 0,19
28 6,741 6,963 7,518 0,203 0,199 0,211 0,20
86
A Figura 6.8 mostra o gráfico das expansões das barras da Amostra 2 – Moreno, de acordo
com as três normas analisadas.
Figura 6.8 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 2 – Moreno de acordo com a ASTM C
1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
O agregado da Amostra 2 apresentou resultados de expansão de 0,12% aos 14 dias e de
0,20% aos 28 dias. Aos 14 dias essa amostra foi classificada, de acordo com a ASTM C 1260
(2005), como potencialmente reativa. Quando analisada aos 28 dias através da mesma norma,
a amostra apresentou variação dimensional situada no limite entre o patamar de
potencialmente reativo e reativo, optando-se por classificá-lo como reativo por questões de
segurança.
Analisando-se a mesma amostra de agregado através da NBR 15577-4 (2008) com expansão
aos 28 dias, ela foi classificada como reativa.
Aos 14 dias, o agregado foi classificado como inócuo através da CSA A23.2-25A (1994).
Entretanto, com o resultado de expansão na idade de 28 dias, a amostra foi classificada como
reativa através dessa mesma norma.
87
Essa amostra possui uma taxa de expansão de 66% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.2.3 Amostra 3 – Vitória
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a Amostra 3 são,
respectivamente, 252,9, 251,3 e 250,6 mm. O Quadro 6.3 apresenta as variações dimensionais
do ensaio acelerado das barras de argamassa da referida amostra.
Quadro 6.3 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 3 – Vitória.
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 6,546 5,935 6,791 - - - - 2 6,628 6,021 6,894 0,032 0,034 0,041 0,04 5 6,799 6,178 7,063 0,100 0,097 0,109 0,10 7 6,892 6,281 7,170 0,137 0,138 0,151 0,14 9 7,008 6,398 7,272 0,183 0,184 0,192 0,19 12 7,161 6,554 7,446 0,243 0,246 0,261 0,25 14 7,252 6,644 7,532 0,279 0,282 0,296 0,29 16 7,310 6,711 7,594 0,302 0,309 0,320 0,31 19 7,422 6,824 7,715 0,346 0,354 0,369 0,36 21 7,500 6,899 7,794 0,377 0,384 0,400 0,39 23 7,563 6,961 7,859 0,402 0,408 0,426 0,41 26 7,660 7,060 7,956 0,440 0,448 0,465 0,45 28 7,726 7,131 8,026 0,467 0,476 0,493 0,48
No 5º dia de leitura, as barras da Amostra 3 apresentaram em sua superfície um material
esbranquiçado que, provavelmente, é formação de gel. Este foi o menor intervalo de tempo de
formação desse material dentre os seis conjuntos de barras desse estudo.
A Figura 6.9 mostra o gráfico das expansões das barras da referida amostra, de acordo com as
três normas analisadas.
88
Figura 6.9 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 3 – Vitória de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
Essa amostra apresentou resultado de expansão de 0,29% aos 14 dias, sendo classificada, de
acordo com a ASTM C 1260 (2005), como reativa. Analisado aos 28 dias através da mesma
norma, o agregado apresentou variação dimensional de 0,48%.
Quando analisada aos 28 dias através da NBR 15577-4 (2008), a amostra apresentou
comportamento reativo. O comportamento do referido agregado foi considerado reativo
através da CSA A23.2-25A (1994) nas idades de 14 dias e 28 dias.
Esta amostra apresentou um rápido processo de expansão desde as primeiras idades, e possui
uma taxa de expansão de 65% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.2.4 Amostra 4 - Jaboatão (a)
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a Amostra 4 –
Jaboatão (a), são respectivamente, 252,6, 251,5 e 251,1 mm. O Quadro 6.4 apresenta as
variações dimensionais do ensaio acelerado das barras de argamassa da amostra em questão.
89
Quadro 6.4 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 4 – Jaboatão (a).
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 7,218 5,429 7,618 - - - - 2 7,256 5,475 7,660 0,015 0,018 0,017 0,02 5 7,292 5,506 7,705 0,029 0,031 0,035 0,03 7 7,295 5,509 7,702 0,030 0,032 0,033 0,03 9 7,331 5,542 7,737 0,045 0,045 0,047 0,05 12 7,376 5,586 7,782 0,063 0,062 0,065 0,06 14 7,404 5,618 7,807 0,074 0,075 0,075 0,07 16 7,410 5,618 7,813 0,076 0,075 0,078 0,08 19 7,435 5,646 7,831 0,086 0,086 0,085 0,09 21 7,471 5,678 7,870 0,100 0,099 0,100 0,10 23 7,480 5,691 7,885 0,104 0,104 0,106 0,10 26 7,524 5,736 7,923 0,121 0,122 0,121 0,12
28 7,545 5,755 7,943 0,129 0,130 0,129 0,13
A Figura 6.10 mostra o gráfico das expansões das barras da Amostra 4, de acordo com as três
normas analisadas.
Figura 6.10 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 4 – Jaboatão (a) de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
90
Essa amostra apresentou o resultado de expansão de 0,07% aos 14 dias, classificado de acordo
com a ASTM C 1260 (2005) como inócuo. Quando analisado aos 28 dias através da mesma
norma, apresentou variação dimensional de 0,13%, encontrando-se no patamar de
potencialmente reativo.
Analisando-se a mesma amostra através da NBR 15577-4 (2008), a expansão aos 28 dias
apresentou comportamento classificado como inócuo.
Os resultados de expansão de 0,07% aos 14 dias e de 0,13% aos 28 dias foram classificados
como inócuos através da CSA A23.2-25A (1994). Essa amostra possui uma taxa de expansão
de 85% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.2.5 Amostra 5 – Jaboatão (b)
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a Amostra 5, são
respectivamente, 251,7, 250,7 e 250,5 mm. O Quadro 6.5 apresenta as variações dimensionais
do ensaio acelerado das barras de argamassa da amostra em questão.
Quadro 6.5 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 5 – Jaboatão (b).
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 7,398 6,928 6,911 - - - - 2 7,433 6,967 6,943 0,014 0,016 0,013 0,01 5 7,455 6,993 6,969 0,023 0,026 0,023 0,02 7 7,453 6,989 6,965 0,022 0,024 0,022 0,02 9 7,482 7,017 6,991 0,033 0,036 0,032 0,03 12 7,518 7,053 7,040 0,048 0,050 0,051 0,05 14 7,531 7,068 7,043 0,053 0,056 0,053 0,05 16 7,539 7,071 7,051 0,056 0,057 0,056 0,06 19 7,568 7,092 7,077 0,068 0,065 0,066 0,07 21 7,590 7,122 7,103 0,076 0,077 0,077 0,08 23 7,589 7,127 7,114 0,076 0,079 0,081 0,08 26 7,624 7,163 7,146 0,090 0,094 0,094 0,09
28 7,643 7,181 7,168 0,097 0,101 0,103 0,10 A Figura 6.11 mostra o gráfico das expansões das barras da Amostra 5, de acordo com as três
normas analisadas.
91
Figura 6.11 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 5 – Jaboatão (b) de acordo com a ASTM
C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
Com o resultado de expansão de 0,05% aos 14 dias, a amostra foi classificada de acordo com
a ASTM C 1260 (2005) como inócua. Quando analisada aos 28 dias através da mesma norma,
apresentou variação dimensional de 0,10%, encontrando-se no limite entre o patamar de
potencialmente reativa e inócuo, optando-se por classificá-la como potencialmente reativa.
Analisando-se as expansões das barras através da NBR 15577-4 (2008), a expansão aos 28
dias apresentou comportamento classificado como inócuo.
Os resultados de expansão de 0,05% aos 14 dias e de 0,10% aos 28 dias, analisados através da
CSA A23.2-25A (1994), foram classificados como inócuos. Essa amostra possui uma taxa de
expansão de 100% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.2.6 Amostra 6 – Cabo
Os comprimentos efetivos dos moldes das Barras 1, 2 e 3 moldadas com a Amostra 5, são
respectivamente, 251,0, 250,0 e 252,8 mm. O Quadro 6.6 apresenta as variações dimensionais
do ensaio acelerado das barras de argamassa da amostra em questão.
F
92
Quadro 6.6 – Porcentagem de expansão das barras da Amostra 6 – Cabo.
VARIAÇÕES DIMENSIONAIS AXIAIS
Leituras (mm) Variação das leituras (%) Idade (dias) Barra 1 Barra 2 Barra 3 Barra 1 Barra 2 Barra 3
Média das variações (%)
L inicial 5,472 6,364 6,685 - - - - 2 5,512 6,406 6,718 0,016 0,017 0,013 0,02 5 5,536 6,423 6,748 0,025 0,024 0,025 0,02 7 5,530 6,431 6,742 0,023 0,027 0,023 0,02 9 5,552 6,441 6,760 0,032 0,031 0,030 0,03 12 5,596 6,488 6,791 0,049 0,050 0,042 0,05 14 5,603 6,488 6,810 0,052 0,050 0,049 0,05 16 5,605 6,492 6,810 0,053 0,051 0,049 0,05 19 5,615 6,517 6,824 0,057 0,061 0,055 0,06 21 5,641 6,532 6,846 0,067 0,067 0,064 0,07 23 5,649 6,538 6,855 0,071 0,070 0,067 0,07 26 5,675 6,574 6,892 0,081 0,084 0,082 0,08
28 5,692 6,580 6,897 0,088 0,086 0,084 0,09
A Figura 6.12 mostra o gráfico das expansões das barras da Amostra 6, de acordo com as três
normas analisadas.
Figura 6.12 – Gráfico das expansões das barras da Amostra 6 – Cabo de acordo com a ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA A23.2-25A (1994).
93
A Amostra 6 apresentou os resultados de expansão de 0,05% aos 14 dias e 0,09% aos 28 dias,
classificados de acordo com a ASTM C 1260 (2005) como agregados inócuos.
Analisando-se a mesma amostra através da NBR 15577-4 (2008), a expansão aos 28 dias com
variação dimensional de 0,09% foi classificada como inócua.
Os resultados de expansão de 0,05% aos 14 dias e de 0,09% aos 28 dias também foram
classificados como agregados inócuos através da CSA A23.2-25A (1994).
Dentre as amostras analisadas, esta foi a que apresentou menor expansão aos 14 e 28 dias.
Essa amostra possui taxa de expansão de 80% entre as idades de 14 e 28 dias.
6.3 Análise comparativa entre os ensaios
De acordo com a análise petrográfica, apenas a Amostra 6 – Cabo apresentou o tipo de rocha
ígnea, enquanto que as demais amostras exibiram o tipo metamórfica. Em todas as amostras
de agregados observou-se a presença de feldspatos alcalinos, plagioclásio e quartzo, tendo o
microclínio se apresentado nas amostras 2, 3, 4, 5 e 6.
Em todas as amostras, os feldspatos apresentam-se alterados numa proporção maior do que
5%. A presença de feldspatos pode ter contribuído para o aumento da potencialidade reativa
dos agregados, pois alguns autores suspeitam que este mineral possa liberar álcalis na solução
do concreto.
O mineral allanita foi identificado nas Amostras 1, 2, 5 e 6 e a apatita nas amostras 2, 3, 5 e 6.
Hornblenda só foi identificada nas Amostras 1 e 4. Nas seis amostras, observou-se a presença
da biotita, carbonato e opacos. A biotita também pode ter contribuído para o aumento da
potencialidade reativa dos agregados, visto que imagina-se existir a possibilidade da liberação
de álcalis pela biotita.
Nas Amostras 1, 4, 5 e 6, o quartzo presente possui extinção ondulante, chegando a formar
grãos microcristalinos, que são indícios de que esse mineral encontra-se deformado. Apesar
das Amostras 4, 5 e 6 apresentarem quartzo com extinção ondulante, as proporções de quartzo
microscristalino dessas amostras apresentam-se entre 1% e 5%, como proporção mediana. As
94
Amostras 2 e 3 exibem quartzo microcristalino numa proporção maior do que 5%, mas não
possui o parâmetro extinção ondulante.
O Quadro 6.7 apresenta, de forma resumida, as principais características mineralógicas,
classificação petrográfica e reatividade potencial das amostras de rochas.
Quadro 6.7 – Resumo da mineralogia, classificação petrográfica e reatividade potencial dos agregados.
1 - Ipojuca x x x x x x x x x x x > 5% > 5%(15º) >5%
Protomilonito calciossilicático
Potencialmente reativa
2 - Moreno x x x x x x x x x x x x x > 5% > 5% Protomilonito Potencialmente
reativa
3 - Vitória x x x x x x x x x > 5% > 5% MilonitoPotencialmente
reativa
4 - Jaboatão (a)
x x x x x x x x x x x > 5% 1 a 5%(25º e 30º) >5%
Biotita gnaissePotencialmente
reativa
5 - Jaboatão (b)
x x x x x x x x x x x x x x > 5% 1 a 5%(15º) >5%
Biotita gnaissePotencialmente
reativa
6 - Cabo x x x x x x x x x x x x x > 5% 1 a 5%(10º) >5%
Biotita granito cataclasado
Potencialmente reativa
Mineralogia subordinada
feld
spat
os
plag
iocl
ásio
mic
rocl
inio
quar
tzo
biot
ita
AmostraClassificação petrográfica
quar
tzo
ext.
ondu
lant
e
outr
os
feld
spat
os
alte
rado
s
quar
tzo
mic
rocr
ist.
zirc
ão
seric
ita
titan
ita
Mineralogia principal
Reatividade Imagem
horn
blen
da
epid
oto
opac
os
alla
nita
apat
ita
clor
ita
carb
onat
o
Mineralogia deletéria
95
Conforme já se previa, o comportamento dos agregados no ensaio acelerado das barras de
argamassa aos 14 dias apresentou diferenças quando foram comparados aos 30 dias, pelo fato
da reação desses agregados ser do tipo álcali-silicato, que é mais lenta, como mostra a Figura
6.13.
Figura 6.13 – Média das expansões das barras de acordo com a
ASTM C 1260 (2005), NBR 15577-4 (2008) e CSA 23.2-25A (1994).
Foi possível observar-se que, até os 14 dias, as Amostras 1 - Ipojuca e 2 - Moreno
apresentaram expansões muito próximas entre si, tendo sido reduzida essa proximidade a partir
dessa idade, passando a Amostra 1 a expandir-se mais do que a 2.
Pôde-se constatar que as amostras que apresentaram maiores quantidades de quartzo
microcristalino (Amostras 1 - Ipojuca, 2 - Moreno e 3 - Vitória), tiveram as maiores expansões
no ensaio acelerado, comprovando que os cristais microcristalinos intervêm na potencialidade
dos agregados.
As maiores expansões das barras, desde as primeiras idades, ocorreram com a Amostra 3 -
Vitória, pois é notório que um dos motivos desse comportamento deveu-se ao fato da referida
96
97
amostra possuir grande quantidade de sílica sob a forma de grãos de quartzo extremamente
deformados. Isso comprova que, quanto mais finos forem os cristais de quartzo presentes na
amostra, mais expansiva ela se torna.
As Amostras 4 - Jaboatão (a) e 5 - Jaboatão (b), coletadas nesse município, porém extraídas de
pedreiras localizadas a uma distância significativa, apresentaram resultados de expansões
próximas entre si no ensaio acelerado. Isso se deve ao fato dessas amostras apresentarem
mineralogias deletérias semelhantes e obterem a mesma classificação petrográfica (biotita
gnaisse), exibindo os mesmos resultados de reatividade potencial na análise petrográfica.
Apesar do ensaio acelerado, realizado com a Amostra 6 - Cabo, não ter exibido expansão
deletéria em nenhuma das normas utilizadas, a análise petrográfica da rocha em questão
apresentou quartzo deformado e quartzo microcristalino. Essas características das rochas são
indícios de que a rocha foi submetida a esforços tectônicos e, conseqüentemente, apresenta
reatividade potencial.
Observou-se que aos 28 dias de ensaio as expansões não estacionaram, mostrando claramente
que, enquanto houver álcalis disponíveis para reagir, haverá a possibilidade de expansões das
barras.
Apesar de algumas barras terem apresentado expansões significativas no ensaio acelerado,
nenhuma delas exibiu fissuras em sua superfície, podendo ser observada a presença de poros
contendo um material esbranquiçado que, provavelmente, é formação de gel.
Comparando-se a classificação da reatividade da análise petrográfica com a reatividade das
normas de expansão, constatou-se que:
• As Amostras 1 - Ipojuca e 2 - Moreno foram classificadas através da norma americana
aos 14 dias como potencialmente reativas e aos 28 dias como reativas. No entanto,
essas amostras foram classificadas através da norma canadense aos 14 dias como
inócuas. Quando analisados através da norma brasileira aos 28 dias, esses agregados
apresentaram comportamento reativo. Essas amostras foram consideradas
potencialmente reativas através da análise petrográfica;
98
• A Amostra 3 - Vitória foi classificada como reativa de acordo com as três normas de
expansão utilizadas, apresentando comportamento potencialmente reativo na análise
petrográfica;
• As amostras 4 - Jaboatão (a) e 5 - Jaboatão (b) foram classificadas aos 14 dias como
inócuas e aos 28 dias como potencialmente reativas através da norma americana.
Quando analisadas através da norma brasileira e canadense, as amostras apresentaram
comportamento inócuo. Essas amostras foram consideradas potencialmente reativas
através da análise petrográfica;
• A Amostra 6 - Cabo foi classificada como inócua por todas as normas utilizadas no
ensaio de expansão, apresentando comportamento potencialmente reativo na análise
petrográfica.
O Quadro 6.8 mostra o resumo da classificação dos agregados de acordo com a análise
petrográfica e as três normas do método acelerado das barras de argamassa, quanto à
potencialidade reativa dos mesmos.
Quadro 6.8 – Classificação dos agregados de acordo com a análise petrográfica e as três normas do método acelerado.
Classificação petrográfica Expansão (%)
Método acelerado das barras ASTM C 1260 (2005) NBR 15577-4 (2008) CSA A23.2-25A (1994)
Identificação das amostras
14 dias 28 dias
Análise petrográfica
14 dias 28 dias 28 dias 14 dias 28 dias
1 - Ipojuca 0,130 0,260 Potencialmente
reativo Potencialmente
reativo Reativo Reativo Inócuo Reativo
2 - Moreno 0,120 0,200 Potencialmente
reativo Potencialmente
reativo Reativo Reativo Inócuo Reativo
3 - Vitória 0,290 0,480 Potencialmente
reativo Reativo Reativo Reativo Reativo Reativo
4 - Jaboatão (a) 0,070 0,130 Potencialmente
reativo Inócuo
Potencialmente reativo
Inócuo Inócuo Inócuo
5 - Jaboatão (b) 0,050 0,100 Potencialmente
reativo Inócuo
Potencialmente reativo
Inócuo Inócuo Inócuo
6 - Cabo 0,050 0,090 Potencialmente
reativo Inócuo Inócuo Inócuo Inócuo Inócuo
99
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1 Conclusões
A partir dos resultados obtidos neste estudo, conclui-se que a análise petrográfica foi
considerada indispensável na investigação da reatividade potencial das amostras,
complementando de forma significativa o ensaio das expansões das barras de argamassa.
As amostras que apresentaram maiores expansões no ensaio acelerado exibiram maiores
quantidades de quartzo microcristalino na análise petrográfica, constatando que o quartzo
microscristalino interfere significativamente na reatividade dos agregados. Deste modo, ficou
evidente que, quanto maior a quantidade de quartzo microcristalino, maiores serão as
expansões.
A potencialidade reativa indicada nas amostras de rochas no ensaio da análise petrográfica
está relacionada basicamente à presença de quartzo microcristalino, feldspatos alterados e
quartzo deformado, evidenciando deformações tectônicas sofridas pelas rochas.
O método acelerado mostrou-se apropriado com relação à possibilidade de se testar vários
agregados através de várias normas do mesmo método, porém, não se mostrou seguro por
apresentar resultados distintos de reatividade, dependendo dos limites de expansão de cada
norma utilizada.
Todas as amostras apresentaram comportamento potencialmente reativo na análise
petrográfica, com comprovação da existência de fases reativas. No entanto, a mesma
classificação de reatividade não foi encontrada em algumas amostras de agregados ensaiados
pelo método acelerado das barras.
Diante do exposto, torna-se aconselhável a realização de novos estudos utilizando outros
métodos que auxiliam no comportamento do agregado quanto a reatividade potencial, assim
como serem propostos novos métodos de ensaios que apresentem maior confiabilidade
quando utilizados os agregados em estruturas de concreto.
100
101
7.2 Sugestões para trabalhos futuros
A seguir, serão apresentadas algumas sugestões para futuras pesquisas relacionadas ao tema:
• Realizar investigações através de métodos de ensaios, utilizando-se uma quantidade
maior de agregados, objetivando-se a comprovar a influência da extinção ondulante
na reatividade potencial dos agregados;
• Verificar a confiabilidade de outros métodos de ensaios, utilizando-se de algumas
normas dos mesmos, identificando quais deles melhor se adequa a realidade em
campo (casos confirmados de RAA).
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